Printer Friendly

Research and evaluation of relief effect on total carbon changes in soil/ Reljefo itakos bendrosios dirvozemio anglies kitimui tyrimas ir vertinimas.

Ivadas

Irstant organinems medziagoms atsipalaiduoja anglies dvideginis, kuris, patekes i atmosfera, didina esama siltnamio efekta. Eroziniai dirvozemio procesai, atsirandantys del reljefo itakos, neteisingo ukininkavimo, skatina dirvozemio degradacija. Ji mazina organines medziagos kiekius ir sudaro dar geresnes salygas tolesniam dirvozemio degradavimui. Pirmiausia organines medziagos isplaunamos dviem budais: vienos su tirpalais nukeliauja gilyn i podirvi, o kitos slaitais nuteka zemyn (Sleinys 2001). Pavirsinis derlingas sluoksnis gali buti nupustomas ar nunesamas nuo kalvu virsuniu, aukstesniuju slaito daliu ir nusodinamas reljefo apacioje. Vandens poveikis pavirsiniam dirvozemiui pasireskia, kai slaitas statesnis nei 3[degrees] ([TEXT NOT REPRODUCIBLE IN ASCII.] 1987). Dauguma isplaunamu medziagu susikaupia apatiniuose reljefo taskuose. Tad reljefas daznai daro itaka ir kitiems dirvodaros procesams, svarbiems humuso susidarymui ir jo kaupimuisi. Veikdamas dirvozemio vystymosi pobudi reljefas tiesiogiai ir netiesiogiai keicia kitus dirvodaros procesu intensyvumus. Skatinamas dirvodarines uolienos dulejimo intensyvumas, keiciama medziagine ir granuliometrine dirvozemio sudetis, augalijos ir gyvuju organizmu pasiskirstymas ([TEXT NOT REPRODUCIBLE IN ASCII.] et al. 1997).

Organines medziagos praradimas skatina tolesne dirvozemiu degradacija. Sis praradimas tiesiogiai veikia ir visa esama ekosistema. Tai geriausiai pasireskia lengvos granuliometrines sudeties dirvozemiuose. Juose humusas atlieka pagrindines sorbcines funkcijas (Mazvila 1998). Be to, Lietuvos teritorijoje nustatytas statistiskai patikimas linijinis neigiamas rysys tarp karbonatingojo horizonto gylio ir pH KCl rodiklio 30-120 cm storio dirvozemio sluoksnyje. Karbonatu kiekio koreliacinis rysys su dulkiu (0,050,001 mm) ir molio (<0,001 mm) daleliu kiekiu yra linijinis teigiamas, su smelio (10,05 mm)--linijinis neigiamas (Jankauskas, Jankauskiene 2006; Ruddiman 2003). Dirvodariniu uolienu granuliometrine sudetis (kartu ir karbonatingumas) taip pat kinta pagal tam tikra desninguma, budinga visiems reljefo rangams nuo elementariu pavirsiu iki aukstumos, ir pasizymi pastoviu karbonatingumo skirtumu. Todel rupesnes granuliometrines sudeties dirvodarines uolienos iskilusiuose reljefo pavirsiuose ne tokios karbonatingos negu idubusiuose skirtumas sudaro 4-9 % CaC[O.sub.3] (Cesnuliavicius 1999). Todel dirvozemiu, esanciu reljefo apacioje, pH reiksmes artimos neutraliai arba siek tiek sarminei terpei. Zinoma, tam didele itaka turi karbonatinio sluoksnio gylis. Jei jis yra negiliai, 40-50 cm gylyje, virsutiniu dirvozemio sluoksniu rugstingumas bus artimas neutraliam, jei giliau--rugstesnis. Karbonatinio sluoksnio gylis tures itakos nustatant bendraja angli (Danilevicius et al. 1977; Tothova et al. 2007).

Apskaiciuota, kad intensyvaus zemes naudojimo laikotarpiu (tarp 1850 ir 1998 metu) dirvozemio organines medziagos nuostoliu balanse viena trecdali (26[+ or -]9 Gt) sudare nuostoliai del dirvozemio erozijos ir apie du trecdalius (52[+ or -]8 Gt) del mineralizacijos (Ruddiman 2003).

Vykstanti absoliucioji medziagu akumuliacija--tai dirvodarines uolienos gausinimas junginiais is: atmosferos ir hidrosferos bei siu junginiu kaupimasis besiformuojanciame dirvozemyje. Dirvozemiuose kaupiama anglis (fotosinteze biomases sinteze--mirimas--suirimas--humifikacija--humuso kaupimasis), azotas (azoto fiksavimas--organizmu pasisavinimas--biomases mirimas--nitrifikacija--amonifikacija), lengvai tirpios druskos--gipsas, karbonatai, gelezies junginiai, silicis (is gruntinio vandens). Absoliuciajai medziagu akumuliacijai turi itakos ir dujinio azoto, anglies, sieros rezimas. Nustatyta, kad augalu vegetacijos metu nuo dirvozemio pavirsiaus isgaruoja didelis (5-30 kg [ha.sup.-1] per valanda, arba 600-700 kg [ha.sup.-1] per para) C[O.sub.2] kiekis. G. Liundergordas pavadino si reiskini dirvozemio kvepavimu. Trecdali sio kiekio gamina augalu saknys, o likusiaja--mikroorganizmai ir mezofauna. I atmosfera issiskiria ne daugiau nei 10 proc. dirvozemyje esancios angliarugstes kiekio. Likusioji jos dalis kaupiasi dirvozemio porose, istirpsta dirvozemio tirpale, dalyvauja karbonatiniu medziagu susidarymo ir tirpimo reakcijose.

Medziagu balansas dirvozemyje, kaip minejome, priklauso nuo reljefo salygu, t. y. kokiame slaito elemente formuojasi dirvozemis--jo virsuje (eliuviniame elementariajame arba isplaunamajame, geocheminiame landsafte), viduryje (tranzitiniame eliuviniame elementariajame geocheminiame landsafte) ar apacioje (akumuliaciniame elementariajame geocheminiame landsafte).

Medziagu balansas dirvozemyje buna teigiamas, neigiamas arba nulinis. Pazymetina, kad ivairiu medziagu balansas tame paciame dirvozemio profilyje gali buti visiskai skirtingo pobudzio. Kai balansas teigiamas, dirvozemyje vyksta medziagu akumuliacija, kuri gali buti absoliutine, santykine ir likutine.

Neigiamas medziagu balansas esti tuomet, kai medziagu isnesama daugiau negu inesama. Tai dazniausia vyksta dregno klimato ypac eroduojamuose kalnu slaitu dirvozemiuose. Medziagu sumazejimas gali buti dalinis arba bendrasis. Bendrasis mazejimas yra tuo atveju, kai tam tikro komponento pastebimai mazeja visame dirvozemio profilyje, pvz., jaurazemiu (Podzols) profilyje katijonu. Dalinis mazejimas--tai tam tikro komponento mazejimas tik virsutiniame dirvozemio horizonte, o ne visame profilyje.

Nulinis balansas budingas tiems dirvozemiams, kuriuose medziagu isnesimas ir inesimas yra subalansuotas.

Darbo tikslas--nustatyti anglies kieki dirvozemyje ir isanalizuoti jos kitima vertikaliame dirvozemio profilyje atsizvelgiant i reljefo itaka.

Dirvozemio meginiu paemimo ir analizes metodika Meginiu emimo metodika parengta remiantis dirvozemio meginiu emimo protokolu, parengtu Europos Sajungos organines anglies kiekio pokyciams nustatyti (1 pav.). Imant dirvozemio meginius naudojamasi tinkleliu. Tinklelis sudarytas is 100 elementu, kuriu indentifi-kavimo numeris isdestytas atsitiktine tvarka (1 pav.).

Elementu matmenys parenkami pagal analizuojama dirvozemio plota. Analizuojamas dirvozemio plotas, pazymetas staciakampiu (1 pav.), turi tilpti i tinkleli. Pasirinktas dirvozemio plotas gali buti staciakampis arba bet kokios kitos formos. Jei analizuojamas plotas netaisyklingos formos, tuomet nustatomos ir tinklelio kampu koordinates. Tai atliekama palengvinant elemento matmenu nustatyma. Imant dirvozemio meginius nustatomos analizuojamo ploto kampu koordinates. Koordinates nustatomos remiantis Europos koordinaciu sistema CRS arba tarpine ERTS89.

Elemento matmenys nustatomi tinklelio X ir Y krastines padalijus is 10. Tokiu budu meginiai sistemiskai imami atsizvelgiant i analizuojamo ploto dydi. Imti 1 ir 8 elementai (1 pav.). Ju parinkimas priklauso nuo eiles numerio dydzio. Nustatant elementa imami maziausia numeri turintys elementai, kurie patenka i analizuojamo dirvozemio ploto ribas. Neimami tie elementai, kurie is dalies patenka i analizuojamo ploto ribas arba jei meginius paimti elemente neimanoma. Tokiais atvejais imamas kitas elementas didesniu eiles numeriu.

Elementu skaiciaus parinkimas priklauso nuo analizuojamo dirvozemio ploto dydzio. Atsizvelgiant i analizuojamo dirvozemio ploto dydi meginiams parenkamu elementu skaicius nustatomas is 1 lenteles.

[FIGURE 1 OMITTED]

Kiekviename elemente pagal ISO 200a standarta rekomenduojamas imamu meginiu skaicius--25 (2 pav.). Maziausias imamu meginiu skaicius elemente yra 9, bet duomenys, gauti is analizes, negali buti laikomi reprezentatyviais.

[FIGURE 2 OMITTED]

Meginiu skaicius elemente parenkamas jo krastines padalijus is 6. Sios meginiu emimo vietos skirtos sudetiniam surinkti. Nepazeistos strukturos meginiai ,,ziedu" imami elemento centre dirvozemio tankiui nustatyti. Giluminis eminys imamas graztu iki metro gylio.

Pievu dirvozemiui analizuoti meginiai imami iki 30 cm gylio bei iki metro gylio. Nepazeistos strukturos meginiu, pasalinus virsutine paklote, su augalija imama trys kas 10 cm. Meginiams paimti naudojamas "ziedas". Sudetinis meginys imamas is 0-10 cm, 10-20 cm ir 20-30 cm gylio visose devyniose meginiu emimo vietose, taip pat ir nepazeistos strukturos meginio emimo vietoje. Sudetiniam meginiui paimti is kiekvienos meginio emimo vietos imamas nedidelis kiekis dirvozemio--apytiksliai apie 1 litra.

Emimo vietos pasirinktos atokiau nuo didesniu antropogeniniu tarsos saltiniu. Dirvozemio eminiai paimti salia Neries regioninio parko Buivydu gyvenvietes 5x5 m kvadrato plotuose (3 pav.).

[FIGURE 3 OMITTED]

Dirvozemio eminiai pries analize yra isdziovinami 140 [degrees]C apie 40 min. Analizuojamas dirvozemis yra persijo-jamas pro 1 mm akuciu tinkleli ir sutrinamas grustuveliu.

Analitinemis svarstyklemis atsisveriama iki 100 mg dirvozemio. Bendrosios anglies kiekis buvo nustatomas "Shimadzu SSM-5000A" prietaisu (4 pav.).

[FIGURE 4 OMITTED]

Atliekant TC (TC--bendroji anglis) analize, meginio indas su jame esanciu meginiu kaitinamas krosnyje mazdaug 900 [degrees]C temperaturoje 20 min. Kiekvienam meginiui naudojamas naujas indas.

Sunkiuju metalu koncentracijos buvo nustatomos naudojant karaliskojo vandens mineralizacijos procesa ir spektometrija.

pH nustatyta naudojant KC1 tirpala. Dirvozemio pH reakcijai nustatyti paimti tik is giluminio iki 1 m gylio paimti dirvozemio eminiai.

Tyrimu rezultatai

Analizes metu buvo atliekami dirvozemio bendrosios anglies, pH ir sunkiuju metalu tyrimai. Ju metu siekiama nustatyti bendrosios anglies pokyti, atsizvelgiant i karbonatu itaka ir geocheminius barjerus. Pirmame pievos plote nustatytos pH reiksmes tendencingai pasiskirsto sudetiniame dirvozemio eminyje nuo 0 iki 20 cm gylio (5 pav.). Siuose eminiuose matomas bendrosios anglies kiekio mazejimas nuo 4,264 iki 2,49, o pH reiksme pakilo 0,11. Analizuojant dirvozemio eminius iki metro gylio pH reiksmiu priklausomybe nuo bendrosios anglies kiekio nepastebima. Matoma, kad esamas dirvozemio rugstingumas atitinka neutralia terpe. Tokios terpes susidarymui itakos turi karbonatai. Bendrosios anglies kiekis nuo 40 cm gylio staigiai pakyla 26 %, o veliau krinta 86 %. pH reiksme iki 40 cm gylio kilo, bet 60-80 cm gylyje nukrito 1,5 %.

Analizuojant antraji pievos plota bendrosios anglies kiekis eminiuose iki metro gylio sumazejo nuo 1,2316 iki 0,1064 savo procentines reiksmes (6 pav.). pH dydis pakilo nuo 5 iki 5,73.

pH ir bendrosios anglies analize patvirtino, kad del vandens poveikio is virsutiniu horizontu pasalinamas CaC[O.sub.3]. Mazejant karbonatu kiekiui dirvozemis rugsteja. Bendrosios anglies kiekis sudetiniuose dirvozemio emi-niuose buvo 1,45 karto didesnis pirmame pievos plote. Giluminiuose eminiuose anglies skirtumas buvo mazesnis tik 1,35 karto daugiau pirmajame pievos plote, kuris yra zemesniame reljefo taske.

Analizuojamu sunkiuju metalu diferenciacija (7 pav.) landsaftineje pievos katenoje gana aiskiai pasireiskia tiriant ju lateraliosios diferenciacijos koeficientus, kurie apskaiciuojami pagal sia formule:

[K.sup.i.sub.ld] = [C.sup.i.sub.sa] / [C.sup.i.sub.te], (1)

cia: [K.sup.i.sub.ld]--lateraliosios diferenciacijos elemento i koeficientas; [C.sup.i.sub.sa]--cheminio elemento i koncentracija supe-rakvalinio landsafto dirvozemyje (atitinkamame gylyje), mg/kg; [C.sup.i.sub.te] cheminio elemento i koncentracija transe-liuvinio landsafto dirvozemyje (tame pat gylyje), mg/kg.

[FIGURE 7 OMITTED]

Daugelyje atveju [K.sup.i.sub.ld] > 1, t. y. visi trys metalai superakvalinio pievu landsafto dirvozemyje rodo tendencija kauptis. Nuosekliausiai tai pasireiskia cinko atzvilgiu, kurio [K.sub.ld] mazeja nuo 2,56 0-20 cm gylyje iki 1,21 60-80 cm gylyje. Svino ir vario lateraliosios diferenciacijos koeficientai su nedaugeliu sunkiai paaiskinamu isimciu rodo ta pacia tendencija.

Superakvaliniai [H.sup.+]-klases vandens migracijos landsaftai, kaip zinoma, paprastai apibudinami kaip issarmin-tu ir isplautu is eliuviniu bei transeliuviniu landsaftu dirvozemiu cheminiu elementu kaupimosi vieta. Tam palanki bendra susidaranti juose geochemine situacija: sustipreja mechaninis hidrodinaminis ir sorbcinis, susijes su molio mineralu ir humuso kaupimusi, geocheminiai barjerai, pastovus pavirsutinis ir intradirvozeminis tirpiu vandenyje metalu junginiu iplaukimas, didesnis dirvozemio storis ir veikiantis jame filtracinis geocheminis barjeras. Pavirsutiniuose dirvozemio horizontuose iki 3540 cm gylio bendrosios anglies kiekis virsija atitinkama jos koncentracija transeliuvinio landsafto pozicijoje nuo 2,9 iki 3,3 karto, o iliuviniame horizonte B--net 18,2 karto.

Nenuostabu, kad tokiomis salygomis ypac intensyviai kaupiasi ir sorbuojami humusu is dirvozemio tirpalu metalai. Kaip matoma is 7 pav., aktyviau kaupiami cinkas ir svinas, ypac puveniniame dirvozemio horizonte.

Isvados

1. Analizuojant dirvozemio organines medziagos praradima, svarbu atsizvelgti ne tik i reljefa, kuris daro nemaza itaka, bet ir i klimatinius rodiklius, nes klimatas, tiesiogiai veikdamas reljefa, taip pat daro didele itaka organines medziagos pokyciams, nes veikia globaliai ir yra jautrus technogeniniam poveikiui bei tarsai (rugstus lietus).

2. Vandens erozija labiausiai paveikia mazos granuliometrines sudeties dirvozemius, nes juose didesne vandens filtracija. Be to, jie jautresni kitiems klimatiniams rodikliams, skatinantiems ne tik didesni isplovimo masta, bet ir organines medziagos mineralizacija.

3. Dirvozemyje esantys karbonatai priklausomi nuo granuliometrines jo sudeties ir molio mineralu kiekio. Jie taip pat lemia dirvozemio derlinguma, nes reguliuoja pH pusiausvyra i neutralios arba sarmines terpes puse.

4. Atlikus bendrosios anglies ir pH tyrimus nustatyta, kad dirvozemyje esantis anglies kiekis didesnis apatiniame reljefo taske (superakvalinis landsaftas). Tai leme ne tik organines medziagos pernesimas, bet ir karbonatai, suteikiantys neutralia terpe.

5. Daugeliu atveju Kild > 1, t. y. visi trys metalai superakvalinio pievu landsafto dirvozemyje rodo tendencija kauptis. Sunkiuju metalu kaupimasi skatina humusas, turintis geru sorbciniu savybiu.

Literatura

Cesnuliavicius, A. 1999. Lietuvos reljefas: morfologiniai ir morfografiniai aspektai. Vilnius. 193 p.

Danilevicius, V.; Matulevicius, J.; Motuzas, A., et al. 1977. Organine dirvozemio dalis, is Dirvozemio mokslas ir geologijos pagrindai. Vilnius: Mokslas, 12-136.

Jankauskas, B.; Jankauskiene, G. 2006. Kiekybiniai eroduojamu dirvozemiu organines medziagos pokyciai del skirtingo zemes naudojimo, Soil Science andAgrochemistry 4: 1-10.

Mazvila, J. 1998. Lietuvos dirvozemiu agrochemines savybes ir ju kaita. 174 p. Ruddiman, W. F. 2003. The anthropogenic greenhouse era began thousands of years ago, Climate Change 61(3): 261293. doi:10.1023/B:CLIM.0000004577.17928.fa

Sleinys, R.; Janusiene, V. 2001. Dirvodaros ir humifikacijos procesu ypatumai kalvotame moreniniame reljefe, zemdirbyste 52: 157-171.

Tothova, I; Igaz, D.; Antal, J. 2007. Dirvozemio dregmes judejimo modeliavimas Slovakijos klimato salygoms taikant Hapllicc Luvisols (HMm) ir Albihapllic Luvisols (HMI) modelius, Journal of Environmental Engineering and Landscape Management 15(2): 6975.

[TEXT NOT REPRODUCIBLE IN ASCII.]

[TEXT NOT REPRODUCIBLE IN ASCII.]

Mantas Pranskevicius(1), Pranas Baltrenas(2)

Vilniaus Gedimino technikos universitetas El. pastas: (1) mantas.pranskevicius@ap.vgtu.lt; (2)pbalt@ap.vgtu.lt
1 lentele. Elementu skaiciaus parinkimas pagal analizuojama
dirvozemio plota

Table 1. Selection of the number of cells under the analysis of
soil surface area

Analizuojamo ploto dydis, ha Parenkam? elementu skaicius

<5 3

5-10 4

10-25 5

>25 6

5 pav. Dirvozemio pH ir bendrosios anglies kiekis pirmame
pievos plote

Fig. 5. Soil pH and the carbon content of the first meadow area

 PH Bendroji anglis, %

0-20 7,07 4,068

20-40 7,25 2,866

40-60 7,4 3,276

60-80 7,29 4,416

80-100 7,37 0,6054

0-10 7,4 4,264

10-20 7,51 2,49

20-30 7,45 2,046

Note: Table made from bar graph.

6 pav. Dirvozemio pH ir bendrosios anglies kiekis antrame
pievos plote

Fig. 6. Soil pH and the carbon content of the second area of
Grasslands

 PH Bendroji anglis, %

0-20 5 1,2316

20-40 5,05 0,9812

40-60 5,46 0,531

60-80 5,72 0,2424

80-100 5,73 0,1064

0-10 5,57 1,4042

10-20 4,9 1,3092

20-30 4,96 1,0876

Note: Table made from bar graph.
COPYRIGHT 2009 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2009 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Author:Pranskevicius, Mantas; Baltrenas, Pranas
Publication:Science - Future of Lithuania
Article Type:Report
Geographic Code:4EXLT
Date:Jul 1, 2009
Words:2137
Previous Article:Gyrotropic waveguides analysis/Girotropiniu bangolaidziu tyrimas.
Next Article:Spatial distribution of precipitation in Lithuania/Erdvine krituliu kiekio sklaida lietuvoje.
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2021 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters |