Mullateaduse KT (0)

Spiku1
MULD
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 sageli mõjustatud inimese tegevusest.Mullale on iseloomulikud: 1)kindla seaduspärasusega mullaprofiil 2)pindalaline levik 3)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:mullagenees – mullaareng, muldade klassifitseerimine,mullabioloogia,mullamineroloogia – murenemine ,mullageograafia – paiknemine .Rakenduslik mullateadus jaguneb: agronoomiline (kuidas kasutada), metsanduslik, maaparanduslik, mullakaitse. Pinnakate Klindi eelne (sinakashall 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 karbonaadivaesem (5-30%) rähkmoreen. Dolomiitne, lubjakivi materjal. Lisaks sisaldab graniitset materjali ja devoni materjali – kvartsi . Lõuna-Eesti punakaspruun , nõrgalt karbonaatne või karbonaadivaene materjal. Koostis: graniitne materjal, lubjakivi- dolomiitne materjal, devoni materjal Kagu-Eesti pruun karbonaatne moreen . Koostis: kristalsete kivimite murendmaterjal, devoni materjal, lubjakivi e. räha tükid. Kõigi moreenide iseloomulikuks tunnuseks on see, et ta on sorteerimata materjal. Seal esineb kõike läbisegi. Seda esineb nii tasandiku aladel kui ka künklikel aladel. Võib esineda jääserva moodustisena . Eesti pinnavormid võivad olla moodustunud kogu ulatuses moreensest materjalist
Mulla osad: tahkeosa 50% ( mineraalid 45%, orgaaniline aine 5%), õhk 25%, vesi 25% Füüsikaline liiv – osakesed läbimõõduga üle 0,01mm Füüsikaline savi – osakesed läbimõõduga alla 0,01mm Kores – kõik osakesed kokku, mille suurus üle 1mm Peenes – kõik osakesed kokku, mille suurus alla 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. 1mm Maakoore 4 vöödet: 1)20-80 km – SiAl vööde 2)ca 900 km – SiMa vööde 3)vahevöö – raskemad elemendid (Si ja Al puudu) 4) Tuum
Kivim on ühest või mitmest mineraalist koosnev looduslik keha. Kivimiks nimetatakse vulkaanilise klaasi või orgaaniliste ainete kogumit, mis tekkinud geoloogiliste protsesside käigus. Kivimeid uurib teadusharu petrograafia. Settekivimid on geoloogilised kehad, mis on tekkinud maapinnal ja ka maakoore ülemises kihis tardkivimite murenemisel, vahel vulkaaniliste tegevuste tulemusena ning ka orgaaniliste ainete tulemusena Savimineraalid mullas - on kõrge peensusastmega 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.
Murenemine on kivimite ja teda moodustavate ühendite moondumine.
1.Füüsikaline murenemine ehk rabenemine Põhjustajad: temperatuur, jää, vesi, tuul 2.Keemiline murenemine ehk porsumine Põhjustajad: 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 3.Bioloogiline murenemine. Põhjustajad: taimed, loomad, mikroorganismid
Sekundaarsed mineraalid tekivad esmaste lagunemisel ja nende taasliitumisel.
Ränioksiidi grupp – opaal, kaltsedoon , Savimineraalide grupp – montmorilloniit, hüdrovilgud, kaoliniit, Alumiinium hüdrooksiidide grupp – hüdroangilliit , Raudhüdrooksiidide grupp – limoniit, gotiit Kivimite jaotus:
1.Tardkivimid (jaotus SiO2 sisaldusel, happelisusel)
happelised kivimid (hele) Koostis: kvarts , K-päevakivi, Na-plagioklass, biotiit Graniit, graniitporfüür, kvartsporfüür, lipariit, keskmised kivimid Koostis: K-päevakivi, Na-plagioklass, biotiit, amfibool , Süeniit, trahhüüt , aluselised kivimid Koostis: Ca-plagioklass, pürokseen Gabro , gabroporfüriit, diabaas, basalt, ultraaluselised kivimid (tume)
Koostis: oliviin, pürokseen, amfibool Tardkivimite 10 tähtsamat elementi: O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, K, Na, Ti, H
Enam levinud: graniidid, mis sisaldavad: 1) kvarts 25-30%, 2) K-päevakivi 65-70% NaCa päevakivi 3) tumedad mineraalid (biotiit, muskoviit , amfibool, pürokseen)
2.Settekivimid (tähtsaimad)- 1.purdkivimid, 2.keemilised kivimid, 3. biokeemilised kivimid
Settekivimid on geoloogilised kehad, mis on tekkinud maapinnal ja ka maakoore ülemises kihis tardkivimite murenemisel, vahel vulkaaniliste tegevuste tulemusena ning ka orgaaniliste ainete tulemusena. Settekivimid tekivad 3 protsessi tulemusena: 1mureng materjali settimisel, 2.organismide elutegevusest, 3.lahustunud ühendite settimisel
Settekivimeist võib leida fossiile. 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 à 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
3. Moondekivimid (sette või magmaliste kivimite sattumisel muutunud füüsikalis-keemilistesse tingimustesse) Moondekivimid: marmor – lubja kivide dolomiitide moondel (Saaremaa, Vasalemma, Väo marmor) kildad – kvartsiit Mulla füüsikalis-keemilised omadused: Mulla neeldumisnähtused: asendumis ehk füüsikalis-keemiline – mulla võime vahetada teatud osa ioone, see võime on ekvivalentne ., keemiline – mullas toimuvate keemiliste protsesside tulemusena kergesti lahustuvate ühendite muutumist raskemini lahustuvateks, bioloogiline – mullas olevate toitainete akumuleerumine, taimede ja mikroorganismide kehadesse, füüsikaline – mulla peenimate osakeste vabapinna energia ehk pindpinevuse mõjul toimuv neeldumine, mehhaaniline – mullavõime jämedamaid osakesi kinni pidada Mulla neelamismahutavus – 100 g mulla poolt maksimaalselt neelatavate katioonide hulk milligramm ekvivalentides (mg ekv. 100g ; cmol/kg). Sellest sõltub mulla võime varustada taimi toitainetega . Neeldunud katioonide koostis: ühelt poolt Ca ja Mg, praktiliselt puuduvad H ja Al, siis on neutraalne . Selline muld on taimede kasvuks sobiv. Kui aga ülekaalus on H ja Al siis on mullareaktsioon happeline. Struktuur vähe vastupidav. Na muudab leeliseliseks ja seal juures muutub muld taime kasvuks ebasobivaks.
Mulla küllastusaste - Näitab mitu % mulla neelamismahutavusest moodustavad neeldunud osakesed (tähis V). Astet näidatakse %-des neeldumishulka neeldumismahutavusest . Küllastusastme jägi jaotatakse: alla 50% on küllastusaste madal, üle 75% küllastus aste kõrge.
Mullahappesus (aktiivne ja potentsiaalne) - vesinikioonide dissotseerumine mullast Tähtsamad happed : huumushapped ehk fulvohapped. Nende teke on intensiivseim okasmetsade all.
Mullahappesus jaguneb aktiivseks (põhjustatud mullalahuses olevate vabade vesinikioonide poolt) ja potensiaalseks.
Mullareaktsiooni väljendatakse pH kaudu. pH näitab mulla vabade vesinikioonide kümnendlogaritmi. Praktikas määratakse happesust vesinik või neutraalsoola lahusest. pHKCl = 5,6; pHH2O = 7,0à neutr.
pH arvuline suurus:
pHKCl
3,6-4,5 – tugevasti happeline
4,6-5,5 – mõõdukalt happeline
5,6-6,5 – nõrgalt happeline
6,6-7,2 – neutraalne
7,3-8,4 – leeliseline muld
>8,5 – tugevasti leeliseline
Varjatud happesus ehk potensiaalne happesus, seda põhjustavad mullakolloididel neeldunud vesinikioonid. Jaguneb kaheks:
1)mulla asendushappesus – moodust. KCl poolt välja tõrjutavad vesinikioonid ehk saab välja arvutada lubjatarvet
2)hüdrolüütiline happesus Mulla vesi
Muld sisaldab alati vedelas, tahkes või gaasilises olekus vett.
Mullavesi on pidevas liikumises mulla, taime ja atmosfääri vahel, mulla veevaru on pidevalt muutuv.
Taimele on vaja 1 : 300...1200. Liigne vesi mullas on kahjulik.
Tähtsus: 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
Veeliigid: A Keemiliselt seotud vesi (see vesi on keemiliselt seotud mineraalide kristallivõredes ja huumuse molekulides; teda on mullas suhteliselt vähe, liikumatu ning taimedele kättesaamatu), B Veeaur (võrdlemisi vähe, kuid oma suure liikuvuse tõttu etendab tähtsat osa) , C Füüsikaliselt seotud vesi (püsib mullaosakeste ümber molekulaarjõudude mõjul) – 1)tugevasti seotud ehk hügroskoopsusvesi, 2)nõrgalt seotud ehk kilevesi , CVaba vesi – 1)kapillaarvesi a) liikumatu kapillaarvesi ehk pendulaarne vesi – a) nõrguv vesi, b) põhja- ja ülavesi
AJALUGU
1800ndate algul eksisteeris mullateaduses 2 uurimissuunda:
agrogeoloogiline suund
muldade lähtekivimid
toitained, mida ained vajab lisaks looduslikele elementidele
agrokultuurkeemiline suund
uuris, mis toitaineid vaja juurde lisada, et taim end hästi tunneks
W.van Hellmant – 1699.a – münt- esimene teadaolev kirjutis mulla kohta, millist mulda see taim tahab .
Justus von Liebig (1840) - taimede mineraaltoitumise teooria – taimed võtavad mullast mineraale , mille töötlevad ümber orgaaniliseks aineks; taimed saavad kätte ainult vees lagunenud mineraalid (enne peab huumus lagunema); geneetilise mullateaduse rajaja
Geneetilise mullateaduse sünd Venemaa 1870ndad
V.V. Dokutšajev (1846-1903) – õpetus mullatekketeguritest
P.A. Kostõtšev (1845-1895) – agronoomiline mullateadus
N.M. Sibirtsev (1860-1900) – esimene geneetilise mullateaduse õpik
Edmund Ruffin ( 1832 ) - avaldas raamatu “An Essay on Calcareous Manures”
Eestis
Johann Krause (1806) - hakkas TÜs õpetama mullateadust.
Johann Friedrich Schmalz (1829) - rajas Vana-Kuuste katsejaama(I Venemaa katsejaam ); hakkas lugema agrokeemia kursust
Anton Nõmmik (1919) – hakati TÜ-s õpetama eesti keeles, lõi mullateaduse kateedri, TÜ mullateaduste agrokeemia kateedri I juhataja
Osvald Hallik (1944) – mulla kateedri juhataja, jätkas peale sõda Nõmmiku tööd; tema poolt on kasutusele võetud happeliste muldade lupjamine
Loit Reintam (1965) – ÜMS asepresident; ETA akadeemik ; Eestimaa muldade isa
1991-1992 -2 õppetooli (professorid L.Reintam ja R.Kõlli)
1992 -instituudi juhataja prof. R.Kõlli
2005 -osakonna juhataja prof. H.Roostalu
Teaduse areng Eesti aladel
1687-1697 -viidi läbi Lõuna-Eesti adramaade revisjon .
Anton Nõmmik (1924) – esimene Eestimaa mullastiku kaart
Alfred Lillemaa ( 1897 -1965) - koostas 1946.a.-l suuremõõtmelise mullastiku kaardi, mis jagas Eestimaa mullastiku 8ks mullastikuvaldkonnaks ja 20 allvaldkonnaks; täiendanud L.Reintam
Arno Piho (1924-1975) – muldade toiterežiim-Kuusiku
Ragnar Kokk ja Igna Rooma – Riiklik Projekteerimis Instituut “Eesti Põllumajandus Projekt” praeguseks RE “Eesti Maauuringud”
Rein Kask – Eesti Maaviljakuse Instituudi mullauurimisosakonna juhataja
Endel Kitse – EPMÜ mullateaduse instituut; mullafüüsika, mullavesi ja hüdroloogilised konstandid; sügavkobestamine
Ragnar Sepp, Erich Lõhmus, Mart Vaus – metsamullad
Elmar Kaar – rikutud mullad
Paul Kuldkepp – agrokeemia
Loit Reintam – muldade genees, Euroopa mullakaart, ülemaailmselt kuulus
Spiku2
Mulla orgaaniline osa - Kujuneb mullatekkeprotsessis, ja algab taimede asumisega kivimile. Kuumutamisel põleb – künnikihis tavaliselt 2-3%...20%. Mineraalmuldade tahkest faasist >90% anorgaaniline aine, turvasmuldadel 10 cm
II Mineraalainete akumulatsiooniprotsessid: 1.Savistumine – mulla mineraalosa murenemisel ja taimse ning mineraalse aine mineralisatsioonil vabanenud tuhaelementide ümberkristalliseerumine savimineraalideks ning nende kogunemine tekkekohale . Rikkaliku taimestiku olemasolu vajadus mullal neutraalne või nõrgalt happeline pH. Mullaprofiili allosas esineb kindlasti “ keemine ” 10%-lise HCl-iga. Peegeldub metamorfse horisondi tekkes . Tähistame Bm. 2.Küllastumine – mullahorisontide rikastumine Ca- ja Mg-hüdrokarbonaatidega kareda (lubjarikka) põhjavee mõjul (muld on märg ). pH määratakse universaalse indikaatoriga – pH > 6,0 – muld on küllastunud. Ei peegeldu mullaprofiilis, mullaprofiil on diferentseerumata
III Väljauhtumisega seotud mullatekkeprotsessid
1. leostumine – vees lahustuvate soolade ja hüdrokarbonaatide eemaldumine mullahorisondist alumistesse kihtidesse (küllastumisele vastupidine protsess). Protsess profiilis ei ilmne. Kindlaks saab teha 10%-lise HCl-iga. Kombineerub savistumisega – savistunud Bm horisondi teke.
2.lessiveerumine – E – selle all mõistetakse ibe (