Prirocnik Za Vaje Iz Pedologije

Univerza v Ljubljani Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo Center za pedologijo in varstvo okolja

PRIROČNIK ZA VAJE IZ PEDOLOGIJE

ZA UNIVERZITETNI ŠTUDIJ ZOOTEHNIKE

ZA INTERNO UPORABO

Marjetka SUHADOLC Janez RUPREHT

Marko ZUPAN Ljubljana, maj 2005

VSEBINA

UVOD

Nastajanje tal in njihova pestrost...........................................................................4 Multifunkcionalnost tal ..........................................................................................4 Razvrščanje tal ali klasifikacija ...............................................................................6 Opis tal na terenu in vzorčenje ..............................................................................9 Laboratorijske analize tal .................................................................................... 11

PRAKTIČNI DEL 1 Morfološke lastnosti tal ....................................................................................... 13 2 Tekstura............................................................................................................ 15 3 Struktura tal ...................................................................................................... 18 4 Reakcija tal [pH tal] in doloČanje potreb po apnenju ............................................. 21 5 Kationska izmenjalna kapaciteta tal...................................................................... 25 6 Organska snov tal .............................................................................................. 27 7 Dušik v tleh in podtalnici ..................................................................................... 30 8 Lahko dostopna fosfor in kalij v tleh..................................................................... 32 9 Poroznost .......................................................................................................... 34 10 Voda v tleh ...................................................................................................... 35 11 Mehanska upornost – zbitost tal ........................................................................ 36 12 Vrednotenje pridelovalnega potenciala kmetijskih zemljišč ................................... 37 UPORABLJENI VIRI IN PRIPOROČENA LITERATURA …………………………………………38 PRILOGE

UVOD

Metka Suhadolc s sod., 2005 Priročnik za vaje iz pedologije 4

Nastajanje tal in njihova pestrost

Tla nastajajo skozi stoletja in tisočletja. So rezultat kompleksnih interakcij med podnebjem, kamninsko

podlago, vegetacijo, biotično aktivnostjo, časom in rabo zemljišč. Razmerja med komponentami tal,

večinoma med peskom, meljem in glino, ter organsko snovjo, vodo in zrakom, kot tudi način, s katerim

so se te komponente povezale v stabilno strukturo, definirajo značilnosti tal. Vsaka tla (talni profil)

sestavlja različno število po globini zaporednih horizontov, vsak z različnimi fizikalnimi, kemičnimi in

biotičnimi lastnostmi. Tla so zato zelo raznolik medij, v Evropi je na primer identificiranih več kot 320

glavnih talnih tipov, z velikimi razlikami glede na njihove kemične in fizikalne lastnosti. Velika pestrost

tal se navkljub majhni prostorski razprostranjenosti odraža tudi v slovenskem prostoru (Slika 1), kar je pri

ravnanju s tlemi vsekakor potrebno upoštevati.

Multifunkcionalnost tal

Tla so ključnega pomena za življenje zaradi številnih okoljskih, ekonomskih, socialnih in kulturnih

funkcij. Pridelava hrane in drugih kmetijskih izdelkov, nujno potrebnih za preživetje človeka, ter

gozdarstvo sta povsem odvisna od tal. Tla oskrbujejo rastline z vodo in hranili, ter dajejo oporo

koreninam, shranjujejo/zadržujejo minerale, organsko snov, vodo in energijo, ter raznolike kemične

snovi. Tla transformirajo in razgrajujejo organske spojine, vljučno z organskimi ksenobiotiki, kot so na

primer pesticidi. Delujejo kot naravni filter za podtalnico, ki je glavni vir pitne vode, ter sproščajo v

atmosfero CO2, metan in druge pline. So življenjski prostor ogromne količine raznovrstnih organizmov z

unikatnim genskim vzorcem, ki živijo v ali na tleh. Talni organizmi omogočajo kroženje snovi in energije

v zapletenih in medsebojno povezanih procesih. Tla tako izvajajo esencialne ekološke funkcije ter so

»platforma« za človekovo dejavnost in tudi eden izmed elementov krajinske in kulturne dediščine. So tudi

vir surovin kot so glina, pesek, kamnine in šota.

Ker so tla nenadomestljiv v naravi omejen vir, moramo za sonaravno trajnostno rabo tal in gospodarjenje

z zemljišči poznati tako njihove lastnosti kakor tudi njihovo zastopanost v prostoru.

Veda, ki proučuje tla se imenuje PEDOLOGIJA. Izraz izvira iz grščine: PEDON = tla, LOGIA = znanje,

znanost.


Slika 1: Generalizirana digitalna pedološka karta Slovenije 1 : 25.000, izris pedokartografskih enot (PKE) (Vir: Biotehniška fakulteta, Center za pedologijo in varstvo okolja)


Razvrščanje tal ali klasifikacija1 Klasifikacijo tal, ki jo uporabljamo v Sloveniji, sestavljajo štirje oddelki: (i) oddelek AVTOMORFNIH

TAL zajema tla, ki so nastala pod vplivom padavinske vode, ki skozi profil tal prosto in brez daljšega

zadrževanja odteče; (ii) oddelek HIDROMORFNIH TAL združuje tla v katerih padavinska voda zastaja

ali pa je prisotna podtalnica (talna voda), včasih tudi do površine tal; (iii) oddelek SLANIH TAL

predstavlja tla v katerih se pojavlja akumulacija različnih soli npr. NaCl ali CaSO4; (iv) oddelek

SUBAKVALNIH TAL zajema tla, ki so nastala na dnu stoječih voda. Za nas sta pomembna predvsem

prva dva oddelka, zato se bomo z njima pobliže seznanili. Vsi oddelki so razdeljeni še na razrede, ki si

sledijo po razvojnih stopnjah tal in jih opišemo z nizom diagnostičnih talnih horizontov.

Horizonti v tleh so plasti, ki se razlikujejo po morfoloških lastnostih: barvi, prekoreninjenosti, deležu humusa, deležu skeleta, vlažnosti, itd. Po mednarodnem dogovoru jih označujemo z velikimi in malimi črkami: O organski horizonti; ležijo nad mineralnim delom tal, vsebujejo nad 35% organske snovi;

najbolj pogosti so v gozdu: Ol suho listje, iglice in drugi rastlinski ostanki Of deloma razpadli rastlinski ostanki Oh humificirana organska snov A humozni površinski horizonti; so temno obarvani zaradi prisotnosti humusnih snovi: Ah s huminskimi snovmi temno obarvan mineralni talni horizont Ap zgornji horizont na njivah, ki je nastal z oranjem Aa zgornji horizont, kjer se pogosto zadržuje voda B kambični horizonti; so rjavi, rumeni ali rdeči in so nastali zaradi preperevanja matične

podlage na mestu: Bv nastal je zaradi preperevanja primarnih mineralov in tvorbe gline Brz nastal je zaradi kopičenja netopnega ostanka pri preperevanju apnenca ali dolomita B iluvialni horizonti; v njih se zadržujejo izprane snovi iz zgornjih horizontov: Bt vsebuje več gline kot horizont nad njim Bh vsebuje več humusnih snovi izpranih iz O ali E horizonta E eluvialni horizont; je svetlejši zaradi izpiranja finih talnih delecev (gline) in humusnih

snovi, nahaja se pod O ali A in nad B horizontom G glejni horizonti; zaradi zastajanja podtalnice so modrikasto sivkasti, lahko tudi z rjastimi

madeži: Go oksidiran del horizonta G - nihanje podtalnice (rjasti madeži) Gr reduciran del horizonta G - trajna podtalnica (popolnoma siv) g horizont, ki je nastal zaradi vpliva občasno stoječe površinske vode; je marmoriran - rjaste

in belosive pege, lahko pa tudi popolnoma siv T šotni horizont; slabo razkrojena organska snov, ki se kopiči v ananerobnih in vlažnih

razmerah (barje) P antropogeni horizont; ki ga je umetno ustvaril človek, včasih je pomešanih več horizontov C zdrobljena matična podlaga (kamnina) R čvrsta kamnina I, II, III... sloji (naplavine, nanosi) ( ) horizont v nastajanju Horizonti se pojavljajo v različnih kombinacijah in z različno intenziteto, na kar vplivajo tlotvorni dejavniki in procesi. Različne vrste tal označujejo torej različne kombinacije horizontov. Osnovni deli klasifikacijskega sistema so TALNI TIPI. Talni tipi imajo lahko slovensko ime, zelo pogosto pa so poimenovani v jeziku dežele, kjer so bila takšna tla prvič opisana. V njih se odraža vsa različnost pogojev njihovega nastanka to je matične osnove, klime, vpliva živih organizmov, reliefa in časa nastajanja. Poleg talnih tipov pozna sistem tudi nižje (podrobnejše) enote, ki se uporabljajo za posebne namene. 1 Povzeto po: Tomaž Prus, Klasifikacija tal, študijsko gradivo za interno uporabo


Avtomorfna tla NERAZVITA TLA : (A) - C Ko začnejo razdrobljeno kamnino poraščati prve rastline (alge, lišaji ali mahovi) začnemo govoroti o nastajanju tal. A horizont še ne pokriva površja tal v celoti, zato ga označujemo z (A). Začetna stopnja nastajanja tal se v naših pogojih pojavi v sledečih talnih tipih:

KAMNIŠČE Trda razdrobljena kamnina (npr. apnenec), kjer se mestoma pojavi zaplata trave ali nekaj dovolj odpornih rastlin je tipična slika kamnišča, kot ga lahko najdete v visokogorju ali pa na jadranskih otokih. Razen na apnencu se lahko razvije tudi na drugih kamninah, ki pa morajo biti trde, oziroma take, ki težko preperevajo.

SUROVA TLA Ta tla nastajajo na kamnini, ki je mehka in zato močno prepereva. Pri tem nastaja dovolj drobnih mineralnih talnih delcev, ki blažijo temperaturne ekstreme, zadržujejo vodo in sproščajo nekatera hranila ( npr. kalij ). Zaraščanje takih tal je zato bistveno hitrejše. V Sloveniji jih najdemo le v manjših površinah na laporjih, flišu, skrilavcih in podobnih kamninah.

KOLUVIALNO-DELUVIALNA TLA Ob vznožjih pobočij, po katerih voda spira ali vali kamninski drobir in drobne talne delce, nastajajo premešani nasipi. Zaraščanje z rastlinstvom je močno odvisno od razmerja v sestavi odloženega materiala. Ko se erozija nekoliko umiri, skozi tla pa pronica voda z rastopljenimi hranili, nastanejo tu s hranili bogata rastišča, ki jih gozdarji cenijo zaradi dobrega uspevanja plemenitih listavcev. Koluvialno-deluvialna tla, ki se med seboj zelo razlikujejo, najdemo v Sloveniji raztreseno ob vznožjih pobočij.

HUMUSNO AKUMULATIVNA TLA: A - C Ko se erozijski procesi umirijo (gosta rastlinska zarast) je omogočeno zadrževanje razkrojenih rastlinskih ostankov na mestu. Tako nastali humusni horizont popolnoma prekriva matično osnovo. Razdelitev na talne tipe poteka v tem razredu na osnovi matične kamnine.

RENDZINA Na karbonatnih kamninah kot so apnenec, dolomit ali lapor nastajajo plitva tla značilna za alpski in dinarski del Slovenije. Kot zarast takih tal prevladujejo na strmih in skalovitih področjih gozdovi, na bolj umirjenih in gladkih površinah pa najdemo travnike. Čeprav je podlaga karbonatna pa so rendzine v iglastih gozdovih in v višjih nadmorskih legah (gorski rastlinski pas) lahko tudi močno kisle zaradi slabo razgrajenih rastlinskih ostankov.

RANKER Enako zgrajen talni tip na nekarbonatnih, kislih kamninah imenujemo ranker. Tla so kisla in običajno tudi revna s hranili, zato so to tipična gozdna tla. Kmetje, ki so si na takih površinah uredili travnike, jih morajo zato občasno apniti, to je dodajati tlem kalcij, da povečajo reakcijo tal.

KAMBIČNA TLA: A - B - C Značilen za razred kambičnih tal je pojav kambičnega horizonta (B). Le ta je rjavo, rumenkasto ali rdečkasto obarvan, predvsem zaradi železovih oksidov. Talni tipi so ločeni na osnovi matične kamnine.

EVTRIČNA RJAVA TLA Beseda evtričen pomeni, da so tla dobro nasičena z bazičnimi kationi, predvsem s kalcijem in magnezijem. To se odrazi tudi v reakciji tal, ki je v B horizontu večja od 5,5. V Sloveniji najdemo taka tla na laporjih, največje in najbolj pomembne površine pa so nastale na fluvio- glacialnih nanosih večjih rek, ki so prinašale pretežno karbonatni prod. Zaradi ravnega reliefa in dobre propustnosti za vodo so to v Sloveniji najboljša kmetijska tla. Pod prodom se običajno nahaja podtalna voda, ki je pomemben vir za preskrbo s pitno vodo. Ker izgubljamo velike površine teh tal zaradi gradnje naselij in prometnic, s širitvijo mest in tovarn pa se povečujejo možnosti onesnaženja podtalnice, nastaja tako dvojna škoda.

DISTRIČNA RJAVA TLA Obratno kakor evtrična so distrična tla slabo nasičena z bazičnimi kationi. Njihova reakcija je zato manjša kakor 5,5. Najdemo jih na različnih nekarbonatnih kamninah po vsej Sloveniji. Razvila so se tudi na nekarbonatnem produ Drave in Mure, kjer pa je njihova kislost na kmetijskih površinah že močno zmanjšana.

RJAVA POKARBONATNA TLA Na apnencu in dolomitu v notranjosti Slovenije so se razvila rjava pokarbonatna tla. Za njih je značilna rumenkasto rjava barva. Podobno kakor za rendzino, s katero se pojavljajo pogosto v tesnem prepletanju, velja da so kmetijske površine nastale le na bolj položnih in neskalovitih predelih. Večinoma pa tudi ta tla prerašča gozd.


JEROVICA ( TERRA ROSSA ) Na apnencih in dolomitih v področju mediteranskega podnebja so se razvila intenzivno rdečkasto obarvana tla. Vsebujejo zelo malo organske snovi, saj rastlinski ostanki zaradi toplega podnebja zelo hitro preperevajo, oziroma preperevajo tudi v zimskem času, ko so ti procesi v drugih podnebnih področjih ustavljeni.

IZPRANA TLA: A - E - B - C Z naraščanjem globine tal, oziroma njihovim staranjem, se pričnejo v tleh premeščati navzdol nekatere snovi. Najpogosteje je to glina, v intezivnejših pogojih spiranja (matična osnova z veliko kremena) pa tudi organska snov in železovi ter aluminijevi oksidi.

IZPRANA TLA (v ožjem pomenu) Sprana tla se lahko razvijejo iz vseh talnih tipov kambičnih tal, ob zadostnih količinah padavin in primerni propustnosti tal za vodo. Razliko v teksturi, med E in Bt horizontom v katerem se sprana glina odlaga, dobro zaznamo s prstnim poskusom. A in E horizont sta močno kisla, v Bt horizontu pa reakcija tal običajno skokovito naraste zaradi odlaganja spranega kalcija. Posebna oblika spranih tal so tudi steljniška ali akrična tla. V Sloveniji jih najdemo predvsem v Beli krajini, kjer so poraščena z značilnimi brezovimi gozdovi.

PODZOL Na matični osnovi, ki vsebuje velik delež kremena, so procesi spiranja še posebno intenzivni. E horizont je tako spran, da ga sestavljajo skoraj čista kremenova zrna in je pepelnato sive barve. Pravi podzoli so v Sloveniji zelo redki in zavzemajo manjše površine.

ANTROPOGENA TLA: P - C Antropogena tla so tla, ki jim je človek s posebno globokim obdelovanjem porušil naravno zgradbo in jih tako prilagodil za rast nekaterih kultur. Antropogene horizonte označimo s P. Sem uvrščamo kot talne tipe RIGOLANA TLA, običajno namenjena vinogradom ali sadovnjakom ter VRTNA TLA. Med antropogena tla uvrščamo tudi tla deponij, ki nastanejo z nasipavanjem različnih odpadnih materialov. Hidromorfna tla NERAZVITA HIDROMORFNA TLA: (A) - G ali (A) - C Matična osnova tal tega razreda so mladi rečni nanosi. Vodotok še vedno, vsaj občasno, naplavlja nov material različne velikosti, zato je zgradba tal običajno slojevita. Slojev ne smemo zamenjevati s horizonti. Horizonti nastajajo na mestu z razvojem tal, medtem ko so sloji plasti prinešenega materiala. Edini talni tip tega razreda se imenuje OBREČNA TLA.

PSEVDOGLEJNA TLA: A - Bg - C Tudi ta razred ima le en talni tip PSEVDOGLEJ. Nastane zaradi zastajanja padavinske vode na nepropustnem horizontu v tleh. Zastajajoča voda izrine iz tal zrak ter povzroči redukcijo železa, ki spremeni barvo tal iz rjave v sivo. Bg horizont, v katerem ti procesi potekajo, je zato sivo in rjavo lisast (marmoriran) in zelo zbit.

GLEJNA TLA: A - G Za glejna tla je značilno zadrževanje talne vode znotraj talnega profila do globine enega metra. Tako nastane horizont G. Njegov zgornji del v katerem talna voda sezonsko niha, s tem pa se tla občasno prezračijo, označimo z Go. Ta del je sivo in rjavo lisast. Spodnji del, v katerem je talna voda stalno prisotna in v katerem vladajo trajni redukcijski pogoji, je popolnoma sive barve. Označimo ga z Gr. Talni tip tega razreda imenujemo MOČVIRNO - GLEJNA TLA ali kratko GLEJ. Že ime samo pove, da je za ta tla značilno izrazito močvirsko rastlinje. Izkopan profil hitro zalije voda.. Podrobneje ga delimo na epiglej, hipoglej in amfiglej. Osnoven in najbolj pogost podtip gleja je hipoglej. Zanj je značilno prekomerno vlaženje, ki je posledica izključno visoke podtalne vode. Hidromorfni obliki humusno akumulativnega horizonta Aa sledi Go in Gr horizont. Pod vplivom površinskega oglejevanja nastaja epiglej. Poplavna oziroma zlivna voda povzroča redukcijske procese v zgornjem delu tal in nastanek Ag ali kar g horizonta. Epigleji so v Sloveniji redki. Zelo pogosta pa je kombinacija obeh načinov oglejevanja, ki je značilna za amfiglej. V profilu tako najdemo močno oglejen površinski del, intenzivnost oglejevanja nato nekoliko popusti V Go horizontu, pod njim pa ponovno naraste v Gr horizontu.


ŠOTNA TLA: T - G Odlaganje in razgradnja rastlinskih ostankov v anaerobnih pogojih povzroča nastanek šotnih horizontov. Šotni horizonti T se med seboj razlikujejo po izvoru rastlinskih ostankov, stopnji njihove razgradnje in načinu nastajanja.

ŠOTNA TLA NIZKEGA BARJA V vbočenih reliefnih oblikah s prisotno poplavno ali visoko talno vodo nastajajo šotna tla nizkega barja, kot jih najdemo na Ljubljanskem barju, v manjših površinah pa tudi v drugih delih Slovenije.

ŠOTNA TLA VISOKEGA BARJA V hladnem in vlažnem podnebju uspeva šotni mah (Sphagnum). Njegovo odmiranje in slaba razgradnja sta vzrok nastajanju šotnih horizontov visokega barja. Ta barja so značilna za nekatere planote in platoje v gorskem delu Slovenije ( Pokljuka, Jelovica, Pohorje ).

ANTROPOGENA HIDROMORFNA TLA: P - G Izkop odvodnih jarkov in drugi ukrepi osuševanja so glavni človekovi posegi, za spremembo naravnih hidromorfnih tal v talni tip HIDROMELIORIRANA TLA. Osuševanje ni enkraten ukrep ampak je potrebno taka tla stalno vzdrževati. Vzdrževanje obsega čiščenje jarkov in drenažnih cevi, rahlanje tal ter predstavlja dodatni strošek, ki ga na avtomorfnih tleh ni. Hrana s takih površin je zato dražja, pridelovalci pa so tudi močno omejeni v izboru posevkov.

Opis tal na terenu in vzorčenje Za proučevanje tal in njihovih lastnosti rabimo navpični prerez tal do matične kamnine ali podtalnice. Tak presek imenujemo TALNI PROFIL. Z opazovanjem morfoloških lastnosti ter s kemičnimi in fizikalnimi analizami posameznih horizontov poskušamo izvedeti čim več o nastanku tal in procesih, ki so jih izoblikovali. Tako lahko opredelimo sedanje stanje tal oziroma določimo talni tip. Zato je proučevanje in vzorčenje talnega profila osnovna metoda za spoznavanje tal. Terenska oprema: - zemljevid primernega merila, - tračni meter (2m), - lopata z ravnim spodnjim delom, - večji nož, - kladivo, - papirnate vrečke za vzorce, - deionizirana voda, - petrijevka, epruvete, - univerzalni indikator po Yamadi, - 0.01 M raztopina CaCl2, - razredčena klorovodikova kislina (10%), - primerna torba, po možnosti še kompas in višinomer. Področje, kjer želimo raziskovati tla najprej pazljivo obhodimo. Pri tem si zapišemo vse pomembne razlike v reliefu, kamnini, rastlinstvu (prisotnost indikatorskih rastlin), vodnih razmerah (bližina potoka, izviri, močvirja ipd.) in rabi tal (gozd, njiva, travnik).

Opis talnega profila Pedološki profil je jama, široka približno 80 cm in 100 do 150 cm globoka (če prej ne naletimo na talno vodo, skalo, prod ali grušč). Ena od krajših stranic je gladko obrezana z lopato in jo imenujemo čelo profila. Ker je namenjena opazovanju tal in vzorčenju, nad njo ne smemo hoditi, pomečkati rastlin in tudi ne razsipati izkopane zemlje. Izkopano zemljo odlagamo ob daljših stranicah profila, levo in desno, pri čemer ločimo izkopano zemljo zgornjega in spodnjega dela tal. Krajšo stranico nasproti čela profila izkopljemo stopničasto, da lažje vstopamo v jamo. V ravnini izkopljemo profil tako, da je med opisovanjem profila čelo obrnjeno proti soncu. Če bomo kopali počasi in predvidevamo, da bo profil globok, moramo poznati nekaj astronomije in ugotoviti koliko se bo sonce med tem premaknilo. Na pobočju izkopljemo profil tako, da je čelo vzporedno s plastnico terena, profil pa leži na padnici. Po končanem delu moramo profil zopet zasuti, najprej z zemljo iz spodnjega dela nato pa še iz zgornjega dela tal.


Pred opisovanjem talnega profila moramo čelo profila najprej očistiti. To naredimo z nožem tako, da konico noža nekoliko zabodemo v tla, nož potegnemo od sebe in odlomimo košček tal. Površina čela tako ni odrezana ampak odlomljena po robovih strukturnih agregatov. Profil očistimo od vrha do tal. Pri tem se pokažejo posamezne plasti - horizonti, ki jih med seboj ločimo najprej po barvi, kasneje pa tudi po drugih lastnostih. Določimo jih glede na njihove diagnostične lastnosti, v opisu označimo z ustrezno oznako in izmerimo njihovo zgornjo in spodnjo globino ter opišemo vse morfološke lastnosti in na koncu odvzamemo vzorce.

Vzorčenje tal

VZORCI IZ PROFILA Z izkopom pedološkega profila in odvzemom in analizo vzorcev tal po tipičnih plasteh, ki jih imenujemo horizonti, določimo talni tip določenega območja. Vzorce talnih horizontov nabiramo od spodaj navzgor. Na ta način preprečimo njihovo mešanje in onesnaženje. Iz vsakega horizonta naberemo približno 0.5 kg vzorca, ki ga shranimo v papirnati vrečki. Na vrečko ali na poseben kartonček, ki ga položimo v vrečko, napišemo podatke o vzorcu. To so podatki o kraju izkopa (odčitamo jih iz zemljevida), zaporedna številka profila, oznaka in globina horizonta ter datum izkopa.

POVPREČNI VZORCI TAL Kadar nas zanimajo lastnosti tal v okviru manjših prostorskih enot (parcel) odvzamemo reprezentativne povprečne vzorce tal. Takšen način odvzema vzorcev največkrat uporabljamo za potrebe gnojenja različnih kmetijskih kultur oziroma kolobarjev - kontrola rodovitnosti tal in gnojenja. Globina odvzema povprečnih talnih vzorcev je prirejena rabi tal. Na njivi običajno odvzamemo popvrečne vzorce v ornici (največrat 0 - 20 cm), na travniku v dveh globinah: zgornji prekoreninjen sloj (0 - 6 cm) in sloj 6 - 12 cm, v vinogradih in včasih tudi v sadovnjakih prav tako v dveh globinah: 0 - 20 cm in 20 - 40 cm; v sodobnih sadnih nasadih z vegetativnimi podlagami pa se uveljavlja odvzem povprečnih vzorcev samo v globni 0 - 30 cm. Vzorce najlažje vzamemo s primernimi sondami: koničasta sonda, holandski sveder, cilindrična sonda (Slika 2). V kolikor nimamo ustrezne sonde si pomagamo z lopato. Povprečni vzorec mora biti reprezentativen, zato ga odvzamemo na različnih mestih enakomerno porazdeljenih po celi parceli (10 - 30 odvzemnih mest). Vzorec homogeniziramo in ustrezno označenega pošljemo v laboratorij. Priporočljivo je k oznaki vzorca pripisati tudi katastrsko številko, kajti s tem je vzorec natančno prostorsko opredeljen. Slika 2: Različne sonde za odvzem talnih vzorcev


Laboratorijske analize tal Za analizo je potrebno talne vzorce ustrezno pripraviti. Nezdrobljen, torej naraven vzorec, potrebujemo le za določanje obstojnosti strukturnih agregatov. Za določanje vlažnosti tal potrebujemo svež neposušen vzorec. Za določanje volumske gostote in poroznosti tal pa potrebujemo neporušen talni vzorec, ki ga odvzamemo s posebno sondno v kovinske obroče danega volumna (Kopecky cilindri). Za vse ostale analize pa vzorce pripravimo po naslednji shemi (Slika 3). Posebeno pripravo vzorcev zahtevajo t.i. vzorci tal za ugotavljanje onesnaženosti tal s težkimi kovinami, kjer ne smemo uporabljati kovinskih sond, mlinov in sit. Analiza vsebnosti nekaterih organskih potencialno škodljivih snovi in tudi nitrata mora biti opravljena v svežih vzorcih, ki morajo v laboratorij transportirani hitro in v hladilni torbi.

SVEŽ TALNI VZOREC

homogeniziranje

sušenje pri 35 °C

sejanje (sito 2 mm)

ročno mletje v terilnici

ZRAČNO SUH VZOREC

SVEŽ HOMOGENIZIRAN VZOREC

zmrzovanje pri -20 °C

ARHIV ANALIZE(topila)

ARHIV PEDOLOŠKIPARAMETRI

ORG.SPOJINE

mletje na kroglični ahatni mlin(velikost delcev < 150 um)

KOVINE

mletje v železnem mlinu ali

pesticidi

fenoli

mineralna olja

PAO, PCB, itd.

pH organska snov

tekstura kationska izmenjlana

kapaciteta rastlinam dostopna

fosfor in kalij

Slika 3: Shema priprave talnih vzorcev


PRAKTIČNI DEL


1 MORFOLOŠKE LASTNOSTI TAL

Morfološke lastnosti tal so lastnosti s katerimi kvalitativno opišemo tla pri terenskem proučevanju in nam

pomagajo določiti talne horizonte. Najpomembnejše morfološke lastnosti tal so: konzistenca, struktura

(oblika, izraženost in obstojnost), tekstura, barva, delež in razporeditev organske snovi, delež, velikost in

oblika skeleta, gostota korenin in vrsta ter intenzivnost novotvorb. Teksturo in delež organske snovi

vedno določamo tudi kvantitativno v vzorcih tal v laboratoriju (glej poglavji 2 in 6) .

Konzistenca Konzistenca tal je lastnost tal, ki odraža odpornost tal na deformiranje/lomljenje oziroma pove stanje tal glede na trdoto, zbitost, plastičnost, lepljivost. itd. Opišemo jo z besedami: rahla-zbita, sipka-lepljiva, drobljiva-gnetljiva. Odvisna je od velikosti talnih delcev (teksture tal), deleža organske snovi in vlažnosti. Ob opisu konzistence tal navedemo tudi stopnjo vlažnosti tal (vlažna, suha).

Struktura tal Osnovni talni delci se med seboj povezujejo v večje skupke oz. agregate. Če so povezani med seboj do take stopnje, da nastanejo enote z jasno ločenimi mejami, govorimo o strukturnih agregatih. Ločujemo jih po obliki, velikosti in obstojnosti (glej pogl. 4).

Barva Barva tal je pomembna diagnostična lastnost, ki nam lahko veliko pove o tlotvornih procesih in včasih tudi o pogojih v katerih so tla nastajala. Barvo tal oblikuje barva mineralnih delcev in organske snovi, ki tla sestavljajo. Humusne snovi obarvajo tla temno (črno, temno rjavo, črno rdeče). Tlem dajejo barvo tudi drobno razpršene pedogene železove spojine: rdečo oksid hematit, rumeno-rjavo hidroksid getit-limonit in oranžno hidroksid lepidokrokit. Sivo, sivo-modro ali sivo-zeleno pa obarva tla železo v dvovalentni obliki, ki je topno v talni raztopini. Pedogeni kalcit je navadno bele barve in daje tlem svetlejše tone. Na osnovi barve lahko sklepamo o zračno-vodnem režimu tal. Če so tla prezračena, so rdeče, rjave ali rumene barve. Ko v tleh ni kisika (redukcijski pogoji) poteka redukcija železa in mangana v dvovalentno obliko. Le ta daje tlem sivo do sivo-modro ali sivo-zeleno barvo. Če pa se tla spet osušijo, del železa in mangana oksidira in nastanejo rdeči, rjasti (Fe-oksid ali hidroksid) in črni (Mn oksid) madeži. Govorimo o lisavosti ali marmoraciji tal. Barva tal nakazuje tudi na klimatske pogoje območja v katerem so tla nastala. V sredozemskih podnebnih razmerah (toplo, suho) nastaja v tleh železov oksid hematit, ki obarva tla intenzivno rdeče. V bolj vlažnih in hladnejših pogojih, kot so v osrednji in vzhodni Sloveniji, pa prevladuje v tleh železov hidroksid (getit-limonit), ki daje tlem rjavo ali rumeno-rjavo barvo. Barvo določamo s pomočjo barvnega atlasa “Munsell Soil Color Charts”.

Vlaga Vlaga, ki jo kvalitativno opisujemo kot morfološko lastnost, predstavlja vlažnost talne grude v času opisovanja in jo moramo razlikovalti od kvantitativenga določanja deleža vode v tleh, ki jo merimo laboratorijsko. Kvalitativno določanje stopnje vlažnosti tal je zelo pomembno, saj je večina morfoloških lastnosti zelo odvisna od stanja vlažnosti tal v času opisovanja. Ločimo sledeče stopnje: suha tla: pri gnetenju tal na rokah ne ostanejo sledovi vlage, sveža tla: puščajo odtis, ki hitro izgine, vlažna tla: puščajo na dlani dobro viden vlažen odtis, pri stiskanju pa voda ne priteče iz tal, mokra tla: pri stiskanju vzorca iz njega priteče voda.

Organska snov Organsko snov kot morfološko lastnost tal kvalitativno ocenimo na podlagi vizuelne ocene pri čemer se opiramo predvsem na barvo (temnejša barva praviloma pomeni večjo vsebnost organske snovi oziroma humusa) in strukturo tal (sferični strukturni agregati nastajajo le ob prisotnosti humusa). Paziti moramo, da nas pri tem ne zavedejo druge primesi, ki lahko dajejo temno barvo (na primer oglje, temna matična kamnina). Kvantitativno določimo delež organske snovi v laboratoriju in jo podajamo v %.

Prekoreninjenost Opisujemo količino, velikost in razporeditev rastlinskih korenin. Prekoreninjenost je odraz pogojev, ki jih tla nudijo rastlini za rast in razvoj. Bujen in gost ter močno razvejan koreninski sistem se lahko razvije v primerno rahlih in rodovitnih tleh, ki niso zbita, vsebujejo organsko snov oziroma humus in imajo ustrezen zračno-vodni režim, ki ga ustvarja primerna struktura tal. Slabo razvit koreninski sitem je lahko tudi posledica motečih dejavnikov v tleh: zbitost, talna voda, skeletnost.


Skeletnost Kamninski drobir večji od 2 mm imenujemo skelet. Ker delež skeleta običajno v laboratoriju ne določamo, je toliko bolj pomembno, da ga ocenimo pri opisu tal. Pri tem ocenimo volumski delež (vol. %), maksimalno velikost in obliko (ostrorob, zaobljen, mešan, ploščat). Glede na vsebnost skeleta ločimo več kategorij tal: malo skeletna tla: < 10 % skeleta srednje skeletna tla: 10 - 50 % skeleta močno skeletna tla: > 50 % skeleta Skelet lahko razdelimo tudi na več velikostnih skupin (Tabela 4). Večji skelet v tleh lahko otežuje ali celo onemogoča obdelovanje tal. Tabela 4: Razdelitev skeleta po velikosti

skelet velikost zelo majhen skelet 2 - 6 mm majhen skelet 6mm - 2 cm srednje velik skelet 2 cm - 6 cm velik skelet 6 cm - 20 cm zelo velik skelet 20 - 60 cm skale > 60 cm

Novotvorbe Med novotvorbe štejemo prevleke, konkrecije in lise v tleh, ki nastanejo kot posledica delovanja tlotvornih procesov. Najlažje jih opišemo v naravnih razmerah pri opisu profila na terenu. Prevleke nastanejo s procesi premeščanja delcev po profilu navzdol. V takih tleh se iz zgornjih horizontov izpirajo fini talni delci (glinasti koloidi) ali humusne snovi. Snovi, ki se izperejo iz zgornjih delov profila (E horizonta) se odložijo v obliki prevlek na strukturnih agregatih in stenah razpok v spodnjih delih horizonta (iluvialni B horizont). Pri nas so pogoste glinene prevleke, ki jih najdemo v izpranih tleh. Če premeščanje poteka dolgo časa, se lahko pore popolnoma zapolnijo z glinenimi prevlekami kar povzroči nastanek neprepustnega horizonta, na katerem lahko zastaja padavinska voda (psevdooglejevanje). Na terenu opisujemo debelino in pogostnost takih prevlek. Konkrecije nastajajo zaradi koncentracije različnih mineralov v tleh. Lahko nastanejo železove ali železovo-manganove konkrecije, ki so rdeče, rjave do črne barve. Take konkrecije najdemo predvsem v starejših tleh, kjer je precejanje vode navadno upočasnjeno. V pol-vlažnih do pol-sušnih in sušnih podnebjih pa nastajajo v tleh karbonatne (pedogeni kalcit, izjemoma dolomit) lise in konkrecije. Kalcijev karbonat se v zgornjih delih profila raztaplja, voda ga raztopljenega odnese po profilu navzdol. Na določeni globini pa voda izhlapi ali pa se spremenijo kemijski pogoji in kalcit se obori. V začetku premeščanja so to predvsem mehki madeži in psevdomiceliji po porah in razpokah, če pa je na razpolago dovolj časa, pa lahko nastanejo tudi 10 cm ali večje konkrecije. Te so pogoste v tleh na puhlici imenovanih černozem, imenujemo jih lutke. V tleh sušnih območij lahko nastanejo na tak način neprepustne karbonatne skorje (kaliče, kalkret). Globina nastanka karbonatnih konkrecij je odvisna od količine padavin na danem območju, velikost in pogostnost pa od dolžine pedogeneze (časa nastajanja tal). Na terenu opišemo vrsto, velikost, in pogostnost konkrecij. Lise nastanejo v nekaterih primerih kot predhodniki konkrecij. Razen zgoraj omenjenih karbonatnih lis, je njihov nastanek navadno povezan z izmenjavanjem oksidacijskih in redukcijskih pogojev v tleh (glej opis nastanka marmoracije pri barvi tal). V takih tleh nastane marmoracija, siva območja se menjavajo z rjavimi ali rdečimi območji. V takih pogojih najdemo pogosto tudi lise in prevleke črnega manganovega oksida, v izključno redukcijski pogojih pa so črne lise navadno piritove (FeS). Na terenu opišemo vrsto, pojavnost in pogostnost takih madežev. Pri marmoraciji ločimo psevdoglejevo (rjava ali rdeča notranjost strukturnih agregatov je obdana s sivimi lisami) in glejevo (rjave ali rdeče lise najdemo na površini agregatov, notranjost je siva) marmoracijo, v opombah pa lahko opišemo tudi njuno intenziteto (močna, srednja, šibka).


2 TEKSTURA

Velikost mineralnih delcev ključno definira fizikalne, kemijske in biološke lastnosti tal. Velikost

mineralnih delcev na primer močno vpliva na zračnost, prepustnost tal za vodo in kapaciteto tal za

zadrževanje vode, ter na prostor primeren za naseljevanje organizmov.

Razpon velikosti delcev, ki sestavljajo tla, je lahko zelo velik: od velikosti skale (1 m) do velikosti

mikroskopsko majhnih glinenih delcev (<10-6 m), vendarle imajo delci večji od 2 mm zelo majhen vpliv

na oblikovanje talnih agregatov. Tekstura tal je razmerje med delci različnih velikostnih skupin v tleh in

se nanaša na mineralne delce < 2 mm. Mineralni delci, ki jih upoštevamo pri določanju teksture so tako

pesek, melj in glina (Tabela 5). Najbolj drobni so delci gline, ki so manjši od 0.002mm, delci melja so

veliki od 0.002 do 0.05 mm in delci peska od 0.05 do 2 mm.

Tekstura tal je relativno razmerje med količino peska, melja in gline v tleh. Na osnovi deleža

(masnega %) posamezne frakcije v drobnem delu tal (≤ 2 mm) določimo teksturni razred s pomočjo

teksturnega trikotnika (Slika 4). Najugodnejši so tisti teksturni razredi, ki vsebujejo vse velikostne

skupine v dovolj velikem deležu (na primer ilovice), neugodni pa glinasta, peščena, predvsem pa meljasta

tla.

Tabela 5: Razdelitev mineralnih delcev po velikosti

delci velikost (mm) velikost (mm) način opazovanja

pesek 2.00 - 0.05 grobi pesek 2.0-0.2 prosto oko fini pesek 0.2-0.05 melj 0.05 - 0.002 grobi melj 0.05- 0.02 mikroskop fini melj 0.02-0.002 glina <0.002 elektronski mikroskop

Lastnosti posameznih velikostnih skupin talnih delcev Skelet ali kamninski drobir je večji od 2mm. Ima majhno specifično površino, zato v tleh učinkuje predvsem fizikalno (povečuje zračnost, propustnost za vodo in zrak). Le apnenčast skelet (CaCO3) lahko vpliva na kemijske lastnosti tal s svojim raztapljanjem. Skelet lahko razdelimo v več velikostnih skupin, po obliki pa ga ločujemo na ostrorobi (grušč, skale) in zaobljeni (prodniki, skale). Večji skelet v tleh lahko otežuje ali celo onemogoča obdelovanje tal. Predno analiziramo vzorec tal s katerokoli standardno pedološko analizo, ga presejemo skozi sito s premerom odprtin 2 mm in ostanek na situ zavržemo. Če je v tleh prisotna večja količina skeleta, to ocenimo že na terenu in navedemo poleg teksturne oznake. Pesek ima večjo specifično površino kot skelet, ki pa je še vedno majhna (fini pesek 0.1 m2/g tal). V tleh deluje fizikalno: povečuje zračnost in prepustnost za vodo. Ima zanemarljivo kationsko izmenjalno kapaciteto in tudi sposobnost za zadrževanje vode je majhna. Peščena tla so v splošnem topla, suha in siromašna s hranili. Melj ima nekoliko večjo specifično površino (1 m2/g tal), zato lahko že v manjši meri sodeluje pri fizikalno-kemijskih procesih. Kapilarni dvig vode je že možen. Tla z velikim deležem melja so slabše kvalitete (psevdogleji, lesivirana tla). Frakcijo melja sestavljajo mikro peščeni delci, v splošnem prevladuje kremen. Glina ima veliko specifično površino (10 – 10.000 m2/g tal) zaradi česar ima veliko kationsko izmenjalno kapaciteto in s tem sposobnost za zadrževanja vode in tudi drugih snovi. Ker so glineni delci izredno majhni, se lahko tesno prilegajo in tvorijo zelo številne zelo majhne pore. V glinenih tleh je gibanje vode in zraka upočasnjeno, možen pa je kapilarni dvig vode. Če prevladuje montmorillonit, tla močno nabrekajo, v suhem stanju pa so trda in razpokana. V tej frakciji prevladujejo glineni minerali in Fe ter Mn oksidi in hidroksidi


Določanje teksture tal

Teksturo tal lahko določamo z mehanskim ločevanjem delcev po velikosti (sejanje, usedanje v vodni

suspenziji), ki mu sledi kvalitativno določanje utežnih deležev posameznih velikostnih skupin (tehtanje).

Novejša metoda določanja teksture temelji na laserski presvetlitvi vzorca v suspenziji. Na terenu

določamo teksturo s prstnim preizkusom.

Sedimentacijska metoda (mehanska analiza) Sedimentacijska metoda temelji na principu ločevanja delcev s sedimentacijo (usedanja delcev v stoječi vodi). Teoretična osnova te metode je STOKES-ov zakon (glej enačbo spodaj), ki podaja zvezo med hitrostjo usedanja delcev in njihovo velikostjo. Hitrost usedanja delcev je namreč premo sorazmerna s premerom delcev.

( )

vr gd

2

=−2

9ρ ρ

η

v = hitrost usedanja delcev ρd = specifična teža delcev (2.6 g/cm3) ρ = specifična teža tekočine (1.0 g/cm3) r = polmer delca g = zemeljski pospešek (980 cm/s2) η = viskoznost tekočine

Slika 4: Teksturni trikotnik ameriške teksturne klasifikacije in razdelitev po Plaster-ju, 1992


VAJA: PRSTNI POISKUS Prgišče tal gnetemo med dlanmi in vlažimo z deionizirano vodo. Gnetemo jih do stanja plastičnosti, ko ni več prisotne odvečne vode. Nato med palcem in kazalcem preizkušamo zrnatost, gladkost, mehkost, lepljivost in plastičnost vzorca. Delce peska na ta način občutimo v vzorcu, saj so trdi in ostri. Gladkost in spolzkost tal je posledica melja. Večji delež melja daje občutek svilnatosti ali milnavosti. Lepljivost in plastičnost tal je posledica gline. Če je v vzorcu več gline, lahko zvaljamo tanek svaljek, ki pri krivljenju ne bo počil. Površino glinastega vzorca lahko tudi zelo gladko zloščimo. Za pomoč pri določanju podajamo tabeli 6 in 7. Tabela 6: Tabela za določevanje teksture tal ZRNATOST MEHKOST

GLADKOST LEPLJIVOST IN PLASTIČNOST

OBLIKOVANJE SVALJKA

TEKSTURA

ni zrnat do rahlo zrnat

ni gladek zelo močno lepljiv in plastičen

možno oblikovati dolg tenak svaljek, ki se krivi

glina

zelo gladek in svilnat

zmerno lepljiv in plastičen

težko se oblikuje svaljek, ki pri krivljenju razpada

meljasta ilovica

rahlo do zmerno zrnat

zmerno gladek malo lepljiv in plastičen

svaljek se oblikuje in krivi

glinasta ilovica

zmerno zrnat zmerno gladek

zmerno lepljiv in plastičen

zelo težko oblikujemo svaljek

ilovica

zelo zrnat ni gladek ni lepljiv ali plastičen možno oblikovati zelo debel svaljek

peščena ilovica

zelo močno zrnat

ni gladek ni lepljiv ali plastičen sipek, delci niso povezani

pesek

Tabela 7: Prepoznavne lastnosti pomembnejših teksturnih razredov teksturni razred značilnosti P (pesek)

peščeni delci so vidni in otipljivi ter dajejo vtis hrapavosti konsistenca vzorca je sipka, nevezana talni delci se ne oprijemajo prstov vzorec ni plastičen in se ne dajo oblikovati

PI (peščena ilovica)

posamezni delci peska so še opazni pri drobljenju dajejo grudice slaboten šum zaradi trenja delcev peska med seboj vzorec se že lepi in maže prste lahko oblikujemo debel svaljek, ki se trga če stisnemo suh vzorec, le ta ponovno razpade, vlažen skupek pa je obstojen

I (ilovica)

vidni so le redki peščeni delci vzorec je nekoliko plastičen vzorec se prijema prstov in maže lahko oblikujemo svaljek, vendar se ta še vedno pretrga suh skupek je dobro obstojen, če z njim previdno ravnamo, vlažen skupek je dobro obstojen

GI (glinasta ilovica)

delci so komaj vidni in imajo žametast sijaj ter mokast izgled vzorec je plastičen vzorec se prijema prstov in maže svaljek se da dobro oblikovati

MI (meljasta ilovica)

samo redki delci so vidni in otipljivi vzorec ima značilen mokast izgled vzorec se prijema prstov in jih maže svaljek se da oblikovati, a se trga suh vzorec je v roki drobljiv

G (glina)

delci niso vidni površina je gladka in ima žametast sijaj vzorec je plastičen, lepljiv in mazav svaljek se zelo dobro oblikuje suh vzorec je v roki težko drobljiv


3 STRUKTURA TAL Struktura tal se izraža v načinu razporeditve, povezovanja in zlepljanja talnih delcev (pešenih, meljastih

in glinastih delcev in organske snovi). Če so delci povezani med seboj do take stopnje, da nastanejo enote

z jasno ločenimi mejami, govorimo o strukturnih agregatih. V procesu oblikovanja strukturnih agregatov

ločimo tri strukturna stanja:

brezstrukturno stanje: a) v peščenih tleh, ki so sipka, nevezana in strukturni agregati niso oblikovani, b) v glinastih tleh, ki so zbita, masivna, strukturni agregati niso oblikovani, c) nepovezani, surovi organski ostanki koherentno stanje delci so že nekoliko zlepljeni, vendar pravi strukturni agregati še niso

oblikovani (prehodno stanje) agregatno stanje strukturni agregati so oblikovani in dobro izraženi.

Strukturne agregate ločimo po obliki in velikosti (Tabela 8) ter po obstojnosti (Tabela 9) . Neobstojni

agregati hitro razpadajo pod vplivom vode kot človekovega delovanja – nepravilne rabe kmetijske

mehanizacije in paše. Voda je v splošnem najpomembnejši dejavnik razpada strukturnih agregatov,

zmanjšuje kohezivnost med glinenimi delci in povzroča ujetje zraka v določenih porah (mikroeksplozije).

V tleh se odvija dinamični proces rušenja in ponovne tvorbe strukturnih agregatov.

Tabela 8 :Oblike strukturnih agregatov

strukturni agregati (oblika) struktura sferični mrvičasta (do 5 mm) grudičasta (1 do 10 mm) oreškasta (2 do 30 mm)poliedrični poliedrična

prizmatični prizmatična (10-50 mm)

stebričasta (150 mm)

lističasti lističasta

Sferična oblika strukturnih agregatov Mrvičasta struktura: agregati so kroglaste oblike, veliki do 5 mm, med seboj se ne prilagajajo, zato je poroznost velika. Od drugih agregatov sferične oblike se razlikujejo po tem, da so tudi sami porozni. Taka struktura je značilna za tla, ki vsebujejo velik delež organske snovi (dobra vrtna tla, dobri komposti, gozdna tla). Grudičasta struktura: agregati so kroglaste oblike, zato je poroznost takih tal velika. Agregati sami niso več porozni, ampak masivni. Veliki so od 1 do 10 mm. Ta struktura je značilna za humusno akumulativne horizonte A, ki vsebujejo večje količine organske snovi in so temno rjave do črne barve. Oreškasta struktura: kroglasti agregati so veliki od 2 do 30 mm. Pojavljajo se že ravne ploskvice ali robovi, kar zmanjšuje poroznost, ker se agregati lahko bolj tesno stikajo. Ta struktura predstavlja prehod v poliedrično. Pojavlja se v humusno akumulativnih in kambičnih horizontih.


Poliedrična oblika strukturnih agregatov Poliedrična struktura: strukturni agregati so oglati s poudarjenimi robovi in koti. Tesno so zloženi, poroznost je manjša kot pri sferičnih oblikah. Večji agregati se često razdrobijo v manjše. Ta struktura je značilna za kambične horizonte (Brz) tal na apnencih in dolomitih. Prizmatična oblika strukturnih agregatov Prizmatična struktura: prizme so velike od 10 do 50 mm in lahko razpadejo v manjše. V Sloveniji je ta struktura zelo redka, značilna je za močno glinasta tla in je posledica krčenja in raztezanja zaradi sušenja in vlaženja tal. Stebričasta struktura: velikost strukturnih agregatov je do 150 mm, od prizmatične se loči po zaobljenih robovih na vrhu in dnu prizme. Značilna je za slana tla. V Sloveniji je ne najdemo. Lističasta oblika strukturnih agregatov Lističasta struktura: agregati so v obliki lističev, ki se navadno med seboj prekrivajo, kar močno zmanjša propustnost tal. Najdemo jo v hidromorfnih tleh.

Ugodna struktura z dobro obstojnostjo strukturnih agregatov je pomemben dejavnik za izboljšanje

rodovitnosti tal. Struktura tal vpliva na gibanje in zadrževanje vode v tleh, erozijo, mehansko upornost tal,

kroženje hranil. Strukturo lahko izboljšamo s tehnologijo, ki (i) zmanjšuje disturbance agroekosistema,

(ii) povečuje vnose organske snovi, (iii) povečuje obdobja prekritosti tal z rastlinami, (iv) spodbuja

uporabo rastlin z večjim deležem podzemnega dela in veliko produkcijo biomase, (v) zmanjšuje stopnjo

razgradnje talne organske snovi. Nenazadnje je za izboljšanje strukture pomembna tudi pestrost in

aktivnost talne faune.

Procesi in mehanizmi oblikovanja strukturnih agregatov so številni in kompleksni: Fizikalni procesi Adhezija, kohezija: povezovanje, sprijemanje, sprijetje dveh snovi zaradi privlačnih molekularnih sil na stičnih ploskvah. Minerali glin na primer povezujejo meljaste in peščene delce. Vlaženje in izsuševanje oz. nabrekanje in krčenje: to sta procesa, ki sta pogosta v tleh, ki vsebujejo veliko gline, predvsem montmorillonita. Pri sušenju in krčenju tal nastanejo razpoke (predvsem vertikalne). Pri ponovnem navlaženju pride do stiskanja zraka v porah, kar povzroči mikroeksplozije in drobljenje večjih agregatov na manjše. Ker vlaženje ni enakomerno, nastanejo območja z različno stopnjo nabrekanja in posledično nastane trenje, kar povzroči nove razpoke, predvsem horizontalne. Zmrzovanje in taljenje: ta proces deluje podobno kot izmenično vlaženje in izsuševanje. Kristali ledu nastanejo najprej v večjih porah in rastejo, tako da potegnejo k sebi še vodo iz okolice. S tem je pritisk, ki ga izvaja ledeni kristal, povezan še z izsuševanjem okolice, kar je vzrok za povezovanje talnih delcev. Ta proces teče v pogojih optimalne vlažnosti. Če so tla premokra, zmrzne vsa masa naenkrat, kar povzroči razpad agregatov. Fizikalno-kemični procesi Koagulacija koloidov: koloidni delci in glineni minerali se povezujejo med seboj z Van der Waalsovimi silami: glineni delci privlačijo dipolne molekule vode. Dvovalentni kationi (Ca2+ in Mg2+) povezujejo verige vodnih molekul med seboj. Nastanejo sestavljeni delci, ki jih imenujemo tudi mikroagregati. V sušnem obdobju, ko voda izhlapeva iz tal, se verige vodnih molekul krajšajo, glinasti delci se približajo in s seboj pritegnejo tudi ostale mineralne delce in delce organske snovi. V vlažnem obdobju se vodne verige daljšajo, povezujoče sile slabijo in strukturni agregati razpadejo. Elektrostatično povezovanje glinenih delcev: glineni minerali vsebujejo negativno nabito površino (permanentni naboj) in pozitivno nabite točke na mestih pretrganja kristalov zaradi protonacije Al-OH skupin v kislem okolju (od pH odvisen naboj). V kislem okolju prihaja do povezovanja glinenih delcev med seboj. Ta povezava je šibkejša kot pri koagulaciji koloidov. Zlepljanje s cementnimi materiali: je eden od najvažnejših faktorjev povezovanja. Kot cement lahko nastopajo koloidni Al in Fe geli, ki se z dehidratacijo ireverzibilno odlože okoli primarnih delcev in mikroagregatov ter tvorijo stabilne obloge (seskviokside), netopne soli huminskih kislin (predvsem Ca-humat), mešan kompleksni cement (humusni in mineralni koloidi Al in Fe). Podobno vlogo imajo tudi polisaharidi, poliuronidi in ligninske snovi, vendar taki agregati niso obstojni, ker jih mikroorganizmi lahko razgrajujejo.


Biološko pogojeni procesi Vpliv rastlinskih korenin: Korenine, predvsem razvejani koreninski sistem trav, lahko na več načinov vpliva na nastanek agregatov: stiskanje delcev zaradi pritiska, ki nastane pri rasti korenin, izsuševanje rizosfere zaradi srkanja vode, koreninski izločki želatinoznih snovi in intenzivnejše nastajanje humusa v rizosferi (odmiranje koreninskih laskov), ki tudi delujejo kot cement. Vpliv talne favne: Mikroorganizmi razkrajajo in mineralizirajo organske snovi, pri čemer nastajajo snovi, ki v tleh delujejo cementno. Mikrofavna ustvarja v tleh s svojim gibanjem kanale, ki vplivajo na stiskanje delcev in prezračenost. Deževniki mešajo mineralne in organske snovi, njihovi izločki predstavljajo že popolno formirane strukturne agregate. VAJA: DOLOČANJE OBSTOJNOSTI STRUKTURNIH AGREGATOV PO SEKERI PRIBOR: petrijevka deionizirana voda POSTOPEK: V petrijevo posodo položimo 10 strukturnih agregatov manjših od 6 mm in jih prelijemo z deionizirano vodo ter pustimo stati 10 min. Vmes enkrat ali dvakrat premešamo, tako, da krožno zavrtimo petrijevko. Po 10 minutah s pomočjo lestvice (Tabela 9) določimo obstojnost agragatov. Tabela 9: Stopnje obstojnosti strukturnih agregatov stopnja Strukturni agregati so v glavnem nerazpadli 1 strukturni agregati so v glavnem nerazpadli 2 razpadlo je manj kot 50% strukturnih agregatov 3 razpadlo je 50% strukturnih agregatov 4 razpadlo je več kot 50% strukturnih agregatov 5 večina agregatov je razpadla 6 vsi agregati so razpadli, nastala je suspenzija Prvi trije razredi predstavljajo dobro, drugi trije pa slabo obstojno strukturo.

Slika 5: Stopnje obstojnosti strukturnih agregatov


4 REAKCIJA TAL [pH TAL] IN DOLOČANJE POTREB PO APNENJU

pH je merilo za koncentracijo disociiranih vodikovih ionov v talni raztopini. Def.: pH = - log [H+].

Tabela 10: Razdelitev tal glede na pH vrednost (po Stepančiču)

alkalna (bazična) 7.3 - 8.0 nevtralna 6.6 - 7.2 zmerno kisla 5.6 - 6.5 kisla 4.6 - 5.5 močno kisla < 4.5

V praksi štejemo k nevtralnim tlem vsa tla v območju pH vrednosti od 6.5 do 7.5. Optimalen pH ni enak za vse tipe tal. Lahka tla in tla, ki so bogata s humusom, imajo nižji optimalen pH (Leskošek in Mihelič, 1998). V naravi lahko sklepamo na reakcijo tal že po naravni vegetaciji. Vsaka rastlinska vrsta najbolje uspeva v določenem pH območju. Za večino rastlinskih vrst je najugodnejši pH od 6.0-7.0 oz v organskih tleh od 5.5-6.0 (Plaster, 1992, Miller, 1990). Vendar pa lahko nekatere rastline najdemo le na kislih tleh (acidofilne), druge le na bazičnih (bazifilne). Pokazatelj zelo kislih ali bazičnih tal je lahko tudi to, da kmetijske rastline slabo uspevajo. Reakcija tal močno vpliva na dostopnost hranil rastlinam (topnost posameznih hranil). Večina mineralov je namreč bolj topnih v kislih, kot v nevtralnih ali bazičnih tleh. Največja dostopnost večine hranil je v splošnem v območju pH 6 in 7. Posreden vpliv reakcije tal na dostopnost hranil je možen preko aktivnosti talnih mikroorganizmov. V splošnem so glive aktivne v širokem pH območju, medtem ko je aktivnost bakterij in aktinomicet večja pri višjem pH. Dejavniki, ki vplivajo na pH tal Najpomembnejši dejavnik, ki določa pH v tleh je vsebnost bazičnih kationov v matični podlagi in njihova prisotnost v procesu pedogeneze. Na kislih kameninah, na primer granitih, gnajsih, skrilavih glinavcih, kremenovih peskih in drugih, ki vsebujejo malo bazičnih kationov, nastanejo kisla tla. Na bazičnih in karbonatnih kameninah, na primer laporjih in flišu, pa nastanejo tla s slabo kislo do nevtralno reakcijo. Tla spreminjajo reakcijo tal tudi tekom pedogeneze. Starejša, degradirana in izprana tla so navadno bolj kisla.

Proces zakisljevanja tal na karbonatni matični podlagi v procesu pedogeneze: Močno alkalna tla (pH > 8.0) so 100 % nasičena z bazami. Vsa izmenljiva mesta so zasedena z bazami in tudi v tleh so delci mineralnih karbonatov (CaCO3), ki so nastali s preperevanjem matične podlage (apnenec). pH v tako alkalnih tleh je med 8.0 in 8.5 in je posledica reakcij karbonatov z vodo (hidroliza), pri katerih nastanejo hidroksilni ioni. Taka tla imenujemo karbonatna tla. V tleh, ki so 100 % zasedena z bazami in od tega več kot 15 % predstavlja Na, je posledica hidrolize tvorba NaOH, kar lahko povzroči dvig pH tal tudi do 10 (slana tla). V vlažnih klimatskih razmerah se ob nadaljnjem preperevanju bazični kationi izpirajo v nižje plasti. V primeru, ko so se prosti bazični ioni sprali, izmenljiva mesta pa so še vedno 100 % zasedena z bazami je pH tal posledica hidrolize izmenljivih baz. Kislost takih tal je v območju med 7.0 in 8.0. Posledica takih procesov je prehajanje vezanih bazičnih ionov v talno raztopino, njihova mesta pa zasedejo vodikovi ioni. Zaradi nadaljnjega izpiranja bazičnih ionov v nižje plasti, tla niso več 100 % zasedena z bazami. Adsorbirani vodikovi ioni ne povzročajo kislosti, pač pa znižujejo pH, ko preidejo v talno raztopino. Dejanski pH tal, ki niso več 100 % zasedene z bazami, je posledica tako hidrolize baz kot izmenjave vodikovih ionov iz adsorpcijskega dela tal v talno raztopino. Taka tla so zmerno kisla do zmerno alkalna. V zelo kislih tleh (pH pod 5.5) začno razpadati glineni minerali in posledica je sproščanje Al3+ ionov iz kristalne rešetke, ki se lahko adsorpcijsko vežejo na aktivno površino ali pa prehajajo v talno raztopino. V nizu reakcij aluminijevih ionov z vodo nastajajo vodikovi ioni, ki še znižujejo talni pH (pH blizu 4.0.


Rastline pri sprejemu bazičnih kationov kot hranil izločajo v tla vodikove ione (izmenjava kationov med rastlino in talno raztopino). S pridelkom tudi odnašamo Ca in Mg iz tal (primer: lucerna). Ta izguba magnezija in kalcija še pospešuje zakisljevanje tal, kar se pokaže pri intenzivni rastlinski pridelavi in če ju ne nadomestimo z gnojenjem. Pri razkrajanju organske snovi se sproščajo različne organske in anorganske kisline. Reakcijo tal znižuje CO2, ki nastaja z dihanjem talne favne. CO2 se topi v vodi in nastane ogljikova kislina. Vodikovi ioni nastanejo tudi pri oksidaciji spojin dvovalentnega Fe in Mn. CO2 + H2O → H2CO3 H2CO3 → HCO3

- + H+ Vir vodikovih ionov so tudi različna fiziološko kisla gnojila (amonijev fosfat). Koncentracija vodikovih ionov v talni raztopini se povečuje zaradi nitrifikacije. NH4

+ + 2O2 → NO3- + H2O + 2H+

V industrijskih območjih lahko prihajajo v tla večje količine žveplove in dušikove kisline. Kisel dež nastane zaradi reakcije NOx in SO2 (fosilna goriva, avtomobilski izpušni plini, industrija,..) z vodo. Rezultat teh reakcij sta HNO3 oz. H2SO4. Žveplova kislina nastaja tudi z oksidacijo sulfidov, ki se sprostijo pri preperevanju iz matične kamenine.

MERJENJE KISLOSTI TAL Aktivna kislost zajema koncentracijo vodikovih ionov v talni raztopini.

Potencialna kislost zajame poleg vodikovih ionov v talni raztopini tudi adsorptivno vezane, ki jih

določamo v talni raztopini po izmenjavi. Za izmenjavo se uporablja CaCl2 oz. KCl. Ca++ oz. K+ ioni

izmenjajo H+ ione, le ti ob tem preidejo v talno raztopino.

Hidrolitska kislost je skupna izmenljiva kislost tal, ki jo določamo s pomočjo hidrolitsko alkalnih soli

(Ca(CH3COO)2 ) in jo izražamo v mmolih enovalentnih kationov na 100 g tal, vendar je ta način

določanja v zadnjem času manj pogost.

pH MERITEV pH lahko določamo kolorimetrično (uporaba pH indikatorjev) in elektrometrično. Indikatorji so šibke

kisline oz. baze, ki imajo v disociirani obliki drugačen absorpcijski spekter kot v nedisociirani. Barvni

preskok se vrši pri določeni vrednosti pH. Spremembo barve lahko določimo kolorimetrično ali vizuelno.

Elektrometrični pH-meter je člen, sestavljen iz dveh polčlenov (elektrod): indikatorske, ki je prepustna za

vodikove ione in referenčne, ki ima stalni potencial. Obe elektrodi sta povezani na poseben način z mV-

metrom, ki je obišajno tovarniško umerjen v enotah pH.

APNENJE Zaradi velikih pridelkov, ki jih dandanes želimo in moramo dosegati, zaradi deloma kislega dežja in

fiziološko kislega delovanja večine gnojil, ki jih pri nas uporabljamo, je treba pH vrednost tal pogosto

(praviloma vsakih 5 let) kontrolirati. Za določevanje potreb po apnenju moramo poleg pH vrednosti tal

poznati tudi teksturo, vsebnost organske snovi in kationsko izmenjalno kapaciteto tal (CEC), ter

upoštevati kaj bomo uporabili za apnenje. Čim lažja so tla in čim več humusa vsebujejo, tem nižja je

optimalna pH vrednost. Lažja tla prenesejo manjše enkratne odmerke apnenih gnojil, težja pa večje.


Tabela 11: Optimalni pH tal (za tla do 4% humusa) in maks. odmerki CaO Vir: Leskošek M. in Mihelič R., 1998.

Tekstura Optimalni pH (0,01 M CaCl2)

zaželen % CaCO3

Ciljni pH (= cilj apnjenja)

Max. 1x odm. CaO (dt/ha)

lahka tla P (< 5% gline) 5,3-5,7 - 5,5 10 IP (5 do 15% gline) 5,8-6,2 - 6,0 15 srednje težka tla M, IM, PI 6,3-6,7 - 6,5 20 I (15 - 25% gline) 6,8-7,0 0,2 7,0 25 težka tla GM, GI, IG, G (> 25% gline)

> 6,9 0,5 7,0 30

Če vsebujejo tla 4 - 7% humusa, je optimalni pH okoli 5,5 na lahkih in do 6,5 na težkih tleh. Na travinju je optimalna pH vrednost za 0,5 do 1 manjša kot na njivah. Apnimo lahko z apnencem (CaCO3) in dolomitom (CaCO3 in MgCO3), ki poleg Ca2+ vrača v tla tudi Mg2+, lahko pa uporabimo tudi žgano apno (CaCO3 → CaO + CO2) in hidratizirano apno (CaO + H2O → Ca(OH)2), ki sta lažja (manjša molekulska masa) od apnenca in imata tudi hitrejše delovanje v tleh. Žgano apno je zahtevnejše za delo. Za apnenje lahko po predhodnih natančnih analizah uporabimo tudi razne industrijske ostanke (saturacijski mulj-ostanek pri pridobivanju sladkorja), kamene moke karbonatnih kamnin, kostne moke in lesni pepel. Količino Ca2+, ki ga moramo dodati tlem lahko izračunamo iz izhodne pH vrednosti tal in želene pH vrednosti. En mmol+ [Ca2+] nevtralizira en mmol+ [H+]. Upoštevati moramo, da poleg H+ v talni raztopini povzročajo kislost tal tudi H+ ioni, ki so vezani na sorptivnem delu tal. Če bi namreč izmenjali samo H+

ione iz talne raztopine, bi porušili ravnotežje med talno raztopino in sorptivnem delu tal, kar bi povzročilo prehajanje H+ ionov v talno raztopino in pH talne raztopine bi se povrnil v prvotno stanje (puferna sposobnost tal). VAJA: MERJENJE pH tal in določanje potreb po apnenju PRIBOR: tehtnica, čaše, steklene paličice, deionizirana voda, 0.01 M CaCl2, 0.5 M Ca(CH3COO)2, pH - meter POSTOPEK: V čašo odmerimo 1 V tal in jih prelijemo 5 x volumen reagenta: (1) H2O, (2) 0.01 M CaCl2, (3) 0.5 M Ca(CH3COO)), ter temeljito premešamo. pH merimo po najmanj 2 h, vendar ne več kot po 24 h. DOLOČANJE POTREBE PO APNENJU: Meritev pH v CaCl2. Na osnovi tabel/priporočil (Tabela 11, Leskošek in Mihelič, 1998) določimo ciljno vrednost pH za izbrana tla (tekstura, % organske snovi), ter odmerek za apnenje. Naslednje leto ponovno preverimo pH (učinek apnenja), ter po potrebi z apnenjem nadaljujemo. Meritev pH v CaCl2 in Ca(CH3COO)2 . Na osnovi tabel (Tabela 12, Schachtschabel) določimo potreben odmerek za izbran ciljni pH. Če so za doseganje optimalne pH vrednosti potrebne zelo velike količine apna, je najbolje da apnimo večkrat. Leskošek in Mihelič (1998) priporočata odmerke manjše od 3 t CaO/ha, ter apnenje le vsako drugo leto.


Tabela 12


5 KATIONSKA IZMENJALNA KAPACITETA TAL

Kationska izmenjalna kapaciteta je količina izmenljivih kationov na enoto tal. Izražamo jo v mmolih

na enoto tal, pogosto le v mmolih enovalentnih kationov (mmolc,/100 g2 ali mmol+/100 g).

Večino izmenljivih kationov predstavljajo bazični kovinski kationi, navadno Ca2+, Mg2+, K+ in Na+. Vsota

omenjenih izmenljivih baz predstavlja skupno količino izmenljivih bazičnih kovinskih kationov (S

vrednost). H+ in Al3+ pa v vodni raztopini delujeta kislo in sta zato potencialna povzročitelja kislosti tal (H

vrednost oz. skupna izmenljiva kislost). Ocena kationske izmenjalne kapacitete v tleh je tako vsota S in

H vrednosti. Kationsko izmenjalno kapaciteto določamo na osnovi izmenjalne reakcije. Obstajajo različne

ekstrakcijske raztopine, s katerimi dosežemo različno stopnjo izmenjave. Z nobeno metodo ne dobimo

absolutnega rezultata, vse izmenjalne ekstrakcije dajejo rezultat nekega ravnotežnega stanja.

Izmenjava je proces, pri katerem kationi iz talne raztopine zamenjajo katione na talnih koloidih3: glinenih

mineralih, hidroksidih Fe in Al ter organski snovi. Površino talnih koloidov (pozitivno ali negativno

nabito) imenujemo aktivna površina, proces vezave pa sorpcija (adsorpcija / desorpcija). Izmenjava se

zgodi le, če je ravnotežje med kationi v talni raztopini in vezanimi na talne koloide porušeno (izpiranje

kationov, gnojenje, sprejem hranil v rastline). Načeloma so lahko vsi kationi izmenjani drug z drugim po

načelu ekvivalentnosti: ion z nabojem 2+, je lahko izmenjan z drugim ionom istega naboja, ali z dvema

ionoma 1+ naboja. Stopnja izmenjave pa je odvisna od moči zadrževanja adsorptivno vezanega iona. Po

Coulumbovem zakonu je medionska moč tem močnejša čim bliže se nahajata ionska partnerja in čim

večji je naboj. Na vezavo posredno vpliva tudi stopnja hidratiziranosti (hidratacijski ovoj).

5.1 IZMENLJIVI BAZIČNI KATIONI V kmetijskih tleh je pogosto največ Ca2+. Izjema so tla nastala iz serpentina in stara, kisla tla, kjer zaradi kislih razmer razpadajo glineni minerali in se sprošča Mg2+. V takih tleh je več Mg2+ kot Ca2+ ionov. K+ je največkrat tretji najbolj pogost bazični kation. Njegova vsebnost v tleh je odvisna od matične podlage, pa tudi od kmetijske dejavnosti (gnojenje). Vsebnost Na+ iona je v večini primerov zelo majhna. V vlažnih klimatskih razmerah ga najdemo v sledovih. Večje količine Na+ vsebujejo slana tla. Določanje izmenljivih bazičnih kationov z amonacetatno (NH4OAc) ekstrakcijo Analitski postopek temelji na ekstrakciji izmenljivih kationov iz tal, pri čemer kationi iz ekstrakcijske raztopine izmenjajo katione, ki so adsorbirani na sorptivnem delu tal, ki zato prehajajo v talno raztopino. Rezultat ekstrakcije je torej novo ravnotežno stanje. Določamo posamezne katione v raztopini po ekstrakciji. Zelo razširjena in standardizirana je ekstrakcija z NH4OAc, pri kateri NH4

+ ioni izmenjajo katione s sorptivnega dela tal. Pribor: stekleničke za stresanje, stresalnik, pribor za filtriranje, plamenski emisijski spektrofotometer, atomski absorbcijski spektrofotometer

2 C =angl. one charge 3 Koloid je delec, ki je dovolj majhen, da ostane v vodi v suspendiranem stanju. Delec, ki ostane v suspendiranem stanju je navadno električno nabit.


Postopek: zatehtamo 10 g tal in jih prelijemo s 100 ml 1M NH4OAc (CH3COONH4, pH=7) Suspenzijo pustimo stati preko noči in naslednji dan stresamo 1 uro na stresalniku. Filtriramo in v filtratu določimo katione. Na in K merimo na plamenskem emisijskem spektrometru. Iz založnih raztopin pripravimo standardne raztopine, umerimo instrument (umeritvena krivulja) in v filtratu pomerimo Na in K. Ca in Mg merimo na atomskem absorbcijskem spektrofotometru (AAS). V 25 ml bučko odpipetiramo 1 ml filtrata, dodamo 1 ml SrCl2 (da preprečimo anionske interference) in razredčimo do oznake. Iz založnih raztopin si pripravimo standardne raztopine v območju meritve vzorca in umerimo instrument (umeritvena krivulja) ter pomerimo vzorec. 5.2 KISLO DELUJOČI KATIONI Vsota kislo delujočih kationov (H+ in Al3+) v tleh izražamo kot H vrednost (skupna izmenljiva kislost) v

mmolc H+/ 100g tal. Skupna izmenljiva kislost zajema tako aktivno kot potencialno kislost. Predstavljajo

jo štirje osnovni tipi reakcij:

1. Hidroliza trivalentnih Al3+ ionov. Ta proces je pomemben v tleh z pH < 5.5

Al3+ + 3 H2O → Al(OH)3 + 3 H+

2. Hidroliza delno že hidroliziranih Alx(OH)3x-y skupin. Ta proces je pomemben v tleh s pH > 5.5 Al(OH)2+ + 2H2O → Al(OH)3 + 2H+

Al(OH)2+ + H2O → Al(OH)3 + H+

3. Disociacija šibkih organskih kislin, ki so sestavni del organske snovi v tleh. V tleh s pH > 5.5 R-COOH + H2O → R-COO- + H3O+

4. Izmenjava adsorbiranega H+ iona. Ta proces je pomemben v tleh s pH < 4.0

Določanje izmenljivih kislo delujočih kationov. Pri določevanju izmenljive kislosti tal poskušamo doseči čim bolj popolno izmenjavo adsorbiranega H+, hidrolizo aktivnih oblik aluminija in disociacijo H+ iz funkcionalnih skupin organske snovi in s površine mineralnih koloidov (Fe, Al oksidi in hidroksidi, Si- gel, robovi glinenih mineralov). Obstajajo različne metode (različne ekstrakcijske raztopine s pH med 7 in 8.3) s katerimi dosežemo različno stopnjo izmenjave H+ ionov. Pogosta metoda določanja skupne izmenljive kislosti v tleh je Melichova metoda, modificirana po Peechu s sod. (1962), ki temelji na izmenjavi adsorbiranih H+ ionov z ekstrakcijsko raztopino BaCl2 (barijev klorid) in trietanolamin (TEA oz. N(CH2-CH2-OH)3) pri pH je 8.0. Ekstrakcijska raztopina vsebuje veliko koncentracijo Ba2+ ionov, ki izmenjajo adsorbirane H+ in Al3+ ione, pospešujejo pa tudi hidrolizo Al3+ ionov in že delno hidroliziranih Alx(OH)3x-y skupin, ter disociacijo kislinskih skupin na površini organskih snovi in mineralnih koloidov. IZRAČUN KATIONSKE IZMENJALNE KAPACITETE IN DRUGIH VREDNOSTI: Kationska izmenjalna kapaciteta (CEC) Ocena CEC = T (mmolc/100g tal) = [H+] + [Ca2+] + [Mg2+]+ [K+] + [Na+] Vsota bazičnih kationov S (mmolc/100g tal) = [Ca2+] + [Mg2+]+ [K+] + [Na+] Delež bazičnih kationov V (%)= (S/T) x 100 Tla, ki imajo V vrednost maj kot 50 % so distrična (kisla). Tla, ki imajo V vrednost več kot 50 % so evtrična (nevtralna) Deleži posameznih kationov % H+ = ([H+]/T)100 % Ca2+ = ([Ca2+]/T)100, % Mg2+= ([Mg2+]/T)100, % K+= ([K+]/T)100, % Na+= ([Na+]/T)100


6 ORGANSKA SNOV TAL

Med organsko snov tal štejemo žive organizme, različno razgrajene rastlinske in živalske ostanke,

ter stabilizirane kompleksne organske spojine (humus).

Tabela 13: Delitev kmetijskih tal glede na vsebnost organske snovi v % (Blume, 1992) % organske snovi* v kmetijskih tleh oznaka < 1 zelo slabo humozna 1 - 2 slabo humozna 2 - 4 humozna 4 - 8 močno humozna 8 - 15 zelo močno humozna

*organska snov = % C×1.72

Organska snov tal je večinoma rastlinskega izvora. Talni organizmi v procesu razgradnje in transformacije organskih ostankov porabljajo organsko vezan C kot vir energije in za sintezo biomase. Večina organskih ostankov se razgradi v celoti, t.j. mineralizira do ogljikovega dioksida in drugih enostavnih molekul. V procesu razgradnje in transformacije organskih ostankov lahko nastaja tudi stabilnejša oblika organske snovi, t.j. humus. Porazdelitev organskega ogljika ob koncu cikla razgradnje organskih ostankov prikazuje Slika 6. Ker kemijska sestava humusa ni povsem znana, pogosto organsko snov v tleh delimo na kemijsko definirane (sladkorji, aminokisline, maščobe, fenoli, itd.) in nedefinirane snovi. Organsko snov v tleh lahko delimo tudi glede na njeno dostopnost procesom transformacije, razgradnje in mineralizacije. Talno organsko snov lahko tako razdelimo na najmanj dve frakciji, od katerih je ena »inertna«, t.j. v procesu mineralizacije večinoma neudeležena, ter druga spremenljiva (razgradljiva). Vsebnost organske snovi oz. C v tleh je rezultat ravnovesja med vnosi C z rastlinskimi ostanki in izgubami C z razgradnjo in mineralizacijo talne organske snovi.

Slika 6: Porazdelitev organskega C ob koncu cikla razgradnje organskih ostankov

Organski ostanki

Talni organizmi Nehumusne sn. Humusne snovi

CO260-80 %

3-8 % 3-8 % 10-30 %

razgradnja

sinteza polimeriz.

Razgradnja in transformacija org. ostankov

Organska snov tal

Inertna frakcijaangl. in nem.: inert

Razgradljiva frakcijaangl.: decomposablenem.: umsetzbar


Pomen organske snovi tal

Organska snov tal ima ključno vlogo pri pomembnih funkcijah tal, tako z vidika ohranjanja rodovitnosti

tal kot tudi z okoljevarstvenega vidika:

VLOGA V PEDOGENETSKIH PROCESIH: aktivno sodeluje pri vseh pomembnih tlotvornih procesih v tleh, vpliva na intenziteto in značaj preperevanja.

VPLIV NA FIZIKALNE LASTNOSTI TAL: tvorba stabilnih strukturnih agregatov (Ca-humati), velika sposobnost za zadrževanje vode, temna barva omogoča močnejše ogrevanje tal, izboljšuje konsistenco tal (lažje obdelovanje).

VPLIV NA HRANILNI REŽIM V TLEH: Organska snov zadržuje hranila v tleh: kot adsorbirane ione, kot katione v kelatih ali soleh humusnih soli, kot sestavne dele molekul humusnih kislin (N, P, S).

V procesu mikrobiološke razgradnje in mineralizacije organske snovi tal se v talno raztopino sproščajo

mnoga rastlinska hranila (dušik, fosfor, žveplo…). Produkti razgradnje organske snovi so tudi kelati, ki se

lahko z eno ali več vezmi povezujejo z mikroelementi in povečujejo njihovo topnost in mobilnost v tleh

ter dostopnost rastlinam. Organska snov v tleh s številnimi prostimi skupinami, kot so karboksilne,

karbonilne in druge, povečuje kationsko izmenjalno kapaciteto tal, kar omejuje prenos hranil in onesnažil

iz tal v podtalne vode.

Vpliv dejavnikov okolja na vsebnost organske snovi v tleh

Na vsebnost organske snovi v tleh vplivajo klimatski (temperatura, vlaga) in talni dejavniki (vsebnost

hranil, talni pH, redox potencial, tekstura tal). Pri izrazito nizkih temperaturah sta omejeni tako tvorba kot

razgraditev organske snovi, pri visokih temperaturah in optimalni vlažnosti tal pa so pridelki in rastlinski

ostanki veliki, vendar je hitra tudi mineralizacija. Izrazito suha ali prekomerno vlažna tla (anaerobne

razmere) so neugodna tako za rast rastlin kot za življenje mikroorganizmov. Na hitrost razgradnje

organske snovi vpliva vsebnost hranil v tleh, predvsem dušika in razmerje ogljika in dušika v tleh (C/N

razmerje). Ugoden pH za razvoj mikroorganizmov je med 6 in 8. Izrazito bazična (pH nad 8.5) in izrazito

kisla tla (pH pod 4.5) neugodno vplivajo na razvoj mikroorganizmov.

C/N razmerje

Razmerje med organskim ogljikom (metoda po Walkleyu Blacku) in organskim dušikom (skupnim N,

metoda po Kjeldahlu). Podajamo ga s celim številom. Je merilo za ocenjevanje stopnje razgradnje

organske snovi v tleh. Če je razmerje C/N širše od 25:1 v splošnem pomeni, da je mikrobiološko

delovanje zaradi pomanjkanja N ovirano, ter s tem tudi razgradnja in mineralizacija organske snovi. C/N

razmerje ožje od 25:1 smatramo kot ugodno za razgradnjo organske snovi. V procesu mineralizacije


organske snovi se N sprošča v talno raztopino in na ta način postane rastlinam dostopen. Dostopni

(sproščeni) dušik porabljajo tudi mikroorganizmi. Z razgradnjo rastlinskih ostankov se sprošča CO2, C/N

razmerje se zato zožuje (če ni novega vnosa ostankov s širšim razmerjem). Stabilna oblika humusa ima

C/N razmerje okoli 10. Rastlinski ostanki na različnih stopnjah razgradnje pa precej širšega.

Za ohranjanje trajne rodovitnosti tal moramo tlem dodajati hranila - gnojiti z mineralnimi in organskimi

gnojili. Oblika, dostopnost za rastline in druge lastnosti hranil iz mineralnih gnojil oziroma iz organskih

gnojil po mineralizaciji, se ne razlikujejo. (Leskošek, 1997). Pomen organskega gnojenja je predvsem v

ohranjanju oz. obnavljanju humusa (organske snovi) v tleh, kar vpliva na življenje v tleh, mikrobiološko

aktivnost tal in ugodno (mrvičasto oz. grudičasto) strukturo, ki omogoča tudi dober zračni in vodni režim

v tleh. Organska gnojila so hlevski gnoj, gnojevka, gnojnica, kompost, slama in koruznica ter korenine in

strniščne ostanke. Glede na vsebnost organske snovi v tleh razdelimo kmetijska tla v različne razrede

(Blume, 1992). Za biološko kmetovanje se priporoča od 3 do 4% organske snovi (Schmid s sodel., 1994).

DOLOČANJE ORGANSKE SNOVI

Ker je delež ogljika v organski snovi relativno konstanten (55-58 % organske snovi), nam vsebnost skupnega organskega ogljika v tleh služi za izračun vsebnosti organske snovi v tleh. Najpogosteje množimo % organskega C s faktorjem 1.724 (Kononova, 1958, prevzel tudi CPVO), ali faktorjem 2 (Blume, 1990). Razpon faktorja, ki ga uporabljajo različni avtorji je zelo velik (od 1.4 do 3.3), zato je morda natančnejše podajanje organske snovi tal v % Corg določenega z analizo.

Določanje skupnega organskega ogljika v tleh (Corg) po slovenskem standardu (SIST ISO 14235, po WALKLEY - BLACKU) temelji na mokri oksidaciji organskega ogljika v žvepleno kislem okolju ob dodatku oksidacijskega sredstva (dikromata). Določamo porabo oksidacijskega sredstva, na osnovi katere nato izračunamo maso C. Po tej metodi ne določimo visoko kondenziranih oblik organskega ogljika (npr. oglje, grafit, premog), kakor tudi ne mineralnih oblik (karbonatov).

%Corg=% org. snovi ·0.58 % organske snovi = % Corg ·1.724 (če upoštevamo, 58 % delež C org v organski snovi)

V literaturi je objavljenih več metod določanja lažje dostopnih oblik organskega C (in vzporedno tudi N). Za rutinsko uporabo v kmetijstvu so zanimive predvsem t.im ekstrakcijske metode. Njihova značilnost je ekstrakcija dela organskega C v tleh, na osnovi katere nato sklepamo o dostopnosti C različnim procesom v tleh. Med slednje sodita tudi EUF (Nemeth 1985) in CaCl2 – ekstrakcijska metoda (Houba 1986). Metodi sta kljub razširjenosti še v razvoju. Analitsko pridobljene rezultate je namreč potrebno še ovrednotiti (»kalibracija metode«) v različnih realnih situacijah (Appel T. in Mengel K., 1998). Ovrednotenje rezultatov v realnih razmerah pa je zelo zahtevno, ter predvsem dolgotrajno. Novejša metoda določanja lažje dostopne oblike C in N je ekstrakcija z vročo vodo. Vroče-vodno topno frakcijo organske snovi tal smatrajo kot del aktivne talne organske snovi, vsebuje del talne mikrobne biomase, enostavne organske spojine ter snovi, ki v pogojih omenjene ekstrakcije hidrolizirajo ali depolimerizirajo (Schulz, 1997). Metoda temelji na ekstrakciji lažje dostopne frakcije organske snovi v tleh z enournim kuhanjem tal v destilirani vodi (ekstrakcijsko razmerje 1:5). V centrifugiranemu ekstraktu določimo Corg.


7 DUŠIK V TLEH IN PODTALNICI Dušik je zelo razširjen element v naravi. Je v litosferi, hidrosferi in atmosferi, kjer ga je v plinasti obliki

kar 79.08 %. Primarni vir dušika v tleh je atmosfera, od koder je prišel v tla z naravnimi procesi fiksacije

in odlaganjem. V tleh se nahaja v topni obliki, kot NO3- in NH4

+, največjo zalogo pa predstavlja

organsko vezan N (97-98%), ki se sprošča v raztopino pri procesu mineralizacije. Trajna zaloga N v tleh

je organska snov. Po ocenah se vsako leto mineralizira 1-2 % organske snovi, kar pomeni 20-200 kg N/ha

v enem letu.

7.1 Transformacije dušika v tleh A) Fiksacija dušika Velika zaloga dušika, ki je v atmosferi, je inerten plin, ki ga višje oblike rastlin in živali ne morejo vključevati v svoj organizem. Molekula dušika je sestavljena iz dveh dušikovih atomov, povezanih s trojno kovalentno vezjo, kar daje molekuli stabilnost. Pretrganje je možno ob zvišani temperaturi in pritisku. Izkoriščajo jo lahko le nekateri organizmi, ki ob porabi energije v obliki ATP, tvorijo amoniak. Ločimo prostoživeče in simbiontske fiksatorje. Med prostoživečimi so pomembne predvsem modrozelene alge iz družine Nostocaceae, fotosintetske bakterije iz rodu Rhodospirillum, nekatere aerobne bakterije in anaerobne bakterije iz rodu Clostridium. Omejujoči dejavnik je energija. Ocene kažejo, da ti organizmi fiksirajo letno 20-50 kg N/ha. Za evropske razmere so te vrednosti manjše in sicer 5-10 kg N/ha. Pomembnejše so simbiontske bakterije, predvsem iz rodu Rhizobium, ki vežejo letno 50-300 kg/ha. Na količino fiksiranega dušika vplivajo svetloba, toplota, količina vode, pH in nivo rastlinam dostopnega dušika v tleh. B) Amonifikacija Pri razgraditvi organske snovi v tleh se sprošča N v amonijski obliki (mineralizacija). Ker je dušik v organski snovi predvsem v amino skupinah in heterocikličnih dušikovih spojinah, poteka predvsem proteoliza in redukcija N do amonijske oblike. Pri tem se sprošča energija, ki jo porabljajo heterotrofni organizmi. Stopnja mineralizacije je odvisna od C/N razmerja. Če je razmerje ozko, poteka mineralizacija, pri širokem C/N razmerju pa obraten proces, to je biološka vezava dušika. C) Nitrifikacija Nitrifikacija je biološka oksidacija amonijske oblike dušika do nitrata. Proces poteka v dveh stopnjah. Najprej se amonijski ion oksidira do nitrita, pri čemer sodelujejo bakterije iz rodu Nitrosomonas, Nitrosolobus in Nitrosospira. Nato pa bakterije iz rodu Nitrobacter oksidirajo nitrit do nitrata. Vse omenjene bakterije so aerobne, zato se v zamočvirjenih in prevlažnih tleh proces ustavi. Optimalna temperatura je 26 °C, ugoden pH pa nevtralen do rahlo kisel. D) Denitrifikacija V anaerobnih razmerah se nitrat hitro izgublja iz tal v procesu denitrifikacije. To poteka pod vplivom nekaterih heterotrofnih organizmov, ki uporabljajo nitrat kot vir kisika pri anaerobnem dihanju. Pomembnejši rodovi so Agrobacterium, Bacillus, Pseudomonas in Alcaligenes (Stevenson, 1986). Za denitrifikacijo so ugodne temperature tal nad 25 C (pri nižjih temperaturah se proces upočasni, pri 2 °C pa ustavi), nevtralen pH, zadostna količina hitro razgradljive organske snovi v tleh, ter primerna vlažnost. Stopnje pretvorbe nitrata do plinastega stanja so naslednje: NO3

-→NO2- → NO → N2O → N2


DOLOČANJE SKUPNEGA DUŠIKA po Kjeldahlovem postopku (s TIO2 kot katalizatorjem) PRINCIP: 1. Razgraditev organske snovi ob segrevanju talnega vzorca in žveplene kisline. Pri tem se v organskih spojinah vezan dušik reducira v amonijak, ki se veže v amonsulfat. H2N-CH2-COOH + 3H2SO4 → 2CO2 + 3SO2 + NH3+ 4H2O 2NH3 + H2SO4 →(NH4)2SO4

2. Destilacija v Kjeldahlovem destilacijskem aparatu Amonsulfat destiliramo ob dodatku natrijevega hidroksida, sprošča se amonijak, ki ga zajamemo v borovo kislino. (NH4)2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2NH4OH

NH4OH → NH3 + H2O NH3 + H3BO3 → NH4H2BO3 (NH4

++ H2BO3-)

3. Titracija destilata z raztopino žveplene kisline znane molarnosti. 2NH4H2BO3 + H2SO4 →2H3BO3 + ( NH4)2SO4 POSTOPEK: V reakcijsko posodo zatehtamo 1 g zračno suhega in zmletega (manj kot 2 mm) vzorca tal, dodamo 4 ml mešanice salicilne in koncentrirane žveplene kisline ter pustimo stati nekaj ur. Nato dodamo 0,5 g natrijevega tiosulfata (Na2S2O3 x 5H2O) in previdno segrevamo, ker se vzorec peni. Ko se mešanica preneha peniti reakcijsko posodo odstavimo, ohladimo, dodamo 1,1 g katalizatorja (mešanica 200 g K2SO4, 6 g CuSO4 x 5H2O in 6 g TiO2) in ponovno segrevamo (običajno segrevamo 2 do 3 ure pri temperaturi 350 do 380 °C; Tmax segrevanja je 400 °C). Po končanem segrevanju reakcijsko posodo ohladimo, dodamo približno 20 ml vode, premešamo, vsebino kvantitativno prenesemo v destilacijsko bučko in dodamo 20 ml natrijevega hidroksida (c(NaOH) = 10 mol l-1). V 100 ml erlenmajerico damo 10 ml 2 % raztopine borove kisline (H3BO3), podstavimo erlenmajerico pod destilacijski aparat tako, da je cev hladinika potopljena v raztopino borove kisline ter destiliramo. Predestiliramo približno 40 ml destilata, odstavimo erlenmajerico, dodamo 5 kapljic indikatorja (mešanica bromkrezol zeleno in metilrdeče ) in titriramo z 0,01 molarno žvepleno kislino (c(H+) = 0,02 mol l-1) do preskoka iz zelene v rožnato barvo. Po enakem postopku naredimo tudi slepi vzorec. 7.2 Nitrati v tleh in podtalnici Pri gnojenju z dušikom upoštevamo priporočene količine in odmerke v skladu s pridelkom, ki ga

pričakujemo. Nekatere dodatne analize, kot je naprimer določanje mineralnih oblik dušika v tleh (Nmin

metoda, hitri nitratni testi) oziroma določanje nitratov v rastlinah, nam omogočajo, da še zmanjšamo

količine dušikovih gnojil. Poleg količine mineralnih oblik dušika moramo poznati tudi ciljno vrednost, to

je tisto količino N, ki mora biti v tleh v določenem času razvoja nekega posevka, da zadovolji njegove

potrebe do naslednjega dognojevanja z N oziroma do konca rastne dobe. Na ta način lahko tudi

zmanjšamo spiranje nitratov v podtalnico.

Nitrati v pitni vodi lahko ogrožajo zdravje ljudi. V deželah EU je maksimalna priporočena vrednost 50

mg NO3/l. Po pravilniku o neoporečnosti pitne vode RS iz leta 1987 je mejna vrednost 10 mg N-NO3/l4. VAJA: DOLOČANJE NITRATOV V TLEH IN VODI V vodnih vzorcih nitrate določamo direktno, medtem ko nitrate v tleh določamo v talnem ekstraktu. Za ekstrakcijo lahko uporabimo različne ekstrakcijske raztopine. Na vaji bomo uporabili 0.01 mol/l CaCl2. Vzorec tal prelijemo z ekstrakcijsko raztopino (10 g tal, 100 ml raztopine CaCl2), dobro premešamo, ter filtriramo. Nitrate v talnem ekstraktu lahko merimo po več metodah (enako velja za vzorce voda). Z ionoselektivnimi elektrodami in s spektrofotometrom merimo nitrate v laboratoriju. Za terenske meritve

4 N-NO3 je oznaka za dušik v nitratni obliki, če zapišemo v enoti nitratnega iona ta vrednost znaša 44 mg NO3/l.


lahko uporabljamo hitre teste, pri katerih koncentracijo nitrata odčitamo na oko, ali s pomočjo reflektometra. Po reakciji z nitratom se namreč na testnih lističih razvije barva, katere intenziteta je odvisna od koncentracije nitrata. Reflektometer izmeri intenziteto barve in iz umeritvene skale (tovarniško nastavljena koda) določi koncentracijo. Izračun in komentar Rezultate za vode dobimo v pravih enotah mg NO3/l (nitratni ion), kar pomeni, da jih lahko direktno primerjamo s pravilnikom in komentiramo. Rezultate za tla tudi dobimo v mg NO3/l, vendar jih moramo pretvoriti v kg N/ha, ker v teh enotah tudi računamo bilanco hranil oziroma potrebe po gnojenju. Primer računanja: Z reflektometrom smo izmerili, da talni ekstrakt vsebuje 10 mg NO3 /l (10 mg NO3 /1000 ml). Ker smo ekstrakcijo napravili tako, da smo 10 g tal prelili s 100 ml, pomeni, da 10 g tal vsebuje 1 mg NO3. V enem kilogramu (1000g) pa je torej 100 mg NO3. Izračunati moramo koliko kg tal vsebuje 1 ha v zgornjih 30 cm. Volumen 1 ha tal v 30 cm je 3000 m3 (10000m2 x 0.3 m). Ker je volumska (navidezna) gostota tal (ρb)v povprečju 1.5 kg/m3, pomeni, da 3000 m3 tehta 4.5 x 106 kg oziroma 4500 ton. V preiskovanih tleh je torej 450 kg NO3 (100 mg/kg x 4,5 .106 kg) oziroma 103.5 kg N/ha (pretvorbeni faktor iz NO3 v N - kar lahko izračunate iz razmerja molekulskih mas). Dobili smo torej oceno, koliko kg N v obliki nitratnega iona vsebujejo naša tla in to številko lahko odštejemo od priporočenega gnojenja z dušikom oziroma od ciljne vrednosti.

8 LAHKO DOSTOPNA FOSFOR IN KALIJ V TLEH

Fosfor in kalij spadata med najpomembnejša rastlinska mikrohranila, zato je poznavanje njune dinamike

v tleh za agronomsko prakso izredno pomemben. Lahko dostopni fosfor in kalij je tisti del celokupne

vsebnosti teh dveh elementov, ki se nahaja v talni raztopini ali pa je kot izmenljivi ion adsorptivno vezan

na talnih koloidih in kot tak dostopen za rastline (rastlinam dostopni fosfor in kalij).

8.1 FOSFOR Vsega fosforja je v tleh do globine 20 cm 600-4500 kg/ha (0,02-0,15 %; povprečno 0.06%). Največji delež fosforja v tleh se nahaja v obliki anorganskih soli (fosfatov) in organskih spojin; ki so rastlinam dostopni šele po procesu preperevanja oziroma mineralizacije. Rastlinam dostopne oblike fosforja so le v obliki anionov H2PO4-, HPO42- in PO43-, ki jih je v talni raztopini zelo malo (0.00002 - 0.0001%). Ker se fosfati v tleh močno vežejo na mineralni in organski sorptivni del tal lahko s fosforjem gnojimo tudi na daljše obdobje (na zalogo). Dostopnost vezanega fosforja rastlinam je odvisna od talnih dejavnikov, v največji meri od kislosti tal oziroma deleža prostih karbonatov v tleh. V nevtralnih in slabo kislih tleh je relativno dobro dostopen. V močno kislih tleh je težko dostopen, ker se veže s prostimi železovimi in aluminijevemi kationi v netopne fosfate, v alkalnih tleh pa se lahko veže v težje dostopen apatit (kalcijev fosfat).

Gnojenje s fosforjem S fosforjem lahko gnojimo založno na več let. Za optimalne pridelke je nujno gnojenje z anorganskimi fosforjevimi gnojili, ker v gnoju in ostalih organskih gnojilih ni dovolj fosforja, vendar organsko gnojenje povzroči posredno boljšo oskrbo s fosforjem, ker kisline, ki nastajajo ob razkrajanju organske mase, povečujejo količino dostopnega fosforja v talni raztopini (Furlan, 1981).

8.2 KALIJ Kalija je v tleh več kot fosforja: 20000 - 50000 kg/ha (povprečno 1.5 %). Največ je vezanega v primarnih mineralih, kjer je strukturni element, zastopan pa je tudi v sekundarnih glinenih mineralih, ki tvorijo glinasto frakcijo tal (< 2 µm). Zato je oskrba tal s kalijem iz organske snovi v primerjavi z mineralnim izvorom skoraj zanemarljiva. V naravnih razmerah je glavni vir K za rastline preperevanje mineralov.


Med primarnimi minerali so najpomembnejši K-glinenci, ki vsebujejo 4-15 % K. V procesu preperevanja kamnin se delež mineralno vezanega kalija zmanjšuje. Primer je preperevanje sljud: sljude [10% K] ⇒ hidratizirane sljude [6-8% K] ⇒ ilit [4-6 %K] ⇒ vermikulit,montmorilonit [do 2 % K]. V sekundarnih glinenih mineralih je K adsorbiran v medplastovnih režah (približno 90 % talnega K je vezanega med sloje glinenih mineralov (ilita, vermikulita in montmorilonita), od koder prehaja v talno raztopino. Velika koncentracija H+ in majhna koncentracija K+ pospešujeta ta proces. Ločimo izmenljivi K in neizmenljivi oz. fiksirani K (ni izmenljiv z NH4

+ pri AL ekstrakciji). Delež izmenljivega kalija pada z naraščajočo vsebnostjo gline v tleh. Za prehrano rastlin je pomemben kalij v talni raztopini (manj kot 0,01 %) in izmenljiv kalij (1 %). Gnojenje s kalijem Z gnojenjem vračamo v tla s pridelkom odvzete količine K. Letni odvzem je odvisen od rastline in je od 40 do 250 kg/ha. V tleh se kalijeva gnojila najprej raztopijo v talni raztopini, nato pa se K adsorbira na sorptivni del tal. V tej obliki se ne izpira, rastlinam pa je sorazmerno lahko dostopen. V manjših količinah se fiksira v medlamelarne prostore glinenih mineralov - fiksacija kalija, odkoder je težje dostopen rastlinam. Pri gnojenju s kalijem moramo zato poznati tudi lastnosti tal. Odmerki kalija so v težjih tleh večji tako pri založnem kot rednem gnojenju. Kadar so tla pregnojena s kalijem, lahko pride do luksuzne porabe kalija, kar pomeni, da rastline sprejemajo več kalija, kot ga je potrebno za maksimalni pridelek, ob tem pa ne sprejemajo dovolj kalcija in magnezija zaradi česar pride do fizioloških bolezni plodov sadnih rastlin ali sušenja pecljevine pri vinski trti in podobno. DOLOČANJE LAHKO DOSTOPNEGA FOSFORJA IN KALIJA - AL METODA PO EGNER - RIEHM- DOMINGU

Določevanje lahko dostopnega P in K izvajamo v dveh delih. V prvem delu ekstrahiramo P in K s pomočjo AL - ekstrakcijske raztopine, ki je po sestavi 0,1M amonlaktat in 0,4M ocetna kislina (pH=3,7). V drugem delu pa v ekstraktu določimo P kolorimetrično, K pa plamensko fotometrično. Tabela 14: Založenost tal s fosforjem po AL metodi in meje razredov (Leskošek, 1993) stopnja mg P2O5/100g tal stanje preskrbljenosti tal A < 6 siromašno B 6-12 srednje preskrbljeno C 13-25 dobro (cilj dosežen) D 26-40 čezmerno E >40 ekstremno

Tabela 15: Založenost tal s kalijem po AL metodi in meje razredov (Leskošek, 1993) stopnja mg K2O/100g tal stanje preskrbljenosti tal lahka do srednje težka tla težka tla A < 10 < 12 siromašno B 10-19 12-22 srednje preskrbljeno C 20-30 23-33 dobro (cilj dosežen) D 31-40 34-45 čezmerno E >40 >45 ekstremno


9 POROZNOST

Tla so sestavljena iz treh agregatnih stanj (trifazni sistem). iz trdnih delcev (mineralni delci, organska

snov), talne raztopine (voda z raztopljenimi snovmi) in zraka v tleh (plini). Med trdnimi talnimi delci se v

splošnem nahajajo prazni prostorčki - talne pore, različnih oblik in velikosti. V talnih porah se lahko

zadržujeta voda ali zrak ali oboje.Po velikosti talne pore delimo:

makropore (>10 µm). Makropore (nekapilarne pore) najdemo v peščenih (teksturni razredi P, PI, IP) in grobo strukturiranih tleh ter v obliki razpok in kanalov, ki jih povzroča delovanje talne favne, rastlinskih korenin in vremenske razmere. Take pore so ponavadi zapolnjene s talnim zrakom, voda iz njih hitro odteče pod vplivom gravitacijske sile.

mikropore (< 10 µm), kapilarne. Mikropore ali kapilarne pore najdemo v drobno strukturiranih tleh z majhnimi osnovnimi delci (teksturni razredi G, GI, MGI). V kapilarnih porah se voda zadržuje pod vplivom kapilarnih sil, ki zaradi površinske napetosti vode vežejo vodo na stene talnih por z večjo silo kot je gravitacijska sila pod vplivom katere bi ta voda odtekla v globje plasti tal.

Poroznost tal je lastnost, ki nam pove, kakšen je v tleh skupni volumen por glede na celoten volumen tal.

Vodno zračni režim tal (razmerje med vodo in zrakom) v veliki meri pogojuje rodovitnost tal. Za dana tla

je to razmerje odvisno od velikosti, oblike por in od njihove medsebojne povezanosti ter od količine vode,

ki je na voljo (padavine, bližina podtalnice). Velikost in oblika por zelo vplivata tudi na sposobnost tal za

zadrževanje vode (retenzijsko kapaciteto tal).

Poroznost tal je odvisna od teksture, strukture in deleža organske snovi v tleh. Posebno vlogo pri teksturi

imajo glinasti delci, ker pri večji vsebnosti vode v tleh nabreknejo in s tem spremenijo velikost in obliko

talnih por. Od strukturnih lastnosti na spremembe poroznosti tal najbolj vpliva obstojnost strukturnih

agregatov, če je le ta majhna strukturni agregati ob povečani vsebnosti vode v tleh razpadejo in sistem

talnih por se spremeni. Organska snov zaradi svoje strukture ponavadi poveča poroznost tal.

Poroznost je kvantitativno določena z razmerjem med skupnim volumnom por in celotnim volumnom

danega neporušenega talnega vzorca. Ker je skupni volumen por v neporušenem talnem vzorcu v praksi

direktno nemogoče natančno določiti, izračunamo procent poroznosti tal z uporabo fizikalno -

matematičnih zvez, na osnovi meritev gostote trdne faze tal (ρt) in volumske gostote tal (ρvol):

P % =(1 - ρvol/ ρt )*100

Poroznost tal glavnih teksturnih razredov je okvirno v naslednjih velikostnih razredih: peščena tla 35 - 55% ilovnata tla 30 - 55% glinasta tla 35 - 70% šotna tla 80%


Gostota trdne faze tal (ρt) je definirana z razmerjem med maso in volumnom trdne faze tal. Odvisna je

predvsem od razmerja med količinama mineralnih in organskih talnih delcev izbranega vzorca tal. V

splošnem znaša med 2.50-2.66 g/cm3.

Volumska gostota (ρvol) je definirana z razmerjem med maso trdne faze tal in volumnom celotnega

neporušenega vzorca tal. Iz definicije sledi, da je tudi ta količina odvisna od razmerja med količinama

organske in mineralne snovi v tleh in od velikosti skupnega volumna por. Tla, ki vsebujejo veliko

organske snovi in imajo velik porni volumen imajo majhno volumsko gostoto (surovi humus - 0.2 103

kg/m3, povprečna poljska tla - 1.5 103 kg/m3).

Volumsko gostoto tal določajo naslednje lastnosti tal: TEKSTURA, STRUKTURA, DELEŽ

ORGANSKE SNOVI. Primarno namreč na volumsko gostoto vpliva specifična gostota osnovnih talnih

delcev (peska, melja, gline, organske snovi), ter njihova razporeditev. Volumska gostota tal je dinamična

lastnost tal, ki se spreminja z obdelovanjem tal, uporabo kmetijske mehanizacije, gaženjem živali, ter

lahko tudi pod vplivom specifičnih vremenskih pogojev (npr. intenzivne padavine, toča). Pri večji

volumski gostoti je manj pornega prostora (tla so bolj zbita), kar vpliva na gibanje vode v tleh, penetracijo

in rast korenin, kalitev semen, itd.

VAJA: DOLOČANJE VOLUMSKE IN PRAVE GOSTOTE TAL Volumska gostota (ρvol): odvzem neporušenega vzorca tal (Kopecky-evi cilindri z volumnom 100 cm3), vzorec posušimo pri 105C (48 h), ter stehtamo. Gostota trdne faze (ρt): uporabimo piknometer. Vzorec tal posušen na 1050C stremo v terilnici. Zatehtamo 5 g suhih tal (mt0), in damo v izparilnico, kjer jih zalijemo s 15 ml prekuhane destilirane vode. Izparilnico postavimo na kuhalnik. Vse skupaj naj vre 3 - 4 minute ob tem neprestano mešamo s stekleno palčko. Tako postopamo zato, da se znebimo zračnih mehurčkov v talni suspenziji. Prekuhan talni vzorec prenesemo v piknometer in ga do vrha napolnimo s prekuhano destilirano vodo. Pustimo, da se ohladi na sobno temperaturo in vse skupaj stehtamo (mptv). Stehtamo tudi piknometer napolnjen samo s prekuhano destilirano vodo ohlajeno na sobno temperaturo (mpv) (brez talnega vzorca). ρt = mt0 / Vto , Vt0 =( mpv + mt0 - mpvt)/ ρ H20 ρH20 (gostota vode)=1 g cm-3

10 VODA V TLEH V tleh najdemo vodo v različnih oblikah: prosta voda, ki odteka v nižje plasti pod vplivom gravitacijske

sile, podtalnica, kapilarno vezana voda, adsorbirana voda, kristalna voda, vodna para v talnem zraku.

Količino in stanje vode v tleh opišemo z masnim ali volumskim odstotkom vode v tleh in z njenim

matričnim potencialom (tenzijo). Značilnosti vodnega režima v tleh v splošnem opišemo z desorbcijsko

krivuljo in hidravlično prevodnostjo tal.


Masni odstotek vode v tleh je razmerje med maso vode v tleh in maso trdne faze tal. w (%)= mH20 /m suhih tal (105 ºC) *100 Volumski odstotek vode v tleh je razmerje med volumnom talnih por, ki so zapolnjene z vodo in celotnim volumnom tal. W (%) = w x ρvol / ρ H20 ρH20 = gostota vode ρvol = volumska gostota tal Matrični potencial vode v tleh nam podaja informacijo o energiji s katero se drži voda v tleh. Odvisen je od sil s katerimi je voda vezana na talne delce. Izražamo ga lahko na tri različne načine, v enotah pritiska (Pa), v enotah višine vodnega stolpca (m), ali s pF vrednostmi. Vrednost pF je logaritem višine vodnega stolpca izražena v cm. Na matrični potencial vode v tleh v največji meri vpliva velikost in oblika talnih por (mikropore, makropore), torej je odvisen od strukture, teksture in vsebnosti grobega skeleta, ter stopnje humoznosti tal. Desorpcijska krivulja nam pove s kakšno silo je voda vezana na talne delce, ali drugače povedano, kakšen matrični potencial ima voda v tleh, pri določeni vsebnosti vode. V praksi jo grobo opišemo s tremi karakterističnimi točkami: stanje nasičenosti, poljska kapaciteta tal, točka venenja. Tla so nasičena z vodo takrat, ko so vse talne pore napolnjene z vodo (pF=O). Tla imajo poljsko kapaciteto tal, ko iz njih odteče vsa gravitacijska voda in ostane le kapilarna in higroskopsko vezana voda. V povprečju imajo tla pri poljski kapaciteti matrični potencial vode okoli 0.33 105 Pa (= 0.33 bara oz. pF=2,54). Točka venenja je določena glede na preskrbljenost rastlin z vodo. Takrat rastline zaradi pomanjkanja njim dostopne vode v tleh trajno ovenejo. Ob ponovnem zalivanju tal z vodo v pogojih nasičenega zraka z vlago si rastline ne opomorejo. Matrični potencial vode v tleh je takrat okoli 15 105 Pa (= 15 barov oz. pF=4.2). Hidravlična prevodnost tal nam pove kako hitro se giblje voda v tleh zaradi gravitacijskih sil in jo podajamo v m/s (oz. cm/h ali m/dan). Hidravlična prevodnost tal je odvisna od vsebnosti vode v tleh in od ostalih fizikalnih lastnosti tal.

11 MEHANSKA UPORNOST – ZBITOST TAL

Mehanska upornost je sila na enoto površine, ki je potrebna za preboj skozi tla. Je relativno merilo

zbitosti tal, saj se mehanska upornost spreminja tudi z DELEŽEM VODE V TLEH (npr. v suših pogojih

je lahko mehanska upornost veliko večja kot v pogojih optimalne vlage, posebno v tleh z večjim deležem

gline). Na mehansko upornost tal vplivajo volumska gostota tal oz. posredno tekstura in vsebnost

organske snovi ter struktura tal.

Mehansko upornost merimo s PENETROMETROM: merimo silo, ki je potrebna, da konica merilnega

instrumenta prodre globje v tla. Za konkretni penetrometer, ki ga bomo uporabili na vajah velja:

Mehanska upornost N (bar5)=Force (sila na kontaktno površino) x Faktor konice 0.762

5 1 bar = 105 N m-2 = 105 Pa


12 VREDNOTENJE PRIDELOVALNEGA POTENCIALA KMETIJSKIH ZEMLJIŠČ

Z besedo vrednost ali kvaliteta kmetijskega zemljišča se najpogosteje srečamo ob prometu z zemljišči

(nakup – prodaja – zamenjava). Postopek vrednotenja kmetijskih zemljišč je lahko namenjen različnim

ciljem kot so:

→ vrednotenje za potrebe katastrske klasifikacije, → vrednotenje za potrebe prostorskega načrtovanja, → vrednotenje za izračun zamenjalnih faktorjev, → vrednotenje za potrebe prometa z zemljišči, → vrednotenje za določitev kapitalske vrednosti, → vrednotenje za določitev območij s težjimi pridelovalnimi pogoji, → itd.

Različnim pristopom vrednotenja kmetijskih zemljišč je skupen osnoven cilj, to je določiti pridelovalno

sposobnost zemljišča za specifično rabo. Pri tem se najpogosteje ocenjuje:

→ rodovitnost tal (talno število pedosistematske enote), → klimatske pogoje (temperature, padavine,…), → reliefne karakteristike kot omejujoč dejavnik za uporabo mehanizacije, ali pa kot izjemna lega

predvsem v vinogradništvu.

Vrednotenje kmetijskih zemljišč v splošnem temelji na oceni merljivih parametrov, ki jih je moč določiti

na terenu. V veliko pomoč ocenjevalcu so lahko podatki obstoječih podatkovnih baz kot so: digitalna

pedološka karta skupaj z opisanimi in analiziranimi profili, geološka karta, klimatska rajonizacija, bilanca

letne količine padavin in njihov razpored, digitalni model reliefa, ter vse druge informacije o

ocenjevanem zemljišču.

Pri pregledu pedoloških lastnosti, ki odločilno vplivajo na rodovitnost tal se predvsem upošteva prirodne

talne lastnosti, ki se tudi v daljšem časovnem obdobju bistveno ne spreminjajo. Mednje sodijo lega

diagnostičnih horizontov, tekstura tal, skeletnost in litološka podlaga. V skupni oceni pridelovalnega

potenciala sta ključna parametra tekstura tal in ocena razvojne stopnje tal. Pri ocenjevanju je potrebno

upoštevati večje število diagnostičnih znakov hkrati. Tla so namreč rezultat kompleksnih interakcij med

podnebjem, matično podlago, vegetacijo, biotično aktivnostjo, časom in rabo zemljišč. Če bi ocenjevali le

posamezno talno lastnost oz. diagnostični znak naletimo na težavo, s kolikšno težo oceniti posamezno

lastnost in medsebojne interakcije več lastnosti. Ista talna lastnost ima lahko v združbi drugih lastnosti

tudi drugačen vpliv in s tem drugačno vrednost. Metoda ocenjevanja z upoštevanjem razvojne stopnje se

najbolj približa ocenjevanju na osnovi pedosistematskih enot, ki so osnova vsake pedološke klasifikacije.


UPORABLJENI VIRI IN PRIPOROČENA LITERATURA Bronick C.J. in Lal R., 2005. Soil structure and management: a review. Geoderma 124, 3-22. Leskošek M. in Mihelič R., 1998. Smernice za strokovno utemeljeno gnojenje. 1.del- Poljedelstvo in travništvo. RS-MKGP, Uprava RS za pospeševanje kmetijstva, 51 str. Kočevar, H. in Vidic, N.J., 2003, Izbrana poglavja iz osnov geologije, Univerza v Ljubljani Rupreht J. 1991. Pedološko kartiranje in ugotavljanje talnega potenciala v slovenskem ruralnem prostoru. Sodobno kmetijstvo št. 7-8, str. 337-340 Prus T., Klasifikacija tal, interno študijsko gradivo Stritar A., 1991. Pedologija (kompendij), 3. izd., Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, Ljubljana, 128 str. Sušin J. (Ur.), 1983. Nauk o tleh, Kmetijski tehniški slovar, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za agronomijo, 36 str. http://www.bf.uni-lj.si/cpvo/Novo/main_StudijskoGradivo.htm


PRILOGE


Geološka karta Slovenije



Documents

Prirocnik Za Vaje Iz Pedologije