Što je pedologija???

-znanost o tlu(grč. pedon = tlo + logos = znanost)-relativno mlada prirodno znanstvena disciplina koja definira tlo kao prirodno tijelo svoje vrste.Zanimanje čovjeka za upoznavanjem tla je staro koliko i ljudski rod. Prvi pisani dokumenti o tlima pojavili su se prijenekoliko tisuća godina u Kini, a zatim u Egiptu i Mezopotamiji. Djela mnogih grčkih i rimskih pisaca vrlo često se bave problemima plodnosti i klasifikacije tala.Prvu klasifikaciju tala po boji i teksturi dao je Kinez Yu prije 4.000 godina. Najstarije prirodnoznanstveno djelo je Papyrus Ebers iz 16. st. pr. n.e.Aristotelov učenik Theophrast u djelu “Peri fiton istoriai” grupira tla prema morfologiji, teksturi i matičnoj podlozi kao izvoru hraniva. Columella u starom Rimu prvi sistematizira tla dijeleći ih na: “genera” – prema položaju i “species et varietas” – prema značajkama. U srednjem vijeku većina antičkih znanja je zaboravljena. Tek u drugoj polovini 18. st., s napretkom kemije kao samostalne znanosti, počinju i prva pedološka istraživanja.Pedologija tog perioda je još uvijek primijenjena znanost u okviru geologije, kemije ili agrikulturne kemije (skup različitih znanosti apliciranih u poljodjelstvu i šumarstvu). Kao samostalna znanstvena disciplina pedologija se javlja u drugoj polovini 19. stoljeća u Rusiji. Utemeljitelj samostalne genetske pedologije je V.V. Dokučajev (1846-1903) s klasičnim djelom “Ruski černozem” (1883.). Istovremeno, na području Zapadne Europe i SAD-a mnogobrojni istraživači proučavaju tla i to prvenstveno u ekonomske svrhe(povećanje plodnosti i produktivnosti tla)E.W.Hilgard (1833. – 1916.)-klimagenetska klasifikacija tala. preuzeo i dalje razvijao učenje V.V. Dokučajev-a. U Hrvatskoj je 1877. godine M. Kišpatić izdao prvi udžbenik znanosti o tlu pod nazivom “Zemljoznanstvo”. Nakon njega M. Gračanin, 1946, 1947. i 1951. godine izdaje udžbenik iz pedologije u tri dijela – Geneza, Fiziografija i Sistematika. Škorić objavljuje 1986. godine udžbenik “Postanak, razvoj i sistematika tala”, a 1991. godine “Sastav i svojstva tla”. Z. Racz izdaje “Meliorativnu pedologiju” u dva dijela 1980-1981. godine i “Agrikulturnu mehaniku tla” 1986. godine. J. Martinović napisao je knjige “Tloznanstvo u zaštiti okoliša” 1997. godine i “Tla u Hrvatskoj” 2000. godine.

- Genetsko-evolucijska pedologija objašnjava zakone postanka i razvoja tla, opisuje značajke i dinamičke procese u tlu, pa temeljem tih spoznaja sistematiziraju ili/i interpretiraju tla kao prirodna tijela.

-Primijenjena pedologija, agropedologija, hidropedologija, meliorativna pedologija proučavaju tla za različite praktične potrebe poljoprivrede, hidrotehnike, urbanizma i šumarstva.

DEFINICIJA TLA, PEDOSFERE I ZEMLJIŠTA

Tlo je prirodno tijelo nastalo iz rastresite stijene ili na trošini čvrste stijene pod utjecajem pedogenetskih čimbenika i kao rezultat pedogenetskih procesa (Gračanin, M., 1946., Škorić, A., 1990). Tlo je rastresiti sloj Zemljine kore, sastavljeno je od krute, tekuće i plinovite faze,

različito od litološke podloge, prema morfološkim, kemijskim, fizičkim i biološkim značajkama, te određeno dubinom dosega procesa pedogeneze.

Sastav tla

-Pedosfera je skup svih jedinica tala kopnenog dijela Zemljine kore, odnosno pedosfera je prirodno povjesni sloj naše zemlje izgrađen iz tala (Gračanin, M., 1946).

-U stručnoj i češće u svakodnevnoj praksi, neupućeni poistovjećuju pojmove – termine tlo, zemljište i zemlja. Tlo i zemljište nisu sinonimi, a Zemlja je planeta (“Terra est stella”).

-Zemljište obuhvaća fizikalni prostor – tlo, klimu, hidrološke i geološke značajke, te vegetaciju u opsegu koji utječe na mogućnost korištenja, zatim rezultate prošle i sadašnje aktivnosti čovjeka sa ili bez društveno-ekonomskih uvjeta (FAO, 1976),odnosno: Zemljište je i pojam za način korištenja tla.

FUNKCIJE TALA

-Tlo je uvjetno obnovljivo do neobnovljivo dobro i ima ekološke, tehničko-industrijske i socio-ekonomske funkcije.

-Uvjetno obnovljivo tlo je oštećeno tlo kod kojeg se procesima tvorbe tla ili zahvatima sanacije može osigurati vraćanje ranije kakvoće i ekoloških funkcija.

-Sanacija tla je skup mjera za smanjenje ili uklanjanje oštećenja, te ponovno uspostavljanje funkcija.

- Ekološke funkcije tla odnose se na nezamjenjivost sudjelovanja u proizvodnji biomase, hrane, obnovljive energije i sirovina, sposobnosti tla da je filter, pufer i izmjenjivač između atmosfere, hidrosfere i biosfere, kao i biološko stanište i rezerva gena.

-Tehničko-industrijske i socio-ekonomske funkcije tla odnose se na tlo kao fizičku osnovu za tehničke, industrijske i socio-ekonomske strukture i njihov razvitak. Koriste se kao izvor mnogobrojnih sirovina, uključivo dobivanje vode i geogene energije, kao geogena i kulturna baština, kao dio kulturnog krajobraza, te kao čuvaru paleontoloških i arheoloških vrijednosti –

-Oštećenje tla je stanje nastalo kao posljedica smanjenja kakvoće tla ili gubitka njegovih funkcija, osobito ekoloških, koje se može manifestirati kao onečišćenje tla štetnim tvarima, erozija, premještanje tla zahvatima, dehumizacija, prekrivanje tla, zbijanje tla, smanjivanje biološke raznolikosti i plodnosti, salinizacija i/ili alkalizacija.

FUNKCIJA TLA U AGROEKOSUSTAVU

-Biljke se mogu uzgajati u:

-slobodnoj prirodi, na kopnu ili tlu i u vodi (riža)

-vodi s biljnim hranjivima i kisikom – hidroponi

-sterilnom pijesku + voda + biljna hranjiva

-umjetnom tlu – smole koje pripadaju polistirenima

-Navedeni uzgoji biljaka, osim na kopnu ili tlu su ograničeni po opsegu i zbog visoke cijene koštanja. Tlo je jedan od glavnih čimbenika agroekosustava, ili sustava tlo -klima-kulturna biljka.Plodno tlo mora osigurati biljci dovoljno (niti manje niti više) hranjiva, vode, zraka i topline, za kvalitetne i visoke prinose/prirode

-Činitelji geneze(postanka) i evolucije(razvoja) tla su: matični supstrat, živi organizmi, klima, reljef,vrijeme i djelatnost čovjeka

Različita tla koja čine ukupni zemljišni pokrov (pedosferu) rezultat su jednog pedogenetskog procesa što se javlja u različitim oblicima ovisno o uvjetima okoliša. Pedosfera i tla kao njezine sastavne jedinice predstavljaju otvoreni sustav prema litosferi, atmosferi, hidrosferi i biosferi. Tlo je četverofazni (čvrsta faza + otopina + zrak + živi organizmi) i strukturirani sustav.Strukturna organizacija tla ima više hijerarhijskih razina: atom, molekula, čestica, horizont, profil (pedon), pedosistematska jedinica, asocijacija tala i pedosfera;

PRINCIPI POSTANKA TLA(PEDOGENEZA)

- Polipedon: samostalno prirodno tijelo

-osnovna prostorna jedinica tla

-čine ga pedoni ili

-šesterokutne prizme jednake ili pretežno jednake građe profila

PEDOGENETSKI ČIMBENICI

matični supstrat, klima, organizmi, reljef i vrijeme

Matični supstrat kao pedogenetski čimbenik

Matična stijena i matični supstrat

U pedologiji se za matičnu stijenu koriste različiti nazivi: geološki supstrat, geološko-litološka podloga, matična stijena i matični supstrat.Matična stijena - sinonim za pojam stijene u petrologiji, izvorno je čvrsta ili klastična.Matični supstrat – predstavlja rastresit (nevezani) materijal od kojeg je formiran solum tijekom pedogenetskih procesa.Kod apsolutno i relativno mladih tala razlika između soluma i matičnog supstrata je neznatna. Litosfera je izgrađena od najrazličitijih kemijskih spojeva. U građi litosfere sudjeluje oko 92 različita kemijska elementa, od kojih samo 8 elemenata čini 98% njene mase.Najveći dio elemenata vezan je u mineralima, sastavljenim od dva ili više elementa.Minerali, kojih je do sada dokazano više od 3.000 vrsta, vežu se opet međusobno u nakupine, agregate, koje nazivamo stijenom.

MINERALI

MINERALI – prirodne, najčešće kristalne, čvrste, homogene prirodne tvari određenog kemijskog sastava, atomske strukture i fizikalnih svojstava.Pravilna unutrašnja građa (određeni rapored iona ili atoma u prostoru) označava kristalizirane minerale.Odlikuje ih anizotropija (različita svojstva u različitim smjerovima). Amorfni minerali nemaju pravilnu unutrašnju građu, izotropni su jer su im svojstva ista u svim smjerovima.

Prema postanku minerali se dijele na:

1.Primarne - hlađenjem usijane magme. Nazivpirogeni od grč.pyr = vatra i genesis = stvaranje.

2.Sekundarne - raspadanjem pirogenih minerala djelovanjem H2O, CO2, O2, različitih mineralnih i organskih kiselina.

Metamorfne - preobrazbom primarnih i sekundarnih pod visokim pritiskom i temperaturom.

Minerali nastaju i taloženjem iz prezasićenih hladnih i toplih otopina, životnom aktivnošću nekih vrsta biljaka i životinja (zoogeni i fitogeni, odnosno organogeni).

Fizikalna svojstva minerala su: boja, tvrdoća, gustoća, kalavost, elastičnost, sjaj, prozirnost.

Prema kemijskom sastavu dijele se na: silikate, karbonate, okside, hidrokside i ostale.

STIJENE

STIJENE – materijal koji izgrađuje litosferu, smjesa dva ili više oblika minerala povezanih zajedno u čvrstu masu ili nepovezanih u obliku rastresite mase.

1.MAGMATSKE ( ERUPTIVNE ) STIJENE

-Užarene stijene.Nastaju ispod površine tla u zatvorenom prostoru hlađenjem magme Dospijevaju na površinu erupcijama vulkana i hlađenjem magme Nastaju hlađenjem užarene magme (lave), a izgrađuju ih primarni minerali.

- intruzivne – kristalizacijom magme u dubljim dijelovima litosfere (primjer: granit)

efuzivne – hlađenjem lave na Zemljinoj površini (primjer: bazalt)

-svaka intruzivna stijena ima svoj ekvivalent u efuzivnim stijenama sličnog sastava.

Eruptivne stijene Prema kemijskom sastavu (sadržaj SiO2) dijele se na:

1. kisele= 65 – 75 % SiO2

2. neutralne= 55 – 65 % SiO2

3. bazične= 40 - 55 % SiO2

4. ultrabazične < 40 % SiO2

2. SEDIMENTNE ILI TALOŽNE STIJENE

-Vjetar i voda

-Rastrošeni dijelovi Zemljine površine talože se u jezerima i rijekama.Taloženjem nastaju slojevi. Pritisak i vrijeme pretvaraju slojeve u stijene. Nastaju fizikalnim i kemijskim raspadanjem ranije stvorenih magmatskih, sedimentnih i metamorfnih stijena,transportom nastale trošine i sedimentacijom (taloženjem) na drugom mjestu.

Prema načinu postanka razlikujemo:

1.Klastične(mehaničke, detritične) stijene

2. Neklastične sedimentne stijene

1. Klastične(mehaničke, detritične) stijene

-Klastične sedimentne stijene nastale su vezivanjem ili cementacijom čestica i odlomaka nastalih fizičkom razgradnjom magmatskih, metamorfnih i starijih sedimentnih stijena. Naziv klastične (eng. clastic) ukazuje da su čestice (odlomci, fragmenti) bili lomljeni i transportirani.

Klastične sedimentne stijene

-Krupnoklastične

- srednjeklastične i

- sitnoklastične.

1. Krupnoklastične stijene

Imaju prevladavajuću veličinu zrna veću od 2 mm.(psefiti).Osnovni tipovi su breče i konglomerati, kao ekvivalenti kršju i šljunku.Breča se sastoji od nezaobljenog stijenskog kršja i cementa. Uglatost je posljedica kratkog transporta.

Konglomerat se sastoji od zaobljenih do poluzaobljenih - valutica (>2 (3) mm i cementa.Između krupnih valutica nalaze se pješčana zrna, a u njihovim porama kalcitni cement. Veličina i oblik zrna ovisi o vrsti i tvrdoći ishodišne stijene i duljini transporta.Vezivno tkivo između valutica je kalcitno ili organsko ili sitnica tla.

2. srednjeklastične sedimentne stijene

Pješčenjak je osnovni tip, kao ekvivalent pijesku.Najčešća veličina čestica pijeska 0.06 -2.0 mm (psamiti).Mogu sadržavati zrna šljunka, kao i sitnije čestice (praha i gline) koje čine vezivno tkivo (cement).

3. Sitnoklastične sedimentne stijene(siltovi peliti)

Imaju čestice veličine manje od 0,06 mm (čestice veličine praha i gline).

Vrste stijena: les i lapor.

Les (prapor) je rahli , propustan i prozračan, praškasti sediment nastao taloženjem eolskog materijala u pleistocenu. Od minerala prevladavaju zrna kvarca.Rasprostranjenost: Slavonija (istočna), Baranja i Srijem.

Lapor karbonatno-glinovita stijena sastavljena od zrnaca kalcita i 20-80 % čestica gline. Lapori su važna sirovina za proizvodnju cementa. Česti su litološki član fliša.Fliš je termin za kompleks klastičnih sedimentnih stijena za koji je karakteristična sukcesivna izmjena sitnozrnastih sedimenata: siltiti i lapori s pješčenjacima, breče, konglomerati i vapnenci.Rasprostranjenje: Jadranski pojas Hrvatske

2.Neklastične sedimentne stijene

Neklastične sedimentne stijene nastale su taloženjem minerala iz oceana ili taloženjem ljuski školjaka i kostiju morskih organizama.

Podjela prema postanku:

-kemogene, nastale su kristalizacijom iz otopine

-organogene, nastale su taloženjem organskih tvari ili anorganskih skeletnih dijelova organizama.

1 Neklastične sedimentne stijene

Podjela prema kemijskom sastavu: karbonatne (vapnenci, dolomiti),evaporitne (anhidrit, gips) i silicijske (čert, radiolarit, dijatomit)

VAPNENAC

Vapnenac je najrasprostranjenija karbonatna sedimentna stijena.Uz kalcit kao prevladavajući mineral mogu sadržavati druge minerale:

dolomit (dolomitski vapnenac),kvarc (kvarcni vapnenac),glina (laporoviti vapnenac) i organske tvari (bituminozni vapnenac)Nastaje taloženjem u vodenom okolišu, većinom u moru, a rjeđe u jezerima i rijekama.Glavni sastojci vapnenca su školjke te kristali ili fragmenti izgradeni od minerala kalcita (CaCO3). Mezozojski vapnenci (i dolomiti) su najzastupljeniji.Tla su plitka, a stjenovitost je vrlo velika.

Bitne karakteristike za pedogenezu su:

-karbonatnost (čisti vapnenci sadrže 98-99% CaCO3 i vrlo malo netopivog ostatka)

-kemijski sastav netopivog ostatka (uzak odnos SiO2:R2O3 , najčešće 2-2,5, i SiO2:Al2O3 koji varira od 2-5.)

-Tercijarni vapnenci su mekši od mezozojskih i imaju manji sadržajkalcita (<95%). Troše se brže fizikalno (veća skeletnost) i zato dajuviše detritusa – regolita. Površina ovih sedimenata nema izraženih krških fenomena.

DOLOMIT

Dolomit je sedimentna stijena (i mineral) izgrađena od kalcijskomagnezijskog karbonata CaMg(CO3)2.Nastanak:Ioni magnezija iz morske ili podzemne vode zamjenjuju kalcij u kristalnoj rešetki kalcita.Zamjena može biti potpuna ili djelomična. Zato postoje prelazni oblici od vapnenca do dolomita.Manje topljiv od kalcita. Prilikom reagiranja s HCl, vapnenac ima puno burniju reakciju od dolomita. Vapnenci i dolomiti našeg krša predstavljaju supstrat relativno siromašan bioelementima. Oni vegetaciji pružaju obilje kalcija, ponekad i magnezija, ali su siromašni svim ostalim elementima koji suprijeko potrebni za normalan razvoj biljaka. Naročito je značajno da sadrže neznatne količine dušika (vezanog), vrlo malo fosfora i sumpora, a nerijetko i kalija.Ako se još uzme u obzir njihova kompaktnost i tvrdoća te neznatan kapacitet za vodu, onda je razumljivo da gole, kompaktne stijene krša predstavljaju u ekološkom pogledu nepogodno stanište za biljke općenito.

3.METAMORFNE STIJENE

Metamorfno kamenje, nastalo od magmatskog i sedimentnog kamenja geotermijskim putem (dospijevanjem kamenja u veće dubine Zemlje geološkim procesima), dislokacijski (zbog pritiska prilikom gorotvornih procesa ) ili pak kontaktnim metamorfizmima (pod utjecajem magmatskog kamenja prilikom intruzija). U ekološkom pogledu metamorfne stijene su nešto pogodnije stanište s obzirom na njihovu mehaničku građu, pa i kemijska svojstva. One pružaju manji otpor prodiranju korijenova sustava, lakše se troše, pa stoga i bolje snabdijevaju vegetaciju potrebnim bioelementima.Na žalost, metamorfnih i magmatskih stijena ima veoma malo – niti 10%, ali produkti njihovog trošenja, kao npr. šljunci, pijesci, prahovi i gline, prekrivaju velike površine kontinentalne Hrvatske. Valja napomenuti da je najveći dio toga materijala transportiran s područja Alpa. Mramor nastaje metamorfozom vapnenaca i dolomita.Mramori uglavnom sadrže kristale kalcita.Metamorfozom pješčenjaka nastaje kvarcit.

KLIMA KAO PEDOGENETSKI ČIMBENIK

KLIMA kao prosječno stanje atmosfere nekog kraja u pedologiji označava skup činitelja koji iz atmosfere, direktno ili indirektno djeluju na procese kojima se formira i mijenja tlo.

TOPLINA

OBORINE

ZRAČNE MASE (PLINOVI, VJETAR)

Temperatura zraka je stanje njegove topline iizražava se u stupnjevima. Zagrijavanje pojedinih dijelova Zemljine površine je različito. Tako se npr. pješčana obala rijeke zagrijava više nego vodena površina, golo tlo brže od tla pod biljnim pokrivačem.

-PALEOKLIMA - u tercijaru u našim krajevima su vladali tropski i suptropski uvjeti pleistocenske glacijacije i interglacijacije (glacies = led, glacial = ledeno doba)

-RECENTNA KLIMA - u holocenskom razdoblju, posljednjih 10-150.000 godina. Podaci o svojstvima pouzdano zadnjih 100-200 godina

-KLIMATSKE ZONE – polarna (tundre i šumo tundre), borealna, stepska (degradirana tla),

pustinjska (pijesci, kamenjari i slana tla), suptropska vlažna (smeđa i crvenice) i tropska (crvenice)

KLIMA U HRVATSKOJ

U obalnom pojasu vlada hladnija (sjeverna varijanta) sredozemna klima. Odlikuje se vrućim i suhim ljetima, te blagim zimama. Maksimum kiše u kasnu jesen. U ljetnim sušnim mjesecima velika evapotranspiracija. Takvim uvjetima prilagođene su drvenaste kulture, npr. vinova loza, maslina, badem.Dominantni vjetrovi veće snage su jugo i bura. Posolica. Oranične kulture – prednost jednogodišnje ozimine.Područje planinske klime ima velike oscilacije u temperaturi dana i noći. Obilje oborina – kiše i snijega. Humidna i perhumidna klima. Gorski Kotar 1.800 do 3.000 mm godišnje oborina. Kontinentalna klima s izdiferenciranim godišnjim dobima – proljeće, ljeto, jesen i zima. Velika godišnja temperaturna amplituda. Velike ljetne vrućine i hladne zime. Oborina manje nego u planinskoj i sredozemnoj klimi. U širokom rasponu 500-1.200 mm godišnje oborina. Mrazevi. Ljeti se javljaju češće kraće ili duže suše. Pogoduje uzgoju čitavog niza kultura, drvenastih i zeljastih, jednogodišnjih i višegodišnjih.Meteorološki podaci i pokazatelji

kišni faktor Langa,

indeks aridnosti de Martonne-a

hidrotermički koeficijent Seljaninova

ORGANIZMI KAO PEDOGENETSKI ČIMBENIK

Organizmi nastanjuju biosferu, a to je zona koja obuhvaća dio atmosfere, tlo, hidrosferu i litosferu.

VEGETACIJA - indirektno i direktno djelovanje (količina i raspodjela odložene mrtve organske tvari) na razvoj tla

-biljne formacije: pustinjska, polupustinjska, stepska i livadska, šumska, makije.

EDAFON - svi živi organizmi tla (fauna i flora) značajni su pri transformaciji prvenstveno mrtve organske tvari, a u manjem stupnju i mineralne tvari.

ČOVJEK - direktno i indirektno mijenja uvjete života i svoju okolinu različitim načinima obrade tla,gnojidbe, onečišćenjem okoliša, sječom šuma,površinskim kopovima = antropogenizacija.

RELJEF KAO PEDOGENETSKI ČIMBENIK

Oblik i položaj Zemljine površine u prostoru. Plastikom zemljine površine (ravninama, isponima i udubljenjima) stvara specifične uvjete za preraspodjelu tvari i energije koja pristiže iz atmosfere, biosfere, a dijelom i iz litosfere. O reljefu u velikoj mjeri ovise: debljina A horizonta i soluma, tekstura, vodno-zračni režim tala, sadržaj humusa, baza i hraniva. Klimatska vertikalna zonalnost (temperatura i relativna vlaga zraka, količina oborina). Erozija neposredan utjecaj na tlo (voda, gravitacija, vjetar, ekspozicija i forma nagiba). Preraspodjela sunčeve energije: (inklinacija, ekspozicija i nadmorska visina).

VRIJEME KAO PEDOGENETSKI ČIMBENIK

RECENTNA TLA - razvijaju se u skladu sa sadašnjom konstelacijom pedogenetskih činitelja - po stupnju razvoja mogu biti mlada tla, ali i evolucijski jače razvijena ili im razvoj može biti potpuno dovršen

RELIKTNA TLA – posjeduju svojstva prijašnjih konstelacija pedogenetskih činitelja i procesa čija su obilježja ili tvorevine sadržane (kao relikti) u profilima tla, tj. u površinskim dijelovima koji nastavljaju dalji razvoj - npr. černozem

PALEO TLA - stara tla koja su zatrpana, najčešće u pleistocenu ili holocenu mlađim sedimentima, pa je njihov razvoj ometen ili potpuno prekinut

GEOLOŠKA PROŠLOST ZEMLJE

-Prekambrij je geološka era koja je trajala od postanka Zemlje do oko 4 milijarde godina. Pretpostavlja se da su metamorfiti, odnosno gnajsi i tinjčevi škriljevci koji izgrađuju jezgre Psunja, Papuka i Krndije stijene prekambrijske starosti, premda im još nije dokazana prekambrijska starost.

-Paleozoik traje ukupno oko 345 milijuna godina. U Hrvatskoj stijene paleozojske starosti, odnosno kvarcne škriljevce, glinene škriljevce, pješčenjake i tamne vapnence, nalazimo u Slavonskom gorju, Zagrebačkoj gori, Gorskom kotaru i Lici.

-Mezozoik je trajalo oko 160 milijuna godina. U Hrvatskoj su tijekom Trijasa istaloženi tzv. verfenski škriljevci, lapori, laporoviti vapnenci, vapnenci i dolomiti. U Juri su istaloženi vapnenci i dolomiti Velebita, Gotskog kotara te Velike i Male Kapele. U kredi su istaloženi vapnenci i dolomiti uglavnom uzduž jadranske obale, te flišni sedimenti, laporoviti vapnenci i lapori.

-Kenozoik je najmlađe i najkraće razdoblje. Traje posljednjih 66 milijuna godina, a podijeljeno je na: Tercijar i Kvartar.

-Trajanje Tercijara procjenjeno je na oko 66 milijuna godina. Podijeljen je na Paleogen i i Neogen. Iz Paleogena potječu smeđi vapnenci i fliš iz Istre i Dalmacije. U neogenu su istaloženi lapori, gline i konglomerati (npr. Sinjsko polje). Pored toga javljaju se pješčenjaci, gline i litotamnijski vapnenac dok se u Panonskom bazenu talože lapori, laporoviti vapnenci i pijesci.

-Kvartar je posljednja era geološke prošlosti, čije je trajanje započelo prije oko 2 milijuna godina a traje i danas. Podijeljen je na Pleistocen (Diluvij) i Holocen (Aluvij). Smatra se da Holocen ili aluvij traje svega zadnjih oko 15-20 tisuća godina. Iz toga proizlazi da je Pleistocen trajao nešto manje od 2 milijuna godina.

-Pleistocen je značajan budući da se u tom razdoblju formirao današnji izgled mora i kopna. Najznačajnije pleistocenske naslage su prije svega eolski sedimenti, les (prapor), pleistocenske ilovine te pijesci (npr. Đurđevački živi pijesci). U holocenu su formirani holocenski sedimenti prije svega u dolini većih rijeka Drave, Save, Mure, i drugih.

PEDOGENETSKI PROCESI

Pedogenetski procesi - predstavljajuskup svih transformacija i premještanja mineralne i organske tvari te energije koji dovode do nastanka tla (soluma), a zatim se nastavljaju odvijati u tlu upravljajući njegovom evolucijom.

Raspadanje primarnih i geneza sekundarnih minerala

Razgradnja organske tvari i sinteza humusa.

Tvorba organo-mineralnih spojeva.

Migracije.

Specifični procesi

RASPADANJE PRIMARNIH MINERALA

Glavni agensi raspadanja su: toplina, voda, kiseline, kisik, te organizmi i njihove izmjene u tlu.

Prema karakteru raspadanja mineralne komponente čvrste faze tla razlikuju se:

1. FIZIKALNO (mehaničko)

2. KEMIJSKO

3. BIOLOŠKO

FIZIKALNO RASPADANJE

-raspadanje stijena i minerala na sitnije česticebez kemijskih promjena.

1. suho termičko – samo izmjena temperature (dan – noć, zima – ljeto)- promjena oblika, specifične površine

2. mokro termičko – promjenom temperature i djelovanjem vode

3. akumulacijom soli – u aridnim područjima soli se u pukotinama vežu na različite minerale

4. biološko trošenje – biljno korijenje proširuje pukotine živi organizmi u tlu ubrzavaju mehaničko raspadanje, te obogaćuju tlo glavnim agensima pri kemijskom raspadanju (disanjem oslobađaju CO2, u zamjenu za biljna hraniva otpuštaju H+ ione,…)

5. listanje – veća površina stijena uslijed premještanja/erozije

KEMIJSKO RASPADANJE

učešćem vode, ugljičnog dioksida, kiselina (H2CO3, HNO2, HNO3, H3PO4, H2SO4....) i kisika dolazi do kemijskih promjena

-Hidratacija

-Hidroliza

-Otapanje

-Oksidacija-redukcija

1. HIDRATACIJA

molekula vode kao dipol veže se negativno naelektriziranim ionima za rubne katione kristalne rešetke minerala.Slabe veze iona, te oni prelaze iz rešetke u otopinu tla (otapanje soli)

Primjer: 5Fe2O3 + H2O ---------> Fe10O15 • H2O

(hematit - crven) (hidratiziran hematit - smeđ)

2. hidroliza

proces razgradnje minerala pri čemu H+ ioni iz kristalne rešetke minerala istiskuju bazne katione.

CaCO3 + 2HOH ---------> Ca(OH)2 + H2CO3

-svi minerali čija je kristalna rešetka u vodi netopiva

-disocirani H+ ioni potječu od kiselina u tlu (ugljična, humusna), mineralnih kiselina koje pridolaze oborinama (dušična i sumporasta).

3. otapanje

-molekule vode hidratiziraju ione i molekule kristalne rešetke minerala

-topivost minerala u vodi je različita: NaCl lako topiv, CaCO3 i MgCO3 teže, a silikati su praktično netopivi u vodi ,viša temperatura vode pojačava topivost, kao i dovoljno CO2 i O2

4. oksidacija- redukcija

-oksidacija je gubitak elektrona (e-), a često se odvija zajedno s hidratacijom, npr. željezo koje oksidira iz Fe2+ (fero) u Fe3+ (feri) oblik istovremeno i hidratizira, te se javlja rđasta boja.

-redukcija je primanje elektrona - vlažni uvjeti, slaba aeracija, dosta organske tvari (bare, močvare,...)

-bakterije dobivaju potreban kisik iz organske tvari, a rezultat je prijelaz feri-oksida u fero-okside, sulfata u sulfide, nitrata u nitrite ili amonijak,dominira siva, sivo-plava, sivo-zelena boja,... povećana mobilnost Fe i Mn spojeva

PRODUKTI RASPADANJA

Produkti kemijskog raspadanja mineralnog dijela tla su:

najrezistentniji primarni minerali (cirkon,turmalin,granit i kvarc)

minerali gline, soli i krajnji produkti raspadanja (ioni).

kationi: Na+, K+, Ca2+ , Mg2+ , Fe3+ , Al3+ , Zn2+ , Mn2+

anioni: SiO2-, H2PO4-, HPO4

2- , SO42-, PO4

3-,Cl-, HCO3-

GENEZA(STVARANJE) SEKUNDARNIH MINERALA

U širem smislu - sve promjene i reakcije koje rezultiraju izlučivanjem i stvaranjem novih mineralnih tvari ili već prisutnih u tlu, ali od komponenata koje potječu od produkata prethodnog trošenja.U užem smislu - nastanak sekundarnih, koloidnih alumosilikata (minerala gline triju grupa: smektitna, ilitna i kaolinitna) Minerali gline su predstavljeni silikatima aluminija (n SiO2 • Al2O3 • n H2O).Kristalna rešetka je izgrađena od Al-oktaedara i Si-

tetraedara, koji su složeni u lamele. Imaju koloidna svojstva, moć adsorpcije iona, neki bubre. Geneza minerala gline može se odvijati na više načina:

-Hidrolitičkim raspadanjem primarnih minerala

-Sintezom koloidnih produkata raspadanja(hidratiziranih oksida Al i Si) u uvjetima pH < 4,7 iako se Al(OH)3 dobro disocira to nije slučaj sa Si(OH)4 koji ostaje bez naboja, pa nema sinteze

-U podruĉju pH od 4,7 do 8,1 nalaze se negativno nabijeni Si(OH)3O- i pozitivno nabijeni Al(OH)2

+ koji se sintetiziraju u sekundarne alumosilikate. U uvjetima pH > 8,1 silicij i aluminij su u ionskom obliku što znači da postoje samo negativni naboji, te nema sinteze

RAZGRADNJA ORGANSKE TVARI I SINTEZA HUMUSA

Organska tvar tla je najzastupljenija u površinskom dijelu tla (1 – 5%, eventualno do 10%). U tlo pridolazi mrtva organska tvar (godišnje i po nekoliko tona) koja je kondenzat energije, vode, ugljika i brojnih biogenih elemenata O, H, N, K, Ca, Mg, P, S, … Procesi transformacije mrtve organske tvari:

1.mehaničko usitnjavanje – mezo i makro fauna.

2.mineralizacija – stupnjevito razgrađivanje mrtve organske tvari preko niza međuspojeva do konačnih mineralnih proizvoda (CO2, H2O, NH3, pepeo,...) uz oslobađanje energijeomogućeno kruženje elemenata,osigurava stalni dotok CO2 u tlo.

3.humifikacija – razgradnja organske tvari i sinteza humusa.

Mrtva O.T. se morfološki razlikuje. Ovisno o vrsti, odnosu i izraženosti procesa u terestričkim tlima razlikuju se:

-sirovi humus (“rohhumus”) – teško razgradiva organska tvar na površini tla

- prijelazni humus (“moder”)

- “akvatični” – hidromorfni oblici humusa, plavkastocrne boje

Modifikacije zrelog humusa: molični (blagi, mek i prhak u suhom stanju, V>50%), umbrični (loša struktura, tvrd i masivan u suhom stanju, V<50%) i ohrični (svjetlije boje, tvrd i kompaktan).

ZNAČAJ ORGANSKE TVARI U TLU

Osnovni činitelj strukture tla.stabilnost strukturnih agregata tla,činitelj kultivacije tla,pomaže kretanju vode i zraka u tlu,retencija vode,sprečava eroziju,puferni efekt (hraniva, pesticidi itd.), sprečavanje ispiranja hraniva,daje boju tlu (zagrijavanje),snižava gustoću čvrste faze tla (ρčmin ≈ 2,65;ρčhumus = 0,90)

MIGRACIJA je skup procesa kojima se premještaju tvari tla. Pritom glavnu ulogu imaju voda i organizmi, a manje bitnu gravitacija i vjetar.

UNUTARNJA MIGRACIJA

premještanje tvari tla ili unutar pedosfere ili emigriranje sastojaka djelomično i iz pedosustava.

1. eluvijalna migracija – descedentno kretanje vode slijed premještanja je prema topivosti sastojaka: soli alkalijskih i zemnoalkalijskih metala (Ca i Mg nitrati i kloridi); teže topive soli Ca i Mg (sulfati i karbonati/bikarbonati); koloidna frakcija gline; ispiranje Fe, Si i Al i organskih tvari

2. akumulativna migracija – oblik unutarnjeg premještanja tvari uzlazno (ascedentno kretanje vode). Lako topive soli kod halomorfnih tala akumulacija kalcija (biljno korijenje usvaja hraniva)

3. miješanje tla – skup premještanja sastojaka tlaunutar pojedinih dijelova profila tla

-mezo i makro fauna (bioturbacija)

-soliflukcija – na nagnutim terenima ljeti otopljeni led u plićim slojevima raskvašuje tlo te se njegova žitka masa puzanjem spušta u podnožje

-hidroturbacija – bubrenje glinastih tala

POVRŠINSKA MIGRACIJA (EROZIJA)

je proces spiranja čestica tla i otopljenih tvari po površini (vjetar i voda)

1.normalna erozija solum se produbljuje za onoliko koliko je materijala translocirano

2. ubrzana erozijaznačajnije spiranje čime se skraćuje profil tla, utječe na evoluciju i ekološka svojstva tla

-plošna erozija – podjednako odnošenje sloja tla po cijeloj površinskoj plohi

-brazdasta erozija – kanalići i i jarci na površini, a brazdasta površina se uglavnom može poravnati oranjem

-jaružna erozija – rezultat snažnih vodenih tokova/bujica, koje odnose tla i dijelove matičnih supstrata stvarajući jaruge u obliku “V”

--eolska erozija

-kraška erozija

-klizišta – površinske mase tla prethodno obilno zasićene vodom pokreću se po čvrstoj podlozi koja slabije upija vodu (glina, škriljavci)

MORFOLOGIJA TLA

Proučavanje morfologije tla obuhvaća:

1. Vanjsku morfologiju- proučava reljef, živi i mrtvi pokrov

2. Unutrašnju morfologiju- proučava se na poprečnom presjeku tla – pedološkom profilu te opisuje oblik, vrstu i razmještaj horizonata (i svojstava) tla

VANJSKA MORFOLOGIJA

Reljef - različite forme i veličine prostora

Oblici uspona:brežuljci, gore, planine

Udubine: doline, depresije, polja

Ravnice: niske, osrednje i visoke

-MEGARELJEF- odraz tektonike i izohipse prikazuju visinske razlike od 500 m i više (karte 1:500 000 i sitnije)

-MAKRORELJEF- nastaje radom vjetra, leda i vode, a izohipse prikazuju visinske razlike od 100 m i više(karte srednjeg mjerila od 1:300 000 do 1: 100 000)

-MEZORELJEF- izohipse prikazuju visinske razlike od 1-10 m (semidetaljne karte od 1:25 000 do 1: 50 000)

-MIKRORELJEF- izohipse prikazuju visinske razlike od 0,25- 1 m (detaljne topografske karte 1:1000, 1:2000,1: 5000 i 1: 10 000)

ŽIVI POKROV

Prirodan i antropomorfan - šume, makije, travnjaci, kulture

MRTVI POKROV

skeletnost - kamenitost, šljunkovitost površine, mrtvi organski pokrov, npr. Listinac

-površine stajaćih i tekućih voda u pedosferi

-antropomorfan - poljoprivredne površine bez vegetacije

UNUTARNJA MORFOLOGIJA

Sklop tla - raspored slojeva ili horizonata, dubina, boja, tekstura, struktura i poroznost tla

Što se proučava u na poprečnom presjeku tla – pedološkom profilu?

-horizonti (vrsta, prijelaz horizonata jedan u drugi),deljina horizonata/slojeva

,boja horizonata,tekstura,struktura,poroznost,specifične tvorevine,konzistencija,dubina tla

OZNAČAVANJE HORIZONATA

Horizonti se označavaju kako bi mogli identificirati razlike među tlima.Kada pedolozi opisuju tlo oni raspravljaju o tome što vide i kako to, što vide, označiti.

Vrste horizonata:

Osnovni ili glavni horizonti

Prijelazni i mješoviti horizonti

Podhorizonti

OSNOVNI ILI GLAVNI HORIZONTI

– Obilježavaju se slijedećim oznakama:

O – organični,(A) – inicijalni.A– mineralni (humusno-akumulativni)

.E- eluvijalni, B – iluvijalni.(B) – kambični, C – rastresiti supstrat

,R – čvrsta stijena ,G – glejni, S– pseudoglejni, T – tresetni, P – antropogeni

Prijelazni horizonti

Prijelazni horizonti su slojevi između dva glavna horizonta.Označavaju se oznakama za oba susjedna horizontaPrimjeri: AB, AE, EB, BE,… pri čemu prvi simbol upućuje na dominantni karakter sloja

Mješoviti horizonti

Mješoviti horizonti se označavaju se oznakama za oba susjedna horizonta koji karakteriziraju dva različita procesa, npr. A/E, A/G ili E/S

Podhorizonti

Podhorizonti su dijelovi osnovnih horizonata koji se u okviru osnovnog horizonta mogu izdvojiti kao posebne zone, npr. Gr, Gso, Ol, Oh.

Organski horizonti

O – Horizont (organski material)

Podhorizonti:

Ol – organska prostirka - listinac (litter)

Of – polurazloženi organski ostaci (fermentacijski podhorizont)

Oh – razloženi (humificirani) organski ostaci

Mineralni horizonti

-(A) – inicijalni slabo razvijeni biološki aktivni površinski dio profila, po boji se jedva razlikuje od C horizonta

-A – mineralni horizont

-površinski horizont tamne boje - zona akumulacije organske materije prevladavaju mineralne čestice.

-humificirana organska tvar izmiješana s mineralnim dijelom u organomineralni kompleks

Mineralni A – horizonti

Modifikacije:

-Amo- Molični (lat. molis, blag), dublji od 10 cm na tvrdoj stijeni ;dublji od 1/3 ako je tlo pliće od 75 cm; dublji od 25 cm ako je tlo dublje od 75cm, dobro izražene strukture, stupanj zasićensti bazama veći od 50% i tamne boje.

-Aum- Umbrični (lat. umbra, sjena), po boji i dubini odgovara moličnom horizontu,ali ima slabije izraženu strukturu i stupanj zasićenosti bazama manji od 50%

-Aoh- Ohrični (grč. ohros, blijed), manje dubine i svjetlije boje od moličnog i umbričnog horizonta. Struktura mu je slabo izražena.

B) – kambični horizont

Leži između O ili A horizonta i C ili R horizonta od kojih se razlikuje smeđom, žutom ili crvenom nijansom u boji i povećanim sadržajem gline od lat. cambio = izmijeniti).

Modifikacije:

(B)o - nastaje argilosintezom, avezan je za silikatne supstrate

(B)r – nastaje rezidualnom akumulacijom pri raspadanju karbonatnih stijena (vapnenci i dolomiti) E – eluvijalni horizont.Intenzivno raspadnuti i isprani horizont bez organske materijeE – Zona eluviacije – ispiranjaSvjetlije je boje nego horizonti iznad ili ispod

B – iluvijalni horizont-

Horizont iluvijacije gline, humusa ili seskvioksida (Fe, Al..)ispranih iz E horizonta.

Modifikacije:

Bt – argiluvični

B horizont (argilla = glina) leži ispod E horizonta i predstavlja zonu akumulacijem gline isprane iz E horizonta.

Bh – humusno-iluvijalni B horizont leži ispod E horizonta i predstavlja zonu u kojoj se pretežno akumulira humus ispran iz O i E horizonta

Bfe –željezno-iluvijalni B horizont leži ispod E ili Bh horizonta i predstavlja zonu u kojoj se pretežno akumuliraju seskvioksidi isprani iz E horizonta.

C – horizont (trošna podloga)

R –horizont (čvrsta stijena)

G – glejni horizont-ima znakove redukcije (r)i oksidacije(o) , te sekundarne oksidacije (so) u stalnim ili povremenimanaerobi m uvjetima.

Podhorizonti Go, Gso i Gr

plavičsta, zelenkasta ili siva bojas rđastim mazotinama po površini agregata

S – pseudoglejni

Nastaje pod utjecajem povremene stagnirajuće vode uz izmjenu suhe i mokre faze.Karakterizira ga marmoriranje prošaranošću rđastim i bjeličasto sivim pjegamaSive zone prevladavaju u pukotinama i na površini agregata, a rđaste u unutrašnjosti agregata

P - Antropogeni horizont

Nastaje obradom, miješanjem i homogeniziranjem više prirodnih horizonata ili slojeva i unošenjem organske i mineralne tvari radom čovjeka

T – tresetni

Slabo razgrađena organska tvar akumulirana u anaerobnim uvjetima

fibrični humificirano < od 1/3 organske mase

kemični humificirano od 1/3 do 2/3 organske mase

saprični humificirano > od 2/3 organske mase

BOJA TLA

Boja tla pokazuje integraciju kemijskih, bioloških i fizikalnih transformacija i translokacija nastalih u tlu.Boja je indikator:različitih tipova tla i glavnih fizikalnih i kemijskih svojstavaBoja površinskih horizonata pokazuje snažan utjecaj bioloških procesa, posebno onih koji su u svezi s ekološkim porijeklom organske materije tla.Boja podpovršinskih horizonata ukazuje na utjecaj fizikalno kemijskih procesa, posebno status Fe i matične podloge. Boja tla osigurava informaciju o drenaži i hidrološkim značajkama tla. U dobro prozračenim tlima, Fe3+ daje tlu žućkastu ili crvenkastu boju. U suhim (aridnim) stanišnim

uvjetima utjecaj topivih soli (karbonati, sulfati, kloridi i sl.) može biti bijela zbog akumulacije topivih soli. U loše dreniranim tlima (anaerobni uvjeti) Fe komponente su reducirane što rezultira sivom bojom Fe2+ ili plavkasto-zelenom bojom željeznog sulfida.

TEKSTURA TLA

Krupnije čestice > 2 mm - Grubi fragmenti –čine skelet (šljunak 2-20 mm; kamen > 20mm)

Čestice < 2 mm čine sitnicu tla i na sitnici određujemo: teksturu tla = % udio pijeska, praha i gline u tlu.

-Pijesak: čestice 2 - 0.02 mm

-Prah: čestice 0,02 - 0.002 mm

-Glina: čestice < 0.002 mm

-Pijesak-čestice 2 - 0.02 mm Čestice su dovoljno velike da stružu jedna uz drugu i mogu se detektirati okom.U suvom stanju je sipkav, u mokrom stanju ne pokazuje plastičnost ili ljepivost.

-Prah-čestice 0,02 - 0.002 mm Čestice praha se ne mogu osjetiti pod prstom, ali njihova prisutnostu tlu daje osjećaj glatkoće i jako slabe ljepivosti.

-Glina-cestice < 0.002 mm Čestice gline su koloidi. Imaju veliku aktivnu površinu (žlica za juhu = površina nogometnog igrališta)Uzorak tla možemo lako valjati pod prstima.Ljepiv je i plastičan u mokrom stanju, čvrst i grudast u suvom stanju

Teksturne klase

Tla su rijetko sastavljena isključivo od čestica iste veličine (npr. praha), već gotovo uvijek predstavljaju mješavinu.Teksturne klase su temeljene na različitim kombinacijama pijeska, praha i gline.

STRUKTURA TLA

Struktura tla je način nakupljanja mehaničkih elemenata u veće nakupine – strukturne agregateKarakteristični oblici strukturnih agregata:Mrvičasta/zrnasta Obično u površinskom horizontu U promjeru 1 do 10 mm

Prizmatična-Vertikalne prizme mogu biti nekoliko cm duge

Stubasta-Vertikalni stubasti oblici imajuslanu “kapicu”

Plosnata-Tanke i plosnate strukture ležehorizontalno

Kockasta-Nepravilne kocke veličine 1.5-50mm

POROZITET

Porozitet(šupljikavost)-prostor između mehaničkih elemenata odnosno strukturnih agregata tla, što ga zauzima tekuća i plinovita faza) Novotvorevine ili specifične pedodinamske tvorevinePremiještanjem mineralne i organske tvari tijekom pedogeneze u tlu nastaju različite nakupine (novotvorevine).:nakupine lakotopivih soli Na, Mg, Ca,iscvjetavanje i konkrecije gipsa (CaSO4 x 2 H2O),nakupine kalcijskog karbonata,izlučine i nakupine seskvioksida,nakupine silicijskog dioksida (kremene prašine),različite tvorevine faune tla (hodnici crva, hodnici različitih rovilica, glista, ekstrementi glista i dr.)

DUBINA TLA

Pedološka dubina predstavlja dubinu soluma tla.

1.vrlo plitka do 15 cm. 3.srednje duboka 30-50 cm,

2,plitka 15-30 cm 4. duboka 50-90 cm,

5.vrlo duboka više od 90 cm

-Ekološka dubina predstavlja dubinu zakorjenjavanja.

-Tehnička dubina – je debljina svih horizonata za određene namjene (npr. agro i hidromelioracije).

FIZIKALNE ZNAČAJKE TLA

Po svojim fizikalnim značajkama tlo je polifazni sustav, koji se sastoji od krute, tekuće i plinovite faze

Fizikalna svojstva tla

Fizika krute faze: mehanički sastav tla (tekstura), struktura, gustoće tla, porozitet i konzistencija.

Fizika tekuće faze: Oblici (vrste) vode u tlu, Energetski odnosi vode u tlu ,kretanje vode u tlu, Vodni režim i bilanca vode u tlu.

Fizika plinovite faze

Toplinske značajke tla

Fizika krute faze tla

-Čvrsta faza tla je građena od mineralnih, organomineralnih i organskih čestica - mehaničkih elemenata - mehaničkih frakcija - kategorija čestica.-

-Ako tlo uz sitnicu ima do 50% skeletnih čestica naziva se skeletoidno, pri čemu razlikujemo: slabo skeletoidno < 10 % skeleta.skeletoidno 10 – 30 % skeleta ,jako skeletoidno 30 – 50 % skeleta

- Ako tlo uz sitnicu ima preko 50% skeletnih čestica naziva se skeletno, pri čemu razlikujemo:skeletno 50 – 70 % skeleta,jako skeletno 70 – 90 % skeleta,apsolutno skeletno > 90 % skeleta

Ako tlo uz sitnicu ima do 50% skeletnih čestica naziva se skeletoidno, pri čemu razlikujemo: -slabo skeletoidno < 10 % skeleta,skeletoidno 10 – 30 % skeleta ,jako skeletoidno 30 – 50 % skeleta

-Ako tlo uz sitnicu ima preko 50% skeletnih čestica naziva se skeletno, pri čemu razlikujemo:

skeletno 50 – 70 % skeleta,jako skeletno 70 – 90 % skeleta,apsolutno skeletno > 90 % skeleta

Tekstura tla određuje: kapacitet tla za vodu i zrak,hranidbeni potencijal,vodopropusnost,pogodnosti za korištenje za različite namjene erodibilnost tla

Važnost teksture za plodnos tla

glinasta tla: pjeskovita tla:

- dobre kemijske, a loše fizi- kalne značajke

- slabe kemijske, a dobre fizi- kalne značajke

- veliki kapacitet za vodu - slaba provodljivost za vodu

- neznatni kapacitet za vodu - dobra provodljivost za vodu

- visoki sadržaj hranjiva - veliki kapacitet sorpcije

- neznatna količina hranjiva - neznatni kapacitet sorpcije

- biološki neaktivna - teška za obradu - hladna tla

- biološki neaktivna - laka za obradu - topla tla

- biljke s visokim zahtjevima za dobre kemijske a manje pogodne fizikalne značajke, npr. travnjaci

- biljke s visokim zahtjevima za dobre fizikalne a manje pogodne kemijske značajke, npr. šume

- ilovasta tla sa značajkama na obje strane najpogodnija za biljnu proizvodnju

STRUKTURA TLA

Naĉin nakupljanja mehaničkih elemenata u strukturne agregate, te njihov odnos s porama tla naziva se struktura.Struktura tla pokazuje kako su pojedinačne čestice pijesak, prah i glina povezane u strukturne agregate.Strukturni agregat- Gomila ili hrpa čestica tla poput grude, mrvice ili zrnca Struktura tla ima ključan utjecaj na:kretanje vode i zraka u tla biološku aktivnost irast korijenja.

Formiranje strukture tla

Prva faza - flokulacija ili koagulacija, stvaranje pahuljiča stih nakupina i taloženje koloidnih čestica iz suspenzije s vodom = mikroagregatiUtjecaj kationa koji smanjuju elektrokinetički potencijal koloidnih čestica (viševalentni kationi, npr. Ca++) Elektrostatičko privlačenje između pozitivnih naboja na rubovima i negativnih naboja na plohama minerala gline.

Druga faza - granulacija i povezivanje nakupina gline s ostalim mehaničkim česticama = mezo i veći strukturni agregati.Veziva - humus, Fe i Al hidroksidi, glina, obrada, kondicioneri

Način nakupljanja čestica i agregata u tlu:

1 – primarna čestica,

2 – heksagonalno nakupljanje primarnih čestica,

3 – heksagonalno nakupljanje mikroagregata i desno – heksagonalno nakupljanje makroagregata

Klasifikacija strukture

Prema veličini: mikroagregati do 0.25 mm

mezoagregati 0.25-2.0 mm

makroagregati 2.0-50.0 mm

megaagregati >50 mm

Prema obliku: stubasti ,prizmatični, plosnati, kockasti, mrvičasti,

Oblici strukturnih agregata tla:

A – prizmatični, B – stubasti, C i D – kockasti, E – plosnati, F - mrvičasti

Važnost strukture za plodnost tla

Najpovoljniji strukturni agregati 1 do 10 mm ø(mrvičasti i graškasti),povoljan odnos mikro i makro pora, dobro upijanje i zadržavanje vode, dovoljno zraka.Nepravovremena obrada, gaženje teškim strojevima, navodnjavanje, uzak plodored i nepravilna gnojidba narušuvaju dobru strukturu Održavanje dobre strukture tla - plodored, obrada, gnojidba (org. gnojiva i kalcij), sjetva djetelinsko travnih smjesa i kondicioneri tla .

Kategorije strukture tla:

1. Pojedinačno granulirana-Čestice tla su potpuno odvojene i tlo je potpuno bestrukturno.

Pjeskovita tla – pijesci

2. Masivna(koherentna)Čestice tla su sakupljene u velike kohezivne blokove bez vidljivih strukturnih karakteristika.Glinovita tla

3. AgregiranaČestice tla su sakupljene u različite strukture (agregate tla) raznovrsnih oblika Stabilnost strukturnih agregata odražava se na postojanost pora u tlu, gdje se zadržavaju voda i zrak.U laboratoriju se određuje stabilnost strukturnih makro- i mikroagregata. Stabilnost makroagregata utvrđuje se njihovim raspadanjem u destiliranoj vodiStabilnost mikroagregata utvrđuje se iz postotnog udjela čestica gline određenih u vodi i u natrijevom pirofosfatu

Gustoća tla

Gustoća tla je broj koji pokazuje koliko neki volumen tla ima veću ili manju masu od istog volumena vode.

Primjer: Stv= 1,4 g/cm3 (1 centimetar kubni tla ima masu od 1,4 grama)

Razlikuje se:

volumna gustoća tla (ρv/Stv)

gustoća čvrstih čestica (ρč)

Vrijednosti gustoća tla ovise o mehaničkom sastavu, količini humusa, a kod volumne gustoće i o poroznosti tla.

Volumna gustoća tla (ρv/Stv)

Gustoća volumna φv predstavlja omjer mase šupljkavog suhoga tla (sušenog na 105 oC) i poroznog volumena koje to tlo ima u prirodnom, nenarušenom stanju,određuje se iz uzoraka koji se uzimaju u cilindre po Kopeckom= 100 cm3

φv= Ts / V= Ts/100 (g/cm3 )

gdje je:

φv = gustoća tla volumna (g/cm3 )

Ts = masa suhog tla, (g)

V = zapremina uzorka tla(cilindar po Kopeckom), 100 cm3

Tipične vrijednosti za mineralna tla:1.1 - 1.6 g/cm3

Kod treseta variraju između 0,2-0,6 g/cm3

Gustoća čvrstih čestica (ρč)

Gustoća ĉvrstih ĉestica je omjer mase potpuno suhog tla i njegovog volumena bez pora, odnosno samo volumena krutih čestica tla(bez zraka). Gustoća čvrstih čestica veća je od 2,0 g/cm3,kod obradivih tala ove vrijednosti kreću se od 2,4 do 2,9 g/cm3 Na temelju podataka o volumnoj gustoći i gustoći čvrstih čestica izračunava se ukupni porozitet tla.

POROZITET TLA

U pedofizici se određuje ukupni porozitet koji se definira kao zbroj svih pora u tlu, a računa se iz gustoća tla:

Kapilarne (mikro) i nekapilarne (makro) pore = ukupna poroznost (% P). Odnos kapilarnih(voda) i nekapilarnih pora (zrak) 3:2 do 1:1 je povoljan raspon.

KONZISTENCIJA TLA

Pod konzistencijom se podrazumijeva stanje sila adhezije i kohezije pri različitom sadržaju vode u tlu U konzistenciju se ubraja:

-Koherencija - sposobnost čestica tla da se u suhom stanju drže na okupu (mjeri se silom koja je potrebna da se zdrobi jedinica volumena tla i izražava se u kilogramima)

- zbijenost - otpor prodiranju različitih tijela. (izražava se u kg/cm2 - penetrometri)

-plastičnost -sposobnost tla da se ono pri različitom sadržaju vode moţe modelirati, a da nakon sušenja zadrži prvotno načinjeni oblik (Određuje se aparatom po Cassagrandeu)

-ljepljivost - sposobnost tla da se lijepi za ratila, a izraţava se silom (kN) potrebnom da se odvoji metalna ploĉica površine 1 cm2 od površine vlažnog uzorka.

-U obradi tla stanje plastičnosti (donja granica plastičnosti) je pokazatelj optimalnog stanja tla za obradu i/ili gaženje. Donja i gornja granica plastičnosti, broj plastičnosti ili indeks plastičnosti (WL = Gž, Wp = Gk

Broj ili indeks plastičnosti Ip = Gž - Gk, npr. visoko plastična tla Ip preko 17 (glina),plastična tla Ip 7-17 (ilovača),slabo plastična tla Ip 0- 7 (pjeskovita ilovača),neplastična tlam Ip jednako 0 (pjeskovito)

FIZIKA TEKUĆE FAZE TLA

Tekuću fazu čini voda u tlu i u njoj otopljene tvari.Voda sudjeluje u svim procesima, koji dovode do tvorbe tla(trošenje minerala, tvorba gline, razgradnja organske tvari, ispiranje tvari i slično).Za svoju životnu aktivnost biljka treba vodu, a crpi je putem korijenovog sustava.S

vodom usvaja hraniva, sudjeluje u njihovom transportu i u različitim biokemijskim reakcijama. Energetski odnosi vode u tlu:

-Čvrste čestice tla imaju privlačnu silu kojom na sebe vežu vodu – tenzija ili sukcija.

-Voda u tlu može sadržavati razne količine i oblike energije kao i druga prirodna tijela. Od primarne važnosti je potencijalna energija - Ep ili potencijal određen pozicijom odnosno unutarnjim stanjem vode. Može biti pozitivan (+p) ili negativan (-p).

Mjeri se radom ili djelovanjem sile na nekom putu:1 N x 1m = kg m2 s-2 (J = đul)

Ukupni potencijal vode u tlu - Ft, je zbroj slijedećih potencijala:

Ft = FM + Fp + Fg + FW + FP, gdje su

FM - potencijal čvrstih čestica; Fp - tlačni pozitivni ili negativni potencijal; Fg - gravitacijski potencijal; FW - potencijal preopterećenosti zbog bubrenja koloida; FP - osmotski potencijal

Nesaturirano i saturirirano tlo

U nesaturiranom ili umjereno vlažnom tlu voda je u mikro ili kapilarnim porama, gdje prevladavaju kapilarne i adsorpcijske sile, te osmotske sile u slanim tlima – negativan hidrostatički tlak

P<Patm.

Mjeri se tenzimetrom.

Adsorpcijske sile - elektrostatičke, Wan der Vals-ove. Kapilarne sile su sile površinske napetosti, aktivirane silom adhezije između vode i čestica tla, te veličinom pora. U saturiranom tlu(zasićenom vodom) odnosno ispod razine podzemne vode prevladava -pozitivan hidrostatički tlak,

- P>Patm.

-Mjeri se pjezometrom

-Potencijal u saturiranom tlu = Fp + Fg

-Potencijal nesaturiranog tla = FM + Fg

Potencijalnu energiju ili potencijal vode (J = kgm2 s-2), možemo kvantitativno izraziti po jedinici mase (kg), ili volumena (m3) ili težine (težina G = sila F), onda se mjeri jedinicom za silu = N = kgm s-2.

U praksi se češće izražava po jedinici volumena i težine. Po jedinici volumena ima dimenzije kao tlak (Pa, bar).Po jedinici težine ima dimenzije hidrauličke visine (m ili cm).

Potencijalna energija vode nesaturiranog tla izražena po jedinici težine odnosno u izrazu negativnog tlaka - tenzije - podtlaka, može iznositi ponekad -100.000 cm stupca vode, pa je Schofield predložio pF jedinice.

pF je log10 cm stupca vode negativnog tlaka - podtlaka, npr. za log10 10 je pF = 1, za log10 1000 je pF = 3.

Oblici (vrste) vode u tlu

1. Kemijski vezana voda:

Ukoliko voda u obliku H+ i OH- iona ulazi u sastav razliĉitih minerala naziva se kristalna voda. Ako je vezana na minerale kao molekula tada se radi o konstitucijskoj vodi.

Kemijski vezana voda biljci nije pristupačna.

2. Voda u obliku vodene pare

Pore tla u kojima nema vode, u potpunosti su ispunjene vodenom parom (98%), osim u uvjetima niske vlažnosti tla. Vodena para u tlu se kreće iz toplijeg prema hladnijem području, odnosno s područja veće tenzije prema manjoj tenziji. Biljkama nepristupačna

3. Higroskopna voda (Hy)

Sposobnost čestica tla da na sebe navuku relativnu vlagu iz zraka naziva se higroskopicitet.

Higroskopna voda u tlu drži se velikim tlakom od 50 bara, budući da je sisajuća sila korijenovog sustava između

6 i 16 bara biljkama je nepristupačna.

4. Filmska ili opnena voda

Filmska ili opnena voda poput filma obavija čestice tla i nastavlja se na higroskopnu vodu. S porastom debljine vodene opne snaga privlačenja vode uz čestice tla slabi.

Može se podjeliti na:

-nepokretnu filmsku vodu koja odgovara dvostrukoj vrijednosti higroskopiciteta i nepristupačna je biljkama.

-pokretnu filmsku vodu, gdje je opna vode dovoljno debela da se voda može kretati i biljkama je pristupačna.

5. Kapilarna voda

Kapilarna voda nastavlja se na opnenu i ispunjava kapilarne pore(0,2-10 μm). Kod povećanja sadržaja vode u tlu molekularne sile kojima se drži opnena voda slabe. Počinju djelovati gravitaciona sila, kapilarne sile i sile površinske napetosti. Sila površinske napetosti javlja se u kapilarnim porama zbog razlike u sili privlačenja molekula vode između sebe i sili

privlačenja između vode i stijenki kapilara (adheziona sila). Radi sila adhezije koje su jače od sile teže dolazi do zadržavanja vode u kapilarnim porama.

Unutar kapilarne vode mogu se izdvojiti:

-kapilarno nepokretna voda, koja se javlja u suhim tlima u obliku sitnih isprekidanih kapljica u mikroporama tla - biljkama je nepristupačna

-lako pokretna kapilarna voda, lako se kreće i biljkama je pristupačna

-poduprta kapilarna voda, nalazi se iznad razine podzemne vode.

-Higroskopna, opnena i kapilarna voda nazivaju se vezanim vodama tla.

6. Gravitacijska ili cijedna voda

voda koja se slobodno kroz makropore tla cijedi pod utjecajem gravitacijske sile

7. Podzemna voda

voda koja se nakuplja na nepropusnom sloju.

8. Voda u obliku leda.

U našim uvjetima voda u obliku leda javlja se na većoj dubini od 50 cm. Najlakše se smrzava cijedna voda, a najteže higroskopna voda.

VODNE (HIDROPEDOLOŠKE) KONSTANTE I SADRŽAJ VODE U TLU

U sustavu tlo-voda postoje ravnotežna stanja koja nazivamo vodne konstante.

-Maksimalni kapacitet tla za vodu (MKv) – saturirano tlo, sve pore ispunjene vodom, P(+).

-Poljski » retencijski kapacitet tla za vodu (PKv » Kv, tlo svojim silama sposobno držati vodu) gornja granica bilju pristupačne vode, u mikro porama (sitne i srednje < 10 mm promjera), negativni tlak -100 do -500 cm stupca vode ili -0.1 do -0.5 bara ili 2.0-2.7 pF jedinica.

-Točka venuća (Tv), donja granica bilju pristupačne vode, negativni tlačni potencijal je u prosjeku -15.000 cm stupca vode ili -15 bara ili pF 4.2. U toj točki ukupni sadržaj vode je nepristupačan - nekoristan za biljke (Nv).

-Fiziološki aktivna ili bilju pristupačna voda (FAv) je prema slijedećim izrazima:

FAv = PKv - Tv(Nv)

FAv = Kv - Tv(Nv)

-Lentokapilarna točka (LKt) je donja granica lakše pristupačne vode za biljke s negativnim tlakom -625 cm stupca vode ili -6.25 bara ili pF = 3.8.

-Gravitacijska ili cijedna voda je MKv - PKv.

-Sadržaj vode za pojedine vodne konstante određujemo u laboratorijskim uvjetima pomoću pF aparature - tlačnog ekstraktora i tlačne membrane uz P(+) zraka.

-Niže negativne tlakove P(-) za odgovarajuće vodne konstante postižemo i pomoću kutije s pijeskom ili kaolinom.

Vodni režim tla

Ulaz, zadržavanje i izlaz vode unutar referentne dubine tla. Matematički izraz za vodni režim tla je bilanca:O = I = E + T + D + DWt , gdje su

O - oborine; I - infiltracija; E - evaporacija; T - transpiracija; D - drenaža; DWt - zaliha vode u tlu ili O + Pw = E + T + D + DWt , gdje su sve kao gore, a Pw - podzemna voda.

Kretanje vode u tlu

Upijanje vode u tlo - infiltracija, a tok vode u saturiranom tlu filtracija. Descedentno, ascedentno i lateralno.U osnovi kretanje vode u tlu tumačimo razlikom njenog potencijala između pojedinih točakaVoda se kreće s mjesta - točke većeg prema mjestu manjeg potencijala.U saturiranom tlu propusnost za vodu ovisi o teksturi, strukturi, kemijskim značajkama, toplini vode, barometarskom tlaku. (mjeri se u m/dan)

Sporo kretanj 0.3 - 0.13 m/dan , vrlo brzo >6.0 m/dan

Mjerenje vlage u poljskim uvjetima

Stacionarna i kontinuirana mjerenja vlažnosti tla u polju:

- gravimetrijski

- tenziometrima

- elektrometrijski

- neutronskim mjeračima

Ova mjerenja mogu biti samostalno ili u kombinaciji s mjerenjem razine podzemne vode - tlačne ili pjezometarske visine u saturiranom tlu - pomoću pjezometra.

FIZIKA PLINOVITE FAZE TLA

Zrak u tlu nalazi se u porama u kojima nije zastupljena voda. Po sastavu se razlikuje u odnosu na zrak u atmosferi. atmosferski zrak sadrži 78% N2, 21% O2 i 0,03% CO2, Plinovita faza tla ima 78-80% N2, 0,1 do 20% O2 i 0,1 do 15% CO2. Ukupni sadržaj CO2 i O2 u zraku tla i u atmosferi otprilike je isti. Odnos CO2 i O2 varira i ovisi o prozračnosti tla.

Najveći sadržaj CO2 u tlu je u ljetnim mjesecima radi disanja korijena biljaka i mikroorganizama. Također je sadržaj CO2 veći u bezstrukturnim tlima, težim i vlažnijim tlima

u odnosu na prozračna i dobro strukturirana tla.U redukcijskim uvjetima u vlažnim tlima gdje nedostaje kisik javljaju se amonijak (NH3), sumporovodik (H2S), metan (CH4), vodik (H2) i drugi plinovi. Kisik je važan za disanje korijenovog sustava biljaka i aerobnih mikroorganizama. Uslijed nedostatka kisika biljka se općenito slabije razvija, te slabo usvaja vodu i hranivaRadi razlika u parcijalnim tlakovima dolazi do ulaska kisika u tlo i izlaska ugljičnog dioksida u atmosferu, te se na taj način tlo prozračuje. Kapacitet tla za zrak odgovara sadržaju zraka u makroporama (krupnim >10μm) tla kada se u mikroporama (srednjim i sitnim <10μm ) nalazi voda. Dobiva se, dakle, iz razlike ukupnog poroziteta - P(zbroja mikro- i makropora u tlu) i retencijskog kapaciteta tla za vodu (Kv).

Kz = P – Kv, ( % vol )

Kada su sve pore ispunjene vodom – saturirano tlo, sadržaj zraka je praktično jednak nuli. nesaturiranom tlu, kada je voda samo u mikro kapilarnim porama, onda količina zraka ovisi o sadržaju makro pora.

Kapacitet za zrak od:

5 od 10% je problematičan,

10 do 15% zadovoljavajući,

preko 15% ili 20% nema osobite koristi

Prema Kopeckom, za normalan razvoj travne vegetacije zadovoljava Kz 6 do 10%, a pšenicu i zob 10 do 15%, a za ječam i šećernu repu 15 do 20% volumnih. Prema nekim autorima 10% vol. zraka u tlu smatra se kritičnom granicom zbog prestanka difuzije plinova i smanjenja propusnosti tla za zrak.

Mjere za prozračivanje tla:

Pravilna obrada, razbijanje pokorice, organska gnojiva, malčiranje i drenaža.

Toplinske značajke tla

Izvori topline i zagrijavanje tla

Glavni izvor topline tla je sunčevo zračenje – solarna radijacija. Na površinu tla dopire oko 45%, ostalo se apsorbira u atmosferi ili se trajno gubi refleksijom i difuznim raspršivanjem. Apsorbirani dio je čista radijacija – zagrijava tlo. Zagrijavanje tla ovisi o geografskoj širini i oblasti, reljefu – ekspoziciji i inklinaciji, značajkama tla, te specifičnim toplinskim kapacitetima pojedinih faza – komponenata tla (voda>čvrste čestice>zrak), kapacitetu tla za toplinu i provodljivosti tla za toplinu.Ekspozicija i inklinacija – sjeverni, južni, istočni i zapadni pristranci. Najtopliji pristranci su čija površina zatvara sa sunčevim zrakama kut od 90o. Boja – tamnija tla više upijaju sunčevu energiju.Živi i mrtvi pokrov – gole površine više zrače i albedo (odbijanje energije radijacije) je veći. Vegetacija troši velike količine energije za transpiraciju i izgradnju organske tvari. Tla pod vegetacijom se sporije zagrijavaju. Snijeg je toplinski izolator.Sezonska kolebanja temperature tla imaju slijedeća opća

obilježja:površinski horizonti tla se zagrijavaju jače od zrakaljeti se tlo zagrijava u descedentnom smjeru, a u jesen i zimi se hladi u ascedentnom smjeru.Zagrijavanje, hlađenje, širenje i zadržavanje topline u tlu ovisi, između ostalog, o slijedećim toplinskim značajkama tla:

-specifični toplinski kapacitet (ranije specifična toplina)

-kapacitet za toplinu tla ili pojedinih faza – komponenata tla

--provodljivost za toplinu tla ili pojedinih faza – komponenata

-Vlažna i glinasta tla imaju veliki kapacitet za toplinu i teško se zagrijavaju. Močvarna tla su duže hladnija u proljeće i duže zadržavaju toplinu u jesen. Suha i pjeskovita tla se brže zagrijavaju i brzo hlade.

Mjere za reguliranje topline tla:

-Površinski zahvati – malčiranje, prekrivanje tla plastičnim folijama (“greenhouse effect”)– grijanje ili hlađenje tla, smanjivanje evaporacije

-Obrada tla

-Posredni utjecaji – navodnjavanje, drenaža (razvoj usjeva u rano proljeće…), zaštita od korova…

-Vegetacija – smanjiti ekstreme

-Albedo – boja tla