Bodemtextuur en bodemstructuur

Percentage van de Maui-bodems dat in de belangrijkste textuurklassen valt

Om meer te weten te komen over de textuurdriehoek en de textuurclassificaties van grond, klikt u op de animatie van de North Carolina State University hieronder:
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soiltexture.swf

Belang van klei en andere deeltjes van vergelijkbare grootte

Kleideeltjes, evenals andere deeltjes van vergelijkbare grootte, zijn belangrijke componenten van een bodem. Er is een fundamenteel verschil tussen bodems die grote hoeveelheden zanddeeltjes bevatten en bodems die grote hoeveelheden zeer kleine deeltjes bevatten, zoals klei. Dat verschil is oppervlakte. De totale oppervlakte van een gegeven kleimassa is meer dan duizend keer zo groot als de totale oppervlakte van zanddeeltjes met dezelfde massa. Om dit idee in perspectief te plaatsen, stel je een kubus voor met 6 zijden. Deze kubus stelt een zanddeeltje voor. Stel je nu voor dat je deze kubus opdeelt in 100 kleinere kubussen, die staan voor 100 kleideeltjes. Deze 100 kubussen hebben elk 6 zijden. Door de grotere kubus op te delen, heb je veel meer oppervlakken blootgelegd. De totale oppervlakte van de kleinere kubussen zal dus veel groter zijn dan de oppervlakte van de enkele kubus.

Om dit concept verder uit te diepen, kunt u een korte animatie bekijken door op de volgende link naar de North Carolina State University te klikken:
http://courses.soil.ncsu.edu/resources/physics/texture/soilgeo.swf

Dit grotere oppervlak heeft belangrijke gevolgen voor het voedingsstoffenbeheer, omdat het bodemdeeltjes veel plaatsen biedt om voedingsstoffen (zoals calcium, kalium, magnesium en fosfaat) en water vast te houden en aan de plant af te geven

Soorten zeer kleine deeltjes in de bodem

• De meest voorkomende kleimineralen in de bodem van Maui worden gelaagde silicaatskleien, of fyllosilicaten, genoemd. Er zijn verschillende soorten gelaagde silicaten, zoals kaoliniet, halloysiet, montmorilloniet en vermiculiet. De verschillende soorten gelaagde silicaten verschillen sterk, zoals we later zullen bespreken.

Voor meer details over de verschillende gelaagde silicaat kleimineralen, klik op de link hieronder en scroll naar beneden naar de “Fyllosilicaat Kamer:”
http://www.soils.wisc.edu/virtual_museum/silicates.html

• Amorfe mineralen, zoals allofaan, imogoliet, en ferrihydride, kunnen worden gevonden in de vulkanische bodems van Hawaii die zich hebben ontwikkeld uit vulkanische as. Net als silicaatklei hebben deze mineralen een zeer groot oppervlak. Bijgevolg houden bodems met amorfe mineralen grote hoeveelheden water en opgeslagen voedingsstoffen vast, afhankelijk van de verweringsgraad.

• Aluminium- en ijzeroxiden worden typisch aangetroffen in de sterk verweerde bodems van de tropen. Naarmate kleimineralen intenser verweren, verandert de structuur van silicaat klei. Met name de silicaat klei verliest silica. Wat overblijft in de bodem zijn aluminium- en ijzeroxiden. Gibbsiet is een voorbeeld van een aluminiumoxide, dat een grijsachtige, witachtige tint heeft. Goethiet is een voorbeeld van een ijzeroxide, dat een roodachtige kleur aan de bodem geeft.

Eigenschappen van oxiden

• Oxiden zijn vrij stabiel en bestand tegen verdere verwering.
• Oxiden kunnen als een lijm werken en andere gronddeeltjes bij elkaar houden.
• Oxiden kunnen voedingsstoffen, zoals fosfor, vastleggen.
• Oxiden hebben een hoge anionuitwisselingscapaciteit (AEC).

• Humus is het deel van het organisch materiaal dat het best bestand is tegen afbraak en in de bodem blijft. Humus bestaat uit kleine deeltjes, met een enorm oppervlak. Deze deeltjes hebben een zeer groot vermogen om voedingsstoffen vast te houden en te leveren, en om water vast te houden.

Bodemstructuur

Bodemstructuur is de ordening van bodemdeeltjes in groepjes. Deze groeperingen worden peds of aggregaten genoemd, die vaak kenmerkende vormen aannemen die typisch zijn voor bepaalde bodemhorizonten. Zo zijn bijvoorbeeld korrelige bodemdeeltjes kenmerkend voor de oppervlaktehorizont.

Bodemaggregatie is een belangrijke indicator van de bewerkbaarheid van de bodem. Van bodems die goed geaggregeerd zijn, wordt gezegd dat ze een “goede bodemstructuur” hebben. De verschillende typen bodemstructuren worden gegeven in tabel 4.

Tabel 4. Soorten bodemstructuren in bodems

Bron: http://www.cst.cmich.edu/users/Franc1M/esc334/lectures/physical.htm

Bodemaggregaten

Over het algemeen vormen alleen de zeer kleine deeltjes aggregaten, waartoe silicaatklei, vulkanische asmineralen, organische stof en oxiden behoren. Er zijn verschillende mechanismen van bodemaggregatie.

Mechanismen van bodemaggregatie

• Micro-organismen in de bodem scheiden stoffen uit die als cementvormers fungeren en bodemdeeltjes samenbinden.
• Fungi hebben filamenten, hyphae genaamd, die zich in de bodem uitstrekken en bodemdeeltjes samenbinden.
• Wortels scheiden ook suikers in de bodem uit die helpen mineralen te binden.
• Oxiden fungeren ook als lijm en brengen deeltjes samen. Dit aggregatieproces komt veel voor in sterk verweerde tropische bodems en komt vooral voor in Hawaï.
• Ten slotte kunnen bodemdeeltjes elkaar op natuurlijke wijze aantrekken door elektrostatische krachten, zoals de aantrekkingskracht tussen haar en een ballon.

Stabiliteit van aggregaten

Stabiele aggregatie van bodems is een zeer waardevolle eigenschap van productieve bodems. De stabiliteit van de bodemaggregatie is echter sterk afhankelijk van het soort mineralen dat in de bodem aanwezig is. Bepaalde kleimineralen vormen zeer stabiele aggregaten, terwijl andere kleimineralen zwakke aggregaten vormen die zeer gemakkelijk uit elkaar vallen.

• Zeer verweerde silicaatklei, oxiden, en amorf vulkanisch materiaal neigen ertoe de meest stabiele aggregaten te vormen. De aanwezigheid van organisch materiaal bij deze materialen verbetert de stabiele aggregaatvorming. In nutriëntenbeheer, is de aggregaatstabiliteit belangrijk omdat goed geaggregeerde mineralen goed gedraineerd zijn en goed verwerkbaar.

• Silicaatklei daarentegen, die minder verweerd is, zoals montmorilloniet, vormt zwakke aggregaten. Van sommige silicaatkleien wordt gezegd dat ze een krimp-zwelpotentieel hebben. Dit betekent dat de bodemmineralen uitzetten, of opzwellen, wanneer ze nat zijn, waardoor de bodem kleverig wordt en slecht draineert. Wanneer de grond droog is, krimpt hij en ontstaan er scheuren. De samenstelling van de roosterstructuur van silicaatklei bepaalt het krimp- en zwelpotentieel. Hoewel er in Maui geen gronden zijn met een krimp-zwelpotentieel, kunnen deze gronden op Molokai worden aangetroffen.

Voor een eenvoudige bespreking van de chemie van bodemkleien, klik op de volgende link:
http://www.aehsmag.com/issues/2002/june/soilclays.htm