MULLATEADUSE I KT (1)

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.
Mulla osad: tahkeosa 50% ( mineraalid 45%, orgaaniline aine 5%), õhk 25%, vesi 25% (2 viimast võvad olla väga varieeruvad erinevatel tüüpidel.)
Mullatekketegurid : 1) lähtekivim, 2) kliima, 3) taimestik ja loomastik , 4) reljeef, 5) mulla vanus, 6) veereziim , 7)inimese tegevus.
Mineraal on maakoores leiduv keemiliselt ühtlane element või ühend. 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.
Kivim on ühest või mitmest mineraalist koosnev looduslik keha. Kivimiks nimetatakse vulkaanilise klaasi või orgaaniliste ainete kogumit, mis tekkinud geoloogiliste protsesside käigus.
· Eestimaa aluspõhja moodustavad vanaaegkonna settekivimid , mis on tekkinud alam- kambriumis (vanus 480-570 milj aastat, Põhja-Eesti paekaldast mere poole jääv ala), ordo -viitsiumis (420-480 milj, Peipsi otsast poole Hiiumaani Põhja-Eesti), siluris (400-420 milj, Kesk-Eesti pool Hiiumaad lõunapoolne piir on Pärnu- Mustvee joon), devonis (320- 400 milj, Lõuna poole jääv).Kagu-Eesti nurk on Ülem- Devoni setted . Kui jaotada setted keemilise koostise järgi siis kambriumi setted on karbonaadi vaesed; ordoviitsiumi ja siluri setted on karbo -naatne materjal. Suur osa devoni setteid on karbonaadi vaesed. Kagu-Eesti nurk karbonaatne materjal.
· Pinnakate on kõik setted mis asuvad aluspõhja peal. Pinnakatte moodustavad kvaternari setted(1,5-2 milj). Selle kvaternari jooksul on üle läinud mitu jääaega. Viimase jääaja taganemiseks loetakse umbes 13 tuhat aastat. Eesti jaguneb kõrg- ja madal-Eesti alaks. Jää sulamisel jäi kõigepealt alles moreenmaterjal. Moreene jaotatakse vastavalt keemilisele ja mineraloogilisele koostisele :
· Keindi eelne ( sinakas , rohekashall karbonaadi vaene - tugevasti kruusakas materjal, koosneb kristalsete kivimite murendmaterjalist ( graniit ), kohaliku aluspõhja materjalist: kambrium liivakivi , -savi, - kruusa materjalist.
· Põhja-Eesti valkjashall tugevasti karbonaatne (üle 60%) rähkmoreen. Selle koostis: lubja- kivid , kristalsete kivimite mureng - materjalid. Kruusast savini.
· Kesk-Eestis kollakashall, hallikaspruun karbonaatne (5-30%) moreen . Karbonaatne, dolo - miitne, lubjakivi materjal. Lisaks sisaldab graniitset materjali ja devoni materjali - kvartsi . · Lõuna-Eesti punakaspruun, nõrgalt karbonaatne või karbonaadi vaene materjal. Koostis: graniitne materjal, lubjakivi- dolomiitne materjal, devoni materjal
· Kagu-Eesti pruun karbonaatne moreen. Koostis: kristalsete kivimite murendmaterjal, devoni materjal, lubjakivi e. räha tükid.
V.V.Dokutsaev ­ geneetilise mullateaduse rajaja.
P.A. Kostõtev ja N.M. Sibirtsev töötasid välja õpetuse mullatekketeguritest
P.A. Kostõtev - Venemaa agromullateaduse rajaja.
Sibirtsev - koostas esimese geneetilise mullateadus õpiku
Edmund Ruffin ( 1832 ) avaldas raamatu ?An Essay on Calcareous Manures ? Eestis 1806 Johann Krause hakkas TÜs õpetama mullateadust. 1829 Johann Friedrich Schmalz rajas Vana-Kuuste Põllumajandus Instituudi ja hakkas lugema agrokeemia kursust . 1919 Anton Nõmmik sai TÜs mullateaduste agrokeemia kateedri juhatajaks. 1944 Osvald Hallik jätkas peale sõda Nõmmiku tööd. Tema poolt on kasutusele võetud happelist muldade lupjamine . 1965 jätkas ta tööd Loit Reintam , kes on Eestimaa muldade isa. 1992 Raimo Kõlli juhatab Mullainstituuti. 1687 -1697 viidi läbi Lõuna-Eesti adramaade revisjon . 1924 - esimene mullastiku kaart - Anton Nõmmik. Alfred Lillemaa (1897-1965) koostas 1946.a.-l suure mõõtmelise mullastiku kaardi, mis jagas Eestimaa mullastiku 8ks mullastikuvaldkonnaks ja 20 allvaldkonnaks.
o Moreen ­ on sorteerumata liustikusete. o Moreen koosneb liivast, aleuriidist, savist, kruusast, veeristest ja rahnudest ehk kõikvõimalikus suuruses purdosakestest. Moreen on materjal, mis on liustiku liikudes kaasa haaratud ja sulades maha jäetud.
o Moreen on Eestis väga laialt levinud sete. Suurem osa Eesti muldadest põhineb moreenil.
o Moreene jagatakse: lokaalmoreen - koosneb kohaliku aluspõhja materjalist transiitmoreen - jää on oma liikumisel kaasa toonud o Moreene jagatakse ka tekkekoha jää tüübi järgi: otsmoreenid põhimoreen Oos ehk vallseljak on pikk kitsas ja järsunõlvaline positiivne pinnavorm , mis on moodustunud liustikualuste surveliste sulamisvete poolt transporditud setteist. Oosid koosnevad valdavalt segakihilisest liivast ning kruusast. Pikkus võib ulatuda mõnesajast meetrist mitmete kilomeetriteni. Ooside kõrgus on aga vahemikus 3...200 meetrit. Oose tekitavad liustikujõed tekivad peamiselt siis, kui liustik taganeb ehk sulamine liustiku jalamil ületab tema edasiliikumiskiiruse. Liustikualuste "jõgede" vesi on peallasuva liustiku raskuse tõttu surveline. Seetõttu on ka setted suurema terasuurusega, sest kiire voolu tõttu viiakse moreeni peenemad koostisosad ­ savi ja aleuriit veevoolu poolt kaasa. Oosid on tavalised pinnavormid ka Eestis. Lähtekivim - mineraalne alus, millel muld moodustub.
Aluspõhjalised lähtekivimid Aluspõhja materjalid: 1. karbonaadsed aluspõhjalised lähtekivimid(CaCO3)( olemuselt pehmed): a. paekivide alltüüp: sisaldab üle 60% kaltsiiti, dolomiiti; esineb savi, kvartsi, kipsi. b. Merglite alltüüp: sisaldab 25-60% karbonaatseid materjale, ülejäänud osa savi-materjal 1. Karbonaadivaesed aluspõhjalised muldade lähtekivimid. Need jaotatakse edasi vastavalt mehhaanilisele koostisele: a. savide alltüüp: üle 50% füüsikalist savi; hüdrovilgud, montmorilloniit, kloriit, kaoliniit b. liivakivide alltüüp: kokku tsementeerunud ränihapendiga ja kihitatud glaukoniit liivakivi Põhja-Eestis, obulus liivakivi; Lõuna-Eestis devoni liivakivi. 1. Põlevkivi ehk kukersiit ; 50-70% orgaanilist ainet, savi, kaltsiiti - aluspõhjaline orgaaniline ja karbonaatne lähtekivim 2. Diktüoneema: sisaldab savikat materjali ja mineraalaineid, 10-30% orgaanilist ainet, püriit FeS2, sisaldab murenemise käigus radioaktiivseid elemente. Maakoore koostis Maakoore keskmine paksus on ~20 km ja koosneb peamiselt kaheksast keemilisest elemendist. Need on: hapnik(46.2 massi%), räni(27.7 massi%), alumiinium(8.1 massi%), raud(5.0 massi%), magneesium(2.1 massi%), kaltsium(3.6 massi%), naatrium (2.8 massi%) ja kaalium (2.5 massi%). Kivimiliselt on maakoore kõige ülemises, keskmiselt 16 km paksuses kihis ülekaalus mitmesugused tardkivimid , mis moodustavad 95% kogu kivimite massist. Ligikaudu 4% moodustavad kildad, 0.75% liivakivid ja 0.25% karbonaatsed setendid.Mineraloogiliselt koosneb maakoor 92% ulatuses silikaatsetest mineraalidest. Tähtsamad maakoort moodustavad mineraalid: Graniit sisaldab leelispäevakiviplagioklassidid ehk naatrium- kaltsiumpäevakivid­ 39% leelispäevakivid ehk kaalium-naatriumpäevakivid ­ 12% kvarts ­ 12% pürokseenid ­ 11% amfiboolid ­ 5% vilgud ­ 5% savimineraalid ­ 5% muud silikaadid ­ 3% mittesilikaadid - 8 % Kivimite jaotus: 1. Magmalised kivimid e. tardkivimid - 95% (25% pindalast) 2. Settekivimid - 5% (75% pindalast) 3. Moondekivimid 10 tähtsamat elementi tardkivimites: O, SI, AL, (80%), Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H Tardkivim - mida heledam, seda happelisem - rohkem SiO2 Eesti geoloogilise aluskorra moodustavad graniidid (happelised tardkivimid). Aluskord maailmas: graniidid - 65%, basalt - 34% Graniidi koostis: 1. Kvarts - SiO2 (25...30%) maakoores enamlevinud mineraal 2. K-Na päevakivid (ortoklass) K/Al Si3O8/ - Na/Al Si3O8/ Na-Ca päevakivid (plagioklass) Na/Al Si3O8/ - Ca/Al2Si2O8/ kokku 65...70%. 3. Tumedad mineraalid (biotiit, amfobool, pürokseen) 5...10%. Biotiiti esineb sageli devoni liivakivis, punakaspruunis moreenis, allub keemilisele murenemisele (porsumisele), tekib " kassikuld ", vabaneb tähtis biogeenne element kaalium. 2. Settekivimid (geoloogilised kehad, tekkinud maapinnal ja maakoore ülemises kihis murenemisel, vulkaaniliste protsesside toimel.) :
1) Savid - sisaldavad >50% füüsikalist savi (läbimõõduga alla 0,01 mm materjali) 2) Liivakivid ( liivad ) >50% läbimõõduga 0,1...1 mm purdmaterjali 3) Moreenid - mandrijää sorteerimata setted ­ jaotatakse keemilise koostise, värvi ja asukoha (ka lõimise ja korese) järgi 4) Fosforiidid - sisaldavad >4% Ca-fosfaate 5) Lubjakivid - tekivad peamiselt meredes mitmesuguste lubiskeletiga organismide jäänustest, koosnevad peamiselt kaltsiidist CaCO3 (56% CaO ja 44% CO2), lisanditena dolomiit, glaukoniit, kaltsedon, Fe2O3 , savimineraalid 6) Dolomiidid (CaMg(CO3)2 - teke sarnane lubjakividega keemilisel settimisel, lisandid samad (30,4% CaO, 21,7% MgO ja 47,9% CO2) 7) Merglid -sisaldavad 25...50% savikat materjali 8) Allika- ja järvelubi 9) Turvas 10) Põlevkivi e. Kukersiit 3. Moondekivimid Sette- ja tardkivimite ümberkujunemisel (metamorfismil) muutunud füüsikalis-keemilistes tingimustes tekkinud kivimid 1) Marmor - lubjakivide või dolomiitide metamorfoosil 2) Mitmesugused kildad
Muld koosneb mitmesuguse suurusega osakestest ja neid kõiki kokku nimetatakse mulla mehhaanilisteks elementideks. Nende vahel tehakse vahet gruppidena. Üle ? 1 mm kores ja ? alla 1 mm peenes . Mulla kores ­ kivid ja kruus. Mulla peenes ­ liiv, tolm, ibe. Ibe on füüsikaline savi, osake suurusega alla 0,001 mm Savimineraalid. 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.
Tähtsamad savimineraalid on hüdrovilgud - rohkesti vett sisaldavad, kaaliumi allikaks.
Tähtsamad savimineraalide grupid: Savimineraalide grupp - montmorilloniit, hüdrovilgud, kloriit, kaoliniit Al-hüroksiidide grupp, Fe-hüdroksiidide grupp - limoniit, götiit Ränioksiidi grupp - opaal, kaltsedon, kvarts
Mulla mineroloogiline koostis - 4 vöödet: 1) 20-80 km - SiAl vööde, 2) ca 900 km - SiMg vööde, 3) vahevöö - raskemad elemendid (Si ja Al puudu) 4) maatuum Mulla lõimis ­ mehaaniliste fraktsioonide sisaldus. Mullad on kerged (liiv- ja saviliivmullad), keskmised (kerged ja keskmised liivsavid), rasked mullad (rasked liivsavid ja savid) Kolloidid . (kreeka keeles kolla ­ liim , eidos ­ kuju) ­ aineosakesed suurusega 10-7...10-9 m, ehk 1..100 nanomeetrit. Kolloidosakese moodustab tuum koos elektrilaengut määrava kihi liikumatute vastasioonide kihti. Kolloidid jaotatakse tekke alusel 3 rühma: 1) mineraalsed kolloidid, mis tekivad kivimite ja mineraalide murenemisel 2) orgaanilised kolloidid, mis tekivad loomsete ja taimsete jäänuste muundumisel 3) organomineraalsed kolloidid, mis tekivad mineraalsete ja orgaaniliste kollloidide vaheliste reaktsioonide käigus mullatekkeprotsessis. Kolloidide teke ja nende hulk mullas oleneb mulla omadustest. Mida rohkem muld sisaldab ibet ja huumust, seda rikkam on ta kolloidide poolest. Kõige enam sisaldavad kolloide huumusrikkad savi- ja liivsavimullad. Kolloidide vaesed on liivmullad - rikkad savimullad ! Vastavalt sellele, milliseid ioone tuuma pindmised molekulid ümbritsevatesse lahusesse dissotsieerivad, jaotatakse kolloidid happelisteks ehk atsidoitseteks, aluselisteks ehk basoidseteks, ja amfoteerseteks kolloidideks. K. võivad esineda mullas kahes olekus : hõljuvas olekus ehk soolina ja sültja helbetaolise sadestisena ehk geelina. Et k. Kannavad elektrilaengut, siis osalevad nad aktiivselt mullas toimuvates füüsikalis-keemilistes protsessides. Mulla reaktsiooniks nimetatakse vesinik- ja hüdroksiidioonide teatud kontentratsiooni. Nende hulgalisest vahekorrast olenevalt on muld kas happeline, aluseline või leeliseline . Neutraalse reaktsiooni korral on H +- ja OH-ioonide hulk võrdne, happelise reaktsiooniga mullas on ülekaalus vesinikioonid, leeliselise reaktsiooni korral aga hüdroksiidioonid. Vesinikioonide dissotseerumist mullast nimetatakse mullahappesuseks. pHKCl näitajate järgi mullad on järgmised : neutraalne 7,3-8,4 - leeliseline muld >8,5 - tugevasti leeliseline
Murenemine on kivimite ja teda moodustavate ühendite moondumine.
füüsikaline murenemine ehk rabenemine - põhjustajad: temperatuur, jää, vesi, tuul. keemiline ja mineraloogiline koostis ei muutu.
keemiline murenemine ehk porsumine ­ vesi, jää, õhu CO2
lahustumine CaCO3 + CO2 + H2O à Ca( HCO3 )2
hapendumine 2Fe3O4 + 2O2 à 3Fe2O3
taandumine ( vastupidine hapendumisele)
hüdrotatsioon ehk veepüsiv liikumine mineraalidega Fe2O3 + 3H2O à 2Fe(OH)3
hüdrolüüs - mineraali osaline lagunemine
Bioloogiline murenemine - taimed, loomad, mikroorganismid
Mulla neeldumis nähtused:
1. asendumis ehk füüsikalis-keemiline - mulla võime vahetada teatud osa ioone, see võime on ekvivalentne . Seaduspärasused: o asendus reaktsioon pöörduv o neeldumine toimub ekvivalentsetes olukordades o väljatõrjutavate katioonide hulk sõltub välja tõrjuva lahuse konsentratsioonist o neeldumiskiirus ja intensiivsus kasvavad katioonide aatommassi ja valentsiga 1. keemiline - mullas toimuvate keemiliste protsesside tulemusena kergesti lahustuvate ühendite muutumist raskemini lahustuvateks 2. bioloogiline - mullas olevate toitainete akumuleerumine, taimede ja mikroorganismide kehadesse 3. füüsikaline - mulla peenimate osakeste vabapinna energia ehk pindpinevuse mõjul toimuv neeldumine 4. mehhaaniline - mullavõime jämedamaid osakesi kinni pidada Mullaneelamis mahutavuse all mõistetakse 100 gr mulla poolt maksimaalselt neelatavate katioonide hulka milligramm ekvivalentides. Sellest sõltub mulla võime varustada taimi toitainetega .
Mulla füüsikalised ja füüsikalis-mehhaanilised omadused Omadustest sõltub saagi suurus. Maade kuivendamisel ja niisutamisel peab arvestama füüsikaliste omadustega. Mulla tahke faasi tihedus ehk mulla erikaal - määratakse grammides 1 cm3 tahke faasi kohta. Mulla puhul tahke faasi tihedus sõltub mulla mineraalsest koostisest. Tahke faasi tihedust on vaja mulla tiheduse ja poorsuse määramiseks. [De]=g·cm-3 Mulla lasuvustihedus (Dm mahukaal ) on 1 cm3 kuiva rikkumata mullamass grammides. Lasuvustihedus erinevates horisontides võib väga palju kõikuda. Huumushorisondis 0,8-1,6. Mulla lasuvustihedus on muutuv suurus, mis sõltub maaharimisest. Sügiseks võib lasuvustihedus suureneda kuni 1,5ni huumushorisondis. Mulla lähtekivimi lasuvustihedus 1,8-1,9. / Tahkete osakeste vaheldumist tühimikega nimetat. Lasuvuseks. / [Dm] = g·cm3 Mulla üldine poorsus - mulla tahkete osakeste vahel olevate pooride mahu summa %des rikkumata ehitusega mulla üldmahust. Mullapoorsus leitakse arvutuslikult. [Pü] = % Mulla füüsikalis-mehhanilised omadused Mulla plastilisus - mullaomadus vastu panna mehhaanilistele mõjutustele ilma purunemata. Sõltub: mulla lõimisest, neeldunud katioonide koostisest, huumuse sisaldusest, niiskusest . Mullasidusus - omadus vastu panna välisjõududele purunemata mullamassi üksteisest eraldamata. Mullakleepuvus - omadus niiskes olekus kleepuda harimisriistadele. Kleepuvust mõõdetakse g/m². Mullapaisuvus - omadus niiskumisel oma mahtu suurendada. Suurem paisuvus on kõrge huumuse-sisaldusega muldadel ja savi sisaldusega muldadel. Eriveotakistus on jõud kg-des 1 cm² mulla ristläbilõikesse, mis kulub künnivilja pööramiseks. Mullastruktuursus - mõistetakse mulla omadust pudeneda mitmesuguse suuruse ja kujuga agregaati- deks . Mullastruktuursuse all mõistetakse mullamassi ülesehitust mitmesuguse kuju ja suurusega agregaatidest. Mullastruktuursus võib olla üksikteraline, sõmeraline, pankjas, tolmustunud. Mulla eripind - 1g mulla kõigi osakeste välispind m² -tes. [Ep] = m²·g-1
Mullavesi · vajalik kivimite murenemisel · mõjutab orgaaniliste ühendite sünteesi ja lagunemist mullas · vesi osaleb mullas mineraalainete migratsioonil ja ka mulla profiili välja kujunemisel · mulla vesi on looduslik ressurss ja väga tihti on limiteerivaks teguriks fotosünteesil · vesi toimib mullas lahustina · mullavesi esineb puhvrina orgaaniliste ja mineraalsete osade vahel
Mulla veeläbilaskvuse all mõistetakse mullavõimet juhtida vett ülemistest kihtidest alumistesse. Oleneb: mulla mehhaanilisest koostisest, mulla niiskuse sisaldusest, mulla struktuursusest, mulla lasuvustihedusest. Veeläbilaskvust mõõdetakse nende imendumiskiirusega mm/tunnis. Hea puhul üle 150, keskmine on 50-150, halb -50. Kerge lõimisega mullad on hea läbilaskvusega ja savi mullad halvaga. Mulla veereziim - on nähtuste kompleks, mis on seotud vee mulda tungimise seal liikumise ja kaoga mullast. Reziimi mõjutavad tegurid: Reljeef, kliima, mulla koostiskomponendid, põhjavee seis, taimkate. Eestis on iseloomulik läbiuhtumise tüüpi veereziim. Aastate keskmine sademete hulk 550-650 mm. Aurumine umbes 300 mm. Mullalahus on mulda sattunud vee ja mulla vastastikkuse toime tulemus. Mullavees on gaasid: hapnik, süsihappegaas, lämmastik, ammoniaak; õhus leiduvaid tahkeid aineid. Mulda sattudes vesi astub reaktsioonidesse nii orgaaniliste kui ka mineraalsete ainetega. Mullalahus on väga liikuv, aktiivne, võtab osa mullatekke protsessidest, taimede toitumisprotsessis. Mullaõhk. Poorid ehk tühimikud (40-50%) võivad olla täidetud nii vee kui õhuga. Mullaõhu näitajad: Mulla õhusisaldus, Mulla õhumahutavus, Õhu läbilaskvus, Mulla ja atmosfääri vaheline gaasivahetus Mulla õhusisalduse all mõistetakse õhuga täidetud pooride mahtu protsentides mulla üldisest poorsusest. Põhk=Püld-Pvesi Erinevate kultuurtaimede jaoks vajadused erinevad: heintaimedele 6-10% õhuga täidetud; teraviljad 10-15%; kartul, peet ,kaalikas 15-20%. Mulla õhumahutavus määratakse mullas välivee mahutavuse juures. Sõltub: Mulla mehaanilisest koostisest, Mulla lasuvustihedusest, Mulla struktuursusest, Mulla kuivendusastmest. Liivmuldades on õhumahutavus 20-30%; saviliivas 10-20%; savides 5% Mulla üldine poorsus Kesk-Eesti muldades on umbes 30% veega täidetud ja 10% õhuga täidetud poore. Lõuna-Eestis alumine kiht u 25-27%veega ja õhuga ~2%. Mulla õhu läbilaskvus on mulla omadus endast õhku läbi lasta. Mõõdetakse seda õhuhulgaga milliliitrites, mis läbib 1 cm² mulla pinda. Mulla õhu läbilaskvuse järgi võib otsustada muldade tiheduse üle. Kui alla 10 ml minutis siis on muld väga tihe, 50-70 ml siis minimaalselt tihe, kobeda mulla puhul üle 90 ml min. Mulla soojusreziim on soojuse mulda tungimise, seal leviku ja soojuse äraandmisega seotud nähtuste tervikut.