Mullateaduse I KT (2)

Mullaks nimetatakse maakoore pealmist/pindmist kobedat kihti, mida aktiivselt kasutavad kõrgemad taimed ja mikroorganismid ning mida muudetakse organismide ja nende jäänuste laguproduktide poolt. Muld on tekkinud eluta ja elusa looduse pikaajalisel vastastikusel toimel. Muld on taimse protsessi produktsiooni saadus sest kivimist mullateke saab alguse taime orgaanilisest ainest. Muld on alamate ja kõrgemate taimede ning bakterite, seente ja mullaloomastiku elu- ja toitekeskkond. Muld on sageli mõjustatud inimese tegevusest. Mullale on iseloomulikud:

• kindla seaduspärasusega mullaprofiil
  
• pindalaline levik
  
• mullatekke tingimustele vastav mulla koostis ja omadused
  

Mulla tähtsaim omadus on viljakus. Muld on metsa- ja põllumehele tootmisvahendiks. Mulla õige kasutuse juures ta viljakus tõuseb vastupidiselt enamikele asjadele. Muld on kõikjal, kus on taimed.
Mullateadus on loodusteaduse haru, mis uurib muldkatte ja teda moodust. muldade arengut ehk geneesi, ülesehitust ehk morfoloogiat, mulla koostist, omadusi, geograafilise leviku seaduspärasusi, suhteid ümbritseva keskkonnaga ja kasutamist. Mullateadus jaguneb:
1)mulla geneetika- osa teadusest, mis uurib muldade kujunemist ja arenemist
2)mulla füüsika- uurib muldade füüsikalisi omadusi (vee, õhu ja soojusrežiimi mullas)
3)mullamineraloogia- uurib looduslikke ühendeid ehk mineraale mullas.
4)mulla keemia-uurib mulla keemilist koostist elementide tasandil. Siia alla kuulub ka mullatoiterežiim (kuidas taimed on varustatud toitainetega ühel või teisel mullal).
5)Mulla bioloogia- uurib elusorganisme ja nende laguprodukte mullas. Laguproduktid ongi need ained, mis hakkavad mõjutama looduslikke mineraale ja tekib muld. Muld on pindmine kiht kuni lähtekivimini välja.
6) mulla geograafia- uurib mula geografilise leviku seaduspärasusi. Muld ei kujune kunagi juhuslikult, vaid keskkonnatingimuste ja elusfaktorite kompleksis.
7)Mulla kartograafia - teadus muldade kaardistamise küsimustest (millises mõõtkavas, millistes ühikutes ja millise klassifikatsiooniga kaardistada).
Rakenduslik mullateadus jaguneb:

agronoomiline (kuidas kasutada)

metsa

maaparanduslik

mullakaitse
Mullateaduse areng maailmas ja Eestis:

• Woodward van Hellmant 1699 – münt
  
• Justus con Liebig 1840 – taimede mineraaltoitumine
  
• V.V. Dokutšajev 1846-1903 – õpetus mullatekketeguritest
  
• P.A. Kostõtšev – 1845- 1895 – agronoomiline mullateadus
  
• N.M. Sibirtsev 1860-1900 – esimene geneetilise mullateaduse õpik
  
• Anton Nõmmik- koostas Eesti kohta esimese agrogeoloogilise suunitlusega kaardi (1924)
  
• Alfred Lillema- koostas esimese geneetilise suunitlusega kaardi Eesti kohta (1946)
  
• Oswald Hallik- uuris happeliste muldade levikut Eestis ja kõikvõimalikke lubiaineid happesuse likvideerimiseks, muldade lupjamisele aluspanija .
  
• Arnold Piho - pani aluse tõelisele väetusõpetusele, rajas väetiskatsete võrgu eestis.
  
• Loit Reitman- Eesti mullageneesi rajaja.
  
• Endel Kitse – mulla eripind
  

Mulla koostis: tahkeosa 50% ( mineraalid 45%, orgaaniline aine 5%), õhk 25% vesi 25%
Geoloogia ülesanneteks on Maa ülemiste kihtide e. maakoore ehituse, kivimilise koostise ja kivimite vastastikuste suhete selgitamine. Samuti uurib kivimite teket ja muutusi, ka maapinna reljeefi muutusi. Mullateaduse seisukohast on kõige töhtsamad geoloogia harud mineroloogia, petrograafia, litoloogia, paleontoloogia ja stratigraafia. Mulla koht teiste looduslike kehade hulgas: maakoor (litosfäär) ja geosfäär (atmosfäär, hüdrosfäär, litosfäär).
Murenemiskoorik (regoliit) – on mulla lähtekivim. Sellel on tekkinud muldkate e. solum. Muldkatte ülemine osa on huumuskate, s.o. orgaanilist ainet sisaldav tumedam viljakas mullakiht .
Maakeral 4 vöödet: 20-80 km - SiAl vööde(maakoor) ; kuni ca 900 km - SiMa vööde ; vahevöö - raskemad elemendid (Si ja Al puuduvad) ; maa tuum.
Mineraal - maakoort või teisi kosmoseobjekte moodustav looduslike protsesside produkt , tal on kindel keemiline koostis ja iseloomulikud omadused. Tänapäeval tuntakse 2200 mineraaliliiki koos teisendite ja variantidega ~4000. Levinumad neist on 50, mis moodustavad 99% maakoore massist. Teadusharu  mineraloogia .
Kivim on ühest või mitmest mineraalist koosnev looduslik keha. Kivimiks nimetatakse vulkaanilise klaasi või orgaaniliste ainete kogumit, mis tekkinud geoloogiliste protsesside käigus. Teadusharu  petrograafia.
Kivimite jaotus:
1. Magmalised kivimid e. tardkivimid - 95% (25% pindalast)
2. Settekivimid - 5% (75% pindalast)
3. Moondekivimid
A. Tardkivimid - kujunevad välja magma tardumise tulemusena. Mida sügavamal magma hangub, seda väiksemad on kristallid. Tardkivimite 10 tähtsamat elementi: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H.
Mida heledam tardkivim, seda happelisem, sest rohkem SiO2. Graniidid ( happelised tardkivimid) moodustavad Eesti geoloogilise aluskorra, graniidid on ka rändrahnud ja põllukivid. Aluskord maailmas: graniidid 65% basalt 34%.
Graniidi koostis: kvarts SiO2 25-30%, K-Na päevakivid ( ortoklass ), Na-Ca päevakivid (plagioklass) 2viimast kokku 65%-70%, tumedad mineraalid nt biotiit, pürokseen, amfobool 5%-10%.
B. Settekivimid on geoloogilised kehad, mis on tekkinud maapinnal ja ka maakoore ülemises kihis tardkivimite murenemisel, vahel vulkaaniliste tegevuste tulemusena ning ka orgaaniliste ainete tulemusena. Nii mineraalsed kui ka orgaanilised setted. Aluspõhjaks on Põhja-Eestis merepiiril alam-kambriumi sinisavi ja lubjakivi, kesk-Eestis siluri mergel. On olnud palju jääaegasid. Vastavalt selleni , kuhu maani jää jõudis, nim. Valdai, Dnepri ja Lihvini jäätumisi. Moreen on jääsete, Eesti kolm põhimoreeni on: 1)valkjashall rähkmoreen Põhja-Eestis 2)pruunikashall saviliiv - liivsavi moreen Kesk-Eestis 3) punakaspruun saviliiv kuni liivsavi moreen, mille karbonaatsus lõuna suunas väheneb Lõuna-Eestis.. Jää ja pärast jääaegsete veekogude settes võivad olla liivad (Audru ümbruses), savid (viirsavid).
Peamised settekivimid: Savid (üle 50% alla 0,01mm materjali) koosnevad savimineraalidest. Ka orgaanilistest jäänustest. Kaoliin sisaldab räni, alumiiniumi ja hapnikku. Alamkambriumi (enim tuntud savi Eestis, sinaka värvusega) materjal. Lõuna-Eesti savid on Devoni savid  500 miljonit aastat vanad. Moreensavi on jääsette materjal, mis sisaldab üle poole füüsikalist savi. Uhtsavid - uhutud maakera nõgudesse. Argilliit - tuntuim diktüoneema kiltkivi Põhja-Eestis. Liivakivid - üle 50% liiva sisaldavad. Mineraalide koostises domineerib kvarts. Põhiliseks värvuse andjaks on raud. Moreenid - mandrijää või jääliustike setted, tekivad jääsulamisel mahajäänud materjalist. Moreene jaotatakse keemilise koostise alusel: 1) kaltsiumkarbonaat , 2) kvarts; ja värvuse järgi: 1) hele (karbonaatne), 2) punakaspruun . Fosforiidid - settekivimid, mis sisaldavad kaltsium fosfaati . Lubjakivid - tekkinud meredes settimise tulemusena, koosnevad kaltsiidist, dolomiidist , glaukoniidist, kvartsist ja raudoksiidist. Dolomiidid - sisaldavad magneesiumi, muidu sarnased lubjakividele. Merglid - lubjakivide ja savide vahepealne, 25-50% savikat materjali. Allika- ja järvelubi - tekkinud veekogudesse Turvas - orgaaniline settekivim , mille tekkel eristatakse 2 tüüpi: 1) toitaine rikas - turvas 2) toitainete vaene - raba . Põlevkivi - merevetikate settimisel ja edasi moondumisel, 50-70% orgaanilist ainet
C. Moondekivimid - Sette- ja tardkivimite ümberkujunemisel (metamorfismil) muutunud füüsikalis-keemilistes tingimustes tekkinud kivimid. marmor - lubjakivide või dolomiitide moondel (saaremaa, vasalemma, väo marmor). kildad – kvartsiit .
Murenemine on kivimite ja teda moodustavate ühendite moondumine füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste faktorite toimel.
1. Füüsikaline murenemine e. rabenemine – peenenemine temperatuuri muutuste, jää, vee ja tuule mõjul, keemiline ja mineraloogiline koostis ei muutu. See on esile kutsutud temperatuuri kõikumistest (kivimi koostises olevad mineraalidel on erinev joonpaisumiskoefitsent, tekivad sisepinged ja tekib pragu). Looduses on ööpäevased ja aasaajalised temperatuuri kõikumised. Rabenemine algab kivimi pinnalt. Rabenemise tagajärjel omandab kivim teatud vee läbilaskvuse. Pragunemist põhjustab ka jää.
2. Keemiline murenemine e. porsumine - kivimite ja mineraalide muundumine vee, CO2, O2 jt. looduslike reagentide mõjul.
a) lahustumine ; karbonaatide leostumine – lahustunud Ca ja Mg phendite väljauhtumine mullast
b) hapendumine; alluvad alahapendilised ühendid
c) taandumine õhuvaeses keskkonnas – vastupidine eelmisele
d) hüdratsioon e. vee püsiv liitumine mineraaliga, tekib uus mineraal
e) hührolüüs – mineraali osaline lagunemine H või OH ioonide toimel.
3. Bioloogiline murenemine (taimede ja loomade elutegevusel)
Savimineraalid on kõrge peensus astmega vett sisaldavad silikaadid . Nad on ketikujulise või kihilise kristallstruktuuriga. Nende murenemisel vabanevad esmased toitmaterjalid. Oma levikult on nad kvartsi järel teisel kohal. Savimineraalidega on mullas seotud mitmed mulla füüsikalis-mehhaanilised aga ka füüsikalis-keemilised omadused: erikaal, poolsus , molekulaarne veemahutavus , mulla õhustatus, mullareaktsioon, plastilisus , paisuvus, taimetoiteelementide sisaldus. Tähtsamad savimineraalid on hüdrovilgud - rohkesti vett sisaldavad, kaaliumi allikaks.
Mulla keemiline koostis
Lähtekivim - O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K , Mg, Ti, C , Mn, P
Taim - C, O , H , N , Ca, P , Si, K , S , Mg, Fe, Na
Muld - O, Si, Al, Fe, C, Ca, K, Mg, Na, Ti, H, N
Eesti muldades keskmiselt:
SiO2 liiv - >90%, ls - 70...90%, savi - 50...60%, lubipaas - ca 1%
Al2O3 - (7...14 %), liivas 7%, keskm. lõimisega muldades 4...7%, rähkses mullas kuni 25%
Fe2O3 keskm. lõimistega muldades - 2...4%, savimullas - 9...10%
K2O (üldkaaliumi, sellest taimedele ainult väike osa kättesaadav) keskm. lõimistes 2...4%, savides 7...8%, liivades 75 , 1 % huumust = 2,70 m2/g (1% huumust annab juurde 2,7 m²·g-1).
Mulla füüsikalis-mehhaanilised omadused:
Mulla plastilisus - mullaomadus vastu panna mehhaanilistele mõjutustele ilma purunemata. Sõltub: mulla lõimisest, niiskusest, huumuse sisaldusest, neeldunud katioonide koostisest. Sidusus - omadus vastu panna välisjõududele purunemata mullamassi üksteisest eraldamata. Väikese sidususega on liivmullad , sidusus sõltub samadest omadustest, kui plastilisus. Sidusust saab suurendada orgaaniliste ainete lisamisega. Mullakleepuvus - omadus niiskes olekus kleepuda harimisriistadele. Kleepuvust mõõdetakse g/m². Kleepuvusest sõltub eriveotakistus. Suurim on savidel. Mullapaisuvus - omadus niiskumisel oma mahtu suurendada. Suurem paisuvus on kõrge huumusesisaldusega muldadel ja savi sisaldusega muldadel. Suur paisumine vigastab taimi paisumist saab vähendada rohkete orgaaniliste väetiste kasutamisega parandades mullastruktuuri. Eriveotakistus on jõud kg-des 1 cm² mulla ristläbilõikesse, mis kulub künnivilja pööramiseks. Mõõdetakse dünamomeetriliselt. 0,2-0,6 kg/cm². Mullaküpsus - mullaseisund, mille juures ta sobib harimiseks. Küpsuse kiiremaks saavutamiseks oleks vaja suurendada aurumist mullapinnal, selleks kasutatakse mullalibistamist. Mullastruktuursuse all mõistetakse mullamassi ülesehitust mitmesuguse kuju ja suurusega agregaatidest. Mullastruktuursus võib olla üksikteraline, sõmeraline, pankjas, tolmustunud. Mikroagregaadid -0,25 mm makroagregaadid 0,25-20 mm. Struktuuriagregaatide tekkimiseks on vaja:

rohkesti mineraalseid kolloide (liivsavi või savi lõimis)

piisavalt 2-, 3-valentseid katioone (Ca, Mg, Fe)

orgaanilist ainet
Muldade füüsikalis-keemilised omadused:
Kolloidid : Mulla füüsikaliskeemilised omadused seonduvad mulla KOLLOIDIDe (osake suurusega 1-250nm) olemasoluga, mis vette asetuna annavad kolloidlahuse ( suspension ei lähe läbi filterpaberi). Kolloidide sisaldus mullas oleneb tema ibe- ja huumusesisaldusest, mida rohkem seda kolloidserikkam muld (savi- ja liivsavi mullad ). Kolloidide rikkad on savimullad, vaesed liivmullad. Kolloidid jaotuvad: mineraalsed, orgaanilised ja orgaanilis-mineraalsed. Kolloidide ehitus: K iga osake koosneb paljude molekulide kogumist e mol agregaadist. K süsteemi tahke faas koosneb mitsellidest.
Soolid: kolloidlahust nim sooliks. Kui kolloidlahus vananeb, kui kuivab, kui sinna lahusesse satuvad elektrolüüdid ( soolad ), kui lahus külmub, siis see kolloidlahus kalgendub ehk koaguleerub ja sool läheb üle geeliks. Koagulatsioon võib olla pöörduv ja võib olla pöördumatu. Geel seobki struktuuriagregaadid osakesteks. SKEEM, ehk saab nii paremini aru:D : Soolid   Geelid
Neeldumisnähtused mullas:
Mulla neeldumisvõime- mulla omadus siduda mitmesuguseid tahkeid , vedelaid ja gaasilisi aineid, mis sattuvad kokkupuutesse mulla tahke faasiga seal ringleva vee ja õhu kaudu. Mulla ja lahuse vahel toimub katioonide vahetus. Kolloididega seonduvad mulla ühed tähtsamad omadused keemisvõime.

Keemiline n.v - mullas toimuvate keemiliste protsesside tulemusena kergesti lahustuvate ühendite muutumist raskemini lahustuvateks

Bioloogiline n.v - mullas olevate toitainete akumuleerumine, taimede ja mikroorganismide kehadesse

Füüsikaline n.v - mulla peenimate osakeste vabapinna energia ehk pindpinevuse mõjul toimuv neeldumine

mehhaaniline n.v - mullavõime jämedamaid osakesi kinni pidada
Füüsikalis-keemiline e. asendusneeldumine: mulla võime vahetada teatud osa ioone, see võime on ekvivalentne . Seaduspärasused: asendusreaktsioon pöörduv, neeldumine toimub ekvivalentsetes olukordades , väljatõrjutavate katioonide hulk sõltub välja tõrjuva lahuse konsentratsioonist, neeldumiskiirus ja intensiivsus kasvavad katioonide aatommassi ja valentsiga.
Mullaneelamis mahutavuse all mõistetakse 100 gr mulla poolt maksimaalselt neelatavate katioonide hulka milligramm ekvivalentides. Sellest sõltub mulla võime varustada taimi toitainetega. Mida suurem on mahutavus, seda parem muld, sest on suuremad toitainevarud. Mida huumusrikkam ja raskema lõimisega muld, seda suurem on neeldumismahutavus. Mullas võivad olla neeldunud katioonid ja anioonid. Neeldunud katioonid jaotatakse kaheks: 1)neeldunud vesinik ja alumiinium , tähistatakse H 2) neeldunud alused, tähistatakse S, need on kõik ülejäänud katioonid. Kokku moodustavad need neelamismahutavuse, mida tähistatakse T. T=S+H
Küllastusaste tähistatakse V-ga. Astet näidatakse %-des neeldumishulka neeldumismahutavusest. Küllastusaste näitab, mitu protsenti neelamismahutavusest modustavad neeldunud alused. Kui see näitaja on alla 50, siis on väga happeline keskkond. Lupjamine on vajalik ka siis, kuii näit on üle 75, ainult, et väiksemal määral.
Neeldunud anioonid mullas: H2PO4 HPO4 PO4 SO4 HCO3 CO3 vähem Cl- jaNO3
Mulla happesus : Vesinik ja alumiiniumioonide olemasolu mullas põhjustab mulla happesust. Mulla happesus jaguneb kaheks:
1)aktiivne mullahappesus- Aktiivset happesust põhjustavad mullalahuses olevad vabad vesinikioonid,
nende kontsentratsioon määrab mulla rektsiooni. Seda väljendatakse pH ühikutes- vesinikioonide kontsentratsiooni negatiivne kümnendlogaritm. Praktikas kasutatakse pHH2O või pHKCl. pHH2O = pHKCl + (0,5…1,1)
2)potensiaalne mullahappesus- kajastab mulla kolloididel neeldunud vesinik ja alumiiniumioone.
Aktiivse ja potensiaalse happesususe vahel on tihe seos, kui mulla lahus on happeline, siis on ka kolloidi ´del palju vesinik ja alumiiniumioone. (Potentsiaalne happesus e. tiitritav happesus – lisaks mulla neelavas
kompleksis olevad H+ ja Al+++ ioonid ). Tähistatakse H5,6 ( asendus-) ja H8,2 (hüdrolüütiline-) happesus.
H5,6 näitab minimaalset lubjatarvet.
Mulla puhverdusvõime on mulla omadus vastu panna ükskõk millise teguri poolt esilekutsutavatele reaktsioonimuutustele, väga tähtis taimede toitumise ja väetamise seisukohast. Mullad ei ole ühtlaselt kaitstud nii hapetega kui leelistega mõjutamise vastu. Parandamiseks – org. väetised ja happeliste muldade lupjamine.
LIHTSALT TEADMISEKS!!
Üle 10 mm- kivid ; 1-10 mm- kruus; (kõik osad üle 1 mm on kores, alla selle peenes ); 0,05-1 mm- liiv; 0,001-0,05- tolm; alla 0,001mm – ibe (kolloidid 1-250nm).