Mullateaduse teine töö (3)

Mullavesi
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
Liigne vesi mullas on kahjulik.
Veeliigid:
1. keemiliselt seotud vesi (taimed kätte ei saa)
a. konstitutsiooniline vesi
b. kristalisatsioonivesi
1. veeaur
a. aktiivselt liikuv liigub kõrgema aururõhu suunas
b. passiivselt liikuv  liigub koos õhuvooludega
1. füüsikaliseltseotud vesi
a. hügroskoopsus vesi
maksimaalne hügroskoopsus Wmh . pF – imamisjõud (veesamba kõrgus kümnendlogaritmina) =5,0. Maksimaalse hügroskoopsuse alusel määratakse närbumispunkti niiskus – Wnärb – selline niiskus, mille puhul taim enam mullast vett kätte ei saa. Wnärb = 1,5•Wmh
maksimaalne molekulaarne veemahutavus – Wmm – sisaldab endas kogu seotud vett ja osa kapillaar liikumatut vett. Vajalik, et leida taimede poolt mullast raskesti kätte saadav vee hulk = Wmm-Wnärb
Väliveemahutavus Wv või Wväli
Taimede keskmiselt omastatav veevaru = Wväli-Wmm
Kapillaarne veemahutavus = Wkap see ei ole püsiv näitaja ja esineb vaid kapillaar vööndis.
Täielik ehk maksimaalne veemahutavus Wmax kui kõik mullapoorid on täidetud veega.
Aktiiv veemahutavus ehk omastatava vee diapasoon Wakt = O U D 0…75
(Wväli-Wnärb)•Dm=? Mm/ 10cm
väga väike – 75 mm
väike 90-110 mm
alla keskmise 110-130 mm
keskmine 130-150 mm
üle keskmise 150-170 mm
suur 170-190 mm
väga suur 190mm –
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.
Vee aurustumine mullas
Tänu kapillaarsele struktuurile on pikemate põuaprioodide puhul taimed veega varustatud. Mida peenemad on kapillaarid , seda kõrgem veetõus saab esineda ja seda kauem on taimed veega varustatud.
Veeaurustumine on tingitud:
• mulla ja õhu niiskusest ja temperatuurist
• mullalasuvustihedusest. Tihedamas mullas on rohkem kapillaare
• õhurõhust
• tuulest
• maapinna reljeefist
• kaldesuunast
• värvusest
• taimkattest
Mulla veerežiim – on nähtuste kompleks , mis on seotud vee mulda tungimise seal liikumise ja kaoga mullast.
Režiimi mõjutavad tegurid:
• reljeef
• kliima
• mulla koostiskomponendid
• põhjavee seis
• taimkate
Eestis on iseloomulik läbiuhtumise tüüpi veerežiim. Aastate keskmine sademete hulk 550-650 mm. Aurumine umbes 300 mm
1. põuakartlikud – väikese veemahutavusega, pikemate kuivaperioodidega
2. parasniisked – suure veemahutavusega. Taimed veega hästi varustatud
3. liigniisked – ajutiselt või pidevalt liigniisked
Niiskusastme momendid :
a. kuiv
b. värske või tahe
c. niiske
d. märg
e. vesine
Mulla veeržiimi reguleerimisvõtted
1. pinnaprofileerimine
2. kuivendamine
3. niisutamine
4. kombineeritud
5. mulla aktiivveemahutavuse suurendamine – sügavkobestamine
6. lume ja lume sulavee kogumine
7. võimalikult varajane külv
8. rullimine
9. multsimine
Mullalahus
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.
Mullalahuse koostis sõltub sademete vees lahustunud ainetest; mulla tahke ja gaasilise faasi koostisest; taimede elutegevuse produktidest. Mineraalühenditest mullalahuses on:
1. anioonid : HCO3-; CO32 -; NO3-; NO2-; SO42 -; Cl-; H2PO4 -; HPO42 -
2. katioonid: Ca2+; Mg2+; Na+; NH4+; K+; H+
Tugevasti happelistes muldades: Al3+ ja Fe3+ Al=1 mg/ekv= 9 mg/ 100 mg mulla kohta
Liigniisketes muldades: Fe2+
Orgaanilistest ühenditest mullalahuses: orgaanilised happed , suhkrud , fermendid , huumus -happed.
Mullalahuse konsentratsioon sõltub:
1. Mulla vee sisaldusest. Suurema veesisalduse puhul lahus kõrgem.
2. Temperatuurist
3. Süsihappegaasi sisaldusest
4. Bioloogiliste protsesside intensiivsusest. Mullalahuse konsentratsioon võib olla mõne kümnendiku või sajandiku piires
Mullaõhk
Poorid ehk tühimikud (40-50%) võivad olla täidetud nii vee kui õhuga.
Mullaõhu näitajad:
1. Mulla õhusisaldus
2. Mulla õhumahutavus
3. Õhu läbilaskvus
4. 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:
1. Mulla mehaanilisest koostisest
2. Mulla lasuvustihedusest
3. Mulla struktuursusest
4. 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 tähtsus:
1. Avaldab mõju mullas toimuvatele reaktsioonidele . Kui mullas on õhku küllalt siis on tegemist oksüdatsiooni e. hapendamisega. Näide: C6H12O6+6O2  6CO2 + 6H2O , kui mullas on õhku vähe: C6H12O6  3CO2 + 3CH4 Orgaanilise aine mittetäielikul lagunemisel tekkivad mitmesugused orgaanilised happed: C2H4
2. Õhustatuse mõju anorgaaniliste ühendite oksüdatsioonil. Õhuhapniku piisavat olemas olu näitab mulla punakaspruun värvus. Hallikad -sinakad toonid näitavad õhuhapniku puudumist ( muld vajab kuivendamist )
3. Õhuhapniku mõju taimede elutegevuse:
a. hapniku puudusel on pidurdatudtaime juurte kasv
b. hapniku puudusel väheneb mullast veeneelamine taime juurte poolt (taimede elu-tegevus soikub)
c. hapniku puudusel hakkavad mulda tekkima toksilised ained
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 õhu läbilaskvus võidakse määrata otseselt või kaudselt (viimase puhul määratakse eralduva süsihappegaasi hulk). Mulla hingamine = süsi-happegaasi eraldumine. Et normaalselt toimuks peab mullast väljuma C02. Mulla õhuhapniku sisaldus peaks olema vähemalt 10%.
Mulla õhu hapniku sisalduse alus võib jaguneda 3ks: hästi õhustatud muld 18-21%; halvasti õhustatud 11-18%;
Mulla õhurežiimi reguleerimise võtted:
1. Mulla struktuuri parandamine
2. Mulla kooriku purustamine
3. Mulla bioloogilise aktiivsuse reguleerimine
4. Mulla sügav kobestamine
Hüdromelioratiivsed võtted:
1. Kuivendamine
Mulla soojusomadused ja soojusrežiim
Mulla temperatuur mõjutab oluliselt mulla füüsikalisi protsesse. Aktiivsed temperatuurid +10°, alla selle hakkavad kõik protsessid soikuma. Taimed ei saa toitaineid kätte. Vee ja mineraal -soolade liikumine taimedes aeglustub. Ühed taimed vajavad kasvuks kõrgemat temperatuuri teised lepivad madalamaga. Näiteks: nisu 24°C, kartul 15-21°C. ka mikrobioloogilised protsessid sõltuvad temperatuurist. Aeroobne lagunemine toimub 27°C juures. Mõnel määral temperatuuri kõikumine on muldadele kasulik. Näiteks läbikülmumise ja sulamise tulemusel muld kobestub. Põldudel külmakergitused – lõhutakse taimede narmasjuuri (taimede kahjus-tamine). Läbikülmumise sügavus sõltub talvisest lumikatte paksusest. Lumeta olekus umbes 1 m. Põhiliseks soojusenergia allikaks on päike. Päikese seniidis on päikese energia 1,9 cal cm3 min. - orgaanilise aine lagunemisel vabanev soojus . Soojuse neelamine mulla poolt sõltub:
• Mulla värvusest: mida tumedam seda suurem on soojuse neelamisvõime
• Maapinna kujust : mida ebatasasem pind, seda rohkem neelatakse soojust
• Mullaniiskusest: mida niiskem muld, seda rohkem päikesenergiat neelab
Soojusmahtuvus on soojushulk kalorites, mis kulub 1g mulla temperatuuri tõstmiseks 1°C võrra. Põhja-Eesti aluskivim on lubipaas; soojusmahtuvus 0,58 cal cm³, vee puhul 1,0 cal cm³, kvarts 0,52 cal cm³, õhk 0,0003 cal cm³.
Soojusjuhtivus on soojushulk kalorites, mis läbib 1 sekundiga 1 cm paksuse ja 1 cm² rist -lõikega pinda. Soojusjuhtivus sõltub mullaniiskusest. Mida märjem muld, seda suurem soojus- juhtivus .
Mulla soojusrežiim on soojuse mulda tungimise, seal leviku ja soojuse äraandmisega seotud nähtuste tervikut . Päikeseenergia maale tulek on tsükliline: päevane tsükkel – sügava-matesse mullakihtidesse tungimine teatava hilinemisega umbes 0,5m-0,6m kihis kõige soojem südaöösel. Ööpäevase tsükli muutus ulatub sügavamale - 70cm sügavusele. Aastane tsükkel – mulla pindmise kihi soojenemine toimub märtsist juulini. Ülejäänud kuudel toimub jahtumine. Aastane tsükkel ulatub 2-2,5m sügavusele. Turba puhul, mis on halva soojus-juhtivusega ja millel on suur soojusneeldumisvõime, võib isegi juulikuus lumi maas olla.
• Liigniisketes muldades valitsevad anaeroobsed protsessid. Need mullad on halvasti õhustatud
• Liivmullad hästi õhustatud, põuakartlikud.
Mullaveesisaldusest oleneb soojusmahtuvus väga suurel määral. Veega küllastunud liival on see 2,5 korda suurem, kui kuival liival. Veega küllastunud savil 3 korda suurem kui kuival savil. Turba puhul on see 6 korda. Niiske muld on alati külmem kui kuiv muld. Kõrge põhjavee puhul mulla soojenemine on tunduvalt aeglasem .
Muldade hapendustaandusrežiimi all mõistetakse mulla õhu, vee ja soojusrežiimi koosmõjust tulenevaid hapendus ja taandus reaktsioone mullas.
Hapendumine: (eraldub energia)
1. hapniku liitumine 2KNO2 + O2  2KNO3
2. vesiniku äraandmine (CH2COOH)2  H2 + (CHCOOH)2
3. elektroni loovutamine Fe2+  Fe3+
Taandumine:
1. hapniku loovutamine
2. vesiniku liitmine
3. elektroni liitmine
Hapendamise protsessid on ühelt poolt pöördumatud ja teiselt pöörduvad. Pöörduvad protsessid seotud Fe ja Mg ühendiga. Kõrgetel temperatuuril ülekaalus hapendusprotsessid. Jahedates ja liigniisketes tingimustes ülekaalus taandumisprotsessid, Pruunika värvusega mullas hapendusprotsess ülekaalus, sinakas-hallis mullas ülekaalus taandumisprotsess.
Hapendus, taandus režiimi iseloomustamiseks kasutatakse hapendustaanduspotensiaali
Eh – logaritmiline suurus, mis näitab vesinikioonide ning molekulaarse vesiniku konsentrat-sioonide vahekorda (mõõdetakse millivoltides). Kui Eh on üle 400 siis on mullas ülekaalus hapendustingimused. Kui Eh on alla 200 siis ülekaalus taandumis tingimused. Meie taimedele on sobivaim 400-600. Üle 700 on taimedele kahjulik.
Mulla toiterežiim
Selle all mõistetakse taimede varustamist liikuvate toitainetega. Toiterežiimi iseloomustamisel väljendatakse taimedele vajalikke toitainete varusid, dünaamikat ja vorme mullas. Taimedes on umbes 50 keemilist elementi. Vastavalt sellele, kui suures koguses elemente taimes esineb jaotatakse nad: 1) makroelemendid C; O; H; Ca; Mg; K; Fe; P 2) mikroelemendid (neid vajab taim väga väikestes kogustes ) Cu; B; Mn; Zn; CO; molübeen. Taimede toitumisel kehtib Liebigi tünni reegel – miinimum toide määrab taimede saagikuse. Taimed on suutelised mullast omastama ainult tetud osa toitaineid: laktaatlahustuvaid toitaineid (lahustuvad nõrkades hapetes). Mulla üldine toitaine võib olla palju kordi suurem omastatavast toidu-varust. Näiteks:
Lämmastik – 0,5-4% taimede kuivainest, seemneks rohkem ja noored taimed. Peale valkude esineb teda klorofüllis, aminohapetes, vitamiinides, hormoonides. Lämmastikku on taim suuteline omastama nitraatlämmastikust, ammooniumlämmastikust. Osal meie taimedest esinevad kaasnevad bakterid , mis on suutelised õhu lämmastikku omastama – liblikõielised taimed.
Fosfor – valkainete koostises (fermendid, vitamiinid jne.). fosfor esineb taime kasvu reguleerivate ühendite koostises. Ta esineb ka huumuse koostises. Fosfori üldsisaldus mullas 0,005-0,2%. Liikuvat fosforit määratakse mg 1 kg mulla kohta. Muld on liikuva fosforiga varustatud kui see on