Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A TALAJ SZERVES ANYAGAI. A talaj szerves anyagai A talaj élőlényei növények gyökérzete újraképződött szerves anyag:elhalt növényi humuszés állati maradványok.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A TALAJ SZERVES ANYAGAI. A talaj szerves anyagai A talaj élőlényei növények gyökérzete újraképződött szerves anyag:elhalt növényi humuszés állati maradványok."— Előadás másolata:

1 A TALAJ SZERVES ANYAGAI

2 A talaj szerves anyagai A talaj élőlényei növények gyökérzete újraképződött szerves anyag:elhalt növényi humuszés állati maradványok A növényi maradványok szerves anyagai: 1.a szénhidrátok (cellulóz, hemicellulóz, keményítő, egyszerű szénhidrátok), 2.a fehérjék, peptidek, 3.a lignin (kukoricaszár, gabonaszár), 4.a zsírok, viaszok, gyanták.

3 A növényi maradványok lebontásának három fázisa 1.mechanikai aprítás: mezo-, makro-, és megafauna 2.a biokémiai fázis: - a szövetek elhalása után, kémiai folyamatok következménye: keményítő – egyszerű cukrok, fehérje – peptidek és aminosavak, lignin – kinonok, fenolok gyűrűs vegyületek oxidálás 3.enzimes lebontás: egyszerű vegyületekre (heterotróf szervezetek) aerob körülmények között: CO 2, H 2 O, NO 3 -, NH 4 +, H 2 PO 4 -, SO 2 -, Ca 2+, Mg 2+ és a szabaddá vált mikroelemek, anaerob körülmények között: CH 4, NH 4 +, aminok, egyszerű savak, toxikus gázok: H 2 S, etilén képződnek.

4 A növényi maradványok átalakulása A szerves kötésben lévő elemek felszabadulását, ásványi formákká alakítását mineralizációnak (ásványosodásnak) nevezzük. A könnyen bontható szerves anyagok gyorsan mineralizálódnak A humifikáció során a nehezen bontható vegyületek polimerizálódnak és N-tartalmú anyagokkal kapcsolódva, nagy molekulájú, sötétszínű, új stabil vegyületekké, humuszanyagokká alakulnak.

5 A mineralizáció és a humifikáció kapcsolata Növény-KözbülsőVég- maradványoktermékek termékek Ásványi anyagok Szénhidrátok Lignin Fehérjék Zsírok, viaszok, stb. Mineralizáció Humifikáció CO 2, H 2 O Ca 2+, Mg 2+, K +, NO - 3, stb. Humusz anyagok > 50% 10-40% < 20%

6 A mineralizáció és a humifikáció függ: a szerves anyagok kémiai összetételétől, C : N arányától, C : N 80 : 1 nehezen bomló szerves anyag, a talaj hőmérsékletétől (a mezofil mikróbák hőm. opt. 25 – 40°C), vízellátottságtól, levegőzöttségtől és (optimális nedvesség és levegőtartalom), a közeg pH-jától (a legtöbb mikroba 5,5-8,5 pH között szaporodik). Dinamikus változás jellemzi a talajban lejátszódó folyamatokat: aerob körülmények - mineralizáció anaerob körülmények - szervesanyag felhalmozódás

7 A talajba került szerves maradványok C- tartalmának sorsa az átalakulás során CO % 3-8% 3-8% 10-30% Szerves -C 100% Élő Nem valódi Valódi Szervezetek humusz humusz összhumusz (15-35%)

8 A humuszanyagok csoportosítása a humusz a szerves anyag többé kevésbé átalakult része. a humusz a szerves anyag többé kevésbé átalakult része. Két csoportja van: nem valódi humuszanyagok (a maradványokból felszabadult, de még nem humifikálódott szerves vegyületek), nem valódi humuszanyagok (a maradványokból felszabadult, de még nem humifikálódott szerves vegyületek), valódi humuszanyagok valódi humuszanyagok

9 Nem valódi humuszanyagok Fehérjék, peptidek, aminosavak. Fehérjék, peptidek, aminosavak. Szénhidrátok (keményítő, cellulóz, hemicellulóz, pektin, kitin, oldható cukor, aminocukrok). Szénhidrátok (keményítő, cellulóz, hemicellulóz, pektin, kitin, oldható cukor, aminocukrok). Szerves savak (hangyasav, ecetsav, csersavak, stb.) Szerves savak (hangyasav, ecetsav, csersavak, stb.) Lignin (a legnehezebben bontható komponens, különböző fenil származékok polimerje). Lignin (a legnehezebben bontható komponens, különböző fenil származékok polimerje). Zsírok, viaszok, gyanták. Zsírok, viaszok, gyanták.

10 Valódi humuszanyagok Különböző savkarakterű polimerek, egymástól eltérő viselkedésű frakciókból állnak. A humuszanyagok viselkedésének, tulajdonságainak és talajtani szerepének felderítéséhez az alábbi kutatók nagymértékben hozzájárultak: Berzelius és tanitványai, Svén Odén, Tyurin, Kononova, Springer, Flaig, Schnitzer.

11 A híg lúggal kezelt talajból kioldódó humuszfrakciók TALAJ + (0,5%-os) NaOH oldat nem oldódik Humuszsavak Humin és ásványi rész + HCl oldat csapadék Fulvósavak Huminsavak +meleg alkohol oldódik nem oldódik Himatomelánsavak Barna huminsavak és Szürke huminsavak

12 A talaj humuszanyagait a következő nagyobb csoportokba sorolhatjuk 1.Humuszsavak a, fulvosavak b, huminsavak: himatomelánsavak barna huminsavak szürke huminsavak 2.Humin anyagok

13 Humuszsavak néhány jellemzője HumuszsavakSzínC%N%Molekula súlySavi karakter Fulvosavaksárga, v sárgás b ,5~ Himatomelán- savak barna ,5~8000 Barna humin- savak sötét barna Szürke humin- savak szürkés fekete ,5> Huminsavak csökken

14 Huminsavak szerkezete I. Pontos szerkezetét nem ismerjük, változatos méretű, különböző szerkezetű molekulákból, összetett anyagcsoportokból áll. Kémiai felépítésével kapcsolatos ismereteinket az alábbiakban összegezhetjük: a.A humuszsavak gyűrűs szerkezetű építőköveket tartalmazó, nagy molekulájú vegyületek b.Vázát egymáshoz kapcsolódó aromás gyűrűk alkotják. Fontosak: a polifenol és a kinon típusú alkotórészek. benzol naftalin hidroxikinon kinon furán indol OH O O O NH

15 c.Aromás gyűrűi közvetlenül vagy híd-kötésekkel kapcsolódnak. Hídként szereplő gyökök: -O-, -NH-, =N-, =N-, =C-C=, -S- d.A vázhoz oldalláncok kötődnek (szénhidrátszerűek, peptid, vagy aminosav jellegűek) e.Reaktív csoportok a vázon és az oldalláncokon: közülük a –COOH (karboxil), a fenolos-OH, az alkoholos -OH és a =C=O (karbonil) csoportok savas jellegűek, az =NH (imino) és az –NH 2 (amino) csoportok bázikusak. f.A huminsav frakció fontosabb alkotó elemei: C, H, O, N. C% átlagosan %-ot N% átlagosan 4-6 %-ot tesz ki. P-t és S-t kisebb mennyiségben tartalmaz g.A nitrogén három kötési formában fordul elő: - mag-N (a gyűrűk heteroatomjaként) - híd-N, -a reaktív csoportokban lévő N, elsősorban –NH 2 formában

16 Humuszsavak felépítésének sémája (Stevenson szerkezeti modellje) Reaktív csoport M M híd n aromás gyűrű oldallánc

17 A huminsav monomer szerkezete Stevenson szerint COOH HO OH COO - OH -O- HO O N O O -O- H NH R-CH C=O (Peptid) NH -CH N O HC=O (szénhidrát) (HC-OH) 4 HC=O O CH-CH 2 -O- OH O OO H O COO - COOH

18 A funkciós csoportok reakciói Szerepük: -a humuszsav monomerek polimerizációs és kondenzációs folyamataiban, -az oldat kationjai és a humuszsavak kölcsönhatásaiban. A humuszsavak kation megkötésének kétféle mechanizmusa van: a.Elektrosztatikus vonzás ]-COO - ]-COO - + [Ca (H 2 O) 4 ] 2+ [Ca (H 2 O) 4 ] 2+ ]-COO - ]-COO - Humusz -nagy kationmegkötő képesség -nagy kationcsere kapacitás.

19 a.Fémkelátok képződése A karboxil, fenolos-OH, -NH 2 csoportok a két és három vegyértékű fémionokkal különböző stabilitású keltátkomplexeket képeznek. -COO - COOOH 2 +Ca 2+ Ca+H + -COO - COOOH 2 Lényegesen erősebb kötés, a kationok nem kicserélhető. A fémionok fulvosav- és huminsav komplexének stabilitási sorrendje: Hg 2+ > Fe 3+ > Al 3+ > Cu 2+ > Pb 2+ > Fe 2+ > Ni 2+ > Cd 2+ > Zn 2+ > Mn 2+ > Ca 2+ >Mg 2+ A fulvosavakkal létrejött fémkomplex vízben oldódnak, a humnsavak és a huminanyagok komplexei nem.

20 A vízben oldódó komplexek közül: az Al- koplexek a podzolosodás folyamataában, az oldható Cu-, Zn-, Fe-kelátok a növénytáplálásban, amíg a toxikus nehézfémek (Pb, Cd, Hg, stb.) oldható komponensei a szennyezőanyagok szétterjedésében játszanak szerepet. c.A nem disszociált reaktív csoportok H-híd kötések kialakítására is képpesek.

21 A Humusz szerepe 1.A talajszerkezet kialakításában - agyag / humusz komplexum 2.A talaj tápanyag – gazdálkodásában - tápanyagforrás - tápanyag megőrző (adszorpcióképesség, komplexképzés) 3.Szerepe a hő- és vízgazdálkodásban - sötétebb szín - nagy víztartó képesség

22 A humusz szerepe a talajban Természetes termékenység Legtermékenyebb talajaink közös jellemzői: Jó minőségű humusz, Ca-humát, Morzsás porózus szerkezet, Megfelelő tápanyag-ellátottság. A humuszanyagok döntő szerepet játszanak: a talajok szerkezetének kialakításában, a talaj tápanyag-gazdálkodásában, a hő- és vízgazdálkodás szabályozásában, a talajok sav/bázis pufferoló képességében.

23 A humusz hatása a talaj szerkezetére A Ca-humátok által összeragasztott aggregátumok vízállóak és porózusak (egyes bomlástermékek és a mikrobák nyálkaanyagai). A huminsavak és a Fe-, Al-oxidokkal/hidroxidokkal –agyagásványok jelenlétében- tartós szerkezeti elemeket alakítanak ki, de belső pórusterük nincs. Jelentős az agyag-humusz komplex mennyisége és minősége. A humusz, tehát stabil, porózus szerkezetet biztosít: kedvezőbbé teszi a telj vízgazdálkodását, csökkenti a tömörödési hajlamot, fékezi a felületi elaprózódást.

24 A humusz szerepe a talaj tápanyag- gazdálkodásában a.A humusz, mint tápanyag-forrás A N forrás 95-97%-a szerves anyagokban található. Szerves anyagok amino csoportja –ammónium ion- nitrát ion. A mag-N és a híd-N a talaj nitrogén tartalékai. A kötött foszfor és kén is lassú folyamatok révén mineralizálódik. b.A humusz tápanyagmegőrző szerepe Fontos szerepük van a tápanyag megőrzés és a felvehetőség szabályzásában. Adszorbeálja a különböző tápanyagokat: Ca, P, Mg, S, Cu, Zn stb. Szerves anyaghoz kötődnek a mikroelemk (Cu, Mo, Mn, Zn). A humusz csökkenti a környezeti ártalmakat, a toxikus nehézfémek megkötésével (PB, Cd, Hg). A humusz blokkolja a talaj azon ásványi részeit, ahol a foszfát ionok erősen lekötődnének, így csökkenti a foszfor inaktiválódását (humát hatást)

25 A humusz hatása a talaj a hő- és vízgazdálkodás szabályozásában A humuszanyagok vízfelvétele jelentős. A humuszban gazdag felső réteg sötétebb színű, jobban elnyeli a hősugarakat, gyorsabban felmelegszik, ugyanakkor hőkisugárzása is gyors. A humuszanyagok sav/bázis pufferoló hatása A humuszsavak nagyhatású pufferanyagok. A talajba került, illetve képződött savak/lúgok hatását képpesek közömbösíteni.

26 A talaj összes humusztartalama Hu% = organikus-C% * 1,724 A szerves anyagnak 100 kb. 58%-a C 58 Ha Hu% < 2%kicsi 2-4%közepes > 4%nagy = 1,724

27 A humuszminőség becslése A humuszoldat fényelnyelése, extinciója (E) alapján A humuszanyagok stabilitását kifejező stabilitási koefficienst (K) úgy kapjuk, hogy a NaF-os kivonat extincióját (E NaF ) osztjuk a NaOH-os szürlet extinciójának (E NaOH ) és a talaj humusztartalmának (Hu%) szorzatával. E NaF E NaOH * Hu% K értéke:-csernozjom >1,0 -erdőtalajok ~ 0,1 – 1,0 -szikeseknél ~ 0,01 – 0,1 K=

28 A talaj szervesanyag gazdálkodása A szerves C-tartalom a következőképen alakult: 400 éves rét-legelő4,1 C% 100 éves művelt szántó1,2 C% 150 éves művelt szántó1,0 C% A talajhasznosítás módja: Az USA-ban végzett 30 éves kísérletek szerint - a monokultúrában termesztett kukorica64,0%-kal - a monokultúrában termesztett búza73,0%-kal - a kukorica-búza-vöröshere váltógazdálkodása viszont csak17,0%-kal csökkentette a feltalaj humusztartalmát.


Letölteni ppt "A TALAJ SZERVES ANYAGAI. A talaj szerves anyagai A talaj élőlényei növények gyökérzete újraképződött szerves anyag:elhalt növényi humuszés állati maradványok."

Hasonló előadás


Google Hirdetések