1. Inleiding Bodemkunde = pedologie : de wetenschap die zich bezig houdt met de studie v/d vorming en samenstelling v/d bodem. Aardkunde = geologie : houdt zich bezig met de studie van gesteenten en de diepere lagen v/d aardkorst Bodem: 3 dimentioneel lichaam Eig worden bepaald door - moedermateriaal( gesteenten en mineralen) - reliëf - klimaat - organische invloeden (mens, fauna en flora) - tijd Verwerving van mineralen en gesteenten zal aanleiding geven tot de vorming v/e bodem. Bodem heeft 3 hoofdfuncties - 2. delfstoffen- en energievoorzieningsftie watervoorzieningsftie lb kundige ftie Opbouw v/d aarde Bodemvorming :vaste gesteenten v/d aardkorst Door het bestuderen v/d seismische golven die vrijkomen bij aardbevingen, heeft men vastgesteld dat in de Aarde een reeks concentrische schillen kan onderscheiden worden. Verschillen in dichtheid of materiaal zorgen voor verschillende seismische snelheden waarmee deze golven zich door de aarde voortplanten. 2.1 De kern - Vaste binnenkern Is ondanks hoge temp. van +/- 5000 °K, door de enorme druk vast. - Plastisch-vloeibare buitenkern Een temperatuur van 4500°K Convectiestromingen i/d buitenkern zorgen voor de opwekking v/h magnetisch veld v/d aarde. 1 2.2 De mantel = hoofdmassa v/d aarde Samengesteld uit ijzer-en magnesiumrijke silicaten en oxiden. Hoe meer naar buiten toe, hoe minder visceus de mantel wordt. De dichtheid neemt toe met de diepte - 2.3 bovenmantel (50 tot 400 km) middenmantel (400 tot 700 à 1000 km) benedenmantel (1000 tot 2400 km) De korst De buitenste laag = lichte, brosse korst De aardkorst o 95% = stollingsgesteenten o 5%= sedimentair gesteente (= 75% v/h aardopp.) - Continentale korst = bestaat vooral uit stollingsgesteente met lage dichtheid Vb: andesiet, graniet ( = granitisch substraat = Sial, lichtere gesteenten rijk aan Si en Al) - Oceanische korst = bestaat vooral uit gabbro en basalt (= basaltisch substraat = Siam, zwaardere gesteenten rijk aan Si, Mg, Fe) - Metamorf gesteente = wordt gevormd uit de andere 2 door de groei van nieuwe mineralen i/d diepere delen v/d korst. Buitenste laag v/d aarde = rigide, o Korst o Bovenste deel v/d mantel = lithosfeer (3 °C per 100m) 2.4 Platentektoniek Wegener zegt dat er 1 groot oercontinent Pangea bestond. Dat is verbrokkeld en zijn deelstukken zijn in jorizontale zin verschoven tot op de plaats waar ze thans liggen en de huidige continenten vormen. De aardkorst bestaat uit 6 grote en 4 kleine platen waarop de continenten liggen. Daar waar de platen elkaar raken, doen zich bel. verschijnselen voor zoals aardbevingen, … 2 3 types platen - Convergente = waar platen naar elkaar toe bewegen) Bij convergente plaatgrens zal een van beide platen onder de andere schuiven (subductie) - Divergenten= waar platen van elkaar weg bewegen) Bij divergente plaatgrens wordt door stolling van magma nieuwe lithosfeer gevormd = oceanische spreiding - Transforme = waar platen langs elkaar bewegen) Convergente plaatgrens is meestal een oceanische korst. Als 2 continenten naar elkaar toe bewegen zal geen van beide platen subduceren, er zal een gebergte vormen. Trog = een erg smalle, diepe kloof i/d zeebodem, daar waar de ene tektonische plaat onder de andere duikt. Horst= een gedeelte v/d aardkorst dat na een aardbeving, afschuiving of opheffing v/d druk omhoog gekomen is Slenk ↔ horst Soort botsing Divergent Opening tssn de continentale platen Spreiden v/d zeebodem Convergent Continentale- continentale plaat Continentale- oceanische plaat Oceanische- oceanische plaat Wat gebeurt er? Rustig vulkanisme, horst en slenkvorming Rustig vulkanisme, vorming van nieuwe oceanische korst De platen botsen, gebergtevorming Subductie v/d oceanische plaat Agressief vulkanisme, vorming v/e eilandenrug midden i/d oceaan Subductie v/d oudste plaat Agressief vulkanisme, vorming v/e eilandenrug midden i/d oceaan Transfrom Platen schuiven langs elkaar Het schuiven gaat heel stroef, grote spanning, de plaat schiet soms opeens een stuk verder, aardbeving 3 3. Mineralen 3.1 Inleiding Gesteenten zijn opgebouwd uit een verzameling van mineralen ( =kleinste eenheden met een homogene samenstelling). Mineraal = een uitgekristalliseerde vaste vorm v/ e natuurlijke chem. stof. de kristalijne toestand v/e mineraal is het resultaat v/d aaneenschakeling van zijn samenstellende atomen volgens welbepaalde fysico-chemische wetten. De meest voorkomende elementen zijn O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K en Mg. ( = 98,8% gewichtpercent v/d aardkorst) Cl, F, P, S en C spelen ook een bel. rol in de organ. kringloop en de mineralen die eruit ontstaan = carbonaten en fosfaten De verschillende mineralen - 3.2 Silicaten = meest voorkomende mineralen o Phyllosilicaten ( betrekking tot de kleimineralen) Elementen = mineralen waarvan de samenstelling uit 1 element bestaat deze mineralen zijn zeldzaam en belangrijk vanuit EC standpunt Vb - metalen: goud, zilver Niet metalen : diamant, grafiet 3.3 Sulfiden en aanverwanten = mineralen waarbij het anion S, As, Bi, Sb, Se of Te is. bijzonder klasse voor de extractie van metalen vb: sulfiden : sfaleriet, galeniet, … Pyriet = meest voorkomende sulfide -> productue van H2SO4. 3.4 Oxiden en hydroxiden = de mineralen waarbij het anion O of OH is. -> extractie van metalen vb; hematiet, magnetiet 4 Limoniet = roestbruine korsten die en mengsel zijn van Fe oxiden en hydroxiden 3.5 Halogeniden = omvatten mineralen die F, Cl, Br, of I als anion hebben zouten haliet (NaCl) fluoriet (CaF2) 3.6 Carbonaten = mineralen die als anioncomplex (CO3)-2, (NO3)-1,of (BO3) -3 dit zijn belangrijke mineralen omdat enkele carbonaten hoofdmineraal van gesteenten zijn, aangewend worden industrieel mineraal dienen voor de extractie van metalen vb. calciet, dolomiet, sideriet, malachiet 3.10 Silicaten Zijn de meest voorkomende mineralen. ze zijn te beschouwen als een bouwwerk van tetraëders van zuurstof met in het centrum een Si-ion. Tussen de gestapelde tetraëders is er een ruimte waarin hydroxyl (OH -) ionen plaatsvinden. Voor de negatieve ladingen v/d (OH-) ionen moet eveneens een compenserende positieve lading aanwezig zijn. De SiO4-tetraëders met een lading van -4 worden dus met elkaar verbonden door kationen (vnl. Al, Fe, Ca, Mg, Na, K en Si) waardoor de negatieve ladingen geneutraliseerd worden. De bouw v/d aardkorst wordt bepaald door het polymerisatievermogen om SiO4-tetraëders waarvan de hoekpunten met elkaar verbonden kunnen worden. De manier waarop SiO4-tetraëders ten opzichte van elkaar in de ruimte zijn gerangschikt, bepaalt de eigenschap en structuur v/d verschillende silicaten en vormt de basis v/d classificatie van deze mineralen. 3.10.1 nesosilicaten of eilandsilicaten = geïsoleerde tetraëders meestal verbonden door metaalionen vb:olivijn, in basische en ultra-basische gesteenten, snel verweerbaar, heel zelden in de bodem - Zirkoon heel resistent tegen verwering, ubiquist i/d zandfractie v/d bodem 5 3.10.2 Groepssilicaten - sorosilicaten of zustersilicaten waarbij tetraëders paarsgewijs gegroepeerd zijn (zeldzaam) - Cyclosilicaten of ringsilicaten waarbij tetraëders als een ring van 3,4 of 6 tetraëders gegroepeerd zijn. vb: eidoot, beryl 3.10.3 Inosilicaten of ketensilicaten - enkele ketens = aaneenschakeling van tetraëders als een enkel keten pyroxenen vb. diopsiet, augiet, hypersteen de ketens worden aan elkaar gebonden door de grote kationen Ca en Na en door de middelgrote kationen van voornamelijk Fe, Mg, Al. - dubbele ketens of snoeren = die ontstaan uit een koppeling van 2 naast elkaar liggende ketens. De linten van tetraëders worden bij elkaar gehouden door kationen, vnl Fe, Mg, Al, Ca = ambiolen 3.10.4 Phyllosilicaten of bladsilicaten - glimmers (gesteentevormende mineralen van stolling- en metamorfe gesteenten) - kleimineralen (= verwereingsproducten van primaire mineralen en belangrijke componenten v/d bodem) (gesteentevormende mineralen van sedimenten uit de kleifractie v/d bodem) Bladsilicaten zijn opgebouwd van afwisselende platen bestaande uit tetraëders (T) en octaëders (O). - - Octaëderlaag = bestaat uit laag Al-octaëders waarbij elk Al-kation omgeven is door 6 hydroxyl( OH-) ionen die zich op de hoekpunten v/e 8hoekig blok bevinden Tetraëderlaag = laag Si-tetraëders, Si omringd door 4 O atomen Deze 2 basislagen kunnen in verschillende combinaties geschikt worden en maken de fundamentele eenheden uit v/d silicaatkleis. De lagen worden aan elkaar gebonden i/h kleikristal door gemeenschappelijke O atomen. Het Si i/d tetraëdrische laag en het Al in de octaëdische laag kunnen onderworpen zijn aan de vervanging of substitutie door andere ionen van vergelijkbare afmeting. 6 Ion Si Al Fe Mg Zn Fe Ca Na K O Al is slechts weinig groter dan Si Gevonden in Siliciumtetraëder Siliciumtetraëder Siliciumtetraëder Aluminiumtetraëder Aluminiumtetraëder Aluminiumtetraëder Aluminiumtetraëder Uitwisselingsplaatsen Uitwisselingsplaatsen Beide lagen Isomorfe substitutie = als een del v/h silicium vervangen is door Al deze substitutie is v/e 3-waardig Al ion voor een 4-waardig Si ion geeft het ontstaan van negatieve ladingen in het kleimineraal. Naargelang het aantal schikkingen v/d tetraëder en octaëder lagen in de kristaleenheden kunnen de silicaatkleisoorten verder onderverdeeld worden 1:1 type mineralen (Si: Al) 2:1 type mineralen (expandeerbaar) 2:1 type mineralen (niet expandeerbaar) 2:2 type mineralen 3.10.4.1 [1:1] type (T-O) mineralen : kaoliniet De 2 bladen van elk kristaleenheid van kaoliniet worden samengehouden door Oatomen die wederzijds gedeeld worden door het Si en Al atomen in hun onderscheidelijk blad. De eenheden worden op hun beurt samengehouden door OH verbindingen. Er wordt bijgevolg een netwerk opgebouwd en er kan geen gewone expansie plaatsvinden tussen de eenheden als de klei bevochtigd wordt. ook is er weinig isomorfe substitutie. Samen met de relatieve lage opp. van kaoliniet speelt dit een rol voor de lage absorptie capaciteit van kaoliniet-riike bodems 3.10.4.2 [2:1] type (T-O-T) mineralen, expandeerbaar Octaëderblad gesandwicht tussen 2 tetraëderbladen Montmorilloniet Deze kristaleenheden zijn losgebonden door zwakke O-O verbindingen. Watermoleculen zowel als kationen worden tussen de kristaleenheden aangetrokken en veroorzaken expansie v/h kristalnetwerk. 7 Ze zijn dus veel kleiner dan de gemiddelde kaoliniet micel. De beweging van water en kationen tussen de montmorilloniet –eenheden veroorzaken een grote inwendige opp. die ruim de uitwendige opp. v/h mineraal overschrijdt. De inwendige en uitwendige opp., of specifieke opp., van montmorilloniet zal dus veel groter zijn dan deze van kaoliniet Isomorfe substitutie van Mg voor Al in de octaëderlaag en minder van Al voor Si i/d tetraëderlagen veroorzaakt een hoge netto negatieve lading bij montmorilloniet – kristallen. Deze ladingen worden geneutraliseerd door een zwerm van kationen (H, Al, K, Ca,…) die zowel door de interne als externe opp. worden aangetrokken. Vermiculiet Deze mineralen hebben structurele eig. die gelijkaardig zijn aan mont- morilloniet. De octaëderlaag wordt eveneens gekneld tussen 2 tetraëder-lagen; In de tetraëderlagen van vermiculiet komen veel substituties voor van Al voor Si ( veel meer dan bij montmorilloniet). Dit staat in voor de meestal zeer hoge netto negatieve ladingen in deze mineralen. Watermoleculen samen met Mg ionen worden sterk geabsorbeerd tussen de kristaleenheden. Vermiculietkristallen zijn groter dan montmorilloniet maar veel kleiner dan kaoliniet. 3.10.4.3 [2:1]type (T-O-T) mineralen, niet expandeerbaar Vb: illiet Deze mineralen bevatten een typisch 2:1 netwerktype, maar de bron v/d lading is eerder te vinden in de tertraëderlaag dan in de octaëderlaag. Dit resulteert een hoge negatieve ladingn in de tetraëderlaag. Om deze negatieve lading te neutraliseren, worden tussen de kristaleenheden kaliumionen aangetrokken. De kalium handelt hierbij als binding hetgeen de expansie v/h kristal belemmert. Daardoor is illiet relatief weinig uitzichtbaar. De eigenschappen zoals hydratatie, kation-absorptie, zwellen en krimpen zijn alle minder uitgesproken dan in montmorilloniet. 3.10.4.4 [2:2] type mineralen Vb: chlorieten, die veel voorkomen in bodems Chlorieten zijn basissilicaten van Mg, met wat Fe, en Al aanwezig. Mg domineert de octaëderpositie. De kristaleenheid bestaat dus uit 2 Si tetraëderbladenen 2 Mg octaëderbladen. De grootte v/d deeltjes en specifieke opp. zijn ongeveer dezelfde van illiet. Er wordt weinig water geabsorbeerd, dus deze mineralen zijn weinig tot niet expandeerbaar. 3.10.4.5 CEC – Cation Exchange Capacity – kationuitwisselingscapaciteit 8 - vastleggingsvermogen = vermogen om voedingsstofen vast te leggen uitwisselingsvermogen = vermogen om ze dan geleidelijk terug af te geven De kationuitwisselingscapaciteit of T-waarde (Totale kationuitwisselingscapaciteit) wordt uitgedrukt in cmol (+)/ kg, dit is het aantal millimol uitwisselbare éénwaardige kationen per kg v/h (klei) mineraal, of nog, het aantal millimol negatieve ladingen (hetgeen elektronen voorgesteld kan worden) a/h opp. v/h betreffende materiaal. Bekeken vanuit het standpunt v/d bodemvruchtbaarheid is de grootte v/d CEC een belangrijke maat. Voorzover de kationen kunnen uitgewisseld worden, vormen zij een reservoir waaruit planten kunnen putten, terwijl tegelijkertijd de kationen in dit reservoir in redelijke mate beschermd zijn (vastgehouden worden) tegen uitspoeling. De CEC wordt niet alleen door het kleigehalte bepaald, maar tevens door het gehalte aan organisch materiaal, vooral huminzuren. De uitwisselingscapaciteit van organische colloïden is afhankelijk van hun OH, COOH, NH groepen. 3.10.4.6 Hydratatie van ionen en colloïden Alle in water aanwezig ionen zijn, omwille van hun elektrische lading, omgeven door een bepaald aantal moleculen H2O die georiënteerd zijn (dipolen) en min of meer sterk worden vastgehouden. De hydratatiegraad van gelijkwaardige ionen daalt, naarmate de diameter v/d ionen groter is. De uitwisselbaarheid v/e kleimineraal verzadigd met 2-waardige ionen is geringer dan bij een kleimineraal verzadigd met éénwaardige ionen. Dit verschijnsel wordt verklaard door het feit dat 2-waardige ionen sterker worden gebonden a/h opp. van kleimineralen en dat hierdoor hun hydratatiegraad vermindert. Bij uitwisselbare ionen blijft evenwel het verschil in hydratatiegraad tussen ionen met gelijke valentie behouden: Na –klei is sterk gehydrateerd dan K-klei, en Mg- klei sterker dan Ca-klei. 3.10.4.7 Ionenuit- of inwisseling Alleen ionen die zich bevinden op de grens tussen inwendige en uitwendige opl. (meestal zijn dit sterk gehydrateerd ionen) kunnen gemakkelijk aan de aantrekkingskracht van hun colloïden ontsnappen en in de uitwendige opl. belanden. Er stelt zich dus een evenwicht tussen de geconcentreerde inwendige opl. en de verdunde uitwendige opl. De factoren die invloed hebben op de in- en uitwisseling van ionen - Ionen C v/d bodemopl. Aard v/d bodemcolloïden Verzadigingsgraad v/d colloïden 9 - Uitdroging = stijgt ionenC i/h bodemwater Herbevochtiging = ionenC i/h bodemwater verdund wordt Bemesting = stijgt de ionenC v/h bodemwater. bovendien geeft overvloedige neerslag aanleiding tot sterke uitspoeling v/d bodem en tot verarming aan ionen i/h bodemwater. Bij de meeste bodemcolloïden stijgt de inwisselingsnelheid v/d kationen met gelijke valentie naarmate hun hydratiegraad daalt. Ca > Mg> H> K>Na Omgekeerd zullen onder gelijke omstandigheden éénwaardige ionen sneller uitwisselen dan 2-waardige Glimmer hebben een afwijkend gedrag in inwisselingssnelheid die waargenomen worden tussen de verschillende kleimineralen. In klei-arme maar humusrijke bodems worden de 1-waardige ionen slechts zeer zwak gebonden en zijn ze bijgevolg heel gevoelig aan uitspoeling vandaar het nut van gefractioneerde K- en NH4- bemesting op dergelijke bodems. Bodems rijk aan illiet staan aangeschreven als K-en NH 4-fixerende bodems. Kaoliniet en montmorilloniet gedragen zich beide op bijna identieke wijze. opmerkelijk is ook de grote affiniteit van humus (huminzuren) voor H-ionen met als gevolg hun sterk neiging tot verzuren. 3.10.4.8 Invloed v/d vegetatie In de eerste plaats scheiden plantenwortels CO 2 en organische zuren af en deze verhogen de H –Conc. v/h bodemwater. Bodemcolloïden en wortels hebben beide een sorptievermogen en zijn dus competitief. De overdracht van ionen uit de bodem naar de wortels - Langs het bodemwater Direct contact tussen wortel en bodemcolloïde 4. Gesteenten 4.1 Inleiding Gesteenten zijn opgebouwd uit een verzameling van mineralen. De aard en eig. v/d gesteenten worden bepaald door de aanwezige mineralen en door de wijze waarop deze in het gesteente geschikt zijn. - Magmatische of stollingsgesteenten: 10 - - Ontstaan door stolling van gesmolten materiaal Massieve structuur Sedimentaire of afzettingsgesteenten Vormen zich door accumulatie van afbraakmateriaal van andere gesteenten of de resten van organismen, door neerslag van in water opgeloste stoffen uit opp. water of grondwater Metamorfe gesteenten Gevormd door ombouw van andere gesteenten onder invloed van hoge druk en of temp. Gesteentecyclus kunnen uitleggen pg 25 3 soorten gesteenten hierboven De stollingsgesteenten en metamorfe gesteenten worden gevormd in de diepte. = primair milieu. Omstandigheden hoge temperatuur hoge druk weinig of geen vrij O2 beperkte beweging van fluïda Secundair milieu = de sedimentaire gesteenten worden gevormd nabij en op het aardopp. Omstandigheden minder hoge temp. druk van enkele tot 1 atm. vrije O2 beweeglijkheid van fluïda 4.2 Magmatische of stollingsgesteenten Temp. of drukveranderingen in de bovenste mantel of in de korst doen het aanwez. Gesteentemateriaal smelten tot een vloeibaar magma. Afh. v/d plaats en de aard v/h oorpspronkelijk materiaal zal magma een verschillende samenstelling hebben. Door stolling van magma ontstaan stollingsgesteenten die zeer verschillend kunnen zijn naargelang de manier waarop ze tot stand komen. Gezien de stollingsgesteenten de voornaamste gesteenten zijn v/d aardkorst, zullen ze in hoofdzaak samengesteld zijn uit 8 elementen (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, Mg, K) Echter gedurende de afkoeling v/h magma kristalliseren alle silicaten niet gelijktijdig uit. De minst oplosbare mineralen vormen zich het eerst. 11 4.2.1 Indeling op basis van hun afkoelingswijze 4.2.1.1 Plutonische of intrusieve gesteenten Gevormd op relatief grote diepte door kristallisatie van magma = ze stollen bij relatief hoge temp. en druk en dat ze traag stollen, waardoor de mineralen uitgroeien tot betrekkelijk grote elementen met ene diameter, begrepen tussen 1 en 10 mm en dus duidelijk met het blote oog te herkennen. 4.2.1.2 Vulkanische of extrusieve gesteenten Gevormd op of nabij het aardopp., tijdens een vulkanische uitbarsting, dus bij lagen druk en relatief lage temp. Snelle stolling leidt tot een zeer fijnkorrelig gesteente met korrels ( diameter < 0.1 mm). Pyroklastische gesteenten omvatten alle ejecta zoals bommen, lapillli, en as 4.2.1.3 Ganggesteenten Worden gevormd in omstandigheden intermediair a/d 2 voorgaande, door stolling van magma in een kloof, spleet, breuk, gang of pijp. De kristallen hebben een diameter tussen 0.1 en 1 mm. Het gesteente is volkristallijn = geen vulkanisch glas aanwezig Afkoeling in 2 stappen - Afkoeling waarbij grotere kristallen gevormd worden (fenokristen) Snelle afkoeling die optreedt na uitvloeiing of na opstijging in een spleet waarbij het resterende smelt fijnkristallijn of glazig wordt. (= porfierische structuur of textuur). 4.2.2 Indeling op basis v/h SiO 2 of kwartgehalte - Zure gesteenten = gehalte aan silica > 65%. o Veel kwarts aanwezig o Weinig donkere Fe en Mg- houdende mineralen (graniet) - Basische gesteenten = geen vrije kwarts aanwezig (45-52% SiO2) o Wel veel Fe en Mg houden mineralen (basalt) - Intermediaire gesteenten= silica gehalte 52-66% - Ultr-basische of mafische gesteenten is > 45% silica aanwezig De termen zuur of basisch hebben in bovenvermelde betekenis niets te maken met de pH. Voor de identificatie kan men ook rekening houden met de textuur en de mineralogie 12 - Zure gesteenten vb graniet -> vnl samengesteld uit lichtgekleurde mineralen. (felsisch mat.) Basiche gesteenten -> donker van kleur omdat ze veel donkere of mafisch emineralen bevatten. Mafisch is acroniem voor Mg, Ferrum felsisch is acroniem voor Feldspar en Silica Zure gesteenten bevatten méér K en Na en veel minder Mg, Ca, Fe dan basische gesteenten. 4.2.3 Indeling volgens Streckeisen - Verhoudingen v/d hoofmineralen - Textuur afhankelijk van korrelverdeling Voor de classificatie gebruikt men diagrammen van Streckeisen of QAPF diagrammen QAPF = mineraalgroepen Q = kwarts A= Alkali Feldspar P= Plagioklaas F = veldspaatvervanger 4.3 Sedimentaire of afzettingsgesteenten 4.3.1 Ontstaan 5% v/h volume v/d aardkorst bel. omdat ze de landopp. v/d aarde voor 75 % bedekken ze ontstaan aan of bij het aardopp. Onder normale druk – en temp. omstandigheden Als een opeenstappeling van losse materialen t.g.v. diverse processen: - Verwering van bestaande gesteenten, gevolgd door erosie Transport (water en lucht) en bezinking (afzetting) Accumulatie van organogeen materiaal of biogene fixatie Verdamping van water, gevolgd door precipicatie Sedimenten bestaan uit deeltjes van minder dan 1 µm tot blokken van meerdere meters. De steenfragmenten en de mineralen waaruit ze zijn opgebouwd, zijn afkomstig v/d afbraak van andere gesteenten. Na afzetting kunne losse sedimentaire gesteenten ook nog verdere fysische en chemische wijzingen ondergaan. 13 Diagenese = de overgang van los naar vast gesteente Vooral kalk en kiezel vormen kitmiddelen van gesteentekorrels. Onder de fysische en chemische wijzingen - - - Compactie = samendrukken van sedimenten door het gewicht v/d erop liggende lagen (klei en veen) Cementatie = nieuwvorming van cementerende mineralen in de poriën tussen de afgezette korrels ( verharding = lithificatie van gesteenten) Rekristallisatie = omvormingn van mineralen zonder verandering van chemische samenstellling (carbonaatgesteenten die gemakkelijk oplossen en opnieuw neerslaan) Metasomatose = vervaningen i/e sediment van bepaalde mineralen door andere met een verschillende chem. samenstelling. (kalksteen vervanging van calciet door dolomiet) Concretievervorming = meestal scherpe begrensde concentratie v/e andere mineraal dan dat waaruit de hoofdmassa v/h sediment bestaat. (kalk, ijzer, en kiezelconcreties) 4.3.2 Indeling v/d sedimentaire gesteenten 4.3.2.1 Klastische of detritische gesteenten Ontstaan door afzetting en accumulatie van verweringsmaterialen. psefieten of ruderieten= grofkorrelige sedimentaire gesteenten die voor 30 tot 50 % bestaan uit grint (= zijn harde stabiele gesteente- brokken van meer dan 2 mm groot). - Psammieten of arenieten = middelmatig korrelig met een overwegende zandfractie ( korrels tussen 2 mm en 50 ùm) Los sediment = zand, Zandkorrels bestaan meestal uit stabiele mineralen zoals, kwarts, pyroxenen, zirkoon maar ook soms uit kalk of veldspaten. - Pelieten of lutieten= fijnkorrelig met overwegend leem (deeltjes tussen 50 -en 2 µm) en of klei (deeltjes < 2 µm) o Leem (> 2/3 leemfractie) o Slib( 1:1 leem/klei) o Klei ( >2/3 kleifractie) Silsteen = vaste gesteente met hoofdzakelijk leem Klei gaat over in argilliet en vervolgens in leisteen 14 4.3.2.2 Carbonaatgesteenten Bevatten > 50% calciet en/of dolomiet kalkarenieten = middelmatig korrelig met overwegend zandfractie kalklutieten= fijnkorrelig met overwegend leemfractie en/ of kleibiotherm- of biostroomkalkstenen = mariene kalkstenen in situ opgebouwd door kolonievormende organismen zoals koralen - Biothermen = koepel of lensvormig Biostromen= plaatvormig Dolomieten= kalksteen waarbij het calciet geheel of gedeeltelijk vervangen is door dolomiet Niet –mariene kalksteen = ontstaan in zoetwater door fysico-chem. neerslag of door biologische activiteit 4.3.2.3 Niet-Klastische gesteenten Gevormd in diverse afzettingsmilieus en zijn verder ingedeeld door hun mineralogische samenstelling. - Niet- klastische kiezelsteen = bevatten chem. en biochem. geconcentreerde keizel Ijzerhoudende gesteenten= > 15% Fe, ze ontstaan door chem of biochem. neerslag, diagenese of verwering Fosfaatgesteenten= gesteenten waarbij fosfor in uitzonderelijke omstadingheden is geconcentreerd tot het dominerend element. Evaporieten= ontstaan na verdamping van water Koolstofhoudende gesteenten= gesteenten van plantaardige oorsprong 4.3.3 Belangrijkste sedimentaire mineralen Sedimentaire gesteenten bevatten mineralen typisch aan het oorsprongs- gesteente Kaoliniet Montmorilloniet Illiet Chloriet Glauconiet Calciet Dolomiet sideriet Magnestiet Chalcedoon Opaal Hematiet Phyllosilicaat Carbonaat Carbonaat Carbonaat CaCO CaMg (CO ) Amorf silicaat Oxide 15 Goethiet Gibbsiet Pyriet Anhydriet Gips Haliet Sylviet Hydroxide Hydroxide Sulfide Sulfaat Sulfaat Chloride Chloride FeS CaSO HO NaCl KCL De meeste soorten klastische- en carbonaatgesteenten komen in België aan het aardopp. voor. De niet-klastische gesteenten zijn eerder zeldzaam i/d wereld, maar zijn vaak EC zeer belangrijk. 4.4 Metamorfe gesteenten 4.4.1 Ontstaan Metamorfe gesteenten ontstaan uit reeds bestaande gesteenten ten gevolge van hoge temp. en/of druk waarbij mineralen onstabiel worden en herkristalliseren en daarbij een grondige verandering teweeg brengen in het uitgangsgesteente. Volledig nieuwe mineralen ontstaan ten koste v/d vroegere mineralen zonder er smelting optreedt. = metamorfisme 4.4.2 Indeling van metamorfe gesteenten - Kataklastisch metamorf gesteente Ontstaan door verhoging van druk langs breuken, gevolg fragmentatie en vergruizing v/h oorspronkelijk gesteente. o Kataklasten= die gesteentefragmenten bevatten waarvan de oorsprong en natuur ng duidelijk zichtbaar zijn o Mylonieten = die fijnkorrelig zijn en ontstaan door extreme vergruizing - Thermisch metamorf gesteenten Ontstaan rond magmatische intrusies door vorming van nieuwe mineralen onder invloed v/e verhoogde temperatuur. o Pelietische sequentie o Kwarts-veldspaat sequentie o Carbonaatrijke sequentie - Regionaal metamorf gesteente Ontstaan door hoge druk en temperatuur de drukverschijnselen geven aan die gesteenten een zekere parallelle structuur (= foliatie) die i/h gesteente een bladige splijtbaarh veroorzaakt. o Pelietische sequentie o Kwarts- veldspaatsequentie o Carbonaatrijke sequentie o Basisch-magmatisch sequentie 16 4.4.3 Voornaamste mineralen in de metamorfe gesteenten Wanneer de samenstelling v/h oorspronggesteente het toelaat, zullen typische nieuwe mineralen gevormd worden in fti v/d heersende druk en temp. Typische mineralen voor metamorfe gesteenten zijn granaat, stauroliet, kyaniet, sillimaniet, micas Somme mineralen zoals granaat, stauroliet, sillimaniet, kunnen uitgroeien tot grote idiomorfde kristallen in een fijnkorrelige matrix = fenoblasten of porfieroblasten 5. Beknopte geologische opbouw van België De ondergrond van België is vrijwel geheel uit sedimentaire gesteenten opgebouwd. - Stollingsgesteenten: komen slechts sporadisch voor (Bier, Lessen, Vulkanische gesteenten : ondergrond van centraal West-Vlaanderen. Metamorfe gesteenten Ardennen (Libramont en bastenaken) De verschillende gesteenten hebben zich gevormd vanaf de vroegste perioden v/h Paleozoïcum ( 570 miljoen jaar geleden). - Primair tijdperk= basisskelet van België tijdens deze periode hebben zich 2 opeenvolgende gebergtevormingen (orogenese) voorgedaan ten gevolge van plaattektonische bewegingen. o Caledonisch orogenense ( gebergten van Scandinavië, Schotland, massief van Brabant) werden +/- 400 miljoen jaar geleden de gesteenteformatie v/h Carbrium, Ordovicium en Siluur opgeplooid. Dit gebergt werd door erosie afgevlakt. Onder Devoon 390 miljoen jaar Tijdens het carboon, onder een tropisch klimaat met weelderige plantengroei, werden i/d uitgestrekte kustmoerasn aanzienlijke lagen plantaardig materiaal afgezet waaruit ( via veen -> bruinkool) steenkoollagen zijn onstaan Boven carboon: 290 miljoen jaar Afslijten van het caledonisch massief o Hercynisch orogenense Daarop werd het gebergte opnieuw geërodeerd tot een schiervlakte De hercynsche orgenese heeft een aantal belangrijke plooiingen in de geologische lagen teweeggebracht Anticline= plooi met aar beneden wijzende flanken, waarbij de aardlagen a/d binnenkant de oudste zijn. Synycliine= plooi waarbij de flanken omhoog wijzen en waarbij de aardlagen a/d binnenkant de jongste zijn. 17 Anticlinorium en synclinorium= geheel van opeenvolgende synclines en anticlines die in totaal respectievelijk een grote anticline of syncline vormen De formaties v/h cambrium tot het Siluur bestaan vnl uit zand en leistenen. In het siluur waren de granodioriet gevormd, restanten van oude vulkaanpijpen. vanaf het devoon worden kalkstenen gevormd, welke ook in grote mate voorkomen in het caerboon; Naast de kalkstenen komen ook dikke pakketten zand- en leisteen voor. Het perm wordt gekenmerkt door het voorkomen van conglomeraten. Tijdens het secundair tijdperk (Mesozoïcum, 225 tot 65 miljoen jaar terug) en het tertiair tijdperk werd het afgeërodeerd gebergte meerdere malen overstroomd (transgressies en regressies) en bedekt door een steeds in dikte toenemende laag sedimenten. Er werden grote sedimentatiebekkens gevormd. Deze deklagen werden niet meer geplooid. De afzettingen uit het Mesozoïcum zijn vnl halfharde kalkachtige mariene afzettingen. Krijt 75 miljoen jaar geleden De afzettingen uit het Cenozoïcum bestaan overwegend uit marien los materiaal, m.n een afwisseling van zand- en kleilagen. - kalkzandstenen (kalkcement) zandstenen ( veldsteen) ijzerzandsteen ( Fe cement door verwering van glauconiet) De hardheid v/d verschillende afzettingen kan wisselen, zodat er tijdens de landwording een differentiële erosie optrad, wat leidde tot cuesta’s = getuigenheuvels Cuesta = assymetrische heuvels of bergen en worden gevormd in sedimentaire opeenvolgingen van meer en minder erosiegevoelige lagen onder een zwakke helling. Getuigenheuvels = ontstaan doordat na terugtrekking van de zee na het Miocee, het glauconiet diestiaans zand meer weerstand bood aan erosie dan waar andere lagen dagzoomden vb; kemmelberg, catsberg,… Op het einde v/h tertiair vond de Alpine orogenese plaats met vorming v/d Alpiene gebergteketens. België werd weinig beïnvloed door de Alpiene orogenese. Huidige toestand Tijdens het eoceen zijn er belangrijke stukken van West-Europa boven de zeespiegel komen te liggen zodat er zich een binnenzee heeft gevormd. = aanzet tot de huidige Noordzee. 18 Heel het westlelijke deel van België maakte toen deel uit v/e relatief kalme zee. De bodem werd daarom hoofdzakelijk bedekt met klei en zandige klei. De kleilagen konden ene dikte van wel 100 meter bereiken. Het is de bekende klei van Ieper, dien in het Kortrijkse belangrijke bakindustriën heeft doen ontstaan. Aan het einde van deze periode wordt de verdere zeespiegeldaling vertaald door de komst v/e andere soort sedimenten: geen kleien meer, maar veel zand. Gedurende het Oligocee en Mioceen traden een aantal transgressies en regressies op met afzetting van verschillende klei- en zandlagen. Waaronder de boomse klei, diestiaans zand ( getuigenheuvels) De eerste periode v/h Quartair (+/- 2 miljoen jaar geleden) nl Plioceen is gekenmerkt door een algemene klimaatsverslechtering - ijstijden (glacialen) gescheiden door warmere tussenperioden (interglacialen) veel water vastgehouden i/d ijskappen en daalt het zeeniveau er werd veel materiaal afgezet in het binnenland => eolisch materiaal = materiaal door de wind afgezet. In die tijd ontsprong de Maas i/d Vogezen, nu is deze via de moezel gaan afwateren. Ardennen en Vogezen liggen hoger dan de Maas -> afbraakmateriaal van gebergten De maas en de rijn monden toen niet afzonderlijk uit in de zee, maar vloeiden ergens in de noordelijke helft van Belgisch Limburg samen. A/h eind van hun tocht door de gebergten gingen zij dan trager stomen waardoor ij, vanaf Maastricht noordwaarts, i/e brede waaier dikke pakketten grof zand en grint gingen afzetten. Dit grind zou later beter weerstand bieden a/d erosie = Kempisch plateau In ijstijden daalde zeespiegel drastisch. Het kanaal en de noordzee kwamen droog te liggen -> erosie Vlaamse vallei = het moderne rivierstelsel van Vlaanderen, dat in grote lijnen reeds bestond,schuurde zijn eigen valleien diep in. Er ontstond een groot langwerpig dal met een oost-wsesthoofdas Met een oost-west hoofdas, 10-20 km breed, een sterke verbreding tot 40 km ten noordwesten van Gent Door opeenvolgende zeestijgingen en dalingen werd de vallei verder genivelleerd met zand en kleiafzettigen Ontwikkelingen v/h kustgebied -> relatieve zeespiegelstijging tijdens het Holoceen Er was een wisselende intensiteit waarmee deze sedimenten zijn afgezet, werd veroorzaakt door het optreden van transgressie (= snelle stijging v/d zeespiegel) en regressiefasen. 19 Kustlandschap was doorsneden van grote en kleine getijdengeulen Er werden strandwallen gevormd a/d kust. Veel planten, bomen, stuiken spoelde weg of stierven af door het zoute water door transgressie die heel schorre en veengebieden overstroomden.Dit plantenmateriaal is terug te vinden op veel plaatsen in de polders = basisiveen Oorspronkelijk had je 3 Duinkerke transgressiefasen Duinkerke I ( 1ste V.C tot 2de N.C) Duinkerke II ( 3de tot 9de ) Duinkerke III ( 11de) De duinkerke transgressiefasen moeten aanzien worden als een proces van voortdurende beïnvloeding door de getijdenwerking v/d zee, waarbij dynamische perioden afwisselden met rustigere perioden en waarbij al in vroeg stadium menselijke invloeden meespeelden. Nieuwe benadering = procesmodel 3 verschillende processen die zich in het getijdenbekken afspelen afnemende snelheid v/d relatieve zeespiegelstijging die de sturende kracht achter de veranderingen is de morfologie v/d overstroomde kustvlakte veranderde sedimentbalans i/h getijdenbekken De eerste 2 factoren bepalen in hoeverre de bergingsruimte i/e getijdenbekken toeneemt. Tegen het eind v/d 10de eeuw begint de mens met de bescherming v/h poldergebied tegen de overstroming door de zee. i/d 11de eeuw vonden een reeks stormvloeden plaats die grote gedeelten v/h schorrengebied onder water zetten. Het centrale gedeelte bleef dus echter gevrijwaard door opeenvolgende bedijkingsacties. De bouw van dijken ging dan ook gepaard met het graven van verschillende sloten, grachten waterlopen. Ook de bouw van sluizen en stuwen. 4 hoofdtijdperken: quartair, tertiair, secundair en primair -> niet overal in België De tertiaire afzettingen zijn heel belangrijk voor Laag en Midden België (+/- 200 m) 6. Bodemvorming: factoren en processen 6.1 Inleiding Als gevolg v/d geleidelijke verbrokkeling en afbraak v/d gesteenten ontstaat verweringsmateriaal waarin zich na verloop van tijd een horizont- differentiatie aftekent. Door de ontwik. van vegetatie en door bladafval -> donkere humeuze bovenlaag wortels dringen verder door i/d diepte en nemen minerale bestanddelen op,waardoor de ondergrond verarmd wordt, sommige bodemcomponenten gaan ook in opl. of worden uitgeloogd. 20 Ontstaan van horizontale bodemlagen (horizonten) = bodemprofiel uitmaken De natuur en samenstelling verschilt door de zogenaamde bodemvormende factoren die te maken hebben met klimaat, gesteente en milieu-omstandigheden De bodem is bijgevolg geen stabiel en inert milieu, maar een dynamisch complex dat voortdurend evolueert naar een evenwichtstoestand die afh. Is v/d itensiteit waarmee bodemvormende factoren optreden. 6 bel. bodemvormende factoren gesteente = moedermateriaal klimaat biologische activiteit antropogene activiteit reliëf tijd Zij stimuleren 3 soorten van bodemvormende processen fysische chemische biologische 6.2 Bodemvormende factoren 6.2.1 Gesteente of moedermateriaal Het gesteente vormt het oorsprongsmateriaal waarop de bodem ontstaat en evolueert. Bodems die zich rechtstreeks op het onderliggende gesteente ontwik. hebben = autochtone bodems Bodems die gevormd zijn in sedimenten die later zijn verplaatst = allochtone bodems Elk gesteente -> eigen mineralogische samenstelling en korrelgrootte De resistentie van gesteenten tegen verwerving is ftie v/d mineralogische samenstelling, textuur en structuur. De reactiereeks van Bowen stelt de rangschikking voor v/d silicaten v/d magmatische gesteenten (primair milieu) volgens hun toenemende resistentie tegen chem. verwering. Mineralen die bij hogere temp. uitkristalliseren zijn minder stabiel tegen chem. verwering. Basische gesteenten verweren vlugger dan zure gesteenten Idee over hoe snel een gesteente gaat verwerven ( hoge temp -> vroeger uitkistalliseren)Zie pg. 50 21 Kwarts verweert zeer langzaam en is, mede vanwege zijn algemene voorkomen in diverse gesteenten, één v/d meest algemene mineralen i/d bodem Calciet verweert relatief gemakkelijk, vergeleken met de meest silicaatmineralen Het primair mineraal apatiet komt i/d meeste bodems in kleine hoev. voor. Tijdens de verwering v/h moedergesteente neemt dus het aandeel aan verweerbare primaire mineralen af en neemt de C aan stabiele sec. mineralen (kleimineralen) en moeilijk verweerbare primaire mineralen (kwarts) toe. Elk gesteente heeft ook een specifieke korrel wat zich laat reflecteren i/d textuur v/h verweringsmateriaal. Daarbij speelt ook de verweringsvastheid v/d mineralen en rol. 6.2.2 Klimaat De voornaamste elementen v/h klimaat zijn neerslag en temp. Water is een noodzakelijk agens voor chem. verwering. De temp. beïnvloedt de snelheid v/d reacties. Inde ariede gebieden is de bodem meestal zeer ondiep en hebben de meeste verweringscomponenten gelegenheid gehad om uit te spoelen wegens de geringe regenval. 6.2.3 Biologische activiteit Vegetatie zorgt voor een min of meer belangrijke accumulatie van humus a/d opp. nutriëntenaanvoer beschermende opp. laag. Anti-erosiedek en wordt de kruimelstructuur gevormd die waterinsijpeling doet verbeteren en de opl. en migratie van elementen vergemakkelijkt. Bodemfauna is mobieler -> minder afh. v/d stubstraatskarakteristieken, maar blijft desalniettemin sterk gebonden a/d vocht- en temp. regimes. Bel vormen van megafauna = mol en regenworm. Zij woelen de bodem om en zorgen voor een homogenisatie v/d grond en een betere verluchting waardoor een betere drainage optreedt. Het aantal worm- en molgangen i/d bodem is dan ook een goede maatstaf voor de vruchtbaarheid. De meeste M.O. zijn aeroob en zorgen voor de afbraak van ruwe humus met rechtstreekse terbeschikkingstelling van C,N,O,P en diverse minerale voedingsstoffen. Sommige bact. kunnen ook N uit de lucht vastleggen. 6.2.4 Reliëf Bij sterk reliëf zal de fysische verwering en erosie groot zijn,zodat onverweerd moedergesteente a/d opp. uitsteekt. 22 Materaal dat hoger op een helling werd geërodeerd, zal accumuleren o/d depressiegronden. De accumulatie betreft niet alleen fysisch waarneembaar colluvium, maar ook niet rechtstreeks zichtbare opgeloste elementen en nutriënten. Bij vloed zette het inkomend zeewater het omliggende veengebied onder water. Daarbij nam de stroomsnelheid v/h water af, waarbij eerst zand ( de zwaarste partikels) werden afgezet in en nabij de kreken en vervolgens de fijnste kleiparikels. Zo ontstond na enkel eeuwen sedimentatie een zandig krekenpatroon. Na indijken en droogleggen v/d polders krompen de diverse materialen naargelang hun watergehalte: zand -> weinig, klei -> matig, veen -> zeer sterk hierdoor kwamen de vroeger hoogst gelegen veenzones na inklinking het laagst te liggen => inversie v/h landschapsreliëf. 6.2.5 Antropogene activiteit Een eerste bel. interventie door de mens gebeurd via lb. ploegen en bewerken v/d grond brengt een verarming v/h biologisch leven met zich mee. - Rechtstreeks fysische vernietiging v/d fauna en flora Onrechtstreeks door een bruuske verandering v/d lucht/water condities en het bodemklimaat i/d bouwvoor. Een tweede bel. vorm van beïnvloeding = wijzing v/h vegetadiedek Er komt veel organ. stof vrij waardoor bact. en schimmels extra voedsel toegediend krijgen, maar dat is van korte duur aangezien er geen nieuwe aanvoer meer gebeurt. Ook temp. en bodemvochtregime veranderen v/ d bovenbrong. Opp die niet door vegetatie bedekt zijn, zijn bovendien gevoelig aan erosie Een derde bel. vorm van menselijk interventie is het gebruik van (agro-) chemicaliën en het dumpen van polluerende elementen van industriële, huishoudelijke of andere oorsprong waardoor het biologisch milieu wordt aangetast en de bodem een groot deel van zijn bufferend vermogen verliest. Typische bodems = plaggengronden v/d kempen bolle akkers van land van waas Plaggen= dunne, vierkante zoden die hoofdzakelijk i/d woeste heidegronden, soms ook in weiden en bossen, werden afgestoken om als strooisel i/d stal te gebruiken. Dit werd dan over de akkers verspreid. (plaggendek) 6.2.6 Tijd Hoe langer de tijd, des te meer een bodem zich kan ontwikkelen 23 6.3 bodemvormende processen Verwering heeft hier voor een groot deel mee te maken . = omvat alle processen die een gesteente ontbinden of desintegreren door een combinatie van fys, chem, en/of biologische factoren. Verweringslaag = regolith 6.3.1 Fysische verwering Veroorzaakt vergruizing, verbrokkeling v/h gesteente. Men zal overgang krijgen van compact gesteente tot een gesteente bestaande uit losse fragmenten of brokstukken. Hierdoor zal het gesteente een groter reactie-opp. verkrijgen zodat het ng gemakkelijker chem. en biologisch verwering zal ondergaan en het geschikt zal worden voor transport. Spleetvorming, insolatie = woestijnverwering (t.g.v krimpen en uitzetten door grote temp. verschillen), vorstwerking (t.g.v. uitzetten van water), windwerking ( winderosie), zoutwerking, transportwering 6.3.2 Chemische verwering Treden scheikundige reactie op die een verandering i/d samenstelling v/d verweringsprod. t.o.v. het uitgangsgesteenten veroorzaken. => oplossings-, hydratatie-, hydrolyseverschijnselen. Opl. is het verschijnsel waarbij een gesteente of mineraal dat in contact met een opl. middel ( water) in een mobiele vorm overgaat en op die manier uit het bodemmilieu verdwijnt. Chloriden, sulfaten en andere verbindingen van K, Na, Mg, en Ca zijn opl baar in water zodat hun gehalte i/h gesteente kan gewijzigd worden. Water uit neerslag is geen zuiver water, maar bevat gassen zoals onder andere O2 en CO2 in opl. Koolzuurgas (CO2) zal een zure pH geven De evenwichtspH = 5.7 dit zwak zuur bvb oorspronkelijk slecht oplosbare kalksteen aan om hem te vormen tot een oplosbare component volgens de reactie Dikwijls zal de pH v/h water ng verlaagd worden door SO, H SO afkomstig van industriële activiteiten. Eenmaal in de verweringslaag kan het water ng meer CO opnemen dat afkomstig is v/d oxidatie van plantenresten i/d bodem. Daarenboven kunnen ook humuszuren opgenomen worden. Dit zuur karakter van bodemwater zal de chem. verwering bewerktstelligen. Tijdens de verwering kunnen de mineralen 24 volledig oplossen (congruent) of slechts gedeeltelijk ( incongruent) en nieuwe mineralen vormen. Hydratatie = verschijnsel waarbij watermoleculen a/h mineraal worden vastgehecht zodat het andere eig. kan verkrijgen. De beste vb van hydratatie -> zouten Hydrolyse = verschijnsel waarbij water het kristalrooster v/h mineraal aantast zodat een nieuwe verbinding ontstaat. bv; kaliveldspaat door water omgezet worden tot kaoliniet Oxidatie en reductie = zijn v/d meeste voorkomende chem. verschijnselen in onze bodems, in het bijzonder wanneer deze beïnvloed worden door een schommelende watertafel. Oxidatie van Fe in primaire mineralen leidt tot de vorming van uiterst slecht oplosbare Feoxiden en hydroxiden, zoals rode hematiet (Fe O ) en het bruingele goethiet (FeOOH) dit veroorzaakt gele, bruine en soms rode kleuren die typsisch zijn voor vele bodems. 6.3.3 Biologische verwerving Wordt veroorzaakt door planten, dieren en M.O. die het gesteenten chem en fys aantasten. De eerste kolonisatoren v/e naakt gesteente zijn niet zelden M.O.. voor hun voeding lossen deze M.O. lokaal het substraat op door afscheiding van zuren of enzymen. Ze veroorzaken een chem. reactie waardoor mineralen in opl. gaan en een aantal levensnoodzak. Nutriënten beschikbaar worden. Voorts kunnen bact. zowel oxidatie als reductie veroorzaken. Tevens produceren plantenwortels en bodemdieren tijdens hun ademhaling significante hoeveelheden CO 2, waardoor de pH v/d bodemopl. Kan dalen en aldus bepaalde mineralen ( bv calciet) oplossen. 7. Bodemprofiel Bij de bodem is er geen homogene massa, maar bestaat uit verscheidene lagen. In het verweringsmateriaal, dat onder invloed v/d bodemvormende factoren ontstaat zal zich geleidelijk een horizont- differentiatie aftekenen. 7.1 Klassieke beschrijving v/d horizonten ISSS = International Society of Soil Sience Afgestorven plantenmateriaal en humus zal zich accumuleren bovenop de grond. 25 O horizont of humushorizont= Deze organische laag die zich vormt boven het minerale gedeelte Vanuit deze O-horizont zal zich organisch materiaal inmengen i/h bovenste deel v/d bodem. Er ontstaat een humeuze bovenlaag of A-horizont. - Natte gronden = zal de A-horizont dun zijn met echter wel een hoog gehalte aan organ. stof Droge gronden= is het gehalte doorgaans lager, maar de dikte is groter Net onder de humeuze bovengrond, waar minder organisch materiaal ingemengd is, ontstaat een uitlogingslaag of E-horizont (A2 horizont) Deze horizont is over het algemeen iets bleker van kleur. Naast de oplosbare zouten worden vooral Fe, Al, en fijne (colloïdale) bestanddelen v/d bodem zoals humus en kleideeltjes uitgespoeld. aanrijkingshorizont of B-horizont = De laag waar de uitgespoelde elementen weer worden afgezet. Deze horizont is meer compact dan de A en E horizont en is donkerbruin tot geel-rood (limoniet) gekleurd. In ariede gebieden kunnen in deze B horizont Cacarbonaat, Casulfaat of andere zouten ophopen C- horizont =de zone die de overgang vormt naar het moedergesteente. Deze horizont bestaat uit verweerd gesteente waaruit reeds gemakkelijk oplosbare elementen verwijderd zijn en waar reeds omzettingen zijn opgetreden. D- of R horizont= het onderliggende onverweerde gesteente Een illuviale B horizont samen met de erboven liggende eluviale E horizont = sequum De dikte v/d horizonten wordt gebruikt als een ruwe indicatie voor de graad van ontwik. en ouderdom v/h bodemprofiel. 7.2 Diagnotische horizontenbeschrijving Het klassieke systeem van horizontenbeschrijving wordt soms vervangen door een diagnotische horziontenbeschrijving waarop de algemene bodemclassificatie systeem van U.S. Soil Conservation Service steunt 4 diagnotische horizonten epipedons (bovenste A-horizon) diepere horizonten aanrijkingen van min of meer oplosbaar materiaal verharde lagen 7.2.1 Epipedons Epipedons= de bodemlagen die zich a/d opp. v/h pedon vormen (A-horizonten). kenmerkend: donkere verkleuring door organ. mater. en of de uitgesproken uitspoeling van klei of meer mobiele bestanddelen zoals Ca-carbonaat, zout of vrije sesquioxiden 26 Mollic epipedon= meer dan 25 cm dik, bevat meer dan 1% organ. stof en is voor > dan 50% met Ca verzadigd. vereiste randvoorw: een uitgangsmateriaal rijk aan Ca , een goede voorziening in ruw organ. mat. en een actieve homogeniserende bodemfauna. Anthropic epipedon = is het resultaat van menselijke pogingen om een mollic epipedon kunstmatig te benaderen. Het heeft hogere gehaltes aan P en N, beperkte verspreiding en geometrische begrenzing. De grote toevoer van dierlijke uitwerpselen en huisafval verklaart de P aanrijking. Umbric epipedon= eveneens een bovenlaag tamelijk rijk aan organ. mat. maar de Ca- verzadiging laat veel te wensen over. Dit is te wijten a/h Ca-arm uitgangsmater., te sterke uitloging door regenwater, gebrekkige humuficatie, te koud pedoklimaat. verhardt bij uitdrogen. Kunstmatige bekalking kan hier een bel. verbetering brengen. Histic epipedon = meer organ. uitgangsmater. Dan een genetisch bodemhorizont: turflagen met 20-30% en meer organ. stof, dikker dan O-horizont, maar niet dik genoeg om het hele pedon te bevatten. heeft een zeer hoog stofgehalte, verzadigd met water gedurende een bep tijd v/h jaar in de laatste gevallen -> histosols = organische bodems Ochric epipedon =dun, lichtgekleurd met een laag organ. stofgehalte . -> eluviale karakter en het meestal zeer scherpe contrast met het diagnotische horizont dat er direct onder ligt Plaggen epipedon= lijkt op anthropic epipedon voor zover het P en N aanrijking. typisch : niveauverhogingen en geometrische begrenzing 7.2.2 Diepere horizonten Argillic horizont= diepte horizont met fijne kristallijne klei aangerijkt door inspoeling. toename v/h gehalte aan zeer fijne klei (< 1µm, < 0.2 µm) aanwezigh. georiënteerde afzettingen langs de inwendige bodemwanden abrupte overgang van epipedon naar argillic Agric horizont= soort agrillic maar dan ontstaan door bodembewerking uitspoeling van fijner of mobieler materiaal naar de bodem v/d bouwvoor i/d hand gewerkt -> kleiafzettingen en neerslagen van mobiel organ. mat. die zich eerder als lamellen dan als kleihuidjes voordoen Natric horizont = kleiaanrijking Na absorptie en pH verhoging en verhoogde kans op diep doordringende scheuren -> vorming van solonetz B, een kleirijk diepterhorizont met polgonaal breukmotief dat 27 in doorsnede herkenbaar is a/d zeer typische kolomvormige structuur of blokkige structuur met tongen Spodic horizont= typische horizont v/d podzolbodems. illuviale horizont met amorf ( = aangerijkte materiaal) en bestaat uit organ. colloïden, vrij gehydrateerde sesquioxiden en kiezelzuur. relatief hoge kation-uitwisselingscap. en groot waterhoudend vermogen. deze horizont blijkt zich vooral te vormen in zeer doorlatende, weinig opp. actieve materialen zoals zand Oxic horizont= ultra cambic horizont waar verwering en homogenisatie tot het uiterste zijn gedreven maar waar ook de verliezen door uitspoeling bel zijn. Albic horizont = lichtgekleurde en van klei, Fe, Al uitgespoelde horizont Horizont Argillic Agric Natric Spodic Voornaamste proces Transferten Transferten en pedotubatie door lb bewerk Transferten en pedoturbatie Veranderingen (afbraak) en transferten Cambic Veranderingen (afbraak en synthese) pedotubatie Veranderingen (afbraak), pedoturbatie, afveor Oxic Hoofdzak beïnvloed Klei Klei, organ. mat. Klei,oplosbare zouten Organ. mater., klei sesquioxiden, kiezelzuur Verweerbare mineralen, sesquioxiden , klei Kiezelzuur, sesquioxiden klei 7.2.3 verharde lagen - Louter dichter schikken of samendrukken v/d bestanddelen Verharding door bindmiddel o Zonder bindmiddel Vb: fragipan (x) is de diep verharde laag in lemige kalkarme materialen die onder meer voorkomen onderaan de B-horizonten van sommige grijsbruine podzolbodems en bruine bosgronden o Door bindmiddel verharde lagen (aard v/h bindmiddel) Fe bindt in ortstein ( = laag in B-horizont v/e podzol met sesquioxiden als cementeringsmateriaal) Fe en humus in humus ortstein Fe en kiezelzuur Fe en CaCo3 CaCO3 Deze 2 laatste -> bindmiddel van verharde lagen in vele woestijn- en woestijn zand bodems. 28 In zogenaamde duropans is kiezelzuur (opaal) het voornaamste bindmiddel. (in droge streken, recent met vulkanische as bestrooid) 29 8. Fys eig v/d bodem Bodem= variabel mengsel van vaste bestanddelen die bestaan uit mineralen en organ. bestanddelen, van water en lucht. Bodem -> 3 fasig systeem omdat het een mengsel is van vaste stoffen, vloeibare substanties en ga. Fys eig = draagkracht, drainage, vochthoudend vermogen, plasticiteit, doordringbaarheid v/d wortels, verluchting - - 8.1 Bodemtextuur= afmetingen v/d deeltjes waarbij vooral de relatieve proporties v/d partikels van verschillende afmetingen i/e bepaalde grond van belang is Bodemstructuur = geeft de schikking weer v/d bodemdeeltjes in groepen of aggregaten Textuur of korrelgroottesamenstelling - Grove ( diameter > 2 mm) Fijne fractie = rijne aarde ( diameter < 2mm) o Zand (50 µm en 2 mm) o Leem (2µm en 50 µm) o Klei ( <2µm) < 20 µm= afslibbare deeltjes Verweringsmat. dat los komt uit het onderliggende gesteente kan ofwel ter plaatse blijven liggen of verder getransporteerd worden. -> natuurlijke sortering v/d korrels. De afstand die ze afleggen hangt af van korrelgrootte ( hoe groter de korrel, hoe zwaarder) snelheid v/h transportmiddel (water of wind, hoe groter de snelheid, hoe verder de korrel vertransporteerd wordt.) Materiaal dat zich over lange afstanden i/d lucht of water boven de bodem beweegt = zwevend Zandkorrels bewegen zich i/d lucht of water overwegend sprongsgewijze over de bodem, dit springend of salterend mat. kan zich matig ver verplaatsen. Zwevend ↔ rollend De grove delen (grint) zijn volledig inactief i/d bodem Zanddeeltjes = weinig relatieve opp. zanddeeltjes verhogen wanneer ze in een kleine verhouding aanwezig zijn, de grootte v/d open ruimte tussen de bodemdeeltjes en vergemakkelijken ze de beweging van lucht en drainagewater. 30 Leem bezit een grotere relatieve opp. dan zand, een snellere verweringsgraad en een vluggere afgave van voedingsstoffen aan planten evenals een groter waterhoudend vermogen. Kleideeltjes een grotere relatieve opp. en chem. activiteit. leem en kleideeltjes bevatten mineraalkorrels die ng verweerbaar zijn en die bij hun afbraak bepaalde voedingsstoffen voor planten afgeven. de kleideeltjes kunnen ook water opnemen en afgeven -> zwellen en krimpen 8.2 Textuurbepaling De bodemmineralen zijn vaak onderling tot kruimels of aggregaten samengehouden door bindmiddelen : CaCO3, kleimineralen, Si zuur, humus of Fe en Al hydroxiden Om de textuur v/e bodem te bepalen -> bindmiddelen vooraf verwijderd of vernietigd worden - 8.3 Zeven 50 µm < 50 µm Gravimetrisch (valsnelheid) Densimetrisch (soortelijk gewicht) Wet van Stokes (cte valsnelheid – diameter) Grafische voorstelling v/d textuur Driehoeksgrafiek = hierbij wordt de som v/d respectievelijke gehalten aan klei, leem en zand = 100%. En wordt het % van deze 3 fracties uitgezet in een gelijkzijdige driehoek waarvan elk hoekpunt 100% voorstelt van één v/d fracties. (enkel rekening houdende met de fijne fractie v/d bodem (< 2 mm) en laat derhalve de grint en stenenbijmenging buiten beschouwing) 8.4 textuurklassen (louter korrelgrootte niets v/d poriën) In België -> 7 textuurzones Zand Lemig zand Lichte zandleem Zandleem Leem Klei Zware klei Z S P L A E U 31 Textuurprofiel= verticale opeenvolging van grondsoorten tot op een 120 cm diepte. soms komt slecht 1 grondsoort voor, dan is textuurprofiel = homogeen Wanneer het gehalte >15 % bedraagt = stenige leemgronden (G) Losse substraten s – zandsubstr; ( Z,S en P) l-: leemsubstr: (L en A) u-: kleisubstr: (E en U) w-: klei en zandsubst v-: veensubstr (V) g-: grintsubstr. 8.5 Belang v/d bodemtextuur Een belangrijke parameter v/d grond en daarom op de bodemkaart aangeduid bewerkbaarheid poriënvolume bodemopwarming kleiige gronden zijn potentieel rijker dan zandgronden culturen vragen specifieke grondsoorten 8.6 Structuur Bodemstructuur = manier waarop bodemdeeltjes zich in aggregaten hebben verenigd, de stabiliteit v/d aggregaen en de manier waarop die aggregaten i/d ruimte gerangschikt zijn. Holtes i/d bodem = macroporositeit De structuur v/d bovengrond (korrel-/kruimelstructuur) is relatief onstabiel en gemakkelijk door de mens te beïnvloeden. de structuur v/d ondergrond (blokkig, prismatisch, platige, massieve structuur) is globaal veel compacter en is niet zo gemakkelijk door de mens te veranderen. ze beïnvloedt het vochtprofiel v/d bodem 8.6.1 Structuur v/d ondergrond Platige structuur= zin de aggregaten of groepen gerangschikt in relatief dunne, horizontale platen, bladen of banden. Prismatische structuur = verticaal georiënteerde aggregaten die in lengte verschillen, maar steeds is de verticale as groter dan beide horizontale assen (prisma-structuur). 32 - kolomachtige structuur = top is afgerond prismatische structuur= top is ng volledig Binnen de prisma’s komen weinig poriën voor, in droge toestand ontstaan er gemakkelijk scheuren die dichtzwellen bij herbevochtiging. Blokkenstructuur = verwijst naar aggregaten die gereduceerd zij tot onregelmatige zesvlakkige blokken die in hun 3 dimensies +/- gelijk zijn. angular = scherpe hoeken subangular = afgeronde hoeken Dit structuurtype komt veel i/d ondergrond voor. Het stadium van ontwikkeling hangt in grote mate af v/d bodemdrainering, verluchting en wortelindringing. Bij kleigronden die weinig organ. bemesting krijgen, die sterk verreden zijn of laat i/d winter geploegd worden onder natte omstandigheden klitten de afzonderlijke gronddeeltjes zeer sterk en dicht aaneen. 8.6.2 Structuur v/d bovengrond - Korrelstructuur = granular = de grondkorrels liggen afzonderlijk naast en op elkaar. meestal weinig poreus, slempig bij regen en stuivig bij droogte => slechte structuur - Kruimelstructuur = crumby = kleven de gronddeeltjes aan elkaar en vormen aardkluitjes of kruimels die ordeloos op elkaar liggen. veel poreuzer, en beter lucht-water huishouding 8.7 Structuurverval versus structuurverbetering In de bovengrond bestaat gewoonlijk een mengsel van korrel- en kruimelstructuur. Bodembewerking gebeurt best wanneer de bodem net niet meer plastisch is, dus bij een vochtgehalte net onder de uitrolgrens. Van grootste belang bij zware klei- en leemgronden. Belangrijke factoren bij het verbreken/verkruimelen v/h oorspronkelijk compact en homogeen uitgangsmateriaal zijn: aard oorsprong v/h moedermateriaal fysische en biochem. processen van bodemvorming ( leiden tot de synthese van klei en humus, klimaat, opgeloste zouten, …) Elk mechanisme dat breuklijnen veroorzaakt en de deeltjes voor en achterwaarts plaatst en daardoor de contacten verhoogt , bevordert verkruimeling afwisselend droogte en vocht vorst en dooi 33 - fysische activiteit van bodemorganismen en wortels grondbewerking afbraak van organische stof M.O. Het voordeel van ploegen van bepaalde zware gronden i/d herfst en het gunstig effect v/e zachte regen op kluiten zijn reeds lang gekend als gunstig voor het zaaibed 8.7.1 Effect van organ. stof - Bindt korrels tot aggregaten (kleefmiddel) - Verluchting en verruimt de bodem -> porositeit neemt toe Slijmstoffen en andere microbiële producten bevorderen kruimelvorming en stabilisatie v/d gevormde aggregaten. 8.7.2 Effect van geadsorbeerde kationen Aggregaatvorming wordt beïnvloed door de aard v/d kationen die op de bodem colloïden zijn geadsorbeerd. - Na geadsobeerd -> deeltjes gehydrateer Ca geadsorbeerd -> flocculatie Meerwaardige kationen (Ca, Mg) acteren tevens als bruggen tussen de bodemklei alsook de organische stof waardoor klei- organ. stof complexen worden bevorderd. 8.7.3 Effect van bodembewerking Ploegen direct effect =+, omdat de kluiten openbreken, organ. stof i/d bodem mengt een zaaibed voorbereidt. lange termijn = - effect op de kruimelstructuur. 1) door het storen en schudden v/d grond waardoor oxidatie v/d organ. stof versnelt 2) stabiele aggregaten afgebroken worden door met zware uitrusting op de bodem te komen => compactheid Wanneer druk wordt uitgeoefend op een bodem, opgebouwd uit een skelet van kleihumus aggregaten met daartussen kleinere en grotere poriën, holten en scheuren, zullen de open ruimten wat in elkaar zakken druk niet te groot en van korte duur = grond is in staat de druk op te vangen ( elasticiteit) grotere druk = kleine gronddeeltjes worden in holten gepest , grond wordt dichter en compacter. Te grote druk => bodemskelet stort in zandige grond= dichte pakking 34 - kleiige grond= vervorming De grootte v/d druk gewicht trekker of wagen bandenspanning en breedte v/d band vochtigheid v/d grond Een lagere bandenspanning => lagere druk op grond grote druk in de ondergrond is een ernstige zaak omdat hierdoor ontstane verdichtingen met gewone grondbewerkingen niet op te heffen zijn 8.7.4 Samenvatting verslechteren/verbeteren bovengrondstructuur Verslechteren = + kruimelstructuur -> - kruimelstructuur er heeft een structuurverval plaats fys. Oorzaken : grote druk, te veel ploegen biologische oorzaken : te weinig organ. stof , wateroverlast chem. oorzaken: Na houdende meststof Verbeteren = bevorderen kruimelstructuur en stabiliteit v/d kruimels te verzekeren fys. Maatregelen: grondbewerking in gunstige omstandigheden, goede drainage, vorst biologische maatregelen: toedienen organ. stof, vruchtafwisseling,… chem. maatregelen: bekalken v/d bodem 8.8 Structuurbeoordeling - - - - Lopen o Hard en dof => dichte en vaste structuur o Zak je weg of zacht aanvoelen =>losse,kruimelige structuur. Open laten vallen ( van op 1 meter hoogte) Breukvakken o Scherp en hoekig = minder goede structuur o Echter afgerond en bloemkoolachtig = betere structuur Verticale wand bij het uitstekken van grond Beworteling zich heeft ontwikkeld => goede aanwijzing voor de kwaliteit v/d bodemstructuur Schudden : veel grond v/d wortels => een te dichte structuur met weinig poriën Wormactiviteit 8.8.1 Slemp 35 = het ineenvloeien v/d grond bij veel regen opp. slemp interne slemp = gehele bouwvoor ineenvloeien Door slemp => luchtgebrek en kan het gewas verstikken Oorzaken : onvoldoende bodemskelet te zwakke bindingskrachten tussen de structuurelementen verzadiging v/d bouwvoor met water druk op de gronddeeltjes Gronden met weinig grof zand en aggregaten hebben een onvoldoende bodemskelet en storten daardoor gemakkelijk in. Dit gebeurt eerder naar mate de grond minder bindingsstoffen, zoals klei en humusdeeltjes, bevat. een laag kalkgehalte en een lage pH zijn eveneens ongunstig voor de stabiliteit v/d grond. De bindingskrachten worden ng geringer wanneer de bouwvoor met water verzadigd geraakt. Water = smeermiddel. Wanneer al deze factoren samenwerken, is slechts een zwakke druk ( neerslag) op de gronddeeltjes nodig om de grond te laten vervloeien. Door regelmatige organ. bemesting wordt het humusgehalte v/d bouwvoor vergroot. Hierdoor wordt de binding tussen de gronddeeltjes groter en ook de weerstand tegen slemp. Om die reden moeten slempgevoelige gronden gestreefd worden naar een organ. stofgehalte van 2%. Groenbemesters beschermen de grond geruime tijd tegen de kracht van regeninslag; bovendien vormen de M.O. tijdens de vertering ervan (slijm)stoffen die de gronddeeltjes bijeen houden. Dor een goede ontwatering => bouwvoor snel de door regenval veroorzaakte aanvoer aan vocht kwijtgeraakt en minder kans maakt op vervloeien. Op een slempgevoelige grond => zo weinig mogelijk grondbewerkingen het heeft weinig zin om slempgevoelige gronden i/h najaar te ploegen. Indien mogelijk kan men de pH optrekken tot een waarde 7 door bekalken en de reserve aan oplosbare kalk i/d grond verhogen. Door een hogere C aan Ca-ionen zal de grond minder gemakkelijk vervloeien. Bij aardappelen is bekalken geen opl.!! 8.8.2 Stuiven Gevolg van te geringe binding tussen de gronddeeltjes. Het komt vooral voor op lichte zwavel- en zandgronden. Wanneer de grond in het voorjaar opdroogt, zal op percelen met een fijn zaaibed bij een sterke wind stuiven optreden. Het jonge gewas heeft veel te lijden van de erlangs schurende zandkorrels. Het stuiven kan tegengegaan worden door: 36 - - grond zoveel mog. bedekt houden door een gewas of door uitspreiding van strorijke stalmest of ander mat. over onbegroeide grond i/d winter en voorjaar. zaaien van rijen winterrogge op bepaalde afstanden van elkaar. de grond weinig bewerken en streven naar ene kluiterige grond organ. bemesting die binding tussen de bodemdeeltjes vergroten diepploegen de in de ondergrond aanwez. Zwaardere grond naar boven halen. 8.8.3 Erosie = het verwijderen van opp. materiaal door wind of water. erosie verwijdert de bovengrond welke een hoge proportie heeft aan organ. mater. en fijne minerale fracties die planten voorziet van water en voedingsstoffen. Onder nominale omstandigheden, bestaat er een evenwicht tussen bodemvormingen verwijdering. Door menselijke activiteit => versnelde erosie 8.8.3.1 Regenspat-erosie Regendruppels die op de bodem vallen consolidatie en compactie opspatten en dispersie van bodemdeeltjes 8.8.3.2 Opp. erosie Komt voor op hellingen wanneer gedurende intense neerslag de infiltratiecap. v/d bodem wordt overschreden. vorm van erosie die optreedt door de werking v/e dunne waterlaag die hellingwaarts beweegt zonder specifieke kanalen te vormen. De hoeveelheid bodemverlies varieert met de snelheid en turbulentie v/d stroming. 8.8.3.3 Ondergrondse erosie Bij geconcentreerde stroming in tunnels of ondergrondse pijpen. Ondergrondse stroming is bel -> de C aan basen 2x zo groot is dan die v/d gevonden opp-erosie 8.8.3.4 Beekerosie Kan weggewerkt worden door ploegen beekjes kunnen zowel ontstaan v/d top v/e helling naar beneden toe door afstroming van water, plotseling uitbarsting a/d voet v/d helling waar een scheur ontstaat die zich snel naar boven toe uitbreidt. 8.8.3.5 geulerosie Geulen zijn relatief, permanente, steilwandige waterwegen met kortstondige stromingen gedurende intense regenval. Deze soort erosie kan niet meer weggewerkt worden. 37 8.8.3.6 Invloedsfactoren op bodemerosie Stijgt met een grotere hellingsgraad vegetatie beperkt afvloei en erosie tot niveau < 5% v/d erosie v/e naakte bodem. Wanneer regendruppels de vegetatie raken, wordt de E ervan verstrooid en is er geen directe impact op de bodem. Door landbeheerstechnieken kan men trachten de bodeminfiltratiesnelheid zo hoog mogelijk te houden. Ruggen volgens de hoogtelijnen op zandleembodems kunnen ook nadelig zijn; wanneer één rug breekt, kan dit leiden tot meer bodemverlies dan bij vlakke cultivatie. Bij steilere helling is terrassering te verkiezen. Het hoofddoel van terrassen is het verkleinen v/d hellingslengte en water te doen infiltreren dat een snelheid heeft die ng geen erosie veroorzaakt. 8.9 Soortelijk gewicht en poriënvolume Densiteit - schijnbaar s.g. werkelijk s.g. 8.9.1 soortelijk gewicht = de massa aan vaste bodembestanddelen per volume eenheid (g/cm³ of kg/m³) Hoe meer organ. stof, hoe lager de dichtheid Gewichts% Volume % 8.9.2 Schijnbaar s.g Heeft betrekking op de grond als geheel, dus vaste bestanddelen en poriën 38 Aangezien poriën geen massa hebben, zal een grond met veel poriën een merkelijk lager SSG hebben dan een minder poreuze grond. Voor kleiige gronden 1,1-1.6 zandige gronden: 1,3-1,7; gecompacteerde bodemlagen 1,7-2,0 Bij bepaling v/h SSG is de monstername zeer belangrijk -> geen volumeveranderingen voordoen 8.9.3 Totaal Poriën Volume Het deel v/h grondvolume dat door poriën wordt ingenomen. - Grote poriën: >10µ, laten water makkelijk doorlopen Matige poriën 10-0,2µm: houden water vast dat toegankelijk is voor planten Kleine poriën: < 0,2µm, houden water te sterk vast en is daardoor niet ter beschikking van planten. 9. Chem eig. v/d bodem 9.1 Zuurtegraad = pH Neg. Logaritme van de C aan (H+) zuur > 10 -7 g/liter neutraal = 10-7g/liter base< 10-7g/liter - - - Reële of actuele zuurtegraad = de H+ C gemeten i/e opl. van Ag. Dest die gedurende voldoende tijd in contact gebleven is met de bodem om een evenwichtstoestand te verkrijgen. enkel de vrije H+ ionen worden gemeten, maar niet de H+ ionen die gebonden zijn a/d klei- en humusdeeltjes Potentiële zuurtegraad = het gedeelte v/d H+ ionen dat zich in geadsorbeerde toestand a/d bodemcolloïden bevindt. Totale zuurtegraad= de geadsorbeerde H+ ionen kunnen vrijgemaakt worden door het grondmonster in opl. te brengen met een sterk electroliet, KCL. Dit zal een lagere pH aangeven dan de actuele zuurtegraad. De totale zuurtegraad is dus de som v/d actuele zuurtegraad en potentiële zuurtegraad. pH H2O: die maat die geeft voor de H+ C in een waterig bodemextract ( = actuele zuurtegraad 39 - pH KCl: die een maat geeft voor de H+ C i/e bodemextract bereid met een 1M KCl opl ( = totale zuurtegraad). Meestal pH kcl gebruiken, gemakkelijker te vergelijken 9.1.1 9.1.2 Zuurtegraad en nutriëntenbeschikbaarheid De minerale en organ. bodemcolloïden zijn in feite zwakke zuren die zouten kunnen vormen. Deze zouten ondergaan in contact met water hydrolytische splitsing. Door hydrolyse kunnen zwakke of sterke basen gevormd worden die zo mee de pH v/d bodem bepalen. De pH v/e bodem heeft een uitgesproken invloed op een aantal bodemconstituenten. - Oplosbaarhied ( nutriënten en toxische elementen) Opneembaarheid voor plant en dier en hun gedrag i.v.m precipitatie en migratie i/d bodem. pH > 7 = beschikbaarheid van zink en koper is limiterende voor de plantengroei. Ook een gebrek aan Fe, Mn, B en P kunnen optreden bij een te hoge pH. Wanneer de bodem pH daarentegen lager wordt dan 5, wordt de beschik-baarheid van F , Ca, Mg en Mo problematisch. Verzwakking v/d planten omwille v/d gevoeligheid van plantenwortels => aluminiumtoxiteit Kationuitwisseling : zal toenemen met stijgende pH . de negatieve ladingen ontstaan door isomorfe substitutie wordt niet beïnvloedt door pH (permanente lading) , de lading ontstaan door dissociatie van protonen en OH groepen is wel afh. v/d pH (veranderlijke lading) Bij een zeer lage pH houden alleen de permanente ladingen v/d klei en een zeer klein deel v/d ladingen v/d organ. colloïden ionen vast die door kationen uitgewisseld kunnen worden. Op de meerderheid v/d uitwisselingsplaatsen die weerstaan aan uitwisseling; Daardoor is de CEC lager. Als de pH toeneemt, wordt de waterstof geïoni-seerd en vervangbaar. Ook de geadsorbeerde Al OH wordt verplaatst waarbij Al(OH)3 gevormd wordt en uitwisselingsplaatsen vrijkomen. 9.1.2 9.1.3 Zuurtegraad en lbteelt - zuurgevoelige gewassen = selderij, gerst, boon, klaver matig zuurgevoelige gewassen = mais, tarwe zuurverdragende gewassen = aardappel, witloof 40 Soms ziektebeelden door ongewenste pH veenkoloniale haverziekte zure bodemziekte ontginningsziekte 9.1.3 Bodemverzuring Natuurlijk gevolg van bodemevolutie onder vochtig klimaat en bij normale drainage en van uitspoeling v/d zouten. Hoe minder zouten en hoe minder verweerbare mineralen i/h moedergesteente aanwezig zijn, hoe sneller de voorraad ionen die nodig zijn voor de neutralisatie van H+ ionen zal uitgeput zijn. Verzuring door - CO 2 v/d afbraak van organ. stof Oxidatie van ammonium door bact. (nitrificatie) Door oxidatie van zwavel Bij chem rijping van zeekleigronden spelen de sulfiden die i/h zeewater voorkomen een belangrijke rol. Bij ontwatering van ongerijpte grond zal O toetreden tot de bodem en kan oxidatie van sulfiden i/h slib optreden waardoor S zuurontstaat. Op die manier ontstaan kalkrijke kleigronden met een goede bodemstructuur. (zure katteklei) Zure regen is een andere bron van bodemverzuring. Zure regen ontstaat door meer S en N oxiden die vrijkomen bij verbranding van fossiele brandstoffen. (steenkool, gas, olie,…) Uit het bouwland verdwijnen jaarlijks ook aanzienlijke hoeveelheden zouten samen met de geoogste producten. 9.2 Bufferend vermogen = de weerstand die de bodem kan uitoefenen tegen een verandering van pH bij inwerking v/e zuur of een base. Deze weerstand komt doordat een bodem met een groot adsorberend complex een grote latente zuurheid bezit die eveneens moet geneutraliseerd worden. Het bufferend vermogen v/e bodem is gedeeltelijk afh. bufferzouten adsorberend complex 9.3 Basenverzadiging = geeft de relatieve verhouding aan tussen de som v/d 4 basische kation (Ca,Mg, K en Na) ten opzichte v/d totale kationenuitwisselingscap. (CEC) 41 S = som v/d basische ionen Deze waarde geeft een indicatie v/d hoeveelheid kationen die a/d bodem ng toegevoegd kan worden om het nutriëntenpotentieel te vergroten. Overbemesting treedt dus op wanneer meer negatieve ionen worden toegevoegd dan rechtstreeks door de planten kan opgenomen worden. Ofwel wanneer een te veel aan positieve ionen wordt toegevoegd nadat reeds de volledige sorptiecap is volzet. 10. Organische bestanddelen en humus i/d bodem Op en in de bodem => continue organ. materiaal na verloop van tijd wordt al dat organ. materiaal omgezet en verteerd door bodemdieren en M.O. die de organ. materie afbreken tot water, koolzuurgas, voedingsstoffen en een traag afbrekend restproduct = humus. Dit omzettingsproces = humificatie Mineralisatie = het verder uiteenvallen van humus in anorg of minerale elementen. 10.1 Humificatie Het uitgansmat. voor het organ. mat i/d bodem 99 % afgestorven platnendelen Het watergehalte is vrij hoog 60-90% Het dood organ. mat. wordt door de bodemfauna, met bijzondere rol voor de regenwormen aangevreten waardoor het geleidelijk aan mechanisch verkleind wordt en ev i/d grond getrokken. Verder wordt de vertering door M.O.aangestuurd door biochem. afbraak 1 groot oxidatieproces Koolwaterstoffen worden geoxideerd tot CO2, en H2O; de E die vrijkomt wordt gebruikt voor levensverrichtingen v/d macro en microfauna, de rest komt vrij als warmte. De CO2 productie kan als maat genomen worden voor de snelheid waarmee het organ. mat. i/d bodem wordt afgebroken. 10.1.1 Effect van klimaat De snelheid van ontbinding van ruw organ. mat stijgt met de temp. vanaf 5°C tot 2835°C. De afname in humificatie-snelheid is groter dan de afname in plantengroei bij dalende temp; waardoor de bodems van koudere gebieden tot een hoger gehalte aan organ. mat. komen. 42 Ook neerslag is bel vermits afbraak niet zonder water kan doorgaan. 10.1.2 Effect van plantaardig uitgangsmateriaal (C/N verhouding) - hoeveelheid Bovengronds afgestorven plantenmateriaal kan zo groot zijn dat het zich op K.T. ophoopt tot een dikke laag. => verzuren en er komt een schimmelflora => ruwe humusvorm, samen met een langzame afbraak v/h organisch materiaal - verhouding C/N zal variëren naargelang de plantensoort, leeftijd v/d plant, verschillende vegetatieve delen v/d plant - heterotrofe M.O. => gebruiken als voedingssubstraat en zowel assimilair als dissimilair benutten d.w.z het wordt gebruikt voor de assimilatie van hun EW en voor het verkrijgen van E voor hun levensfti Deze M.O. hebben doorgaans zelf een veel lagere C/N verhouding dan het mat. waarvan ze leven. Wanneer er in het substraat echter te weinig N aanwez is, is dit een belemmering voor de ontwik. van nieuwe bact. weefsel en vertraagt de afbraak of humificatie. (zie vb pag 98) Stikstofvastlegging= anorg. N wordt uit de bodem onttrokken en geïmmobiliseerd als organ. N in het bact. weefsel Bij afsterven en verteren v/h bact. weefsel zal de N geleidelijk vrijkomen en beschikbaar worden voor de planten. Om die reden kiest men best voor om C-rijke organ. materie i/d herfst in te werken zodat de vertering reeds kan optreden terwijl pas i/h volgend voorjaar opnieuw gewas zal worden ingezaaid. i/d loop v/h groeiseizoen kunnen de M.O. waarin N is ingebouwd geleidelijk afsterven en worden afgebroken waardoor de N terug ter beschikking komt v/d dan groeiende gewassen. 10.2 Classificatie van humus - terrestrische humus = humificatie vindt plaats op een bodem onder aerobe omstandigheden semi-terrestrische humusvormen= milieu is tijdelijk of permanent zeer vochtig of met water verzadigd, er zijn meer anaerobe omstandigheden sub-aquatische humusvormen= ook onder water vormt zich een laag organ. materiaal op de bodem 10.2.1 Mor = mor of ruwe humus = (5-20 cm), dunne, onverteerde strooisellaag (O1) een dikke, matig tot sterk gehumificeerde humuslaag, de fermentatielaag (O2). De humificatie gebeurt door schimmels en bodemfauna = schaars 43 10.2.2 Moder = half-ruwe humus (2-3 cm) met een meer gevorderde humificatie. Er treedt een zwakke binding op tussen klei- en humuscomponenten 10.2.3 Mull = zachte humus uiterst dunne strooisellaag met onverteerd organ. mat. (O1) dikke gehumificeerde laag (O2) die donkerkleurig is en een goede kruimelige structuur vertoont. Het goed verteerbaar strooiselmateriaal vormt uitstekend voedsel voor regenwormen. 11. Bodemwater Goede bodem vaste minerale en organ. bestanddelen voldoende groot poriënvolume o Gevuld met water o Gevuld met lucht Een totaal uitgedroogde bodem = tijdelijk dode bodem - Transpiratie = Naast de verdamping v/d plant Evaporatie = verdamping door de grond (gebruik maken van warmte) Water beïnvloedt sterk de structuur v/d bodem. zandgrond = volledige uitdroging = kleven de zanddeeltjes niet meer aan elkaar en zal de grond stuiven. zware klei = wordt steenhard Is de bodem verzadigd met water, dan vloeit hij ineen tot een stroperige slijkmassa waarin alle leven verstikt wordt. Bij een goed vochtgehalte kunnen de bodemdeeltjes aan elkaar kleven en een luchtige, stabiele structuur toelaten. 11.1 vochtgehalte i/d bodem vochtgehalte gewichts% in gram water / 100 gr grond volume% in m³ water per m³ bodem 44 bepaling v/h vochtgehalte gravimetrisch= nat bodemstaal wegen, (drogen 100-110°C tot cte gewicht) en daarna nog eens wegen uit de verhouding v/d massa v/h verdampte water gedeeld door de massa v/d ovendroge grond wordt het vochtgehalte bekomen. - Volumetrisch = (m vochtige grond- m droge grond)/ (V monstering x dichtheid bodemwater ( = 1 g/cm³) - Meten v/d elektrische conductiviteit deze metingen worden beïnvloed door de temp. en C aan opgeloste zouten i/h bodemmilieu. - Soms ook via radio-activiteitsmetingen gebaseerd op de snelheid v/d verplaatsing van neutronen in aanwezigheid van water wordt de beweging van neutronen vertraagd. 11.2 zuigspanning v/d bodem gemeten via tensiometer = holle buis gevuld met Ag Dest. met een porceleinen cup a/d onderkant. A/d bovenkant sluit een drukmeter (manometer) de buis as. hoe droger de bodem, hoe meer water zich verplaatst uit de tensiometer naar de bodem. => ontstaan onderdruk onderdruk = gemeten met de manometer, maat voor de zuigspanning is i/d bodem. Zuigspanning = hPa of pF-waarde hoe groter de pF-waarde of zuigspanning, hoe groter de kracht waarmee water vastgehouden wordt i/d bodem en hoe moeilijker opneembaar het is voor planten. 11.3 Fysische bodemwaterzones 11.3.1 grondwater zone grondwaterwafel = grondwaterspiegel = het grondwateropp dat zich nagenoeg horizontaal i/d bodem voortzet grondwaterzone = het gedeelte v/d bodem dat zich onder de grondwatertafel bevindt. Gravitatie water = water dat weerhouden wordt bij een zuigspanning < 1/3 bar of < pF 2,5 (dit water migreert vrij doorheen de bodem o.i.v. de zwaartekracht en is niet gebonden aan bodemdeeltjes). Gravitatiewater vult vnl de grote poriën, wat de beluchting benadeelt. 11.3.2 Capillaire zone 45 Uit de grondwaterzone stijgt het water omhoog i/d talrijke openingen die door fijne kanaaltjes onderling verbonden zijn (capillus = buis) als gevolg v/d capillaire kracht. De hoogte v/d capillaire zone hangt af v/d grootte v/d poriën en kanaaltjes gesloten capillaire zone = waar bijna alle poriën gevuld zijn en enkel de grootste poriën lucht bevatten) Open capillaire zone of funiculaire zone = enkel de kleine poriën zijn gevuld met water en de grotere et lucht Dit hangt nauw samen met de textuur en structuur v/d grond. Het is vooral het capillaire water (pF 2.5-4.2) dat door de groeiende plant opgenomen wordt. 11.3.3 Hangwaterzone of pendulaire zone Hangwater = hygroscopisch water = water dat tijdens het insijpelen blijft hangen i/d fijnste capillairen en poriën of gebonden is aan colloïden. De hoeveelheid water die de hangwaterzone kan opslaan is afh. v/d grondsoort zand = weinig water leem = veel water klei = zeer veel 11.4 Veldcapaciteit ( pH 2.5) Wanneer alle poriën, zowel de kleine als grote met water gevuld zijn= grond die verzadigd is met water. Waterverzadiging = pF = 0 (geen zuigkracht) Veldcapaciteit = maximale watergehalte aan dat i/d bodem achterblijft na vrije drainage v/h overtollige water o.i.v. de zwaartekracht. VC= watergehalte in een bodemhorizont 1 -2 dagen na overvloedige regens. het is de mate v/d waterreserve die een bodem kan opslaan. - Drainageporiën = de grotere poriën (> 10µm) of macroporiën Waterbergingsporiën of microporiën= poriën < 10 µm 11.5 verwelkingspunt (pH 4.2) verwelkingspunt= watergehalte v/d bodem waarin de bladeren van zonnebloemplanten permanent verwelken = dat zij hun normale turgordruk niet meer herstellen nadat zij met een water verzadigde omgeving worden geplaatst. Als gevolg van toenemende capillaire kracht, zal de zuigkracht die de plant moet aanwenden om ng meer water uit deze fijner wordende poriën te onttrekken steeds groter worden. 46 11.6 Beschikbaar watergehalte = TAWC (Total Available Water Capacity = hoeveelheid water bij veldcap. Vermindert met de hoev. Water bij het verwelkingspunt 50-66% v/h totaal beschikbaar water gemakkelijk opneembaar voor planten de nuttige regencap. R = (VC-VP) xd VC en VP = volume % d= dikte v/d bodem 11.7 Waterretentiecurve = verband tussen zuigspanning en vochtgehalte pF - 0 = waterverzadigde bodem 2= watergehalte bij VC voor lichtere gronden 2.5= watergehalte bij VB voor zwaardere gronden 4.2 = watergehalte bij VPP luchtdroge grond = 4.7-7 maximaal vochtgehalte = klei> leem > zand beschikbaar water = leem >klei>zand onbeschikbaar water = klei>leem>zand curve pg 108 11.8 Bodemkenmerken veroorzaakt door water Kleur is afh. v/d al of niet aanwezig zijn van zuurstof - Aanwezigheid van O2 = Fe geoxideerd en aanwezig als Fe 3+, waardoor het onoplosbaar wordt en een bruine neerslag vormt. Afwezigheid van O2 = Fe 3+ gereduceerd Fe2+ grijze of blauwe tint Reductiehorizont = de laagste grondwaterstand of zomerwaterstand, is er geen lucht aanwezig. Het Fe is gereduceerd en de bodem heeft een grijze of blauwe kleur. Gleyverschijnselen= roestverschijnselen= i/d zomer is de bodem vochtig tot droog, het Fe wordt geoxideerd en vormt bruine- roestige vlekken. De schommelingszone v/h grondwater wordt gekenmerkt door deze bruine-roestige vlekken en waarbij er ook bleke, ijzerarme vlekken zijn. De zone met hangwater is steeds luchthoudend => geen roestverschijnselen 47 Stuwwatergronden= aanwezigheid v/e ondoorlatende kleilaag op geringe diepte bovenste laag zonder gleyverschijnselen middelste laag = roestvlekken kleiige ondergrond die niet gereduceerd is Stuwwatergronden vertone gleyverschijnselen pseudogley = bodems zijn heel na i/d winter en heel droog i/d zomer, daar waar het stuwwater er dan verdwenen is en het hangwater er spoedig uitgeput is De diepte v/h zomerwaterpeil is doorgans de diepte waarop de gleyhorizont normaal eindigt en de reductiehorizont met zijn grijze of blauwe kleuren aanvangt. 11.9 natuurlijke draineringsklassen in België wordt bepaald door diepte schommelinge v/d watertafel doorlaatbaarheid v/d verschillende horizonten diepte v/d bodem helling v/h topopp. de draineringsklassen worden onderscheiden op basis v/d gley- en reductieverschijnselen. Pg 113 tabel Vanaf drainageklasse d wordt het voor de meeste gronden voordelig om ze kunstmatig te draineren door buizendrainage. Moldrainage= een speciale ploeg met een stalen, spitste kogel, die gangen i/d bodem kan trekken. (gebruikt bij de ontwatering van zware kleigronden) Wordt toegepast op geringe diepte en op dichtere afstand dan bij buizendrainage en kan slechts toegepast worden in sterke plastische en vochtige materialen. Ondoordringbaer laag op meer dan 1.2 meter voorkomt => buizendrainage nadelen v/e te hoge grondwaterstand moeilijke grondbewerkingen i/h voorjaar slechte en opp. Wortelontwik van gewassen trage opwarming v/d bodem, => vegetatie een kortere groeiperiode verlies aan NO stikstof reductie tot gasvormige N verbindingen versterkte onkruidgroei 48 11.10 verband tussen grondwatertafel en productie de optimale diepte v/d grondwatertafel neemt toe naarmate de bodem een grotere reserve heeft aan nuttige waterbergingigsporiën zodat de beste zandleem- en leemgronden deze zijn zonder gleyverschijnselen. Zand en lemig zandgronden die behoren tot de drainageklasse d geven de hoogste rendementen. Onvoldoende gedraineerde bodems alsook de tamelijk slecht gedraineerde bodems op texturen L,A, E en U dienen voor akkerland kunstmatig gedraineerd te worden dor buizendrainage 12. Bodemlucht Bevat 10-20 maal meer CO2 dan atmosferische lucht Luchtvolume = totaal poriënvolume – watervolume Luchtcap. = totaal poriënvolume – veldcap. Poriënvolume 40-60% luchtcap = 30-40% = zandgrond; 15-25% =leemgrond; 5-15% kleigrond 13. Bodemkartering en – classificatie in België 13.1 bodemkartering in België Opgestart in 1947 2 of meer boringen per ha 70x 70 m diepte van 1.25 m 13.2 legende bij de bodemkaart van 1/20.000 zie pag 118 13.2.1 Textruurklassen Z: zand S: lemig zand P: lichte zandleem L: zandleem A: leem E: klei U: zware klei 49 G: stenig leem I: zeer stenig materiaal en aard V: veen 13.2.2 Drainageklassen Op basis van gley- en reductieverschijnselen zie pnt 11.9 13.2.3 Profielontwikkeling a: textuur B-horizont doorgaans bodems met een klei uitgelooge E horizont en een aan klei aangerijkte illuviale Bt horizont met blokkige structuur en kleihuidjes. profiel A-E-Bt-C b: verwerings-B-horizont bodems met een A-Bw-C profiel, waarbij Bw horizont van A en C verschilt door kleur en/of structuur zonder kleiaanrijking of kleihuidjes c: verbrokkelde textuur-B-horizont bodems met een klei uitgeloogd E horizont en een aan klei aangerijkte Bt horizont met oorspronkelijke bruine kleur, kleihuidjess en blokkige structuur. De Bt horizont is echter gekenmerkt door de aanwezigheid van barsten en spleten met daarin losser, vaak gebleekt, materiaal v/d E horizont. De compacte Bt horizont = fragipan g: duidelijke humus- en of Fe-B horizont podzolbodems die een duidelijke E horizont hebben of gehad hebben en ook een uitgesproken Bh/s horizont vertonen die al of niet verkit is. p: zonder B-horizont bodems zonder profielontwik. (A-C of A-R profielen) zijn vaak alluviale of colluviale gronden ofwel door water of wind geërodeerde hellingen. x: weinig duidelijke of moeilijk te determineren profielontwik. 13.3 bodemlegende bij de kustvlakte geen profielontwikkeling 13.3.1 opbouw v/d kustvlakte - oudland middelland nieuwland historische polders 50 13.3.2 Karteringseenheden v/d kustvlakte - duinstreek polderstreek 14. Bodems per lb-streek in België 14.1 Bodems v/d polderstreek en de duinstreek - duingronden zin kalkhoudende droge zandgronden zonder profielontwik. recratieftie = duinen oudland = lichte sedimenten, zand tot lichte klei middelland= klei of zware klei nieuwland= kleiig droogmakerijen, moeren= kleiige sedimenten Poldergronden = zwak ontwik. Hydromorfe kalkhoudende kleibodems met een A-cg profielontwik. selectieve sedimentatie reliëfinversie +/- helft polders = weiland, de rest = akkerland 14.2 Bodems in Zandstreek - tertiaire ouderdom = substraat geologisch substraat bedekt door zandige afzettingen die dateren van i/h laat Pleistoceen of Holoceen ( = dekzanden) Kempen allochtone component= lemige textuur autochtone component= zandige textuur Zuidelijk gedeelte kempen= glauconiet houdende tertiaire lagen meest voorkomende bodems i/d zandstreek : podzols = bodems met humus of humus-Fe- B horizont 14.3 Bodems in Leemstreek - loess alle leembodems ontwik. op loess hebben een hoog leemgehalte en laag zandgehalte 51 14.4 Bodems in Zandleemstreek - lemig zand in noorden zandleem en leem in zuiden 14.5 Bodems v/d alluviale vlakten Zie pg 134-135 52