Pedologi= läran om jordar

”Do we treat our soils like dirt?” (rubrik påartikel i National Geographic på 1980-talet)

Jordarter och jordmåner• Jordart (Regolit): t.ex. morän,

isälvsmaterial, sand, grus, torv m.m.• Indelas efter1. Bildningssätt (Genes)2. Ingående beståndsdelar

(petrografisk/mineralogisk)3. Fysikaliska egenskaper• Jordmån = det förändrade/påverkade

ytskiktet hos en jordart, går så långt ner som det finns levande organismer

Ursprung (genes)

• Sedentära jordarter• Påträffas på den plats de

bildats• Exempel:• Vittringsjordar• Residualjordar• Torvjordar

• Sedimentära jordarter• Bildade genom transport

och avlagring• Exempel:• Glaciala• Glacifluviala• Eoliska• Fluviala• Marina

Jordens betydelse:• Stöd, vatten och näring åt växter• Vattenreservoir (och –reningsverk)• Omvandlar döda organismer till näring• Habitat för organismer• Råvara• Plats att odla på

Jordens beståndsdelar:

Organiskt5 %

Mineraler45 %

Vatten25 %

Luft25 %

Mineralpartiklar• Härstammar från vittring av modermaterialet• Utgörs av primära mineral (beståndsdelar av

markpartiklar) och sekundära mineral (omvandlade primärmineral)

Organiskt material

• Förna (nerbrytningsrester av växter och djur)• Humus (onerbrytbart organiskt material)• Biomassa (levande växter och djur)

• Nedbrytning av organiskt material innebär dels mineralisering, att mineraler frigörs och dels markandning, att CO2 frigörs

• Således blir dessa ämnen tillgängliga för växter

Vatten• Utrymmet mellan mineralpartiklarna, porerna,

innehåller vatten och luft• Nödvändigt för livet i och på marken• Vittringsprocesserna är beroende av vatten

(lösningsmedel)• Innehåller syror och joner• Jorden är mättad när alla porer innehåller vatten• Fältkapacitet= den vattenmängd jorden kan

innehålla

• Kapillärvatten= vatten som är tillgängligt för växterna

• Hygroskopiskt vatten= vatten som är starkt bundet till markpartiklarna, otillgängligt för växter, permanenta vissningspunkten

• Vattenmängden är beroende av jordens textur, struktur och halten av organiskt material

• Luften i marken är ojämnt fördelad och har en högre CO2-halt och lägre O2-halt än atmosfären

Markprofiler• O-horisonten, ansamling av organiskt material• A-horisonten, blandning av humus och mineraljord• E-horisonten, urlakningslager (eluviering), ljusare än A-

och B-horisonterna• B-horisonten, anrikningslager (illuviering), mörkare än

resten• C-horisonten = oförändrat ursprungsmaterial, moderjord,

regolit• Berggrunden • Solum= A, E, B, det aktiva lagret för jordmånsbildande

processer

Exempel: vår vanligaste jordmån i barrskogsbältet, podsol:

förnablekjord/askjord

råhumus

rostjord

oförändrad mineraljord/moderjord

Vår nästvanligaste jordmån (i lövskogar etc.) är brunjorden:

På bilden t.v. en övergångsform

FörnaHumusMull

Oförändrad mineraljord

Brunt anrikningsskikt (saknas på bilden)

Jordmånsbildande processer

• Tillägg, bortförande, blandning, förflyttning, omvandling

• Det mesta från moderjorden genom vittring + organiskt material från vegetationen

• Bortförande genom erosion, urlakning, dränering• Blandning genom marklevande organismer, rötter,

”freeze/thaw”, jordbruk, grävningsarbeten• Omvandlingar (kemiska processer) leder

vanligtvis till färgförändringar, ex. Fe2+ (gråaktig) -> Fe3+ (rödaktig)

Faktorer som inverkar påjordmånsbildningen

1. Klimatet (främst förhållandet nederbörd/avdunstning men även temperaturen)

– Snabb repetition av vittringsprocesserna– Jfr t.ex. djupet hos den tempererade zonens podsol

med tropikernas oxisol2. Ursprungsmaterialets vittringsbenägenehet

(Goldich’s ”vittringsserie”)

3. Landskapsreliefen

• Höjd/lutning/aspekt (väderstreck)• Tunna outvecklade jordmåner i brant terräng• Mera påverkan av grundvatten i dalbottnarna

än på sluttningar

• Vattendränkta gley-jordar i den lägsta terrängen

• En viss följd av jordmåner, en catena, tenderar att utvecklas längs en sluttning

• Varmare i syd- än i nordsluttningar -> lägre luftfuktighet, högre temperatur -> torra jordar

• Höjden har inverkan (temperatur- och nederbördsgradienten) -> låg avdunstning -> hög markfuktighet -> torvbildning

4. Biologisk aktivitet• Påverkar jorden på många sätt; omblandning,

upptag av näringsämnen och input av organiskt material

• Jordarna har olika egenskaper och leder till olika vegetationstyper och vice versa

• Ex. tallskog på isälvsmaterial, granskog på morän• Observera att barrskog ger ifrån sig en surare

förna än lövskog• Detta leder i sin tur till podsol(spodosol)jord (sur)

i barrskogar och brunjord (~neutral) i lövskog och olika typer av nedbrytare (daggmaskar/bakterier i lövskogen och svamphyfer i barrskogen)

5. Tid• Förändring tar tid!! Det kan ta tusentals år för en

jordmån att utvecklas• I unga områden, t.ex. tidigare nedisade områden är

jordarna tunnare än nere i tropikerna• Många ökenjordar i ”steady state”6. Människan: Ibland kan förändringar iakttas under

en människas livstid, t.ex. vid podsolisering av en åker som planteras med barrskog

Podsolisering

• Podzol= ”som aska” på ryska (ex spodosols)• Klimat: hög nederbörd, låga temperaturer

(norra hemisfären)• Försumbar kemisk vittring, urlakning av mineral

ger grå urlakningszon och rödaktig anrikningszon(Fe- och Al-föreningar)

• Sura ämnen i organiska materialet (barr)• Berggrunden silikatrik – näringsfattig jord

Kalcifikation

Klimat: kalla och varma - torra till halvtorra (ex stäppjordar, svartjordar)

• Gräsmarker, buskvegetation• Nederbörd ger viss urlakning av kalk –

koncentreras i B-horisonten• Torrperioder: kapillärstigning av

grundvatten ger uppåtrörelse av vattnet – tar med sig kalk

• Bördiga jordar – näringen försvinner inte!

LateritiseringLater = ”tegel” tegelröd färg

(ex oxisols, ultisols)Klimat: varmt och fuktigt

(tropikerna)• Snabb kemisk vittring och

urlakning av mineral (även silikater)

• snabb nedbrytning av org. material

• Rika på järn och aluminium• Näringsfattiga (”varma

länders podsol”) – växterna tar upp all näring

FörsaltningVarma, torra och halvtorra områden med dålig dränering. (ex aridisols)

• kraftig avdunstning ger bildning av saltkrusta som är giftig för de flesta växter och markorganismerna

• Kan orsakas av mänsklig påverkan.

Gleyisering – ”försumpning”

Dåligt dränerade ”vattensjuka” områden i kalla klimat. (ex sumpjordmån, histosols)

• Gyttja med långsam nedbrytning pgasyrebrist (inga bakterier) och lågt pH

• Gleybildning; vertikala starkt roströda strimmor/fläckar (oxiderat järn) bildade vid tillfälliga syrerika förhållanden

• Lågproduktiva om man inte dränerar och gödslar

Huvudgrupper enligt USDA:s/FAO-UNESCOS jordmånstaxonomier

• Unga jordmåner• Entisoler/Arenosol m.m.: “nya” jordar med svag

horisontutveckling (t.ex. jordar på flodslätter, sand-dyner, bergstoppar).

• Inceptisoler/Cambisol: grunda måttligt utvecklade jordar på nya, mycket kalla eller mycket våta substrat (t.ex. många tundrajordar).

• Histosol: organiska jordar, torv.• Jordmåner på gräsmarker• Mollisoler/Chernozem m.m.: präriejordar och jordar

med mörka ythorisonter, rika på organiskt material och hög basmättnad.

• Jordmåner i skogar• Spodosol/podsol: mycket urlakade jordar med en

tydlig urblekt (E) horisont (t.ex. podsol i det norra barrskogsbältet).

• Alfisol/luvisol: välutvecklade jordmåner, vanliga i många lövskogar.

• Öken- och tropiska jordmåner• Vertisoler: ler- och saltrika jordmåner som bildar

djupa sprickor vid torka (många ökenjordar)• Aridisol/Calcisol m.fl.: röda ökenjordar, starkt

oxiderade.• Ultisols/Lixisol m.fl.: intensivt urlakade jordar i

varma klimat, med stark omflyttning av lera och med lågt basinnehåll (t.ex. vissa lateriter, röd-gula podsoler).

• Oxisol/Ferralsol m.fl.: kraftigt tropikjordar med högt innehåll av järn- och aluminumoxider.

Specialfallet ”terra preta” eller ex. påmänsklig påverkan

Kända terra preta-förekomster

Oxisol/ferralsol Terra preta

Organiska jordar

• Torv, härstammar (oftast) från vitmossa (Sphagnum), substrat i myrar

• Dy, humusämnen från omgivande barrskog, substrat i (dystrofa) sjöar

• Gyttja, rester av alger, vattenväxter, substrat i (eutrofa) sjöar

Finska och svenska förhållanden

• Låga temperaturer• Hög nederbörd• Barrskog• Silikatdominerad, svårvittrad berggrund• Morän• Podsoler och brunjordar

Jordarnas egenskaper

• Horisontens namn• Djup, topp och botten hos horisonten• Färg: Munsells färgkarta (namn, hue, value,

chroma)• Struktur• Konsistens och textur• Övriga noteringar

Färg

• Organiska jordar ofta svarta• Dräneringsförhållanden• Hue: Grundfärg (röd/gul)• Value: ljus/mörk• Chroma: färgstyrka, renhet

Textur (partikelstorlek)

• Ler• Mjäla• Mo• Sand• Grus• Sten• Block

0.0002 mm – 0.002 mm

Silt (kvicksand)

0.2 mm – 2 mm

2 mm – 2 cm

2 cm – 20 cm

> 20 cm

Atterbergs kornstorleks-skala:

Dominerande fraktion

• Mäts upp med hjälp av siktanalys• Enligt Atterberg• Enligt SGF• Om andra kornstorlekar ingår i betydande

mängd sätts dessa framför (som adjektivbestämningar).

• Exempel: sandigt grus, moig sand

Konsistens

Struktur (partikelform)

• Jordarternas förhållande till vatten• Porositet – andel porer/hålrum i jordarten

(volym%) säger hur mycket vatten den kan binda grovkorniga <porositet<finkorniga

• Permeabilitet – vattengenomsläpplighet (m/s)osorterade<permeabilitet<sorterade

• Kapillaritet – vatten sugs mha kapillärkrafter in i de minsta porerna, kapillärstigning (cm)

• Organiskt material – bestäms mhaglödgningsförlusten (viktminskning i % av ursprunglig mängd) då organiskt material + vatten avgår

Markkemi

Lerpartiklar

Lerpartikel med adsorberade katjoner

Katjonbyteskapacitet (CEC)

• Ett mått på antalet negativt laddade platser påmarkpartiklar som attraherar utbytbara katjoner.

• Faktorer som inverkar på CEC innefattar lerhalten, lertyper, humushalten och pH.

• Basmättnad anger procenten utbytesplatser som är upptagna av utbytbara baser (Ca++, Mg++, K+), som är viktiga växtnäringsämnen.

Förhållandet mellan markens pH, katjon-utyteskapacitet och basmättnaden