2. Tóth Tibor_ A szikes talajok képződése

Szikes talajok képződéseA sók természete

párolgás>csapadék& szelektív Ca>Nakicsapódásgeokémiai hatásoksok csapadék éslefolyó víz, a tengervízhatásaA természetesvizekionösszetételeAz ábrán a természetes vizekNa/(Na+Ca) aránya van. 3folyamat határozza meg:evapokoncentráció ésszelektív ásványkicsapódás abumeráng felső szárán és aváltozó összetételű csapadéka bumeráng alsó szárán. ACl/(Cl+HCO3) hasonló ábra.

EvaporatívsódúsulásHCO3 csökkenCa csökkenkicsapódásA hipersós vizekösszetétele hogyanalakul.mCa a Ca molkoncentrációjasepiolite=MgSi 3 O 6 (OH) 2

Ciklikussódúsulás éshígulásaz egyensúlyi oldat alkotóiHipersósoldatbanNa>=Mg>Ca ésCl>=SO4>HCO3a koncentrációsorrend,édesvízbenCa>=Mg>Na ésHCO3>Cl>=SO4.

TalajoldatA víztartalom változásávaljelentős eltolódásoklehetnek.Az ionok és ionpárokelmozdulhatnak

folyóvízbőlnyertöntözővízfelszínivízelvezetésÖntözésesrendszerbenMinden vízforgalmitényező sómozgással isjár, kivéve a csapadékot,párolgást és avízinövényekvízfelvételét.felszínalatti vízelvezetésAz ábra nem tartalmazzamásodlagos szikesedéshazai leggyakoribbmódját a talajvízbőltörténő asófelhalmozódást, mivelaz öntözés szempontjábóloptimális viszonyokatfeltételez, ami gyakranhibás feltételezés.

Klimatikus különbségekA különböző klímákban abeszivárgás és az azt kísérőkilúgzás eltérő. Arid vidéken azöntözés lehetőséget teremt kevésbeszivárgásra, de a nedvesvidékhez képest nincs meg a mélybeszivárgás hatása, és ez okozmásodlagos szikesedést.A kicserélhető kationok összetételemutatja az előbb említettösszefüggések hatását.H + kilúgzott talajokbanA Ca ++ jól kötődikNa + ha az oldatban döntő arányban van

A hazai szikesek keletkezésérevonatkozó elméletek

Sigmond, 1923 szerint a szárazföldi sóstalajokkialakulásának fő tényezői a1. száraz éghajlat2. vizet át nem eresztő altalaj3. olyan hidrológiai viszonyok melyek időszakonkénttúlbő nedvességgel árasztják el a talajt.

Scherf elméletét Jenny 1941 röviden foglalja össze.A felső pleisztocén felszín a Riss-Würm interglaciálisban erősenleerodálódott, a kialakult felszínalatti völgyek nyújtják a lúgostalajvizet. A Na tartalmú talajvíz ugyanis nem tud amélyedésekből elszökni, csupán a felette lévő 4-6 m vastagrétegbe kapillárisan felemelkedni. Ha a szárazság hatására feljutakkor a víz elpárolog és a só visszamarad. Scherf szerint a sóstalajvíz és a száraz klíma a magyar szikes talajok kialakulásánakszükséges és elegendő feltétele.Scherf szerint a szoloncsák és szolonyec képződés nem akilúgzás függvénye, hanem eltérő földtani rétegződéskövetkezménye. Ha egy eltemetett völgy fölött vagyunk amitpleisztocén üledék (folyami vagy eolikus) borít akkor a talajszoloncsák, mert a talajvíz elég közel van a felszínhez ahhoz,hogy a sók felvándoroljanak és kivirágozzanak. Ha a felszíneneredetileg is savanyú, igen rossz vízáteresztőképességu folyamiholocén iszap van akkor szolonyec képződik, ez részbenneutralizálódik a felemelkedő sók miatt és Na-agyag is kialakul.

szolonyecszoloncsák

Székyné Fux és Szepesi 1959 akik egy hortobágyi szolonyec talaj ásványi összetételétvizsgálták úgy tartják, hogy a szikes talajok képződésénél a kilúgzási folyamatok nem játszottak szerepet.Megállapítják, hogy az alföldi lösz egyszerűen agyagos lösz, aminek a kialakulásában a víznek fontosszerepe volt. Megállapítják, hogy a plagioklász (albit [nátriumföldpát] és anortit [kalciumföldpát]) jelentősmennyiségben van jelen az A és B2 szintekben.Szerzők szerint a talaj kialakításában szerepe van a Tiszának is, mivel vannak a szelvényben olyanásványok amelyek a Tisza völgyéből származnak (a Vihorlát-Gutin vulkáni vonulat andezitjéből származóplagioklász, zöldamfibol és hipersztén, valamint a kárpáti homokkőből származó kvarc).Ismertetik a szikesedés Scherf által megjelölt feltételeit, úgy mint1. nem túlságosan mélyen a felszín alatt CaCO3 tartalmú pleisztocén rétegek jelenléte.2. az első vízzáró réteg, a kék felsőpleisztocén agyag teknőszerű felszíne a meszes réteg alatt nem túlmélyen, ez teszi lehetővé a sós talajvíz összegyülekezését &3. "alkáliákban dús talajvíz jelenléte, mely hajszálcsövesség révén a száraz időszakban felemelkedik éscserebomlás révén sziksót termel."Szerzők véleménye szerint a 3.feltétel nem fogadható el, mert a szikesedés fő oka a löszben levő nagydiszperzitásfokú CaCO 3az CaCO 3 + 2 H 2 O Ca(OH) 2 + H 2 CO 3egyenlet szerint CO 2 mentes vízben Ca(OH) 2 képződés játszódik le. Ebből literenként 0,0131 g oldódik és10,2-es a pH. Ez a szerzők szerint a legkitűnőbb természetes szilikát feltáró anyag. Ez a szilikát lebomlásaz oka annak, hogy az A szintben uralkodnak az amorf anyagok és ezek okozzák a talaj kedvezőtlentulajdonságait. Az amorf SiO 2 egy részét nyáron a kapillárisokon felemelkedő víz a felszínre juttatjakivirágzás formájában. Az amorf alkotórészek mellett sók is jutnak így a talajba, de ezek nagyrésztadszorbeálva vannak. "A Ca(OH) 2 állandóan termeli az amorf alkatrészeket és bázisokat." Amikor azagyagásványok eltűnnek a kolloidfrakcióból a szerepüket teljesen az amorf alkatrészek veszik át. "Ezek alegrosszabb struktúrájú talajok. Ez a szikesedés végső foka.""Az amorf anyagok igen sok tekintetben különböznek a hidratált agyagásványok géljeitől."(gázátbocsátás,diffúziós sebesség, adszorpció és humuszanyagmegkötés rosszabb,_elektrolit megkötőképesség jobb).Az olyan javítási eljárások emelyek a talajvízszintet megemelik (rizs, árasztásos öntözés, tó) növelik aCa(OH) 2 mennyiségét és további szikesedést okoznak. Az elektrolitokkal történő javítás, meszezés,digóföld alkalmazása, forgatás is serkenti a folyamatot ha a CaCO 3 mennyiségét növeli.A szerves anyagok azonban nagymértékben adszorbeálódnak az agyagásványokon, az amorf anyagokon is.Hozzájárulnak a szervetlen anyagok deszorpciójához, tehát az elektrolit tartalom csökkenéshez. Ezentípusú szikesek javításához tehát szerves anyagok alkalmazása javasolható.

Sümeghy 1937 szerint a szikesedést okozósókat a talajvíz és a csapadékvíz is a löszösüledékből mossa ki. A löszös üledék Na tartalmanagy mind a siltben (a felső-pleisztocén löszösüledékek általános takarója, ó-holocén löszös üledék,0,5- 2,25 m vastag, a homok-iszap-agyag egyenlőarányban van benne) és az alatta fekvő, agyagoslöszös rétegben is. A siltben vonul végig a vízhatlanszikes réteg. "Ahol a silt a felső-pleisztocén agyagoslöszös üledékre települt, a szikesség is fellépett."

Kreybig és Endrédy geológiai okokra vezeti vissza aszikesedést, a Na felhalmozódást az Alföld peremihegységekben nagy mennyiségben előforduló Na tartalmúkőzetek mállási termékeinek a lefolyástalan medencébentörténő feldúsulása okozza."A mélyebb talajvízszintnek erősen nátriumhidrokarbonátosvizei a peremi hegységek vulkáni tufáiból, főként a riolittufábólszármaznak... Az erősen meszes lösz kémiai okokból nagybanelősegíti a szikesedést... az idősebb jelenkorban kialakulterdőtakarónak nagy szerepe volt.""Meglepő, hogy a legtöményebb talajvizeket a jó talajok alatttaláljuk és a rossz szikesek alatt a talajvíz sokkal hígabb.""... a szikesek egy-egy folyóvölgy keresztmetszetben ténylegközelítőleg azonos tengerszín feletti magasságban fordulnakelő. Esetünkben ez a magasság 92.7-94 m között van."

ÜledékekfolyóvizitengeriAz Alföld keresztmetszete és felszínalatti és talajvízáramlásirendszere (ERDÉLYI, 1979)A Duna-völgy magasabb és durvább szemcsösszetételű, mint a Tisza-völgy

Várallyay 1967 isa medenceelméletgondolatmenetétköveti

Mádlné Szőnyi Judit és Tóth József, 2006

Simon Szilvia, Mádlné Szőnyi Judit, 2011

Kuti 1989 szerint a Duna és Tisza völgyében a talajvízben asófelhalmozódás, ezen belül a talajvíz nátrium-hidrogénkarbonátos jellegkialakulásának oka az, hogy a hátság felől áramló talajvíz a folyóvisszaduzzasztó hatása miatt megreked. Mivel kevésbé tud elfolyni, de párologés folyamatosan kap utánpótlást besűrűsödik, és a legtovább oldatban maradókation, a Na lesz uralkodó. Adatai szerint a szikesek alatt a talajvízben a Na azuralkodó kation és hidrogénkarbonát az uralkodó anion.

Mados talajvízszint észlelésekvizsgálatával hangsúlyozta, hogy abeszivárgás és kapilláris vízemelés általérintett talajmélységek átfednek, és ez ahortobágyi szikesedés fő tényezője.

Máté, 1955 szerintKarcag környékén a szikesek előfordulására az jellemző, hogy1. domborzat szerint legalacsonyabban a réti talajok, magasabban a szikesek éslegmagasabban a csernozjomok helyezkednek el. A réti 84-85 m, szikesek 85-88m. Nem lehet hajszálpontosan megadni, sok átmeneti forma van2.térkép hasonlítás alapjánA. Réti talaj ott van, ahol mocsarak, állandóan vizenyős területek voltak.1783-as katonai vs Kreybig térkép. Ezeken a helyeken savanyú humuszképződött az anaerob viszonyok között. A mész lemosódott. A réti talajoknakvan átmenete a kotus, tőzeges talajok felé.B. A szikes talajok ott vannak ahol nem volt állandó vízborítás, hanem csak azáradás idején kerültek víz alá. Nyáron felfelé irányuló mozgás van, későbbkilúgzás. Nem szoloncsákokból alakultak ki.C. Helyenként szolonyeces átmeneti talajok vannak. Talajvíz 4-5 m mélyen,rozsdás, esetleg glejes foltokD. Mezőségi talaj alatt a talajvíz 7-8 m mélyen van, 100-120 cm-nál gyakranszikes réteg

Vizenyős területek lecsapolásaA felszíni vizek szerepét mutatja a fólia. Vízállás esetén asófelhalmozódás a terület peremén jelenik meg. Halecsapolják az egész területen sófelhalmozódás jelentkezik.

A hazai szikesek koraZólyomi, 1945 szerint az óholocén első fázisában alakultak ki a szikesek (i.e.8000-5000) amikor az Alföldön klimatikus sztyepp növényzet dominált, "meleg,száraz, szélsőséges éghajlat alatt a szélsőséges vízjárású folyók időnkénterősen kiszáradó, széles árterén".Gábris, 1995 régészeti feltárások üledékföldtani vizsgálata alapján a holocénkét időszakában említ szikesedést, i.e. 6600-6200 és kb. i.e. 5000 körül.Szöőr et al., 1991 szerint a Hajdúságban elárasztott réteken a KözépsőWürmben játszódott le az első szikesedés, mintegy 24-30 000 évvel időszámításelőtt. A vonatkozó paleotalaj Hajdúnánás és Hajdúszoboszló között 25-30 kmtávolságon kimutatható.Ezzel párhuzamosan a magasabb területeken csernozjom talajok képződtek.Nyilas és Sümegi szerint a Felső Pleisztocénban (Würm 3) malakológiaivizsgálatok alapján időszámítás előtt 17000 és 14600 év körül a Hortobágyszáraz, meleg löszpusztaság volt ahol helyenként szikesedés játszódott le.

Szikesedés a talajszelvénybenGedroitz sémája a szikes talajok fejlődéséről-1. normális (nem szikes) talaj: nincs só a talajoldatban, a kicserélődési komplexbenkétértéku kationok, a kolloidok flokkuláltak, a talaj semleges.-2. (ábrán a.)szoloncsák: Sekély sós talajvíz hatására sófelhalmozódással{szoloncsákosodás, salinization} képződik 1.-ből. Sok só van a talajoldatban, sok Na van akicserélődési komplexben, a sok só flokkulálva tartja a kolloidokat, a pH nem feltétlenülnagy.-3. (ábrán b.)szolonyec: Szolonyocesedéssel {de-salinization (kilúgzás) + alkalinization=aNa-nak a kicserélődési komplexumba kerülése. Nevezik sodification-nek is} képződik 2.-ből.Ha kétértéku kationok voltak akkor a szoloncsák normális talajjá alakul. Mivel legtöbbszörjelentős kicserélhető Na van ezért a kilúgzás hatására a Na hidrolízise következtébennátrium hidroxid keletkezik, amiből nátrium karbonát képződik. Kevés só van atalajoldatban, dominál a Na a kicserélődési komplexben, a kolloidok diszpergáltak,oszlopos B szint képződik kemény aggregátumokkal.-4. (ábrán ~c.)szology: Szologyosodással {'Sigmond:degradation} képződik 3.-ből. Aszolonyec kilúgzása során a diszpergált kolloidok lefelé mozdulnak a talajban. A kolloidok(agyagrészecsék és szervesanyag) eltávolítása következtében csökken a kation kicserélőképesség, nő a kicserélhető H és a pH csökken. A kemény, nehéz oszlopos B2 szint felettegy világos, könnyu A2 (valójában E!) szint alakul ki. Később a B2 oszlopos szerkezete is

CO 3szoloncsákszolonyecsztyeppesedő szolonyec

Különböző szikestalajszelvényeksavanyúszulfáttalaj szolonyecszologyszoloncsák

Szikes kutatókA hazai szikkutatás korai kiemelkedő alakjai: Tessedik Sámuel, Szabó József, Irinyi János,Treitz Péter, Inkey Béla, 'Sigmond Elek, Endrédy Endre, Kreybig Lajos, Mados László, ScherfEmil, Magyar Pál, Soó Rezső, Herke Sándor, Prettenhoffer Imre, Ballenegger Róbert, AranySándor, Erdélyi Mihály, Szabolcs István, Darab Katalin , Filep GyörgyNéhány jelenleg is aktív kutató szakterületenkénttalajtan : Várallyay György, Máté Ferenc(hidro)geológia: Kuti László, Molnár Béla, Tóth József, Szőnyi Judit, Sümegi Pálásványtan: Szendrei Gézabotanika: Bodrogközy György, Varga Zoltánné, Bagi István, Molnár ZsoltFöldrajz: Rakonczai JánosKutató központokTAKI, MÁFI, ÖBKI, ELTE, DE, SZE, HNP, KNPNéhány külföldi szikes kutató központ- USA: George Brown Jr. Salinity Laboratory, Riverside CA- Izrael: Institute of Soils and Water, The Volcani Center, Bet Dagan- Ausztrália: CSIRO Division of Land Resources Management, Wembley- India: Central Soil Salinity Research Institute, Karnal- Oroszország: Dokucsájev Talajtani Intézet, Moszkva- Kína: Nanjing Institute of Soil Science, Academia Sinica, Nanjing- Egyiptom: Salinity Laboratory, Alexandria University, Alexandria- International Center for Biosaline Agriculture, Dubai

A talaj sófelhalmozódásravonatkozó megfigyeléseink

Talajvíz EC (mS/cm)Apaj: a 0-120 cm-es réteg EC 2.5 -átidőben befolyásoló tényezők szerepeTengerszint felettimagasság (m)Apaji összefüggés a talajvíz megemelkedett szintje, EC-je és a 0-120 cm-es réteg EC2.5értéke között. R=0.6**, illetve 0.4*6594.894.694.4432194.29493.893.693.493.293092.80 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4EC az 1:2.5 szuszpenzióban (mS/cm)Talaj szelvénybeli só koncentráció változások: atalajvíz mélységének és EC-jének szerepe jelentős

Karcagon egy időbenvizsgált fúrólyukakbannumerikusan kapottösszefüggésEC_50–60 cm = 0,418 + 0,07514·EC_tvíz– 0,00184·Tvízszint 15’ utánR² = 0,467 , n=66(Tóth és Várallyay 2001)

Hortobágy, Nyírőlapos-i mintaterületA feltalajsótartalmávalösszefüggéstmutatógeológiaitényezők

Hortobágy, Nyírőlapos-i mintaterületSzáraz meleg időszakban a sófelhalmozódás folyamataFelületi hő mérséklet 34.2 36.7 43.2 38.4 24.3t o CSalvio-Festucetum s. Achilleo-Festucetum p. Artemisio-Festucetum p. Camphorosmetum a. Puccinellietum l. Agrosti-Alopecuretum p.maximális só koncentráció a talaj felszín közeli rétegébenKapilláris vízemelkedésa talajvízbő l

Hortobágy, Nyírőlapos-i mintaterületDURING WET SEASONNedves időszakban a sófelhalmozódás folyamataHydraulic 80 0.001 8conductivity in Acm/dayrain rain rainSalvio-Fest Achilleo-Fest Art-Fest Camph. Puccinellietum Agr-AlopinfiltrationWater movementrunoffmaximum salt ccrunoffwater

OldatBr/Cl* 10^4aránya (mg/l)Hortobágy, Nyírőlapos-i mintaterületBromid és klorid ionok a sóforgalom értelmezésében1000A, B, BC és C talajszint, GW talajvízfelszíni mintákban nagyobb Br100419Aa 6 és 249 szelvény tvizében besűrűsödés106A249GW6GW6C249C 249BC6BC249B419B249A419BC419C419GW6Ba 419 szelvény egyenese: a csapadék és tvíz keveredésének jele110 100 1000 10000Oldat Cl tartalma ( mg/l)

Hortobágy, Nyírőlapos-i mintaterületTrícium [TE]Összes szilárd [g/l]Fórizs István stabilizotópos vizsgálatai a sóforgalomértelmezésébenNyírőlapos, talajvízkutakHortobágy65tríciumösszes szilárd419. szelvény, erős beszivárgás és párolgás201816436. szelvény, erős feláramlás1412108261249.erős feláramlás4mélységi víz20-12.5 -12 -11.5 -11 -10.5 -10 -9.5 -9d 18 O [‰ ] VSMOW0

Alföld 1:500 000 méretarányú agrogeológiaitérképek és a szikes talajok térképénekstatisztikai összefüggés-elemzéseKét származtatott változó síkjában a szikes területekhelyzete

TFAK1 - quantificated texture-1.0 0.0 1.0VÁGÁSOK A KVANTIFIKÁLT VÁLTOZÓK SÍKJÁBAN-.875.595SO 4 HOMOK CO 3CO 3 KLISZT SO 4-.325AGYAG-.945-2 -1 0 1TTKT1 - quantificated ion type SZIKES □ NEM SZIKES