Znanost o tlu ili pedologija (p e d o n , tlo, l o c o s , govor), interdisciplinarno područje znanosti.

TLO - formira tanki sloj ili zonu - PEDOSFERA, na površini zemlje. Nastao je iz matične stijene (parent rock) kao rezultat fizičko - kemijskih procesa EROZIJE pod utjecajem atmosferskih, topografskih i bioloških agensa u dugom vremenskom periodu.

Matična stijena - Magmatske, metamorfne, sedimentne

Topografija - reljef

Sunce i atmosfera - voda, vjetar

Biološki - biljke, životinje

Vrijeme - izmjena mineralnog sastava

Čovjek - kultiviranje, devastacija

Tijekom vremena zbog utjecaja navedenih faktora mijenjaju se KARAKTERISTIKE TLA:

struktura

konzistencija

boja

tekstura

temperatura

vlaga

fertilitet

Pedosfera je integrator atmosfere, litosfere, hidrosfere i biosfere, zato život na zemlji ovisi o tlu kao:

• izvoru hrane i sirovina
• zoni kretanja pitke vode
• sredini za gradnju

Poremećaji u ekosistemu dovode do:

• ogoljavanja tla
• isušivanja, spiranja i deflacije tla
• zamočvarenja tla
• povećanog pH tla
• povećanog saliniteta tla
• smanjenog fertiliteta tla

Ciljevi ispitivanja tla u GLOBE programu su:

• prikupljanje podataka o fizičko - kemijskim promjenama u tlu uzrokovanim promjenama u ekosistemu
• analiza utjecaja promjena u tlu na život na zemlji
• analiza vlage u tlu i kalibracija satelitskih senzora u odnosu na “in situ” podatke

bolje razumijevanje odnosa u biosferi

• analiza utjecaja čovjeka na hidrološki ciklus
• edukacija

Učenici će tako:

• naučiti pojmove i odnose između geologije, biologije, meteorologije i ekologije
• uočiti međusobni utjecaj klime, vegetacije, stijena i ljudskog faktora na formiranje tla
• lakše razumijeti hidrološki ciklus, ciklus ugljika i energije na zemlji

Navedeni faktori uvjetuju veliku raznolikost tipova tla. svaki presjek tla u prirodi ima određena svojstva i osobitosti. Zato tla ispitujemo na PROFILIMA odnosno vertikalnim presjecima tla.

• Iskopane jame
• Izbušene rupe
• Strmi odsjeci uz ceste ili jarke

Svaki profil tla čine slojevi ili HORIZONTI. Horizonti mogu biti tanki (mm) ili debeli (>> 1m). Horizonte označavamo posebnim simbolima ovisno o svojstvima svakog pojedinog horizonta.

Svojstva tla odnosno horizonata su:

I DIO, jednom godišnje

• izbor lokacija
• iskop ili bušenje profila
• opis profila i uzimanje uzoraka tla

• sušenje uzoraka
• određivanje pH
• odnos zrna u uzorku

II DIO, jednom mjesečno

• izbor lokacije
• uzimanje uzoraka
• mjerenje električnog otpora

• gravitacijsko određivanje vlage u tlu; vaganje, sušenje

Izbor lokacija, iskop ili bušenje profila, opis profila, strukture, konzistencije, boje, teksture, izdvojiti horizonte, uzeti orjentirane uzorke tla s profila

1) IZBOR LOKACIJA, ISKOP ILI BUŠENJE, UZIMANJE UZORAKA TLA

Potrebno je odabrati dva profila na dva lokaliteta (GPS!)

PROFIL A: Na lokalitetu blizu mjesta uzimanja uzoraka za analizu vlage u tlu

PROFIL B: Na lokalitetu blizu mjesta biološke analize terena

• Odabrati relativno ravne i vegetacijom pokrivene lokalitete najmanje 5 metara udaljene od zgrada, cesta, prolaza, igrališta gdje je to tlo poremečeno temeljenjem
• Izmjerite klinometrom nagib terena
• Kopati lopatom ( mekša i vlažna tla ) ili bušiti svrdlom ( tvrđa i suha tla )
• Iskopati rupe duboke najmanje 1m, ako to nije moguče pažljivo uzeti barem 10 cm pokrova tla
• Nastojati da jedna strana iskopa (profila) budem izložena suncu radi boljeg i jasnijeg promatranja karakteristika horizonata i fotografiranja.
• Od površine prema dnu profila uzimati orjentirane uzorke ( gore - donje !), te ih slagati na aluminijsku ili plastičnu foliju i polagati u kutije (od cipela!)

• Pažljivo promatrati i pokušati odrediti horizonte (slojeve)
• Bilježiti sa koliko lakoće se kopao pojedini horizont, te oblik i veličinu iskopanog uzorka tla
• Pratiti promjenu boje, korjenja, veličinu i oblik kamenja i čestica stijena većih od 3mm, a koje je potrebno odstraniti iz uzorka
• Pratiti pojave insekata, glista i malih životinja, što može pomoći pri determinaciji horizonata
• Jednom određene horizonte treba označiti ( drveni klinovi, čavli i sl. )
• Fotografirati profile i ako možete pošaljite na adresu koju imate na formularu
• Ako ste bušili svrdlom fotografirajte jezgru
• Postavite uz uzorak ili profil metar da se može procijeniti mjerilo fotografije
• Izmjerite gps koordinate za svaki profil

Prije odabira lokacija konzultirajte lokalnu elektru, vodovod, kanalizaciju, plinaru, poštu, vojsku i susjede o rasporedu električnih vodova, telefonske mreži, vodovodu, plinovodu, kanalima i mogučim zaostalim eksplozivnim sredstvima na području istraživanog globe terena (15 km x 15 km)

NA TERENU UČENICI:

• IZDVAJAJU pojedine horizonte
• MJERE debljine pojedinih horizonata, dubinu gornje i donje granice horizonta od površine, dubinu iskopa
• ANALIZIRAJU strukturu, boju, konzistenciju i teksturu horizonata
• PROMATRAJU prisutnost korijena, vegetaciju, pojavu stijena

NAPOMENA:

Uzorkovati svaki horizont, uzorke ne dirati rukama prilikom prenošenja na folije, očistiti uzorke od grančica i smeča, na kutijama napisati broj uzoraka, horizont, dubinu od površine, datum, ime studenta i nastavnika, razred, gps loc, rupe i iskope natrag zakrpati, oprezno nosite uzorke!

2. STRUKTURA HORIZONATA:

Na terenu uzorak tla promatramo golim okom ili lupom

Struktura tla podrazumjeva oblik čestica (agregata) tla, a posljedica je fizičko - kemijskih procesa.

Pojedina čestica naziva se ped

3. BOJA HORIZONATA

Ovisi o mineralnom sastavu i fizičko - kemijskim procesima

Sunce odnosno danje svjetlo mora osvjetliti uzorak i kartu!

Odredite dominantnu boju i subdominantnu boju

4. KONZISTENTNOST HORIZONATA

• Uzmite uzorak iz sredine horizonta i odredite je li suh, vlažan ili mokar
• Suhe lagano namočite
• Uzorak lagano gnječite između palca i kažiprsta dok ne pukne ili se raspadne i odredite konzistenciju prema jednoj od kategorija:

5. TEKSTURA HORIZONATA:

To su:

SILT (prah): 0.02(0.05) mm - 0.002 mm, pod prstima SILKY (svilenasto)

CLAY (glina): manje od 0.002 mm, pod prstima STICKY (ljepljiv)

• U institucijama se određuje mikroskopom i sijanjem
• U globe programu na terenu teksturu određujemo subjektivnom procjenom nakon što smo uzorak izmrvili između palca i kažiprsta
• U tlu se obično radi o kombinaciji te tri osnovne kategorije
• Uzorak veličine loptice za golf namočite i mjesite prstima da ujednačite vlagu, tada ga izmrvite palcem i kažiprstom

Prema trokomponentnom dijagramu uzorak se odredi kao:

CLAY - ako je uzorak ljepljiv i podoban za mjesiti

CLAY LOAMS - podatan i mekan

LOAMS - mekan i vrlo slabo ljeljiv

6. IDENTIFIKACIJA I IZDVAJANJE HORIZONTA

Horizonti ili slojevi tla manje ili više su paralelni s površinom ali različiti u genetskom smislu. Osnova za izdvajanje horizonata su boja, konzistencija, struktura, tekstura, mineralni sastav.

• Svaki horizont treba posebno označiti i izmjeriti debljinu te dubinu doljnje i gornje plohe od površine

• Slojeve tanje od 3 cm ne izdvajamo posebno. Treba ih pridodati gornjem ili donjem debljem horizontu
• Nakon izdvajanja treba ih identificirati prema pojednostavljenoj shemi:

HORIZONT O:

HORIZONT A: (TOPSOIL)

HORIZONT E: (ELUVIAL)

HORIZONT B: (SUBSOIL)

HORIZONT C:

HORIZONT R:

Npr. vapnenci u podlozi Terra Rossa

Tako u šumom prekrivenim predjelima nalazimo uglavnom O, E, B horizonte. U pustinjama, travnatim terenima i poljoprivrednim površinama A, B horizonte, uz jaku eroziju moguć je samo B.

RAD U RAZREDU/LAB:

1. Za SUŠENJE UZORAKA horizonata koje ste donjeli s terena odaberite mjesto u razredu / lab. Neka mjesto bude blizu prozora da uzorke možete izložiti i sušiti na suncu.

• Na odabrano mjesto uzorke orjentirano i pažljivo rasporedite po novinskom papiru. Pazite da se ne miješaju.
• Očistite uzorke od stijena, korijena i otpada. Ne dirajte uzorke naizmjenično i ne rukama.
• Sušite uzorke nekoliko dana.
• Osušene uzorke vratite u nove aluminijske ili plastične folije i pohranite u kutijama na suho mjesto

2. ODEĐIVANJE pH TLA

• PH tla je indikator kemizma i fertiliteta tla
• pH tla značajan je faktor pri određivanju primarnih stijena od kojih je tlo nastalo
• Različite biljne zajednice obitavaju u različitom pH području
• U hidrogeološkom smislu pH tla može direktno imati utjecaj na pH podzemnih voda, izvora, površinskih tokova ili jezera
• Za određivanje pH tla kalibrirajte pH metar na otopini poznatog pH (HYDROLOGY INVESTIGATION!)
• Pomiješajte 20 ml tla sa 20 ml destilirane vode
• Miješajte dok smjesa ne postane jednolična. Ne mješajte rukama!
• Uronite pH metar u smjesu i zapišite razultate
• Mjerite 3 puta


• Srednju vrijednost upišite na formular

3) ODNOS I DISTRIBUCIJA ZRNA U UZORCIMA

• u menzuru od 100ml nasipajte 30ml uzorka tla, lagano tresite da se slegne
• dodajte 2ml 10% otopine natrijheksametafosfata ili deterdženta koji ne proizvodi sapunicu
• dopunite čašu do 90ml sa destiliranom vodom
• zatvorite menzuru čepom, poklopcem ili rukom i tresite gore-dolje 2 minute. Za postizanje boljeg rezultata držite se točno propisanog vremena!
• nakon dvije minutre ostavite menzuru 40 sekundi mirovati i očitajte volumen istaloženog pijeska. ako je prošlo više od 40 sekundi i niste očitali postupak ponovite! Tresite menzuru 2 min. itd.
• menzuru ostavite mirovati daljnjih 30 minuta da iz suspenzije istaloži silt. tada očitajte. Nastojte na svjetlu naći liniju taloga
• cijeli postupak ponovite 3x

izračunajte postotni udio gline, silta i pijeska po uzorku

--------------------------------------------- = ...................... x 100 = % pijeska

Originalni volumen mješavine

Vol. ist. pijeska (30 min) - Vol. ist. pij. (40 min)

---------------------------------------------------------- = ..... x 100 = % silta

originalni volumen mješavine

100 - (% pijeska + % silta) = % clay

• na trokomponentnom dijagramu odredite tip tla i usporedite sa terenskim opažanjem teksture. za vježbu možete ponoviti ispitivanje teksture prstima i usporedite!

Vlaga je jedan od najznačajnijih faktora za formiranje tla i rast biljaka. Voda se u tlu nalazi u porama i prostorima između čestica tla. Razlikujemo ADSORPCIJSKU vodu ili higroskopnu vodu koja uz pomoć molekularnih sila formira vrlo tanak film oko čestica tla i biljke tu vodu nisu u mogućnosti koristiti i vodu koju biljke mogu koristiti a naziva se INTERSTICIJSKA voda.

Vlagu u tlu možemo ispitivati na dva načina:

Gravimetrijskom metodom odnosno vaganjem svježeg i suhog uzorka tla te računanjem postotnog udjela vlage

Geoelektričnom metodom pomoću gipsnih blokova mjerenjem električnog otpora

Terenski rad:

• uzimanje uzoraka metodom "zvijezde", metodom profila, metodom plitke bušotine

Za ispitivanje vlage odabiremo dio terena najdalje 100m od kišomjera i oko 5m od objekata. Nastojati da nema umjetnog dotoka vode (vrt, pranje automobila, voda s krova, otpadna voda i sl.) jer nas zanima prirodni odnos precipitat - evapotranspiracija - voda u tlu. Odaberite uniformni dio terena s ujednačenom florom (transpiracija!!) i relativno ravan do 5 stupnjeva nagiba (površinsko otjecanje!). Pazite da podloga nije poremećena temeljenjem. Provedite sigurnosne mjere!

Mjerenja vlage obavljamo jednom na mjesec (oko prvoga !) u isto doba dana. Izbjegavajte mjerenja rano ujutro i na smrznutom tlu.

1. UZIMANJE UZORAKA METODOM “ZVIJEZDE”

• Metoda je prvenstveno pogodna za najmlađe učenike.
• Odredite površinu oko 2m u promjeru
• Orjentirajte lokaciju kompasom prema sjeveru i odredite lokacije na oko 1m od centra u smjeru N, W, E, S.
• Dodajte još 4 lokacije u smjerovima NW, NE, SW, SE
• Ako želite odredite još 4 lokacije na oko 25 cm od centra (ukupno 12!)
• Svake godine odredite novi krug oko 10m od prvoga
• Opišite vegetacijski pokrov odabranog terena
• Iskopajte lopaticom rupu promjera 10 cm dubine 5 cm

• Uzmite deblju alufoliju ili konzervu i stavite oko 100 g uzorka, svaki mjesec sa po jedne točke na zvijezdi
• Napišite broj, datum, vrijeme, dubinu i lokaciju (GPS)
• Sklonite uzorke sa sunca ili vlage
• Ostatak tla vratite u rupu

2. UZIMANJE UZORAKA METODOM PROFILA

 

• Izaberite ravnu liniju 50m duljine najdalje 100m od kišomjera. Označite početak i kraj
• Jednom na mjesec uzimati uzorke u razmacima od po 5m s pomakom od po 25cm pri svakom daljnjem uzorkovanju
• Postupak uzimanja uzorka isti kao kod metode zvijezde jednom na mjesec, ali na svakih 5m duž linije profila

3. UZIMANJE UZORKA METODOM PLITKE BUŠOTINE

• Metoda je prikladna za starije učenike
• Prema principu “zvijezde”
• Odredite istraživanu površinu
• Jednom mjesečno na jednoj točki svrdlom uzmite po 100g uzorka sa pojedine dubine (4 uzorka po rupi!)
• Pazite da vam se bušotina ne urušava
• Ne punite svrdlo do kraja radi lakšeg bušenja
• Ako se bušotina uruši ili svrdlo ne prolazi do dubine od 90 cm, pomaknite rupu 25 cm na stranu i ponovite
• Nakon postupka uzimanja vratite zemlju u rupu

Vaganje i sušenje uzoraka, računanje postotnog udjela vlage

Primpremljeni uzorak tla u pokrivenoj posudi (konzervi) ili alufoliji treba osušiti

• Sušiti u sušioniku ili običnoj pećnici koju prije toga zagrijemo na 105 stupnjeva C
• Prije sušenja izvažite pokrivenu posudu sa poklopcem i uzorkom na laboratorijskoj vagi, 0.1 g točnosti!
• Zapišemo dan, vrijeme, broj uzoraka i masu (wet weught)
• Otvorenu posudu sa uzorkom i poklopac. Važemo sve na 0.1g točnosti i zapišemo (dry weight)
• Izvadimo uzorak iz posude, posudu očistimo. Važemo praznu posudu i poklopac (ako ih nismo vagali prije!) (can weight) i zapišemo

RAČUNANJE POSTOTNOG UDJELA VLAGE U TLU

• Uzmite lopaticom ili svrdlom uzorak tla iz svakog horizonta, ne dirajte zemlju rukama
• Ako je profil otvoren možete iz plastične boce politi ocat po profilu od dna prema vrhu. Isto i sa uzorcima iz točke 1. Ocat polijte prije nego ste močili horizont vodom.
• Promatrajte reakcije!
• Za svaki horizont zabilježite jedan od rezultata

NONE (bez) - nema reakcije, nema karbonata

• Tlo vratite u zemlju

Mjerite metodom zvijezde. Odaberite relativno ravnu sunčanu površinu, uniformno pokrivenu vegetacijom. Tlo ne mora biti kompaktno, a može biti pokriveno lišćem ili travom. Zabilježite je li bilo oborina u zadnja 24 sata. Za mjerenja 5 i 10 cm dubine, termometar mora biti u zemlji 2cm dublje, tj. 7 i 12 cm. Ako se tlo drobi i ako je vrlo tvrdo odredite novu lokaciju. Zadnje mjerenje neka bude 1 sat iza sunčanog podneva. Pazite na ljetno vrijeme, 13 sati je sunčano podne u ljeti! Za mjerenje dubine 5(7) cm upotrijebite drveni blok s rupom tako da termometar viri 7 cm iz bloka. Za mjerenja 10(12)cm ne treba vam blok. Pažljivo uložite termometar u zemlju. Ožitajte termometar 2 min nakon ulaganja. ^ekajte još jednu minutu i ponovno očitajte. Razlika čitanja mora biti unutar 0.5 do 1.0 stupnjeva. Zabilježite vrijeme na 10min, npr. 11:06=11:10, 13:23=13:20 i sl. U isto vrijeme očitajte temperaturu atmosfere. Nacrtajte grafički prikaz temperature tla i zraka u vremenu.

Za mjerenja infiltracije odaberite lokaciju nekij 2-5m od mjesta gdje ste uzeli uzorak za vlagu ili karakterizaciju tla. Konstruirajte od lima infiltrometar kako je pokazano na slici

• ulijevajte vodu u oba prstena. Voda u većem brže nestaje
• Vodu brzo dolijevajte do gornjeg ruba oznake u manjem prstenu i u tom trenutku uključite zaporni sat (štopericu). Pazite da vanjsi prsten ne propušta vodu, ako to primjetite, promijenite lokaciju, utisnite veći prsten dublje i okolo prstena tamponirajte sa glinom ili plastelinom.
• Nastojte nivo vode u vanjskom prstenu održavati isto kao što će biti u unutarnjem, no oprezno tako da ne dolijete vode u unutarnji prsten. Služite se lijevkom.
• Kada nivo vode u unutarnjem prstenu dođe do donjeg ruba oznake, zaustavite zaporni sat i odredite vremenski interval.
• Dodajte ponovo vodu u unutarnji prsten malo iznad gornje oznake. U vanjskom dolijte do otprilike iste razine i postupak ponovite 5-7 puta unutar 45 minuta. U glinama i kompaktnim tlima teško će se moći ponoviti postupak. No, tada vam je dovoljno jedno mjerenje.
• Nakon uklanjanja prstenova uzmite uzorak tla do 5cm dubine i izračunajte postotak vlage u tlu.
• Prema tabeli nacrtajte graf odnosa toka i vremena (vidi primjer!).