Сазды қабаттың топырақ қасиеттері және өсімдіктерге әсері
Claypan
Ылғал жинағыш топырақ қабаты – субтопырақтағы тығыз, су өткізбейтін қабат. Түбір өсуін шектейді, су тобырларын қалыптастырады. Топырақ классификациясы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Клейпан – жер астындағы тығыз, бітес, су өткізбейтін қабат. Оның құрамындағы саз мөлшері жоғарыдағы қабатқа қарағанда әлдеқайда көп, және олардың арасында анық шегара болады. Тығыз құрылымы тамыр өсуіне және судың сіңуіне кедерілді келтіреді. Сондықтан, клейпанның үстінде су жиналуы мүмкін. Канадалық жіктеу жүйесінде клейпан – сазға тоғысқан, жауынды B (Bt) горизонт ретінде анықталады.
Claypan is a dense, compact, slowly permeable layer in the subsoil. It has a much higher clay content than the overlying material, from which it is separated by a sharply defined boundary. The dense structure restricts root growth and water infiltration. Therefore, a perched water table might form on top of the claypan. In the Canadian classification system, claypan is defined as a clay enriched illuvial B (Bt) horizon.
Орналасқан жері
Клейпан АҚШ-тың орталық бөлігінде кең аумақта (шамамен 4 миллион гектар) Канзас, Оклахома және Иллинойс штандарының арасында кездеседі.
Claypan is present in a wide area of the central United States (about 4 million ha) across multiple states such as Kansas, Oklahoma, and Illinois.
Құрылу
Клейпан геологиялық орналасуына байланысты әртүрлі аналық материалдардан, мысалы, су тасқыны жазықтарынан қалыптасады. Клейпанның пайда болуы өсімдік жамылғысының жеткіліксіздігімен, топырақ бөлшектерінің өлшемдік құрамымен және мол жауын-шашынмен байланысты. Өсімдік жамылғысының жеткіліксіздігі топырақты жаңбыр тамшыларының әсеріне көбірек сезімтал етеді. Жаңбыр тамшылары ашық топыраққа жоғары энергиямен тиген кезде, ұсақ құм, күл және саз бөлшектері барлық кеуекті кеңістіктерді бітеу үшін қайта орналасады. Барлық кеуектер толтырылғанда, судың сіңуін шектейтін тығыз қабат пайда болады. Клейпан қабатындағы су өткізгіштігі шектеулі болғандықтан, топырақ нашар ауаланады. Клейпанның су сақтау қабілеті жоғары. Алайда, сақталған судың көп бөлігі өсімдіктерге қолжетімді емес, себебі су жиі буланып кетеді және топырақ кеуектерінің мөлшері өте кішкентай. Клейпан қышқыл және сазға бай болғандықтан, саз минералдарына Al, K және Fe оксидтерінің жоғары сорбциясы байқалады. Сондықтан, клейпанда катиондар басым аймақ бар, ол қоректік заттарды сіңіру және ұстап тұру үшін салыстырмалы түрде жоғары катион алмасу қабілетіне (CEC) әкеледі. Экстракцияланатын калийдің концентрациясы саздың мөлшерімен тікелей байланысты. Клейпандағы калийдің экстракцияланатын мөлшері катиондардың жинақталуына байланысты салыстырмалы түрде жоғары. Алюминий оксидтерінің және темір оксидтерінің жоғары мөлшері фосфорды саз бөлшектеріне тартады, бұл топырақтағы фосфордың мөлшерін арттырады.
Claypan is formed in different parent materials depending on geological locations, such as floodplains. The formation of the claypan relates to a lack of vegetation coverage, soil particle size distribution, and high rainfall. The lack of vegetation coverage makes soil become more susceptible to raindrop attacks. When the raindrops hit on bare soil with high energy, the fine sand, silt, and clay particles are re arranged to plug all the pore spaces. When all the pores are filled, a packed layer is formed to limit the water infiltration. The water permeability is restricted in the claypan layer resulting in low soil aeration. The water holding capability of the claypan is high. However, most of the stored water is not available for the plant since water evaporates frequently and soil pore size is tiny. Since the claypan is acidic and clay rich, there is high sorption of Al, K and Fe oxides to clay minerals. Therefore, the claypan contains a cations dominated zone that leads to a relatively high cation exchange capacity (CEC) to absorb and retain nutrients. The concentration of extractable potassium positively relates to clay content. There is a relatively high extractable potassium content in the claypan due to the accumulation of cations. The high content of aluminium oxidates, and iron oxidates attract phosphorus to clay particles which increases the phosphorus content in the soil.
Өсімдіктерге әсер ету
Балшықтың өсімдіктерге тигізетін негізгі зиянды әсерлері – тамырдың шектелуі, қолжетімді судың және қоректік заттардың жетіспеуі. Балшықтың тығыз құрылымы тамырдың өсуін шектейді. Тамыры шалғын өсімдіктер құрғақ маусымда балшықтың ыдырауынан туындаған топырақтың қысым күштеріне төтеп бере алмайды. Судың аз сіңу жылдамдығы және гидравликалық өткізгіштігі балшық қабатының үстінде су жиналуына алып келуі мүмкін. Су жинағындағы су, әсіресе құрғақ маусымда, өсімдіктерге сіңірілудің орнына буланып кетеді. Жауын-шашын көп болатын маусымда су топыраққа терең сіңе алады. Дегенмен, қаныққан топырақтағы оттегінің жетіспеуі өсімдіктердің тұрақсыздығына және тамыр шіруіне әкелуі мүмкін. Қышқыл және балшыққа толы балшықтың ерекшеліктері фосфордың (P) балшық минералдарына сіңуіне себеп болады. Балшықтағы фосфордың жалпы мөлшері салыстырмалы түрде жоғары болғанымен, ол өсімдіктерге қолжетімді емес, балшық бөлшектеріне күшті тартылады. Сондықтан, өсімдіктердің сіңіруі үшін қолжетімді фосфор мөлшерін арттыру үшін көп мөлшерде фосфор тыңайтқышы қажет. Фосфордан айырмашылығы, балшықтағы калийдің (K) жоғары мөлшері өсімдіктер үшін қолжетімді, сондықтан калий тыңайтқыштарын қолдануды азайтуға болады.
The major negative influences of claypan on plants are root restriction, available water limitation and nutrient limitation. The dense structure of the claypan restricts root development. Plants with shallow roots, might not withstand the soil contraction forces due to the shrinkage of clay in the dry season. The low water infiltration rate and hydraulic conductivity may lead to a perched water table form on top of the claypan layer. Water in the perched water table evaporates instead of uptake by plants, especially in the dry season. In the wet season with high precipitation, water can penetrate throughout the soil. However, the low aeration in saturated soil may result in root rots that reduce the stability of plants. The acidic, clay rich characteristics of the claypan lead to phosphorus (P) sorption to clay minerals. Even though the total P content in the claypan is relatively high, they are strongly attracted by the clay particles that are not available for plant use. Therefore, a high amount of P fertilizer is required to increase the available P for plant absorption. Different from P, the high content of potassium (K) in the claypan is available for plant use which reduces the application of potassium fertilizer.
Топырақ эрозиясының қаупі
Сазды қабаты бар топырақ топырақ эрозиясына өте осал. Судың аз сіңу жылдамдығы және саз қабатының үстінде қалыптасқан жер асты суы, ұзаққа созылған немесе жоғары қарқынды жауын-шашын кезінде жер бетінен су ағынын күшейтеді. Ағып жатқан су топырақтың, көбінесе органикалық заттардан тұратын, беткі қабатын алып кетеді. Бұл өсімдіктер үшін қоректік заттардың қолжетімділігін одан әрі төмендетеді.
Soil with a claypan layer is highly vulnerable to soil erosion. The low water infiltration rate and the perched water table form on top of the claypan layer largely increase the surface runoff during precipitation with a long duration or high intensity. The runoff water can remove the topsoil with mostly organic matter. It will further reduce the nutrient availability for plants.