Nastanak, sastav i osobine zemljišta.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2704/7. Nastanak, sastav i osobine zemljišta.pdf · Gustina, poroznost, struktura, ... Raspadanjem stena nastaje

Sedmo predavanje

Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 1

http://www.junis.ni.ac.yu/Engl/uninis.htm

CILJEVI PREDAVANJA

Nastanak zemljišta. Zemljište kao trofazni sistem. Mehanički sastav zemljišta –

tekstura zemljišta. Gustina, poroznost, struktura,

permeabilnost zemljišta. Sastav zemljišta: mineraloški,

organska materija. Profil zemljišta.

ISHODI PREDAVANJA

Na kraju predavanja student će biti osposobljen da:

objasni i definiše teksturu, sturkturu, poroznost, gustinu i permeabilnost zemljišta

definiše kompletan sastav zemljišta

objasni horizonte zemljišta


Raspadanjem stena nastaje rastresita masa litosfere.Ova masa dobija mnoge nove osobine: postaje propustljiva za

vodu i vazduh, povećava se ukupna površina čestica koje zato postaju aktivnije, tako da se i hemijski procesi koji se odvijaju u njoj ubrzavaju.

Stenski materijal se može pretvoriti u zemljište, tek učešćem organizama, pre svega biljaka.



Zemljište je prirodno telo nastalo pod uticajem živih organizama, a sastoji se od čvrste (minerali i organska materija), tečne i gasovite faze.

Na površini se graniči sa vazduhom, vodom i biljnim materijalom (koji nije započeo razgradnju). Smatra se da neka površina nije zemljište ukoliko je stalno prekrivena vodom (više od 2.5 m).

Donju granicu, koja razdvaja zemljište od nezemljišta, je teško definisati. U cilju klasifikacije, donja granica se arbitrarno postavlja na 200 cm.

Izvor: Soil Science Society of America



Zemljišni rastvor

Zemljišni vazduh


Zona podzemnihvoda

Nivo podzemnih voda

Podzemna voda

Zona kapilarnevode

Aerisana zona

Čestica zemlje

Higroskopna voda

Vazduh i vodena para u zemljištu

Vodeni film

Zasićena kapilarna voda

drenažna voda

Glina

Clay

Prašina

Silt

Pesak

Sand

Šljunak

Gravels

sitan grub

2 μm 20 μm 200 μm 2 mm


Pesak: lak, dobra drenaža, lako se aeriše. Najvažnije komponente peska su kvarc i feldspati; relativno su inertni i slab su izvor nutrijenata.Glinovita zemljišta su teška, imaju lošu drenažu i aeraciju. Komponente su: minerali gline, organska materija, primarni minerali ihidratisani oksidi Fe i Al. Velika ukupna površina čestica, učestvuje u jonoizmenjivačkim i/ili adsorpcionim reakcijama.

Adsorptivna sposobnost zemljišta, odnosno, sposobnost zadržavanjanutrijenata je vezana za glinovitu frakciju.


Može se videti golim okom. Prilikom uzorkovanja rukom ne zadržava se u ruci.

Prašina Suva: praškasta i daje puderast osećaj - poput brašna.

Mokra: mekan i klizav osećaj.

Nije lepljiva i nema plastična svojstva.

Može se videti lupom ili mikroskopom.

Prilikom uzorkovanja rukom stvara prevlaku na ruci, može se ostrugati sa ruke.

Glina Suva: tvrda.

Mokra: Lepljiva, plastični osećaj.

Može se videti elektronskim mikroskopom.

Prilikom uzorkovanja rukom lepi se za prste.

Predstavlja odnos disperznih frakcija izraženih u % u uzorku suvog zemljišta.

Određuje se na osnovu trokomponentnog dijagrama.

Važno svojstvo jer određuje primenu zemljišta.


Poroznost

Permeabilnost

Bubrenje-skupljanje

Kapacitet zadržavanja vode

Erodabilnost


Velika količina prašine i gline, što ih čini “blatnjavim” kada su mokra.

Veličina pora je mala, ali ih ima mnogo pa zadržavaju vodu.

Kada glinovita zemljišta počnu da se suše, ona i dalje mogu da zadrže veliku količinu vode, ali adhezivna i kohezivna svojstva vode, čine vodu nedostupnom za biljku.


Veličina pora je veća, što dopušta vodi da lako otiče kroz zemljište, van zone korena.

Sklona isušivanju. Mala specifična površina

čestica redukuje plodnost zemljišta.


Smeša peska, prašine i gline koja je optimalna za agrokulturu.



Primer: 35% gline 30% prašine 35% peska

Glinovita ilovača

Osobina/Ponašanje Pesak Prašina Glina

Kapacitet zadržavanja vode

Nizak Srednje visok Visok

Aeracija Dobra Srednja Niska

OM razlaganje Brzo Srednje Sporo

Potencijal erozije vodom

Nizak Visok Nizak

Snabdevanje nutrijentima Siromašno Srednje visoko Visoko

Izluživanje polutanata Izraženo Srednje Nisko


Smanjenjem veličine čestica, raste specifična površina.

Glina ima oko 10 000 puta veću specifičnu površinu od peska.

Specifična površina ima veliki uticaj na:

kapacitet zadržavanja vode,

hemijske reakcije,

koheziju zemljišta,

sposobnost održavanja mikroorganizama.


ukazuje na sastav zemljišta, tj. na relativan odnos organske materije i minerala.

Gustina individualnih čestica - gustina čvrste faze (particle density). Manja od 1 g/cm3 za OM, veća od 5 g/cm3 za neke metalne okside ili 7 g/cm3 za manje česte minerale kao što su metalni sulfidi.

Zapreminska gustina zemljišta (bulk density) je gustina u prirodnom, neporemećenom sklopu, uključuje prostor pora između čestica; manja je od gustine čvrste faze.



http://en.wikipedia.org/wiki/File:Diamond_Core.jpg

Površinski sloj zemljišta, sa dovoljnom količinom peska,pokazuje zapreminsku gustinu od 1,2 do 1,8 g/cm3.

Zemljišta sa većim sadržajem humusa, pokazuju manjuzapreminsku gustinu, od 1,0 do 1,6 g/cm3, zbog manječestične gustine i zbog veće ukupne poroznosti kojanastaje između i unutar strukturnih agregata pod uticajem humusa.


Kada je poznata gustina čvrste faze i zapreminska gustina, može se izračunati poroznost zemljišta:

Zemljišta sa velikom zapreminskom gustinom imaju nisku poroznost, pa samim tim nisku permeabilnost.

Po pravilu peskovita zemljišta pokazuju poroznost od 35 do 50%, zemljišta sa većim sadržajem OM pokazuju veću poroznost od oko 60%.

Sa porastom dubine zemljišta, zemljište postaje kompaktnije od površinskog zemljišta i obično sadrži nizak % OM, tako da se i poroznost smanjuje.


100gustina čestična

gustina azapreminsk gustina čestična%) (vol zemljišta Poroznost

Mehaničke frakcije se međusobno povezuju u strukturne agregate različite forme i veličine.

Skup agregata predstavlja strukturu zemljišta.Prirodni lepak zemljišta (cementna materija) su koloidi

organskog i neorganskog sastava (Ca-humat).Koloidi slepljuju čestice gline, praha i peska u

mikroagregate.Mikroagregati se međusobno lepe u makroagregate.




ili hidraulična provodljivost je mera sposobnosti zemljišta da propušta vodu naniže.

Stepen lateralnog kretanja podzemnih voda u dubljim slojevima zemljišta, takođe je određen permeabilnošću.

Brzina kretanja vode naniže je obično 1 – 5 cm3/h (0,5 cm3/h – veoma sporo, 15 cm3/h veoma brzo).

Zavisi od teksture zemljišta (grub pesak u pustinjama ima veliku permeabilnost, dok aluvijalna zemljišta fine strukture mogu pokazati veoma nisku permeabilnost).

Zemljišta sa razvijenom strukturom su propustljivija od onih bez definisane strukture.

Važna osobina zemljišta jer utiče na hemijske procese. Tako, zemljišta sa malom permeabilonšću, mogu da postanu poplavljena, što dovodi do stvaranja potencijalno redukcionih uslova. Zatim, permeabilnost utiče na transport hemikalija kroz zemljište.


Reflektuje sastav Zemljine kore: O, Si, Al.U sastav zemljišta ulaze svi poznati elementi (10-15 elemenata najzastupljeniji).Elementarni sastav zavisi od:o vrste zemljišta (različit sastava stena od kojih je zemljište

nastalo) o zemljišnog horizonta (starost zemljišta).

Pedosfera je bogatija Si, C, O, H, N od litosfere, ali je siromašnija Ca, Mg, Na, K od litosfere.

ukupni elementi dostupni elementiDostupni elementi su onaj deo elemenata koji mogu da

učestvuju u hemijskim i biološkim reakcijama.




Živi organizmi

(edafon)

Zemljišna

organska

materija

Neizmenjen

materijal

Transformisani

proizvodi

(humus)

Nehuminske

supstance

Huminske

supstance

Organska materija zemljišta

Definicije ZOM i HSIzraz Definicija

Organski ostaci Neraspadnuta biljna i životinjska tkiva i proizvodi

njihove delimične dekompozicije.

Zemljišna biomasa Organska materija u formi živog mikrobialnog tkiva.

Humus Sva organska jedinjenja u zemljištu, izuzev neraspad-

nutih biljnih i životinjskih tkiva, njihovih proizvoda

delimične dekompozicije i zemljišne biomase.

Zemljišna organska materija Isto što i humus.

Huminske supstance Grupa visokomolekularnih braon do mrko obojenih sup-

stanci, nastalih tokom sekundarnih reakcija sinteze.

Izraz se koristi kao generičko ime da bi se opisao

obojeni materijal ili njegove frakcije dobijene na

bazi njihove rastvorljivosti.

Nehuminske supstance Jedinjenja koja pripadaju poznatim klasama jedinjenja u

biohemiji, kao što su aminokiseline, ugljeni hidrati,

masti, voskovi, smole i organske kiseline. Humus

verovatno sadrži većinu, ako ne i sva, biohemijska

jedinjenja koja živi organizam može da sintetiše.

Humin U alkalijama nerastvorna frakcija humusa.

Huminska kiselina Materija mrke boje koja se može ekstrahovati iz zem-

ljišta različitim reagensima i koja je nerastvorna u

razblaženim kiselinama.

Fulvo kiselina Materija svetle boje koja ostaje u rastvoru nakon udalja-

vanja huminske kiseline, acidifikacijom.

Himatomelanska kiselina Deo huminske kiseline koji je rastvoran u alkoholu.


Osobina Primedba Uticaj na zemljište

Boja Tipična tamna boja mnogih zemljišta je

uzrokovana organskom materijom.

Može olakšati i ubrzati zagrevanje.

Zadržavanje

vode

Organska materija može da zadrži 20 puta više

vode od svoje težine.

Sprečava sušenje i skupljanje zemljišta.

Može značajno poboljšati moć zadrža-

vanja vlage peskovitih zemljišta.

Veza sa

mineralima

gline

Dolazi do cementiranja zemljišnih čestica u

strukturne jedinice – agregate.

Omogućava razmenu gasova. Stabilizuje

strukturu. Povećava permeabilnost.

Helatizacija Formira stabilne komplekse sa Cu2+, Mn2+,

Zn2+ i drugim polivalentnim katjonima.

Može povećati dostupnost mikronutrienata

višim biljkama.

Rastvorljivost

u vodi

Nerastvorljivost organske materije prouzro-

kovana je njenom asocijacijom sa glinom.

Takođe, i soli dvo- i trovalentnih katjona sa

organskom materijom su nerastvorne. Izolo-

vana organska materija je delimično rastvor-

na u vodi.

Malo organske materije se gubi izluži-

vanjem.

Puferski

kapacitet

Organska materija pokazuje puferske osobine

u blago kiselom, neutralnom i alkalnom

opsegu.

Omogućava održavanje približno konstan-

tne pH vrednosti zemljišta.

Izmena

katjona

Ukupna kiselost izolovanih frakcija humusa se

kreće od 3 do 14 molkg-1.

Može povećati kapacitet izmene katjona

zemljišta. Od 20 do 70% katjonskog

kapaciteta mnogih zemljišta potiče od

organske materije.

Mineralizacija Dekompozicijom organske materije nastaje

CO2, 2

43434

SO,PO,NO,NH .

Izvor nutritivnih elemenata za rast biljaka.

Vezivanje sa

organskim

jedinjenjima

Utiče na bioaktivnost, perzistenciju i biodegra-

dabilnost pesticida i drugih organskih jedi-

njenja.

Modifikuje aplikativnu količinu pesticida.

Osobine humusa i njegov uticaj na zemljište


Sastav zemljišta jako varira kako u horizontalnom tako i u vertikalnom pravcu.

Spoljašnja i unutrašnja morfologija zemljišta.

Serija horizontalnih slojeva koji se razlikuju po boji i/ili teksturi – horizonti.

Skup zemljišnih horizonata čini zemljišni profil.


Fizičke i hemijske osobine zemljišta nisu jedinstvene za zemljište, zemljište ne predstavlja monolitnu masu nepromenjenog sastava.

Sastav zemljišta jako varira kako u horizontalnom tako i u vertikalnom pravcu.

Ako se posmatra zemljište u svom horizontalnom pravcu (neki predeo) očigledne su razlike u reljefu, boji zemljišta, strukturi. Tada govorimo o spoljašnjoj morfologiji zemljišta.

Mada manje vidiljive, značajne su i razlike u fizičkim i hemijskim osobinama zemljišta u vertikalnom pravcu. Tada govorimo o unutrašnjoj morfologiji zemljišta koja podrazumeva izgled vertikalnog preseka ili profila zemljišta.

Na tom vertikalnom preseku zemljišta mogu se uočiti serija horizontalnih slojeva koji se razlikuju po boji i/ili teksturi. Takvi slojevi se zovu horizonti, a skup zemljišnih horizonata čini zemljišni profil.


Horizonti u tlu

R

- svi horizonti ne moraju biti razvijeni

- nezrela tla nemaju horizont B

- erozija može ukloniti horizont O, A,

itd.

- detaljnim proučavanjem horizonti se

mogu podeliti na podhorizonte (A1,

A2, A3,…)

- prema nekim podelama O = A0, A =

A1 i E = A2

- R=matični supstrat


Horizont O

- gotovo čista, delom raspadnuta, organska materija


Horizont A

-tamno obojeni horizont, sastoji se od humusa i mineralnih zrna

-horizont karakterističan po delomičnom izluživanju/ispiranju.

-Ispiranje je praćeno proceđivanjem vode s površine u dublje slojeve. Neke vrste se ispiru u jonskom obliku u rastvoru (Ca, Na, K, Mg,…), a neke se transportuju u vidu koloida (Fe,Al-hidroksidi, H4SiO4).

-glavni katalizator izluživanja je humus (kompleksna i vrlo otporna smesa smeđih do tamnosmeđih amorfnih i koloidnih supstanci nastalih uglavnom raspadom biljaka. Neke sastojke humusa mogu sintetisati i organizmi koji žive u tlu).

-organske kiseline i organski kompleksi koji nastaju u humusu bakterijskom aktivnošću te CO2 nastao raspadom humusa takođe doprinose izluživanju u horizontu A.

-sniženi pH doprinosi raspadu minerala te mobilizaciji metala adsorbovanih na mineralima glina, Fe i Al-okside/hidrokside te organsku materiju.Osnove hemije životne sredine (T. Anđelković) 35

Horizonti nastaju kao rezultat kompleksnih interakcija koji se odvijaju tokom alteracije, tj. površinskog raspadanja. Kišnica koja perkolira kroz zemljište nosi sa sobom rastvorene i koloidne čvrste čestice ka nižim horizontima u kojima se oni talože. Biološki procesi (kao što je bakterijsko razlaganje ostataka biljaka), dovode do stvaranja slabo kiselog CO2, organskih kiselina, i kompleksinh jedinjenja koji se takođe prenose kišnicom ka nižim horizontima gde interaguju sa glinama i drugim mineralima, pri čemu dovode do njihovog preobražaja, tj. alteracije.

Površinski sloj zemljišta, nekoliko desetina santimetara debljine, je poznat kao A horizont - površinski sloj. Ovaj sloj je sloj maksimalne biološke aktivnosti u zemljištu i sadrži najviše ZOM. Metalni joni i čestice gline u ovom A horizontu podležu značajnom izluživanju.


Horizont E

-svjetlo obojeni horizont s malo organske materije

-horizont karakterističan po intezivnom izluživanju/ispiranju.

-ovaj horizont može nedostajati u suvim klimama ili mladim zemljištima.


Horizont B

-smeđe do narančasto obojen horizont.

-rastvorene i koloidne vrste (gline, hidroksidi, silicijumova kiselina) mogu biti odložene u ovom horizontu.

-crvena boja ukazuje na prisustvo Fe-oksida

-moguće su i manje količine organske materije.


Horizont C

-svjetliji od horizonta B

-malo ili potpuno bez org. materije.

-rastresiti deo matiĉnog supstrata bez znakovapedogenetskih procesa karakterističnih za ostale horizonte-može predstavljati trošeni stenski materijal in situ ilimaterijal transportovan vodenim tokovima, vetrom,gravitacijom,…

- neorganski procesi trošenja stena uvek su izraženi navećim dubinama od dubina formiranja tla.

Važnost razlikovanja horizonata prilikom uzorkovanja:

-ukoliko radimo prospekciju metala koji su sadržani urezidualnim mineralima (Ti, Cr, Zr,…) tada ćemo uzorkovatihorizont A.

-ukoliko radimo prospekciju mobilnih metala tada ćemouzorkovati horizont B u kojem su se ti metali nataložili.


Sledeći sloj je B horizont ili iluvijalni horizont. Ovaj horizont prima sve materije koje su isprane (izlužene) iz A horizonta, i to OM, soli i čestice gline. U procesu zagađivanja zemljišta drugi horizont je posebno važan, zbog povišenog sadržaja glina koje jonoizmenjivački vezuju mnoge materije. U njemu se najviše koncentruju štetni metali kao što su Pb, Cd, Hg, Co, Ni, radioaktivni Cs i dr. Znači, oni se vezuju za gline, tj. fiksiraju se glinama.

C horizont predstavlja rastresiti deo matične stene, a R je čvrsta stena. C i R sloj ne pripadaju zemljištu.



Razlog razlike u sastavu atmosferskog i

zemljišnog vazduha leži u biološkim procesima koji se odvijaju u zemljištu.

Tačno Netačno


Glinovita frakcija zemljišta se sastoji iz

minerala gline, organske materije, fino

raspoređenih primarnih minerala i hidratisanih oksida Fe i Al.

Tačno Netačno


Zemljišta kod kojih je odnos peska, prašine i gline optimalan za agrokulturu se nazivaju ___________________________.


Smanjenjem veličine čestica zemljišta, smanjuje se i specifična površina zemljišta.

Tačno Netačno


Izluživanje polutanata iz zemljišta će biti

veće ukoliko je udeo gline u zemljištu veći.

Tačno Netačno


Kapacitet zadržavanja vode u zemljištu će

biti veći ukoliko je udeo gline visok.

Tačno Netačno


Pedosfera je bogatija Si, C, N od litosfere,

ali je siromašnija Ca, Mg, Na, K od

litosfere.

Tačno Netačno


Documents

Nastanak, sastav i osobine zemljišta.nasport.pmf.ni.ac.rs/materijali/2704/7. Nastanak, sastav i osobine zemljišta.pdf · Gustina, poroznost, struktura, ... Raspadanjem stena nastaje