Ugrás a tartalomhoz

Talajtan

Stefanovits Pál, Filep György, Füleky György

Mezőgazda Kiadó

10. fejezet - Talajképződési folyamatok

10. fejezet - Talajképződési folyamatok

A talaj jelenlegi tulajdonságai a kőzetből talajjá válás, majd a talajfejlődés során fellépő fizikai, kémiai és mikrobiológiai folyamatok hatására alakulnak ki. Így alakul ki a talajra jellemző rétegzettség, ami együttesen a talajszelvény viselkedését is megszabja. E folyamatok egymással összefonódva jelennek meg és fejtik ki hatásukat, ugyanakkor az egyik folyamat előfeltétele lehet a másiknak. A talajképződési folyamatok külső és belső hatásokra jönnek létre és rendszerint két egymással ellentétes folyamatpár pillanatnyi egyensúlyát jelentik. A folyamatok megjelenésük után felerősödnek, majd állandósulnak vagy elhalnak, de hatásuk a talajtulajdonságokra még ezután is fennmarad, így például a víz hatására fellépő rozsdásodás még akkor is felismerhető, ha maga a vízhatás már megszűnt. A folyamatok mindegyikéhez három feltétel szükséges: anyag, a folyamatot kiváltó hatás (energia), valamint idő.

A humuszosodás

A humuszosodás folyamatában alakul ki a talajra jellemző szerves anyag, a humusz. Előzménye a talajra jutó szerves anyag átalakulása, majd bomlása, a bomlástermékeknek a talaj ásványi anyagával való keveredése és kapcsolódása.

A humuszosodást befolyásoló tényezők:

  • a talajra és a talajba jutó szerves anyag mennyisége és minősége

  • a szerves anyag bomlásának feltételei, a bontást végző szervezetek milyensége és aktivitása

  • a bomlástermékekből keletkező új, a talajra jellemző anyagok

  • a humuszanyagok keveredése és kötődése a talaj ásványi anyagával.

A talajra és a talajba jutó szerves anyag mennyisége a rajta élő növénytársulástól függ. A Föld különböző övezeteiben a növényzet más és más szervesanyag-termelésre képes, de a talajban felhalmozódott humusz mennyisége nem követi ezeket az arányokat, amint azt a 10.1. ábrán látjuk.

10.1. ábra - A növényi biomassza és a talaj szervesanyag-mennyisége a különböző ökoszisztémákban. Az oszlopok szélessége arányos az egyes biomok területi elterjedésével. Az oszlopokra írt számok a C-készletet jelentik petagramokban (Pg), a Föld egészére vonatkozóan. A = trópusi erdő, B = szavanna, C = mérsékelt égövi mezőség, D = mérsékelt égövi lombos erdő, E = boreális erdő, F = tundra. ANDERSON, 1991.

kepek/10-1-abra.png


A talajba jutó és ott elbomló szerves anyag nemcsak mennyiségében különbözik a földrajzi övezetekben, hanem minőségében is. A fás növényzet nagy lignintartalma, valamint a csersavszármazékok nehezen bonthatók le, míg a cellulóz- és a hemicellulóz-tartalmú fűfélék szerves anyaga könnyebben bontható a mikroszervezetek által. A bontás irányára és sebességére hatása van a C/N aránynak is, ami a mezőségek növényzetében kedvezőbb. De a növények szerves anyagának összetétele nemcsak a növényfajtól függ, hanem a talajtól is, amelyen a növény díszlik. Saját vizsgálataink szerint az a tény, hogy ugyanazon fafaj savanyú talajon vagy meszes talajon nőtt, jelentős különbséget jelent az erdei alom CaO–MgO–K2O arányában. Bükk esetében savanyú talajon ez az arány 35–10–13 kg/ha, meszes talajon 46–7–10 kg/ha, míg tölgy (kocsánytalan tölgy) esetében 27–7–7 illetve 38–8–7 kg/ha.

A talajba azonban nem csak az alomból jut szerves anyag. A növények életfolyamataik során különböző kis moltömegű szerves anyagokat választanak ki gyökereiken, amelyek nagy része savkarakterű. Például a kukorica 16 g/kg gyökértömeg mennyiségben választott ki savas váladékot egy 32 napos kísérlet folyamán. Hasonló értékeket kaptak árpa, búza és zöldségfélék esetében is, valamint a fás növények vizsgálatakor. Kis molekulájú szerves savak jutnak a talajba a talajlakó gombák tevékenysége folyamán is, elsősorban oxálsav. Különösen a patogén gombák tűnnek ki nagy oxálsavtermelésükkel. Vannak olyan gombák, amelyek 1 g gombafonal száraz anyagra számítva 1 g oxálsavat termelnek. A gyökérváladék és a gombák által termelt kis moltömegű szerves savak választéka ennél sokkal nagyobb, mert az oxálsav mellett nagyobb mennyiségű hangyasav, citromsav, tejsav, maleinsav is keletkezik. Ezek oldó- és komplexképző, esetenként pedig redukálóhatása a talajképződési folyamatokban igen jelentős.

A talajban lejátszódó mikrobiológiai folyamatok jelentősége ennél sokkal nagyobb területen érvényesül. Sok esetben a folyamatok végterméke a szén-dioxid, amint az a 10.2. ábrán látható.

10.2. ábra - A talajba jutó szerves anyagok mikrobiális lebontásának szakaszai. Az ábrán feltüntetett B jelölés a talajban élő mikroszervezetek biomasszáját jelenti. STEVENSON, 1986.

kepek/10-2-abra.png


A talajba jutó szerves anyagok mikrobális lebontásának szakaszai. Az ábrán feltüntetett B a talajban élő mikroszervezetek biomasszáját jelenti (Stevenson, 1986).

Annak bemutatására, hogy a talajban élő mikroszervezetek tömege milyen jelentős, a 10.3. ábra szolgál.

10.3. ábra - A mikrobiális biomassza szerves-C-tartalma, mg ∙ g–1, illetve a mikrobiális, valamint a talaj szerves-C-tartalmának aránya %-ban, az USA egy agyagbemosódásos barna erdőtalajában, különböző növényállomány esetén. ELLERT és GREGORICH, 1996.

kepek/10-3-abra.png


Annak következményeként, hogy a különböző övezetekben és ennek megfelelően a különböző talajok esetében a talajba jutó szerves anyag mennyisége és minősége is különböző, valamint az elbontását végző mikroszervezetek faji összetétele és tevékenysége is más, a humusz minőségében is jelentős különbségek vannak. Ennek a különbözőségnek az egyik jellemzője a különböző kémiai csoportokhoz tartozó szerves szénvegyületek aránya, amit a 10.4. ábrán mutatunk be néhány USA-beli talaj példáján.

10.4. ábra - A különböző kémiai kötésű szerves C megoszlása a 13C-NMR spektroszkópos vizsgálatok alapján, az USA néhány jellemző talajában. OADES et al. 1989. (1) fekete nyirok; (2) podzol; (3) savanyú trópusi talaj; (4) agyagbemosódásos b. e. t.; (5) karbonátos réti talaj; (6) mezőségi talaj; (7) láptalaj

kepek/10-4-abra.png


Az ábrából látható, hogy míg az aromás kötésben levő C közel egyforma arányban szerepel mind a hét talajban, addig a karboxil-C a karbonátos réti talajban van a legnagyobb arányban, a szénhidrát-C a mezőségi talajra jellemző, míg az alifás kötésben levő C a trópusi, a podzol és a láptalaj jellemzője.

A szerves szén különböző formában megjelenő alkotórészei a talajtulajdonságokra is különbözőképpen hatnak. További különbséget jelent a talaj szervesanyag-talajtulajdonságokra gyakorolt hatásában az, hogy ezek az anyagok milyen kötésben vannak a humuszban. Így a legállandóbb a Ca-mal alkotott kötés, de hasonló stabilitást ad a hidrogénhidakon át kialakult agyagásvány–humusz kötés, ami különösen a szmektitekre jellemző. Ezek a kötések hozzák létre a legállandóbb szerkezetet és ennek következményeként a jó vízgazdálkodást.

A humuszanyagok további sorsa és jellegzetessége a talajlakó állatok keverőhatásának következménye. A giliszták, a hangyák és a rovarálcák a talajban mozogva és táplálkozva intenzív keveredést idéznek elő a talaj szerves és az ásványi része között. Ennek következtében mélyül a humuszos szint, és a mélységgel változik a talajszelvény humusztartalma. További keverőtevékenységet folytatnak a talajlakó kisemlősök mint a vakond, a hörcsög, az ürge, a pocok, a cickány, de keveri a talaj humuszos rétegét a róka, a borz, a földi kutya, az üregi nyúl is. A humuszanyagok oldat alakban való mozgása a talaj-ban a mi mérsékelt égövi éghajlatunk alatt alárendelt szerepet játszik, de humid éghajlat alatt a podzolos és a trópusi talajokban nagyobb szerephez jut. Mint minden anyagátalakulási folyamatnak, a humuszosodásnak is fontos feltétele a rendelkezésre álló idő. Ahhoz, hogy egyensúlyba jussanak a talaj szerves anyagának építését és bontását végző folyamatok, ezalatt pedig kialakuljon az adott talajra és termőhelyre jellemző humusz, időre, esetenként több száz vagy ezer évre van szükség. A 10.5. ábrán bemutatjuk egy folyó öntésterületén, a különböző korú elöntéseken kialakult humusz mennyiségét.

10.5. ábra - A szénfelhalmozódás időbeni alakulása a Tanana folyó (USA) árterületén fekvő öntéstalajokban. VAN CLEVE et al. 1993.

kepek/10-5-abra.png


Amint a 10.5. ábrán látható az öntésiszap szervesszén-tartalma kezdetben gyorsan nő, és közel 200 év alatt a kezdeti állapot hatszorosát éri el. Azonban már ezen a rövid szakaszon is látható a folyamat intenzitásának a csökkenése, ami később még jelentősebb lesz, majd állandósul a humusztartalom.

A humusz korának meghatározását a szénizotóparány mérése is lehetővé teszi. A 10.1. és 10.2. táblázatokban közölt adatok két tényt igazolnak: a kémiailag elválasztható humuszfrakciók kora között jelentős különbség lehet, de ez nem jelenti azt, hogy a kémiailag könnyebben mobilizálható humuszanyagok a fiatalabbak és a nehezen oldhatók az idősebbek. Kiderül e táblázat adataiból az is, hogy az ugyanazon talajszelvény különböző rétegeiben található humuszanyagok kora is igen különböző lehet.

10.1. táblázat - A kurszki csernozjom egyes rétegeiben található szerves anyag kora (Arszlanov és Geraszimov szerint

Mélység, cm

Kor, év

10–20

1860 ± 80

50–60

2970 ± 110

70–80

4020 ± 90

120–130

6100 ± 200

140–150

6700 ± 100


10.2. táblázat - NSZK-beli talajok humuszfrakcióinak kora években (Scharpenseel adatai szerint)

Frakciók

Csernozjom

Podzol

Fulvosav

1800 ± 60

2930 ± 40

Himatomelánsav

1390 ± 70

1580 ± 80

Barna huminsav

4890 ± 50

2530 ± 60

Szürke huminsav

2910 ± 80

2980 ± 70

Humin

2810 ± 60

2850 ± 70


A humusztartalom időbeni változásához hozzátartozik az is, hogy ha egy mezőséget szántóföldi művelésbe vesznek, akkor a humusztartalom a felére csökken, és ugyanígy változik a humusz, ha egy erdőt kivágnak, és azt nem követi újratelepítés vagy felújulás.

A humuszosodás folyamatát összefoglalva a következő körülmények hatását kell figyelembe venni: a talajra jutó szerves anyag mennyisége, minősége; a bontást végző mikroszervezetek faja és tevékenysége; a keletkezett humusz kémiai összetétele; a szerves-ásványi kötések jellege; a humuszanyagok keverését végző talajlakó állatok tevékenysége.