Changes in the structure and formal K-Ar age of soil minerals in response to mineral fertilization

Abstract

Ismeretes, hogy trágyázás hatására a talaj agyagásványai megváltoztatják szerkezetüket. Továbbá az is, hogy az Alföld fiatal üledékein mérhető formális K-Ar „korok” legtöbbször mezozoosak. Azaz lényegében megőrizték képződésük korát, mely a lepusztulás, elszállítódás és lerakódás folyamán csak nagyon keveset változhatott. Következésképpen a talajműveléssel járó ásványátalakulás megváltoztatja a formális K-Ar korokat is. Ennek a valószínűsíthető effektusnak a kimutatására tettünk kísérletet annak reményében, hogy a K-Ar módszer alkalmassá tehető azoknak az elváltozásoknak az integrális mérésére, melyeket az agyagásványok képződésük óta elszenvedtek. E munka során biztató eredményeket értünk el, és sikerült körvonalaznunk a további megoldandó feladatokat. Kimutattuk, hogy:A soha nem trágyázott erdő talaj agyagásványainak K-Ar „kora” idősebb a szomszédos, trágyázott nagyüzemi szántó agyagásványainak „koránál”. Az ismert mennyiségű NPK-val trágyázott talajok agyagásványai közül a nagyobb mennyiségű K-műtrágyát kapott talaj agyagásványain mutatható ki fiatalodás, mintha az effektusnak küszöbértéke lenne. A K-műtrágyát nem kapott talajok közül azok kora az „idősebb”, amelyek NP-trágyázásban részesültek. Ez a növényzet K-felvételével lenne magyarázható: ha a NP-trágyázás hatására a növényzet több káliumot vesz fel úgy, hogy a felvett kálium részben a rétegszilikátokból származik. Ebben az esetben a K-Ar kor akkor növekedhet, ha a kálium a 40Ar(rad)-nál nagyobb arányban távozik az agyagásványokból. Ez lehetséges, mivel a 40Ar(rad) keletkezésekor a bomlás visszalökődési energiájának segítségével a 40Ar(rad) átjuthat az oktaéderes rétegbe.A bemutatott 2. táblázat adatai szerint a K-Ar „kor” függ a szemcsemérettől, a kisebb szemcsék „fiatalabbak”. Ez a függés rendkívül hasonló a kisfokú metamorfitokon megfigyelthez. A fiatal üledékek nemcsak a kort, hanem annak a szemcsemérettől való függését is megőrizték a kisfokú metamorfózistól a talajképződésig eltelt idő alatt. A szemcseméret függés oka az illitesedés folyamatának elhúzódása az átalakuláshoz szükséges kálium lassú diffúziója miatt. Az üledékes kőzeten kialakult talaj szemcseméretét a szállítás és talajképződés során végbement aprózódás és mállás ugyanakkor tovább alakítják. Ha tehát a trágyázás hatására bekövetkezett változást kívánjuk vizsgálni, akkor alapvető követelmény, hogy a referenciának használt és a hozzá hasonlított talajból ugyanazt a szemcseméretet vizsgáljuk. Emiatt, a szemcsék összetapadását elkerülendő, kísérletet tettünk a szemcsék karbonátmentesítésére, továbbá a humuszsavak elroncsolására is.A 3. táblázatban együtt tanulmányozhatók a kezeletlen mintákból és a karbonát- és humuszmentesített mintákból elválasztott ásványokon mért K, 40Ar(rad) és koradatok. A karbonát- és humuszmentesítés hatására minden mintában dúsult a Kkoncentráció, a formális K-Ar kor szintén emelkedett, ami azt mutatja, hogy a minták illittartalma nőtt. Emellett azonban a kontrollhoz képest „fiatalodott kort” csak a 4. és 7. minta esetén észleltünk, e két minta közös vonása a K-tartalom nagyobb növekedése és a műtrágyaként hozzáadott kálium magas értéke; ez az eddigiek fényében nem meglepő. Érdekes viszont, hogy a káliumban leggazdagabb 10. minta kora nem csökkent érdemben. Ennek oka vélhetően az, hogy ez a talaj volt a legnagyobb mennyiségű NP-műtrágyával kezelve, ami megnövelhette a növényzet Kfelvételét is (vagy az NH4-ion K-iont szorított ki), így az agyagásványok átalakítására kevesebb kálium maradt.A módszer alkalmazása olyan referencia talaj használatát kívánja meg, ami eredetileg azonos volt a vizsgált talajjal, de trágyázásban nem részesült. Ezt a feltételt egy öreg erdő talaja teljesíti. Az öreg erdők ritkasága az Alföldön azonban korlátozza a módszer alkalmazhatóságát. Felvetődött a kérdés, hogy mivel a kálium nagyon gyorsan megkötődik, a mélyebb talajréteg nem használható-e referencia talajként? A formális K-Ar kor mélységfüggését a 4. táblázatban foglalt adatok egyértelműen mutatják, a mélységgel a formális kor nő. Ebben az esetben viszont nem különböztethető meg a K-műtrágya és az ősi növényzet feltalajban akkumulált K-hatása. A feltételezett effektus kimutatása után a mérési módszer kidolgozása további vizsgálatokat igényel, mindenekelőtt a mintaelőkészítés területén. A továbblépéshez nélkülözhetetlennek látszik az agyagásványminták XRD módszeres vizsgálata. Továbbá a szmektit, az I/S és az illit szétválasztásának, illetve dúsításának megkísérlése eltérő peptizálódásuk alapján, esetleg a kisebb méretű ásványok elválasztása centrifugálással.Az alkalmazási lehetőségek közül fontos lehet az ásványátalakulás mértékének tanulmányozása a talajtípus és a művelés történetének függvényben; a növényzet milyenségének hatása az ásványátalakulásra; továbbá az alföldi folyók gátjai között a folyószabályozás óta leülepedett, azonos fekün képződött talajon a kor mélységfüggésének tanulmányozása, ami ebben az esetben lehetővé tenné a növényzet által felszínre szállított kálium mennyiségének és ásványátalakító hatásának elkülönített tanulmányozását.