Ekološki značaj mehaničkog

sastava zemljišta

•Zemljište je trofazni disperzni sistem,

sastavljen iz čvrste, tečne i gasovite faze.

-Čvrsta faza (mineralni i organski deo).

-Mineralni deo je nastao u procesima

pedogeneze, fizičkim, hemijskim, fizičko-

hemijskim i biološkim raspadanjem i

razlaganjem matičnog supstrata.

Ishodni matični supstrat se u tim procesima

disperguje i stvaraju se mehanički elementi

zemljišta različite veličine.

Dispergovane čestice zemljišta, po veličini,

mogu biti grupisane u dve, tri ili više frakcija.

Kvantitativni odnos pojedinih frakcija

zemljišta (izražen u %) predstavlja

mehanički ili granulometrijski sastav.

Mehanički sastav je jedna od

najvažnijih osobina zemljišta, jer utiče na

druge osobine kao što su: snaga držanja

vode, supstitucija, opšta i diferencijalna

poroznost i sl.

Osobine mineralnog dela zemljišta

zavise od veličine čestica i hemijskog

sastava minerala.

Veličina mehaničkih elemenata –

Čestice određene veličine unutar jedne

frakcije su nosioci određenih karakteristika

zemljišta.

Postoji više klasifikacija mehaničkog

sastava zemljišta.

Klasifikacija po Atterberg-u prikazana je

u sledećoj tabeli.

Sa stanovišta biljne proizvodnje, pored udela

pojedinih frakcija od značaja su i njihove osobine i

ponašanje.

Skelet ( kamen i šljunak) – je najkrupnija

frakcija (prečnika 2-20 mm; >20 mm). Najčešće

je prisutna u šumskim, brdsko-planinskim

zemljištima u deluvijalnim i aluvijalnim

nanosima. Pogodna za dugogodišnje

zasade, voćnjake i vinograde.

Frakcija peska ( 0,02 - 2 mm) zbog

male specifične površine pokazuje znatno

manju aktivnost u odnosu na čestice praha

ili gline, ali je ipak važna zbog povoljnog

uticaja na vodni, vazdušni i toplotni režim.

Frakcija praha ( 0,02 – 0,002 mm)

zbog veće specifične površine dobro drži,

ali dosta sporo propušta vodu. Ova frakcija

je najčešće zastupljena kod ilovastih

zemljišta.

Frakcija gline ( < 0,002 mm) – zbog

velike specifične površine predstavlja

najaktivniji deo zemljišta. Glina poseduje

veliku sposobnost reverzibilnog vezivanja

vode, zadržavanja vode, bubrenja,

plastičnost i lepljivost. Takođe, čestice

gline privlače i zadržavaju katjone i

oblepljuju krupnije čestice

zemljišta.

Hemijski sastav mineralnog dela

zemljišta ima, takođe, veliki značaj sa

aspekta biljne proizvodnje.

Mineralni deo zemljišta sastavljen je iz

primarnih i sekundarnih minerala.

Primarni minerali- u zemljištu se pojavljuju

u hemijski nepromenjenom obliku u

odnosu na matični supstrat (usitnjeni pod

uticajem hemijskih, fizičkih i bioloških

činilaca).

Od svih primarnih minerala najveću

otpornost prema raspadanju ima kvarc

(SiO2) -najčešći mineral u zemljištu; u čvrstoj

fazi učestvuje sa 50 do 90%, u zavisnosti od

tipa zemljišta.

Feldspati (alumosilikati kalijuma, natrijuma i

kalcijuma) su podložniji raspadanju i

njihovim promenama najčešće nastaje

materijal za formiranje sekundarnih

minerala.

Pored kvarca i feldspata, primarni minerali

koji se javljaju u zemljištu u manjim

količinama su liskuni (hidratisani

alumosilikati kalijuma, magnezijuma i

gvožđa), pirokseni i amfiboli (silikati i

alumosilikati Ca, Mg i Fe), olivin (silikat Mg i

Fe) i dr.

Oksidi -nastaju kristalizacijom iz magme.

Zastupljeni u magmatskim stenama kao

primarni, sporedani ili akcesorni sastojci.

Najznačajniji predstavnici: kvarc (SiO2),

korund (Al2O3), magnetit (Fe3O4) i hematit

(Fe2O3).

Sekundarni minerali su nove tvorevine,

nastale nakon hemijskih promena primarnih

minerala, koje se mogu odvijati postepenim

transformacijama primarnih minerala ili

resintezom i kristalizacijom proizvoda

raspadanja (rastvaranja) primarnih minerala.

Najčešći sekundarni minerali u zemljištu

pripadaju grupi alumosilikata, kao što su

kaolinit, montmorionit, hidroliskuni i dr.

• kalcijum-karbonat (CaCO3) se javlja u

formi sekundarnih minerala kao kalcit i

aragonit;

• magnezijum-karbonat (MgCO3) –

magnezit;

• dolomit je dvojna so CaCO3 ·MgCO3;

• oksidi i hidroksidi, kao produkti

raspadanja, u zemljištu se nalaze u

amorfnom obliku. Oni oblepljuju čestice

zemljišta i deluju kao kit.

-boksit je hidroksid aluminijuma (Al2O3 · xH2O);

-opal je hidroksid silicijuma SiO2 · xH2O

-limonit -pretstavlja krajnji produkt raspadanja svih

minerala koji sadrže Fe.

• Sulfati

-gips (CaSO4·2H2O);

• Sulfidi

-pirit (FeS2);

-sfalerit (ZnS),

-galenit (PbS);

-cinabarit (HgS).

• Fosfati

-apatit (Ca5ClF(PO4)3);

- fosforit Ca3(PO4)2.

Tekstura zemljišta – na osnovu sadržaja

pojedinih frakcija mehaničkih elemenata

zemljišta se obeležavaju različitim

teksturnim oznakama (npr.pesak, ilovasti

pesak, ilovača, ilovasta glina, teška glina).

Tekstura zemljišta je pouzdan pokazatelj

njegovih karakteristika kao što su: aeracija,

upijanje i kretanje vode u zemljištu,

zagrevanje zemljišta i sl.

Određivanje teksturne klase vrši se na osnovu

zastupljenosti glavnih frakcija.

Ekološki značaj organskog dela

zemljišta

Pored mineralnog dela, čvrsta faza

zemljišta sadrži i organsku materiju, koja

ima veliki značaj za plodnost zemljišta.

Organska materija zemljišta, iako iznosi

samo nekoliko procenata, zbog brže

transformacije i veće aktivnosti vrši

poseban uticaj na celokupnu dinamiku

zemljišta i njegove osobine.

-Organska materija sadrži sve biogene

elemente, koji se prilikom mineralizacije

oslobađaju i prelaze u neorganski oblik i

kao takvi služe kao biljna hraniva.

-Presudnu ulogu u razgradnji organske

materije imaju mikroorganizmi.

-Rezultat složenih procesa razgradnje

jesu, s' jedne strane biogeni elementi,

ugljen-dioksid, voda,..., a s' druge dolazi

do sinteze novih visokomolekulskih

organskih jedinjenja koloidne prirode, koja

ulaze u sastav humusa.

Humus u širem smislu predstavlja svu mrtvu organsku materiju zemljišta, a u užem, humusom se smatraju humusne materije nastale u procesima humifikacije, mikrobiološkom razgradnjom i sintezom novih kompleksnih organskih materija.

Konačni produkti razlaganja organske

materije su CO2, H2O, NH3 i druga

neorganska jedinjenja, anjoni i katjoni.

Oslobađanje biljnih asimilata iz organske

materije je mineralizacija.

Brzina razlaganja zavisi od hemijskog

sastava organske materije (pre svega od

odnosa ugljenika i azota), kao i od životnih

uslova mikroorganizama (toplota, pH

vrednost, prisustvo vode, kiseonika i sl.).

Pri transformaciji organske materije dolazi

i do sinteze relativno stabilnih

visokomolekularnih organskih jedinjenja

koloidne prirode tzv. huminske materije.

One obuhvataju huminske kiseline, fulvo-

kiseline i humine.

Nehuminske materije- jedinjenja koja

pripadaju poznatim klasama jedinjenja,

kao što su aminokiseline, ugljeni hidrati,

masti, voskovi, smole i organske kiseline.

huminska kiselina

fulvo kiselina

Humus se može podeliti i na asimilativni

humus i trajni humus.

Asimilativni humus čine lako rastvorljivi

ugljenihidrati, organske kiseline i

belančevine.

Asimilativni humus je izvor energije

mikroorganizmima koji učestvuju u

mineralizaciji organske materije.

Trajni humus je stabilan, teško se

razlaže i mineralizuje. Čine ga lignin,

taninske materije, voskovi, masti i teško

rastvorljivi proteini.

Trajni humus je izvor organski

vezanog azota u zemljištu.

Značaj humusa u zemljištu je vrlo raznovrstan. On utiče na fizičke, hemijske i biološke osobine i time povećava plodnost zemljišta. Međutim, njegov uticaj na plodnost zemljišta i na rast i razviće biljaka je vrlo složen i zavisi od niza činilaca.

Zbog koloidnog karaktera humus čini organsku komponentu adsorptivnog kompleksa (ima 3 puta veći adsorptivni kapacitet od minerala gline najvećeg kapaciteta adsorpcije).

Funkcije organske materije zemljišta

Humusne materije služe kao energetski izvor mikroorganizmima zemljišta, tako humus pospešuje biološku aktivnost zemljišta.

Značajna je uloga humusa pri stvaranju stabilne strukture, što se odražava na niz fizičkih osobina (vodni, vazdušni i toplotni režim zemljišta).

Humus može da upije veliku količinu vode i time poveća snagu držanja vode (značajno za peskovita zemljišta).

Humus (zbog tamne boje) dobro apsorbuje sunčevu svetlost što ubrzava zagrevanje zemljišta.

Razgradnjom humusa u procesu mineralizacije oslobađaju se biljna hraniva i vezana energija. Oslobođene biogene elemente biljka ponovo usvaja preko korenovog sistema.

Pojedine komponente humusa imaju i

direktan uticaj na rast i razviće biljaka. Po

mnogobrojnim istraživanjima neke

komponente humusa deluju slično biljnim

hormonima, stimulišući rast i razviće

biljaka.

Međutim, ovaj biohemijski uticaj

humusa nije dovoljno istražen, a rezultati

su često kontradiktorni.

Sadržaj i kvalitet humusa uslovljava

sve napred navedene funkcije humusa u

zemljištu.

Na osnovu sadržaja humusa zemljišta

se dele na:• jako siromašna u humusu < 1%

• siromašna u humusu 1-2%

• umeren sadršaj u humusu 2-4%

• visok sadršaj u humusu 4-8%

• jako visok sadršaj u humusu 8-15%

• močvarno-barska zemljišta 15-30%

• treset >30%.

Humus se sastoji od visokomolekularnih

organskih jedinjenja koloidne prirode-

huminske materije. U zavisnosti od spoljnih

uslova, količine organske materije, količine

padavina, sadržaja baza u zemljištu itd.

obrazuje se više ili manje huminskih ili

fulvo-kiselina i humina. Na osnovu toga kod

antropogenih zemljišta razlikuje se blagi i

kiseli humus.

Blagi humus je karakterističan za

umereno topla zemljišta, bogata bazama

što omogućava intezivan rad

mikroorganizama.

Kiseli humus nastaje u nepovoljnijim

uslovima, pretežno hladnoj klimi. Obiluje

pretežno nezasićenim fulvo-kiselinama koji

su jaki destruktori neorganskog dela

zemljišta jer podstiču njegovo ekstremno

ispiranje.

Kvalitet humusa određuje i C:N odnos.

Uzima se da humus ima konstantnu

količinu ugljenika (58%) i varijabilnu

količinu azota, od 3-6%.

Odnos C:N se kreće od 10-20:1.

Idealan odnos C:N je 10:1, povoljan 10-

20:1, a nepovoljan, preko 20:1.

Optimalni nivo humusa u zemljištu je

ona količina koja obezbeđuje najpovoljnije

uslove za rast i razvoj biljaka. Zavisi od

spoljnih činilaca ali i od strukture zemljišta.

Za pravilno korišćenje zemljišta bitno je

poznavanje optimalnog nivoa humusa.

Ako je sadržaj viši od optimalnog treba

izbegavati organska đubriva i njihovo

obogaćivanje organskom materijom a

intezivirati proces mineralizacije.

Ako zemljište ima niži nivo humusa od

optimalnog, potrebno je akcenat staviti na

organska đubriva, smanjenje dubine i

učestalost obrade zemljišta.

Bilans humusa antropogenih zemljišta

Organska materija u zemljištu podložna

je stalnim kvalitativnim i kvantitativnim

promenama. I u prirodnim i u

antropogenim zemljištima postoji bilans

humusa. Organska materija se s jedne

strane gubi procesom mineralizacije, a s

druge strane obnavlja unošenjem žetvenih

ostataka, stajnjaka i ostalih organskih

đubriva.

Svaki tip prirodnog zemljišta ima određenu

količinu i oblik humusa koji odgovara uslovima

staništa. On se sporo menja i te promene zavise

od svojstava zemljišta, hemijskog sastava

mineralnog dela, C:N odnosa organskog dela

zemljišta, od klime, količine padavina i sl.

Pod uticajem ljudske delatnosti (prelaz iz

prirodnog u antropogeno zemljište) sadržaj

humusa se, po pravilu, menja (manji je nego u

prirodnom zemljištu). U određenim ekološkim

uslovima može doći i do porasta sadržaja

humusa.

Kvalitativne i kvantitativne promene

humusa u antropogenim zemljištima su

vrlo spore i mogu se samo odrediti u

dugogodišnjim poljskim ogledima.

Stanje humusa u zemljištu može se izraziti

formulom:

Sadržaj humusa = prvobitni sadržaj

humusa+novostvoreni humus-razložen humus

Ovo stanje humusa, u određenim okvirima,

može se menjati pod uticajem agrotehničkih

mera, kao što su: organsko đubrenje, sistem

obrade, navodnjavanje i sl.

Poroznost zemljišta

Čvrsta faza ne ispunjava celokupnu zapreminu zemljišta. Između čestica i agregata zemljišta ostaju pore i šupljine različitih veličina i oblika koje su ispunjene vazduhom i vodom. Pore velikih dimenzija su makropore, dok su pore malih dimenzija mikropore ili kapilarne pore. Ukupna ili opšta poroznost zemljišta predstavlja zapreminu svih pora (izraženu u zapreminskim procentima) u odnosu na ukupnu zapreminu zemljišta.

Ukupna poroznost zavisi od teksture i zbijenosti zemljišta.

Kod iste teksture poroznost je veća ako je zemljište manje zbijeno, tj. ako je rastresitije.

Sa dubinom poroznost opada (po pravilu) usled sabijanja donjih slojeva zemljišta pod pritiskom gornjih slojeva.

Poroznost je značajno svojstvo zemljišta sa aspekta plodnosti. Poroznost utiče i na vodeni i vazdušni režim zemljišta. Kroz pore prodire i raste koren biljaka, odvija se aktivnost mikroorganizama, transportuju se hraniva itd.

Diferencijalna poroznost

Ukupna poroznost kao zbir finih,

srednjih i grubih pora ne daje realnu sliku

kada se radi o vodeno-vazdušnom i

toplotnom režimu zemljišta, kao i o

hemijskim i biološkim osobinama

zemljišta. Ova svojstva nisu direktno

zavisna od ukupne poroznosti, već više od

veličine pora i njihovog međusobnog

odnosa i zastupljenosti.

Zbog toga je bitno znati diferencijalnu

poroznost, koja predstavlja odnos pora prema

njihovim dimenzijama i karakteristikama.

Podela pora (po Sekeri):

-grube pore >30 μm

-srednje pore 3-30 μm

-fine pore <3 μm

• grube pore – dobra aeracija zemljišta i kretanje vode (kako gravitacione, tako i kaplarne-delimično)

• srednje (kapilarne) pore – zadržavaju vodu u pristupačnom obliku i posebo su važne za uredno snabdevanje biljaka vodom. Takođe, smanjuju opasnost od ispiranja što je veoma važno kod lako rastvorljivih jedinjenja (nitrati, jedinjenja kalcijuma i sl.).

• fine pore – voda je vezana jakim silama i nije pristupačna bljkama.

Sabijanje zemljišta

Kod istog tipa zemljišta zapreminska

masa može biti jedan od pokazatelja

sabijenosti zemljišta. Zapreminska masa

predstavlja masu 1 cm3 suvog zemljišta u

pirodnom stanju. Zapreminska masa ima

široku primenu. Služi za određivanje

ukupne poroznosti, kapaciteta za vazduh,

za obračun sadržaja vode u zemljištu itd.

Sabijanjem zemljišta povećava se

zapreminska masa, smanjuje se ukupna

poroznost, menja se diferencijalna

poroznost. U sabijenim zemljištima

usporena je aeracija, smanjena

koncentracija kiseonika, a povećan

sadržaj ugljen-dioksida, pogoršan vodeni

režim, smanjen broj aerobnih a povećan

broj anaerobnih bakterija, sporiji su

procesi mineralizacije žetvenih ostataka

itd.

Vodni režim zemljišta

Pod vodnim režimom zemljišta podrazumeva se njegova sposobnost da reguliše stanje vlažnosti u odnosu na potrebe i zahteve biljaka. Vodni režim je kompleksna pojava i obuhvata različite procese poput primanja vode putem padavina, oticanje vode, zadržavanje vode, pristupačnost vode, kretanje, isparavanje, kondezaciju vodene pare, priliv iz podzemnih voda i sl.

Voda u zemljište dospeva

atmosferskim talozima, kondenzacijom

vodene pare, snežnim nanosima,

poplavama i slivanjem vode sa viših

terena, kao i doticanjem iz podzemnih

izvora. Gubljenje vode, odvija se

isparavanjem (evaporacijom), površinskim,

bočnim i vertikalnim oticanjem,

transpiracijom i drugim oblicima

iskorišćavanja od strane različitih

organizama.

Vododrživa sposobnost zemljištaodređuje se na osnovu veličine poljskog kapaciteta, u periodu posle kiše, pri punom zasićenju vodom.

Zemljište vezuje vodu adsorpcijom molekula vode na površini čvrstih čestica i zadržavanjem vode u kapilarnim porama.

Vodopropustljivost zemljišta zavisi od broja, veličine, karaktera i stabilnosti pora.

Vazdušni režim zemljišta

Pod vazdušnim režimom zemljišta

podrazumeva se njegova sposobnost da

reguliše stanje gasovite faze u odnosu na

potrebe i zahteve kulturnih biljaka.

Vazdušni režim obuhvata ne samo sadržaj

vazduha u zemljištu u kvantitativnom već i

kvalitativnom pogledu.

Vazduh u zemljištu se sastoji od gasova, koji, uglavnom, potiču iz atmosfere, ili se obrazuju u zemljištu kao posledica biohemijskih reakcija. Vazduh omogućava odvijanje procesa oksidacije, nitrifikacije, mineralizacije humusa i mnoge druge reakcije. Razmenom gasova između atmosferskog i zemljišnog vazduha obavlja se aeracija svih, širih i užih, pora i kanala, u svim zemljišnim slojevima. Od brzine i načina aeracije zavise oksido-redukcioni procesi u zemljištu.

Tolotni režim zemljišta

Pod tolotnim režimom zemljišta

podrazumeva se njegova sposobnost da

reguliše svoje toplotno stanje u odnosu na

atmosferu i u odnosu na zahteve i potrebe

biljaka.

Toplotni režim zemljišta obuhvata procese

primanja, prenošenja i gubljenja toplote.

Osnovni izvor toplote u zemljištu je Sunčevo

zračenje. Zavisno od reljefa, biljnog pokrivača i

drugih karakteristika, zemljište se bolje ili lošije

zagreva, odnosno sporije ili brže hladi. Sasvim

mala količina toplote zemljišta potiče iz

unutrašnjosti Zemlje ili od procesa razlaganja.

Od temperature zemljišta zavise fizičko-hemijske

reakcije, mikrobiološki procesi, rast i razviće

biljaka, pre svega njihovih podzemnih organa,

aktivnost bakterija, gljiva i svih drugih, zemljišnih

organizama.

Zemljišta bez vegetacije se brzo

zagrevaju, ali se i brzo hlade, dok ona koja

su pod vegetacijom odlikuju se povoljnim

toplotnim režimom i umerenijim

promenama temperature. Na primer,

šumska vegetacija leti smanjuje

zagrevanje zemljišta, a zimi sprečava

toplotno izračivanje iz njega.

Za karakterističnu toplotu zemljišta presudan

značaj ima poroznost i količina vode u

zemljišnim porama. Sa povećanjem vlažnosti,

raste i toplotna provodljivost, a time i gubljenje

toplote iz zemljišta. Suva zemljišta ispuštaju

manje toplote od vlažnih. Površinski slojevi

relativno brzo gube toplotu izračivanjem u

hladnije slojeve atmosfere, kao i isparavanjem

zemljišne vlage. U svakom slučaju, naizmenično

zagrevanje i hlađenje, kao i vlaženje i sušenje,

utiču na formiranje, promenu i dalju evoluciju

zemljišta .