Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Ekološki značaj mehaničkog
sastava zemljišta
•Zemljište je trofazni disperzni sistem,
sastavljen iz čvrste, tečne i gasovite faze.
-Čvrsta faza (mineralni i organski deo).
-Mineralni deo je nastao u procesima
pedogeneze, fizičkim, hemijskim, fizičko-
hemijskim i biološkim raspadanjem i
razlaganjem matičnog supstrata.
Ishodni matični supstrat se u tim procesima
disperguje i stvaraju se mehanički elementi
zemljišta različite veličine.
Dispergovane čestice zemljišta, po veličini,
mogu biti grupisane u dve, tri ili više frakcija.
Kvantitativni odnos pojedinih frakcija
zemljišta (izražen u %) predstavlja
mehanički ili granulometrijski sastav.
Mehanički sastav je jedna od
najvažnijih osobina zemljišta, jer utiče na
druge osobine kao što su: snaga držanja
vode, supstitucija, opšta i diferencijalna
poroznost i sl.
Osobine mineralnog dela zemljišta
zavise od veličine čestica i hemijskog
sastava minerala.
Veličina mehaničkih elemenata –
Čestice određene veličine unutar jedne
frakcije su nosioci određenih karakteristika
zemljišta.
Postoji više klasifikacija mehaničkog
sastava zemljišta.
Klasifikacija po Atterberg-u prikazana je
u sledećoj tabeli.
Sa stanovišta biljne proizvodnje, pored udela
pojedinih frakcija od značaja su i njihove osobine i
ponašanje.
Skelet ( kamen i šljunak) – je najkrupnija
frakcija (prečnika 2-20 mm; >20 mm). Najčešće
je prisutna u šumskim, brdsko-planinskim
zemljištima u deluvijalnim i aluvijalnim
nanosima. Pogodna za dugogodišnje
zasade, voćnjake i vinograde.
Frakcija peska ( 0,02 - 2 mm) zbog
male specifične površine pokazuje znatno
manju aktivnost u odnosu na čestice praha
ili gline, ali je ipak važna zbog povoljnog
uticaja na vodni, vazdušni i toplotni režim.
Frakcija praha ( 0,02 – 0,002 mm)
zbog veće specifične površine dobro drži,
ali dosta sporo propušta vodu. Ova frakcija
je najčešće zastupljena kod ilovastih
zemljišta.
Frakcija gline ( < 0,002 mm) – zbog
velike specifične površine predstavlja
najaktivniji deo zemljišta. Glina poseduje
veliku sposobnost reverzibilnog vezivanja
vode, zadržavanja vode, bubrenja,
plastičnost i lepljivost. Takođe, čestice
gline privlače i zadržavaju katjone i
oblepljuju krupnije čestice
zemljišta.
Hemijski sastav mineralnog dela
zemljišta ima, takođe, veliki značaj sa
aspekta biljne proizvodnje.
Mineralni deo zemljišta sastavljen je iz
primarnih i sekundarnih minerala.
Primarni minerali- u zemljištu se pojavljuju
u hemijski nepromenjenom obliku u
odnosu na matični supstrat (usitnjeni pod
uticajem hemijskih, fizičkih i bioloških
činilaca).
Od svih primarnih minerala najveću
otpornost prema raspadanju ima kvarc
(SiO2) -najčešći mineral u zemljištu; u čvrstoj
fazi učestvuje sa 50 do 90%, u zavisnosti od
tipa zemljišta.
Feldspati (alumosilikati kalijuma, natrijuma i
kalcijuma) su podložniji raspadanju i
njihovim promenama najčešće nastaje
materijal za formiranje sekundarnih
minerala.
Pored kvarca i feldspata, primarni minerali
koji se javljaju u zemljištu u manjim
količinama su liskuni (hidratisani
alumosilikati kalijuma, magnezijuma i
gvožđa), pirokseni i amfiboli (silikati i
alumosilikati Ca, Mg i Fe), olivin (silikat Mg i
Fe) i dr.
Oksidi -nastaju kristalizacijom iz magme.
Zastupljeni u magmatskim stenama kao
primarni, sporedani ili akcesorni sastojci.
Najznačajniji predstavnici: kvarc (SiO2),
korund (Al2O3), magnetit (Fe3O4) i hematit
(Fe2O3).
Sekundarni minerali su nove tvorevine,
nastale nakon hemijskih promena primarnih
minerala, koje se mogu odvijati postepenim
transformacijama primarnih minerala ili
resintezom i kristalizacijom proizvoda
raspadanja (rastvaranja) primarnih minerala.
Najčešći sekundarni minerali u zemljištu
pripadaju grupi alumosilikata, kao što su
kaolinit, montmorionit, hidroliskuni i dr.
• kalcijum-karbonat (CaCO3) se javlja u
formi sekundarnih minerala kao kalcit i
aragonit;
• magnezijum-karbonat (MgCO3) –
magnezit;
• dolomit je dvojna so CaCO3 ·MgCO3;
• oksidi i hidroksidi, kao produkti
raspadanja, u zemljištu se nalaze u
amorfnom obliku. Oni oblepljuju čestice
zemljišta i deluju kao kit.
-boksit je hidroksid aluminijuma (Al2O3 · xH2O);
-opal je hidroksid silicijuma SiO2 · xH2O
-limonit -pretstavlja krajnji produkt raspadanja svih
minerala koji sadrže Fe.
• Sulfati
-gips (CaSO4·2H2O);
• Sulfidi
-pirit (FeS2);
-sfalerit (ZnS),
-galenit (PbS);
-cinabarit (HgS).
• Fosfati
-apatit (Ca5ClF(PO4)3);
- fosforit Ca3(PO4)2.
Tekstura zemljišta – na osnovu sadržaja
pojedinih frakcija mehaničkih elemenata
zemljišta se obeležavaju različitim
teksturnim oznakama (npr.pesak, ilovasti
pesak, ilovača, ilovasta glina, teška glina).
Tekstura zemljišta je pouzdan pokazatelj
njegovih karakteristika kao što su: aeracija,
upijanje i kretanje vode u zemljištu,
zagrevanje zemljišta i sl.
Određivanje teksturne klase vrši se na osnovu
zastupljenosti glavnih frakcija.
Ekološki značaj organskog dela
zemljišta
Pored mineralnog dela, čvrsta faza
zemljišta sadrži i organsku materiju, koja
ima veliki značaj za plodnost zemljišta.
Organska materija zemljišta, iako iznosi
samo nekoliko procenata, zbog brže
transformacije i veće aktivnosti vrši
poseban uticaj na celokupnu dinamiku
zemljišta i njegove osobine.
-Organska materija sadrži sve biogene
elemente, koji se prilikom mineralizacije
oslobađaju i prelaze u neorganski oblik i
kao takvi služe kao biljna hraniva.
-Presudnu ulogu u razgradnji organske
materije imaju mikroorganizmi.
-Rezultat složenih procesa razgradnje
jesu, s' jedne strane biogeni elementi,
ugljen-dioksid, voda,..., a s' druge dolazi
do sinteze novih visokomolekulskih
organskih jedinjenja koloidne prirode, koja
ulaze u sastav humusa.
Humus u širem smislu predstavlja svu mrtvu organsku materiju zemljišta, a u užem, humusom se smatraju humusne materije nastale u procesima humifikacije, mikrobiološkom razgradnjom i sintezom novih kompleksnih organskih materija.
Konačni produkti razlaganja organske
materije su CO2, H2O, NH3 i druga
neorganska jedinjenja, anjoni i katjoni.
Oslobađanje biljnih asimilata iz organske
materije je mineralizacija.
Brzina razlaganja zavisi od hemijskog
sastava organske materije (pre svega od
odnosa ugljenika i azota), kao i od životnih
uslova mikroorganizama (toplota, pH
vrednost, prisustvo vode, kiseonika i sl.).
Pri transformaciji organske materije dolazi
i do sinteze relativno stabilnih
visokomolekularnih organskih jedinjenja
koloidne prirode tzv. huminske materije.
One obuhvataju huminske kiseline, fulvo-
kiseline i humine.
Nehuminske materije- jedinjenja koja
pripadaju poznatim klasama jedinjenja,
kao što su aminokiseline, ugljeni hidrati,
masti, voskovi, smole i organske kiseline.
huminska kiselina
fulvo kiselina
Humus se može podeliti i na asimilativni
humus i trajni humus.
Asimilativni humus čine lako rastvorljivi
ugljenihidrati, organske kiseline i
belančevine.
Asimilativni humus je izvor energije
mikroorganizmima koji učestvuju u
mineralizaciji organske materije.
Trajni humus je stabilan, teško se
razlaže i mineralizuje. Čine ga lignin,
taninske materije, voskovi, masti i teško
rastvorljivi proteini.
Trajni humus je izvor organski
vezanog azota u zemljištu.
Značaj humusa u zemljištu je vrlo raznovrstan. On utiče na fizičke, hemijske i biološke osobine i time povećava plodnost zemljišta. Međutim, njegov uticaj na plodnost zemljišta i na rast i razviće biljaka je vrlo složen i zavisi od niza činilaca.
Zbog koloidnog karaktera humus čini organsku komponentu adsorptivnog kompleksa (ima 3 puta veći adsorptivni kapacitet od minerala gline najvećeg kapaciteta adsorpcije).
Funkcije organske materije zemljišta
Humusne materije služe kao energetski izvor mikroorganizmima zemljišta, tako humus pospešuje biološku aktivnost zemljišta.
Značajna je uloga humusa pri stvaranju stabilne strukture, što se odražava na niz fizičkih osobina (vodni, vazdušni i toplotni režim zemljišta).
Humus može da upije veliku količinu vode i time poveća snagu držanja vode (značajno za peskovita zemljišta).
Humus (zbog tamne boje) dobro apsorbuje sunčevu svetlost što ubrzava zagrevanje zemljišta.
Razgradnjom humusa u procesu mineralizacije oslobađaju se biljna hraniva i vezana energija. Oslobođene biogene elemente biljka ponovo usvaja preko korenovog sistema.
Pojedine komponente humusa imaju i
direktan uticaj na rast i razviće biljaka. Po
mnogobrojnim istraživanjima neke
komponente humusa deluju slično biljnim
hormonima, stimulišući rast i razviće
biljaka.
Međutim, ovaj biohemijski uticaj
humusa nije dovoljno istražen, a rezultati
su često kontradiktorni.
Sadržaj i kvalitet humusa uslovljava
sve napred navedene funkcije humusa u
zemljištu.
Na osnovu sadržaja humusa zemljišta
se dele na:• jako siromašna u humusu < 1%
• siromašna u humusu 1-2%
• umeren sadršaj u humusu 2-4%
• visok sadršaj u humusu 4-8%
• jako visok sadršaj u humusu 8-15%
• močvarno-barska zemljišta 15-30%
• treset >30%.
Humus se sastoji od visokomolekularnih
organskih jedinjenja koloidne prirode-
huminske materije. U zavisnosti od spoljnih
uslova, količine organske materije, količine
padavina, sadržaja baza u zemljištu itd.
obrazuje se više ili manje huminskih ili
fulvo-kiselina i humina. Na osnovu toga kod
antropogenih zemljišta razlikuje se blagi i
kiseli humus.
Blagi humus je karakterističan za
umereno topla zemljišta, bogata bazama
što omogućava intezivan rad
mikroorganizama.
Kiseli humus nastaje u nepovoljnijim
uslovima, pretežno hladnoj klimi. Obiluje
pretežno nezasićenim fulvo-kiselinama koji
su jaki destruktori neorganskog dela
zemljišta jer podstiču njegovo ekstremno
ispiranje.
Kvalitet humusa određuje i C:N odnos.
Uzima se da humus ima konstantnu
količinu ugljenika (58%) i varijabilnu
količinu azota, od 3-6%.
Odnos C:N se kreće od 10-20:1.
Idealan odnos C:N je 10:1, povoljan 10-
20:1, a nepovoljan, preko 20:1.
Optimalni nivo humusa u zemljištu je
ona količina koja obezbeđuje najpovoljnije
uslove za rast i razvoj biljaka. Zavisi od
spoljnih činilaca ali i od strukture zemljišta.
Za pravilno korišćenje zemljišta bitno je
poznavanje optimalnog nivoa humusa.
Ako je sadržaj viši od optimalnog treba
izbegavati organska đubriva i njihovo
obogaćivanje organskom materijom a
intezivirati proces mineralizacije.
Ako zemljište ima niži nivo humusa od
optimalnog, potrebno je akcenat staviti na
organska đubriva, smanjenje dubine i
učestalost obrade zemljišta.
Bilans humusa antropogenih zemljišta
Organska materija u zemljištu podložna
je stalnim kvalitativnim i kvantitativnim
promenama. I u prirodnim i u
antropogenim zemljištima postoji bilans
humusa. Organska materija se s jedne
strane gubi procesom mineralizacije, a s
druge strane obnavlja unošenjem žetvenih
ostataka, stajnjaka i ostalih organskih
đubriva.
Svaki tip prirodnog zemljišta ima određenu
količinu i oblik humusa koji odgovara uslovima
staništa. On se sporo menja i te promene zavise
od svojstava zemljišta, hemijskog sastava
mineralnog dela, C:N odnosa organskog dela
zemljišta, od klime, količine padavina i sl.
Pod uticajem ljudske delatnosti (prelaz iz
prirodnog u antropogeno zemljište) sadržaj
humusa se, po pravilu, menja (manji je nego u
prirodnom zemljištu). U određenim ekološkim
uslovima može doći i do porasta sadržaja
humusa.
Kvalitativne i kvantitativne promene
humusa u antropogenim zemljištima su
vrlo spore i mogu se samo odrediti u
dugogodišnjim poljskim ogledima.
Stanje humusa u zemljištu može se izraziti
formulom:
Sadržaj humusa = prvobitni sadržaj
humusa+novostvoreni humus-razložen humus
Ovo stanje humusa, u određenim okvirima,
može se menjati pod uticajem agrotehničkih
mera, kao što su: organsko đubrenje, sistem
obrade, navodnjavanje i sl.
Poroznost zemljišta
Čvrsta faza ne ispunjava celokupnu zapreminu zemljišta. Između čestica i agregata zemljišta ostaju pore i šupljine različitih veličina i oblika koje su ispunjene vazduhom i vodom. Pore velikih dimenzija su makropore, dok su pore malih dimenzija mikropore ili kapilarne pore. Ukupna ili opšta poroznost zemljišta predstavlja zapreminu svih pora (izraženu u zapreminskim procentima) u odnosu na ukupnu zapreminu zemljišta.
Ukupna poroznost zavisi od teksture i zbijenosti zemljišta.
Kod iste teksture poroznost je veća ako je zemljište manje zbijeno, tj. ako je rastresitije.
Sa dubinom poroznost opada (po pravilu) usled sabijanja donjih slojeva zemljišta pod pritiskom gornjih slojeva.
Poroznost je značajno svojstvo zemljišta sa aspekta plodnosti. Poroznost utiče i na vodeni i vazdušni režim zemljišta. Kroz pore prodire i raste koren biljaka, odvija se aktivnost mikroorganizama, transportuju se hraniva itd.
Diferencijalna poroznost
Ukupna poroznost kao zbir finih,
srednjih i grubih pora ne daje realnu sliku
kada se radi o vodeno-vazdušnom i
toplotnom režimu zemljišta, kao i o
hemijskim i biološkim osobinama
zemljišta. Ova svojstva nisu direktno
zavisna od ukupne poroznosti, već više od
veličine pora i njihovog međusobnog
odnosa i zastupljenosti.
Zbog toga je bitno znati diferencijalnu
poroznost, koja predstavlja odnos pora prema
njihovim dimenzijama i karakteristikama.
Podela pora (po Sekeri):
-grube pore >30 μm
-srednje pore 3-30 μm
-fine pore <3 μm
• grube pore – dobra aeracija zemljišta i kretanje vode (kako gravitacione, tako i kaplarne-delimično)
• srednje (kapilarne) pore – zadržavaju vodu u pristupačnom obliku i posebo su važne za uredno snabdevanje biljaka vodom. Takođe, smanjuju opasnost od ispiranja što je veoma važno kod lako rastvorljivih jedinjenja (nitrati, jedinjenja kalcijuma i sl.).
• fine pore – voda je vezana jakim silama i nije pristupačna bljkama.
Sabijanje zemljišta
Kod istog tipa zemljišta zapreminska
masa može biti jedan od pokazatelja
sabijenosti zemljišta. Zapreminska masa
predstavlja masu 1 cm3 suvog zemljišta u
pirodnom stanju. Zapreminska masa ima
široku primenu. Služi za određivanje
ukupne poroznosti, kapaciteta za vazduh,
za obračun sadržaja vode u zemljištu itd.
Sabijanjem zemljišta povećava se
zapreminska masa, smanjuje se ukupna
poroznost, menja se diferencijalna
poroznost. U sabijenim zemljištima
usporena je aeracija, smanjena
koncentracija kiseonika, a povećan
sadržaj ugljen-dioksida, pogoršan vodeni
režim, smanjen broj aerobnih a povećan
broj anaerobnih bakterija, sporiji su
procesi mineralizacije žetvenih ostataka
itd.
Vodni režim zemljišta
Pod vodnim režimom zemljišta podrazumeva se njegova sposobnost da reguliše stanje vlažnosti u odnosu na potrebe i zahteve biljaka. Vodni režim je kompleksna pojava i obuhvata različite procese poput primanja vode putem padavina, oticanje vode, zadržavanje vode, pristupačnost vode, kretanje, isparavanje, kondezaciju vodene pare, priliv iz podzemnih voda i sl.
Voda u zemljište dospeva
atmosferskim talozima, kondenzacijom
vodene pare, snežnim nanosima,
poplavama i slivanjem vode sa viših
terena, kao i doticanjem iz podzemnih
izvora. Gubljenje vode, odvija se
isparavanjem (evaporacijom), površinskim,
bočnim i vertikalnim oticanjem,
transpiracijom i drugim oblicima
iskorišćavanja od strane različitih
organizama.
Vododrživa sposobnost zemljištaodređuje se na osnovu veličine poljskog kapaciteta, u periodu posle kiše, pri punom zasićenju vodom.
Zemljište vezuje vodu adsorpcijom molekula vode na površini čvrstih čestica i zadržavanjem vode u kapilarnim porama.
Vodopropustljivost zemljišta zavisi od broja, veličine, karaktera i stabilnosti pora.
Vazdušni režim zemljišta
Pod vazdušnim režimom zemljišta
podrazumeva se njegova sposobnost da
reguliše stanje gasovite faze u odnosu na
potrebe i zahteve kulturnih biljaka.
Vazdušni režim obuhvata ne samo sadržaj
vazduha u zemljištu u kvantitativnom već i
kvalitativnom pogledu.
Vazduh u zemljištu se sastoji od gasova, koji, uglavnom, potiču iz atmosfere, ili se obrazuju u zemljištu kao posledica biohemijskih reakcija. Vazduh omogućava odvijanje procesa oksidacije, nitrifikacije, mineralizacije humusa i mnoge druge reakcije. Razmenom gasova između atmosferskog i zemljišnog vazduha obavlja se aeracija svih, širih i užih, pora i kanala, u svim zemljišnim slojevima. Od brzine i načina aeracije zavise oksido-redukcioni procesi u zemljištu.
Tolotni režim zemljišta
Pod tolotnim režimom zemljišta
podrazumeva se njegova sposobnost da
reguliše svoje toplotno stanje u odnosu na
atmosferu i u odnosu na zahteve i potrebe
biljaka.
Toplotni režim zemljišta obuhvata procese
primanja, prenošenja i gubljenja toplote.
Osnovni izvor toplote u zemljištu je Sunčevo
zračenje. Zavisno od reljefa, biljnog pokrivača i
drugih karakteristika, zemljište se bolje ili lošije
zagreva, odnosno sporije ili brže hladi. Sasvim
mala količina toplote zemljišta potiče iz
unutrašnjosti Zemlje ili od procesa razlaganja.
Od temperature zemljišta zavise fizičko-hemijske
reakcije, mikrobiološki procesi, rast i razviće
biljaka, pre svega njihovih podzemnih organa,
aktivnost bakterija, gljiva i svih drugih, zemljišnih
organizama.
Zemljišta bez vegetacije se brzo
zagrevaju, ali se i brzo hlade, dok ona koja
su pod vegetacijom odlikuju se povoljnim
toplotnim režimom i umerenijim
promenama temperature. Na primer,
šumska vegetacija leti smanjuje
zagrevanje zemljišta, a zimi sprečava
toplotno izračivanje iz njega.
Za karakterističnu toplotu zemljišta presudan
značaj ima poroznost i količina vode u
zemljišnim porama. Sa povećanjem vlažnosti,
raste i toplotna provodljivost, a time i gubljenje
toplote iz zemljišta. Suva zemljišta ispuštaju
manje toplote od vlažnih. Površinski slojevi
relativno brzo gube toplotu izračivanjem u
hladnije slojeve atmosfere, kao i isparavanjem
zemljišne vlage. U svakom slučaju, naizmenično
zagrevanje i hlađenje, kao i vlaženje i sušenje,
utiču na formiranje, promenu i dalju evoluciju
zemljišta .