A talajszerkezet és a talajszerkezet egyaránt a talaj egyedi tulajdonságai, amelyek alapvetően befolyásolják a talajok viselkedését, például a víztartó képességet, a tápanyagmegtartást és -ellátást, a vízelvezetést és a tápanyagok kimosódását.
A talaj termékenységét tekintve a durvább talajok általában kevésbé képesek megtartani és megtartani a tápanyagokat, mint a finomabb talajok. Ez a képesség azonban csökken, mivel a finom szerkezetű talajok nedves környezetben intenzív kimosódáson mennek keresztül.
Talajszerkezet
A talajszerkezetnek fontos szerepe van a tápanyag-gazdálkodásban, mivel befolyásolja a tápanyagok visszatartását. Például a finomabb textúrájú talajok általában jobban képesek tárolni a talaj tápanyagait.
A talaj ásványi összetételéről szóló értekezésünkben említettük, hogy a talaj ásványi részecskéi széles mérettartományban vannak jelen. Emlékezzünk vissza, hogy a finomföld frakcióba tartozik minden olyan talajrészecske, amely 2 mm-nél kisebb. Az e frakción belüli talajrészecskéket tovább osztjuk a 3 külön méretosztályra, amelyek közé tartozik a homok, az iszap és az agyag. A homokszemcsék mérete 2,0 és 0,05 mm között mozog, az iszapé 0,05 mm és 0,002 mm között, az agyagé pedig 0,002 mm-nél kisebb. Vegyük észre, hogy az agyagrészecskék több mint ezerszer kisebbek lehetnek a homokrészecskéknél. Ez a méretkülönbség nagyrészt az alapanyag típusának és az időjárás mértékének köszönhető. A homokszemcsék általában elsődleges ásványok, amelyek nem mentek át nagymértékű időjáráson. Ezzel szemben az agyagrészecskék másodlagos ásványok, amelyek az elsődleges ásványok időjárásának termékei. Az időjárás előrehaladtával a talajrészecskék lebomlanak és egyre kisebbek lesznek.
Szerkezeti háromszög
A talajszerkezet a homok, iszap vagy agyag relatív arányát jelenti egy talajban. A talajszerkezeti osztály a talajok ezen relatív arányok alapján történő csoportosítása. A legfinomabb textúrájú talajokat agyagos talajoknak, míg a legdurvább textúrájú talajokat homoknak nevezzük. Azt a talajt azonban, amely a homok, iszap és agyag viszonylag egyenletes keverékével rendelkezik, és mindegyikből külön-külön mutatja a tulajdonságokat, vályognak nevezzük. Különböző típusú vályogok léteznek aszerint, hogy melyik talajrészlet van jelen a legnagyobb mennyiségben. Ha ismert az agyag, az iszap és a homok százalékos aránya egy talajban (elsősorban laboratóriumi elemzéssel), akkor a texturális háromszög segítségével meghatározhatja a talaj textúraosztályát.
15. ábra. Szövettani háromszög. A texturális háromszög a homok, iszap és agyag relatív arányát írja le a különböző talajtípusokban.
Forrás: http://soils.usda.gov/technical/manual/print_version/complete.html
A Maui talajainak főbb texturális osztályait a 3. táblázat tartalmazza. A 3. táblázatban felsorolt texturális osztályok mindegyike finomszerkezetű talajt alkot. Mint látható, a talajfelmérések azt mutatják, hogy Maui talajainak több mint 90%-a finomszerkezetű. Ez nagyrészt a legtöbb hawaii talaj alapanyagának típusának köszönhető, amely bazalt. Mivel a bazalt finom szerkezetű kőzet, ezért finom szerkezetű talajokat alkot. Az agyag relatív mennyisége nagy jelentőséggel bír a talajban.
3. táblázat. A Maui-talajok főbb texturális osztályai
| Texturális osztály |
A Maui-talajok százalékos aránya, amelyek a főbb texturális osztályokba tartoznak. osztályokba tartoznak |
|
Az iszapos agyag |
44% |
|
Az iszapos agyag vályog |
23% |
|
Az iszapos agyag |
11% |
|
Agyagos agyag |
10% |
|
Agyag |
5% |
A talajok texturális háromszögének és texturális osztályozásának megismerése, kattintson az Észak-Karolinai Állami Egyetem alábbi animációjára:
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soiltexture.swf
Az agyag és más hasonló méretű részecskék jelentősége
Az agyagrészecskék, valamint más hasonló méretű részecskék a talaj fontos összetevői. Alapvető különbség van a nagy mennyiségű homokrészecskéket tartalmazó talajok és a nagy mennyiségű nagyon apró részecskéket, például agyagot tartalmazó talajok között. Ez a különbség a felület. Egy adott tömegű agyag teljes felülete több mint ezerszerese az azonos tömegű homokrészecskék teljes felületének. Hogy ezt a gondolatot perspektívába helyezzük, képzeljünk el egy 6 oldalú kockát. Ez a kocka egy homokszemcsét képvisel. Most képzeljük el, hogy ezt az egyetlen kockát 100 kisebb kockára bontjuk, amelyek 100 agyagrészecskét képviselnek. Ennek a 100 kockának mindegyike 6 oldallal rendelkezik. Lényegében a nagyobb kocka felbontásával sokkal több felületet tettél szabaddá. Így a kisebb kockák teljes felülete sokkal nagyobb lesz, mint az egyetlen kocka felülete.
Az Észak-Karolinai Állami Egyetem alábbi linkjére kattintva megtekinthet egy rövid animációt ennek a koncepciónak a további vizsgálatához:
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soilgeo.swf
Ez a megnövekedett felületnek fontos következménye van a tápanyag-gazdálkodásban, mivel sok helyet biztosít a talajrészecskék számára a tápanyagok (például kalcium, kálium, magnézium, foszfát) és a víz megtartására és biztosítására a növények számára
A nagyon kis részecskék típusai a talajban
- A Maui talajában leggyakrabban előforduló agyagásványokat réteges szilikátos agyagoknak vagy filoszilikátoknak nevezik. A rétegszilikátoknak különböző típusai vannak, mint például a kaolinit, a halloizit, a montmorillonit és a vermikulit. A rétegszilikátok különböző típusai nagyban különböznek egymástól, amint azt később tárgyalni fogjuk.”
A különböző rétegszilikátos agyagásványokról további részleteket az alábbi linkre kattintva a “Phyllosilicate Room”-ra görgetve olvashat:
http://www.soils.wisc.edu/virtual_museum/silicates.html
- A vulkáni hamuból kialakult Hawaii vulkáni talajaiban olyan amorf ásványok találhatók, mint az allofán, az imogolit és a ferrihidrid. A szilikátos agyagokhoz hasonlóan ezek az ásványok is nagyon nagy felülettel rendelkeznek. Ennek eredményeként az amorf ásványokat tartalmazó talajok az időjárás mértékétől függően nagy mennyiségű vizet és tárolt tápanyagot tárolnak.
- Az alumínium- és vas-oxidok jellemzően a trópusok erősen mállott talajaiban találhatók. Az agyagásványok intenzív időjárásának hatására a szilikátos agyagok szerkezete megváltozik. Különösen a szilikátos agyagok veszítenek szilícium-dioxidot. Ami a talajban marad, az az alumínium- és vas-oxidok. A gibbszit egy példa az alumínium-oxidra, amelynek szürkés, fehéres árnyalata van. A goethit egy példa a vasoxidra, amely vöröses színt kölcsönöz a talajnak.
Az oxidok tulajdonságai
- Az oxidok meglehetősen stabilak és ellenállnak a további időjárásnak.
- Az oxidok ragasztóként viselkedhetnek, és összetartanak más talajrészecskéket.
- Az oxidok képesek megkötni a tápanyagokat, például a foszfort.
- Az oxidok nagy anioncserélő kapacitással (AEC) rendelkeznek.
- A humusz a szerves anyagnak az a része, amely a bomlásnak leginkább ellenáll, és a talajban marad. A humusz kis részecskékből áll, óriási felülettel. Ezek a részecskék nagyon nagy kapacitással rendelkeznek a tápanyagok visszatartására és pótlására, valamint a víz megtartására.
Talajszerkezet
A talajszerkezet a talajrészecskék csoportosítása. Ezeket a csoportosulásokat pedeknek vagy aggregátumoknak nevezzük, amelyek gyakran jellegzetes formákat alkotnak, amelyek jellemzően bizonyos talajhorizontokban találhatók. Például a szemcsés talajrészecskék a felszíni horizontra jellemzőek.
A talaj aggregációja a talaj megmunkálhatóságának fontos mutatója. A jól aggregált talajokról azt mondják, hogy “jó talajtalajjal” rendelkeznek. A talajszerkezet különböző típusait a 4. táblázat tartalmazza.
4. táblázat. A talajszerkezetek típusai a talajokban
Forrás: A talajban található talajszerkezetek típusai
Source: http://www.cst.cmich.edu/users/Franc1M/esc334/lectures/physical.htm
Talajaggregátumok
Általában csak a nagyon apró részecskék alkotnak aggregátumokat, amelyek közé szilikátos agyagok, vulkáni hamu ásványai, szerves anyagok és oxidok tartoznak. A talaj aggregációjának különböző mechanizmusai vannak.
A talaj aggregációjának mechanizmusai
- A talaj mikroorganizmusai olyan anyagokat választanak ki, amelyek cementáló anyagként viselkednek és összekötik a talajrészecskéket.
- A gombák fonalakkal, úgynevezett hifákkal rendelkeznek, amelyek a talajba nyúlnak és összekötik a talajrészecskéket.
- A gyökerek is kiválasztanak cukrokat a talajba, amelyek segítenek az ásványi anyagok megkötésében.
- Az oxidok szintén ragasztóanyagként működnek, és összekötik a részecskéket. Ez az aggregációs folyamat nagyon gyakori számos erősen időjárásfüggő trópusi talajban, és különösen elterjedt Hawaiin.
- Végül a talajrészecskék elektrosztatikus erők révén természetesen vonzódhatnak egymáshoz, hasonlóan a haj és a léggömb közötti vonzáshoz.
Az aggregátum stabilitása
A talaj stabil aggregációja a termőtalajok nagyon értékes tulajdonsága. A talaj aggregációjának stabilitása azonban nagymértékben függ a talajban található ásványi anyagok típusától. Bizonyos agyagásványok nagyon stabil aggregátumokat képeznek, míg más agyagásványok gyenge aggregátumokat alkotnak, amelyek nagyon könnyen szétesnek.
- A legstabilabb aggregátumokat általában a nagymértékben időjárásnak kitett szilikátos agyagok, az oxidok és az amorf vulkanikus anyagok alkotják. A szerves anyag jelenléte ezekkel az anyagokkal együtt javítja a stabil aggregátumképződést. A tápanyag-gazdálkodásban az aggregátum stabilitása azért fontos, mert a jól aggregált ásványok jól drénezettek és meglehetősen jól megmunkálhatók.
- Ezzel szemben a kevésbé időjárásálló szilikátos agyagok, mint például a montmorillonit, gyenge aggregátumokat képeznek. Egyes szilikátos agyagokról azt mondják, hogy zsugorodó-duzzadó potenciállal rendelkeznek. Ez azt jelenti, hogy a talaj ásványai nedvesség hatására kitágulnak, vagy megduzzadnak, ami miatt a talaj ragadós lesz és rosszul lefolyik. Szárazság esetén ezek a talajok zsugorodnak és repedéseket képeznek. A szilikát agyagok rácsszerkezetének felépítése határozza meg a zsugorodási-duzzadási potenciált. Bár Maui szigetén nincsenek zsugorodási-duzzadási potenciállal rendelkező talajok, Molokai szigetén előfordulhatnak ilyen talajok.
A talajok agyagok kémiájának egyszerű tárgyalását az alábbi linkre kattintva olvashatja:
http://www.aehsmag.com/issues/2002/june/soilclays.htm
Kattintson az alábbi linkre.