12.07.2015 Views

2. Tóth Tibor_ A szikes talajok képződése

2. Tóth Tibor_ A szikes talajok képződése

2. Tóth Tibor_ A szikes talajok képződése

SHOW MORE
SHOW LESS
  • No tags were found...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

Szikes <strong>talajok</strong> 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 <strong>szikes</strong>edéshazai 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 <strong>szikes</strong>edést.A kicserélhető kationok összetételemutatja az előbb említettösszefüggések hatását.H + kilúgzott <strong>talajok</strong>banA Ca ++ jól kötődikNa + ha az oldatban döntő arányban van


A hazai <strong>szikes</strong>ek keletkezésérevonatkozó elméletek


Sigmond, 1923 szerint a szárazföldi sós<strong>talajok</strong>kialakulásának fő tényezői a1. száraz éghajlat<strong>2.</strong> 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 <strong>szikes</strong> <strong>talajok</strong> 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 <strong>szikes</strong> <strong>talajok</strong> 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 <strong>szikes</strong>edés Scherf által megjelölt feltételeit, úgy mint1. nem túlságosan mélyen a felszín alatt CaCO3 tartalmú pleisztocén rétegek jelenléte.<strong>2.</strong> 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 <strong>szikes</strong>edés 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 <strong>talajok</strong>. Ez a <strong>szikes</strong>edés 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 <strong>szikes</strong>edést 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 <strong>szikes</strong>ek javításához tehát szerves anyagok alkalmazása javasolható.


Sümeghy 1937 szerint a <strong>szikes</strong>edést 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 vízhatlan<strong>szikes</strong> réteg. "Ahol a silt a felső-pleisztocén agyagoslöszös üledékre települt, a <strong>szikes</strong>ség is fellépett."


Kreybig és Endrédy geológiai okokra vezeti vissza a<strong>szikes</strong>edést, 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 <strong>szikes</strong>edést... az idősebb jelenkorban kialakulterdőtakarónak nagy szerepe volt.""Meglepő, hogy a legtöményebb talajvizeket a jó <strong>talajok</strong> alatttaláljuk és a rossz <strong>szikes</strong>ek alatt a talajvíz sokkal hígabb.""... a <strong>szikes</strong>ek egy-egy folyóvölgy keresztmetszetben ténylegközelítőleg azonos tengerszín feletti magasságban fordulnakelő. Esetünkben ez a magasság 9<strong>2.</strong>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 <strong>szikes</strong>ek 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 <strong>szikes</strong>edés fő tényezője.


Máté, 1955 szerintKarcag környékén a <strong>szikes</strong>ek előfordulására az jellemző, hogy1. domborzat szerint legalacsonyabban a réti <strong>talajok</strong>, magasabban a <strong>szikes</strong>ek éslegmagasabban a csernozjomok helyezkednek el. A réti 84-85 m, <strong>szikes</strong>ek 85-88m. Nem lehet hajszálpontosan megadni, sok átmeneti forma van<strong>2.</strong>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 <strong>talajok</strong>nakvan átmenete a kotus, tőzeges <strong>talajok</strong> felé.B. A <strong>szikes</strong> <strong>talajok</strong> 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 <strong>talajok</strong> vannak. Talajvíz 4-5 m mélyen,rozsdás, esetleg glejes foltokD. Mezőségi talaj alatt a talajvíz 7-8 m mélyen van, 100-120 cm-nál gyakran<strong>szikes</strong> 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 <strong>szikes</strong>ek koraZólyomi, 1945 szerint az óholocén első fázisában alakultak ki a <strong>szikes</strong>ek (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 <strong>szikes</strong>edést, 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 <strong>szikes</strong>edés, mintegy 24-30 000 évvel időszámításelőtt. A vonatkozó paleotalaj Hajdúnánás és Hajdúszoboszló között 25-30 kmtávolságon kimutatható.Ezzel párhuzamosan a magasabb területeken csernozjom <strong>talajok</strong> 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 <strong>szikes</strong>edés játszódott le.


Szikesedés a talajszelvénybenGedroitz sémája a <strong>szikes</strong> <strong>talajok</strong> fejlődéséről-1. normális (nem <strong>szikes</strong>) talaj: nincs só a talajoldatban, a kicserélődési komplexbenkétértéku kationok, a kolloidok flokkuláltak, a talaj semleges.-<strong>2.</strong> (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 <strong>2.</strong>-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 <strong>szikes</strong>talajszelvényeksavanyúszulfáttalaj 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 <strong>szikes</strong> 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 <strong>2.</strong>5 -átidőben befolyásoló tényezők szerepeTengerszint felettimagasság (m)Apaji összefüggés a talajvíz megemelkedett szintje, EC-je és a 0-120 cm-es réteg EC<strong>2.</strong>5értéke között. R=0.6**, illetve 0.4*6594.894.694.4432194.29493.893.693.493.29309<strong>2.</strong>80 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4EC az 1:<strong>2.</strong>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 víz20-1<strong>2.</strong>5 -12 -11.5 -11 -10.5 -10 -9.5 -9d 18 O [‰ ] VSMOW0


Alföld 1:500 000 méretarányú agrogeológiaitérképek és a <strong>szikes</strong> <strong>talajok</strong> térképénekstatisztikai összefüggés-elemzéseKét származtatott változó síkjában a <strong>szikes</strong> 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

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!