31.2 Jarðvegurinn

Hæfniviðmið

Í lok þessa hluta munt þú geta gert eftirfarandi:

• Lýst því hvernig jarðvegur myndast
• Útskýrt samsetningu jarðvegs
• Lýst jarðvegssniði

Plöntur fá ólífræn frumefni úr jarðvegi, sem þjónar sem náttúrulegt vaxtarumhverfi landplantna. Jarðvegur er ysta lausa lagið sem þekur yfirborð jarðar. Jarðvegsgæði eru, ásamt loftslagi, meginþáttur í útbreiðslu og vexti plantna. Jarðvegsgæði ráðast ekki aðeins af efnafræðilegri samsetningu jarðvegsins heldur einnig af landslagi, það er svæðisbundnum yfirborðseinkennum, og tilvist lifandi lífvera. Í landbúnaði breyta saga jarðvegsins, svo sem ræktunaraðferðir og fyrri nytjaplöntur, eiginleikum og frjósemi hans.

Jarðvegur þróast mjög hægt yfir langan tíma og myndun hans stafar af náttúrulegum og umhverfislegum öflum sem verka á steinefni, berg og lífræn efnasambönd. Jarðvegi má skipta í tvo hópa: lífrænn jarðvegur myndast við setmyndun og er fyrst og fremst úr lífrænu efni, en jarðvegur sem myndast við veðrun bergs og er fyrst og fremst úr ólífrænu efni kallast steinefnajarðvegur. Steinefnajarðvegur er ríkjandi í vistkerfum á landi, þar sem jarðvegur getur verið hulinn vatni hluta ársins eða berskjaldaður fyrir andrúmsloftinu.

Samsetning jarðvegs

Jarðvegur samanstendur af þessum meginþáttum (Mynd 31.6):

• ólífrænum steinefnum, um 40 til 45 prósentum af rúmmáli jarðvegs
• lífrænu efni, um 5 prósentum af rúmmáli jarðvegs
• vatni og lofti, um 50 prósentum af rúmmáli jarðvegs

Magn hvers af fjórum meginþáttum jarðvegs fer eftir gróðurmagni, jarðvegsþjöppun og vatnsmagni í jarðveginum. Góður og heilbrigður jarðvegur hefur nægilegt loft, vatn, steinefni og lífrænt efni til að styðja og viðhalda plöntulífi.

Myndræn tenging

Jarðvegsþjöppun getur orðið þegar jarðvegur þjappast saman undan þungum vinnuvélum eða jafnvel fótgangandi umferð. Hvernig gæti slík þjöppun breytt samsetningu jarðvegsins?

Loftinnihald jarðvegsins minnkar.

Lífræna efnið í jarðvegi, sem kallast moldarefni eða húmus, er úr örverum, dauðum og lifandi, og dauðum dýrum og plöntum á mismunandi stigum rotnunar. Moldarefni bætir jarðvegsbyggingu og sér plöntum fyrir vatni og steinefnum. Ólífræna efnið í jarðvegi er berg sem brotnar hægt niður í smærri agnir af mismunandi stærð. Jarðvegsagnir sem eru 0,1 til 2 mm í þvermál kallast sandur. Jarðvegsagnir á milli 0,002 og 0,1 mm kallast silt, og enn smærri agnir, minni en 0,002 mm í þvermál, kallast leir. Sumur jarðvegur hefur enga ríkjandi kornastærð og inniheldur blöndu af sandi, silti og moldarefni; slíkur jarðvegur kallast moldarjarðvegur.

Tengill í námsefni

Skoðaðu þetta gagnvirka kort frá National Cooperative Soil Survey hjá USDA til að nálgast jarðvegsgögn fyrir nánast hvaða svæði sem er í Bandaríkjunum.

Jarðvegsmyndun

Jarðvegsmyndun er afleiðing af samspili líffræðilegra, eðlisfræðilegra og efnafræðilegra ferla. Jarðvegur ætti helst að innihalda 50 prósent fast efni og 50 prósent holrými. Um helmingur holrýmisins ætti að innihalda vatn og hinn helmingurinn loft. Lífræni hluti jarðvegsins virkar sem bindiefni, skilar næringarefnum til plantna, gerir jarðvegi kleift að halda raka, gerir hann vinnanlegan til ræktunar og veitir jarðvegsörverum orku. Flestar jarðvegsörverur, svo sem bakteríur, þörungar og sveppir, eru í dvala í þurrum jarðvegi en verða virkar þegar raki er til staðar.

Dreifing jarðvegs er ekki einsleit, því jarðvegsmyndun leiðir til lagskiptingar. Lóðrétt snið í gegnum jarðveg kallast jarðvegssnið. Innan jarðvegssniðsins skilgreina jarðvegsfræðingar svæði sem kallast jarðvegslög. Jarðvegslag er lag í jarðvegi með sérstaka eðlis- og efnafræðilega eiginleika sem eru ólíkir eiginleikum annarra laga. Fimm þættir skýra jarðvegsmyndun: móðurefni, loftslag, landslag, líffræðilegir þættir og tími.

Móðurefni

Lífræna og ólífræna efnið sem jarðvegur myndast í kallast móðurefni. Steinefnajarðvegur myndast beint við veðrun berggrunns, fasta bergsins sem liggur undir jarðveginum, og hefur því svipaða samsetningu og upprunalega bergið. Annar jarðvegur myndast í efnum sem bárust annars staðar frá, svo sem sandi og jökulruðningi. Efni djúpt í jarðveginum eru tiltölulega lítið breytt miðað við setefnið. Set í ám getur haft mismunandi eiginleika eftir því hvort straumurinn er hraður eða hægur. Straumhörð á getur borið set úr grjóti og sandi, en lygn á getur borið fínkornótt efni, svo sem leir.

Loftslag

Hitastig, raki og vindur valda mismunandi veðrunarmynstri og hafa því áhrif á eiginleika jarðvegs. Raki og næringarefni sem losna við veðrun stuðla einnig að líffræðilegri virkni, sem er lykilþáttur í góðum jarðvegi.

Landslag

Svæðisbundin yfirborðseinkenni, oft kölluð landslag, geta haft mikil áhrif á eiginleika og frjósemi jarðvegs. Landslag hefur áhrif á afrennsli vatns, sem skolar burt móðurefni og hefur áhrif á vöxt plantna. Jarðvegur í bröttum hlíðum er útsettari fyrir jarðvegsrofi og getur verið þynnri en jarðvegur á tiltölulega flötu eða jöfnu landi.

Líffræðilegir þættir

Tilvist lifandi lífvera hefur mikil áhrif á myndun og byggingu jarðvegs. Dýr og örverur geta myndað holrými og sprungur, og plönturætur geta smogið inn í sprungur og valdið frekari sundrun. Útseyti plantna stuðlar að þroska örvera í kringum rótina, á svæði sem kallast rótarhvolf. Auk þess rotna lauf og annað efni sem fellur af plöntum og leggur sitt af mörkum til samsetningar jarðvegs.

Tími

Tími er mikilvægur þáttur í jarðvegsmyndun vegna þess að jarðvegur þróast yfir langan tíma. Jarðvegsmyndun er kvikt ferli. Efni setjast til með tímanum, rotna og umbreytast í önnur efni sem lifandi lífverur geta nýtt eða sem setjast á yfirborð jarðvegsins.

Eðliseiginleikar jarðvegs

Jarðvegur er nefndur og flokkaður út frá jarðvegslögum sínum. Jarðvegssniðið hefur fjögur aðskilin lög: 1) O-lag; 2) A-lag; 3) B-lag, eða undirjarðveg; og 4) C-lag, eða jarðvegsgrunn (Mynd 31.7). Í O-laginu er nýlega rotnandi lífrænt efni, moldarefni, við yfirborðið og rotnandi gróður neðar. Moldarefni auðgar jarðveginn með næringarefnum og eykur rakheldni hans. Yfirjarðvegur, efsta lag jarðvegs, er venjulega tveggja til þriggja tommu djúpur, en dýptin getur verið mjög breytileg. Til dæmis hafa árósar, svo sem óshólmar Mississippi, djúp yfirjarðvegslög. Yfirjarðvegur er ríkur af lífrænu efni; þar fara örveruferli fram og hann er meginvinnusvæði plöntuframleiðslu. A-lagið er blanda af lífrænu efni og ólífrænum veðrunarafurðum og er því upphaf eiginlegs steinefnajarðvegs. Þetta lag er yfirleitt dökkt á litinn vegna lífræns efnis. Þar sígur regnvatn niður í gegnum jarðveginn og ber með sér efni frá yfirborðinu. B-lagið er uppsöfnun aðallega fíngerðs efnis sem hefur færst niður á við og myndar þétt lag í jarðveginum. Í sumum jarðvegi inniheldur B-lagið hnúða eða lag af kalsíumkarbónati. C-lagið, eða jarðvegsgrunnurinn, inniheldur móðurefnið ásamt lífrænu og ólífrænu efni sem brotnar niður og myndar jarðveg. Móðurefnið getur annaðhvort myndast á sínum náttúrulega stað eða borist annars staðar frá á núverandi stað. Undir C-laginu liggur berggrunnur.

Myndræn tenging

Hvaða lag telst vera yfirjarðvegur og hvaða lag telst vera undirjarðvegur?

A-lagið er yfirjarðvegur og B-lagið er undirjarðvegur.

Sumur jarðvegur getur haft fleiri lög eða vantað eitt þessara laga. Þykkt laganna er einnig breytileg og fer eftir þáttunum sem hafa áhrif á jarðvegsmyndun. Almennt getur óþroskaður jarðvegur haft O-, A- og C-lög, en þroskaður jarðvegur getur sýnt öll þessi lög auk viðbótarlaga (Mynd 31.8).

Tenging við störf

Jarðvegsfræðingur

Jarðvegsfræðingur rannsakar líffræðilega þætti, eðlis- og efnafræðilega eiginleika, dreifingu, myndun og formgerð jarðvegs. Jarðvegsfræðingar þurfa að hafa sterkan grunn í raunvísindum og lífvísindum, auk undirstöðu í stærðfræði. Þeir geta unnið fyrir alríkis- eða ríkisstofnanir, háskóla eða einkageirann. Vinna þeirra getur falið í sér gagnasöfnun, rannsóknir, túlkun niðurstaðna, jarðvegsskoðun, framkvæmd jarðvegskannana og ráðleggingar um jarðvegsstjórnun.

Margir jarðvegsfræðingar vinna bæði á skrifstofu og úti á vettvangi. Samkvæmt Landbúnaðarráðuneyti Bandaríkjanna (USDA): „jarðvegsfræðingur þarf góða athugunarhæfni til að greina og ákvarða einkenni mismunandi jarðvegsgerða. Jarðvegsgerðir eru flóknar og landfræðileg svæði sem jarðvegsfræðingur kann að kanna eru fjölbreytt. Loftmyndir eða ýmsar gervihnattamyndir eru oft notaðar til að rannsaka svæðin. Tölvukunnátta og landupplýsingakerfi (GIS) hjálpa vísindamanninum að greina margvíslega þætti landmótunar, landslags, gróðurs og loftslags til að finna mynstrin sem hafa skilið eftir sig ummerki í landslaginu.“ Jarðvegsfræðingar gegna lykilhlutverki í að skilja fortíð jarðvegs, greina núverandi aðstæður og gera tillögur um framtíðarstarfshætti sem tengjast jarðvegi.