edellisessä blogikirjoituksessa, Healthy Soils for Healthy Trees, käsiteltiin maan rakenteen suojelemisen tärkeyttä, jotta tiivistyminen ei tuhoaisi maan rakennetta. Yhdessä maan rakenne ja maan rakenne vaikuttavat eniten maaperän huokostilaan ja siihen, miten helposti ilma, vesi ja juuret voivat liikkua maaperässä. Monet ihmiset ovat tietoisia siitä, mitä maaperän rakenne-osuudet hiekkaa, silttiä ja savea – he ovat tekemisissä työmaalla. Harva kuitenkaan ottaa huomioon maaperän rakennetta, vaikka suurimmassa osassa maata rakenne on yhtä tärkeä kuin rakenne. Kaksi maata, joilla on sama rakenne, voivat käyttäytyä hyvin eri tavalla riippuen niiden rakenteesta. Esimerkiksi savimaassa ilman, veden ja juurten on helppo kulkea läpi hyvällä rakenteella, tai se voi olla lähes läpipääsemätön juurten, ilman ja veden avulla, kun sen rakenne on tuhoutunut tiivistymisessä.
miten maan rakenne kehittyy
Maan rakenne viittaa siihen, miten maan hiukkaset ryhmitellään yhteen aggregaateiksi (kutsutaan myös pedeiksi). Fysikaaliset, kemialliset ja biologiset prosessit sementoivat tai sitovat ne yhteen.
fysikaalis-kemiallisia prosesseja, jotka rakentavat maaperän rakennetta, ovat:
- polyvalenttiset kationit, kuten Ca2+, magnesium Mg2+ ja alumiini Al3+ sitovat yhteen savihiukkasia
- maahiukkaset, työntyvät lähemmäs toisiaan jäätymällä ja sulattamalla, kostuttamalla ja kuivaamalla sekä juurten työntäessä maata pituutensa ja leveytensä kasvaessa.
maaperän rakennetta rakentavia biologisia prosesseja ovat:
- maahiukkaset sementoituvat yhteen humuksen, sienten ja bakteerien aiheuttaman orgaanisen aineen aiheuttaman orgaanisen liiman sekä juurista erittyvien polymeerien ja sokereiden vaikutuksesta.
- sieni-hyphae ja hienojuuret stabiloivat aggregaatteja (Minnesotan yliopiston laajennus 2002.)
orgaaninen aines ja kasvien juuret ovat siis avainasemassa maaperän rakenteessa.
miten maan rakenne heikkenee
tekijöitä, jotka voivat heikentää tai tuhota maan rakennetta, ovat esimerkiksi:
- tiivistyminen
- viljely
- kasvillisuuden poistaminen
- maaperän liiallinen liikkuminen ja käsittely
- seulonta
- liiallinen natriumin määrä
suuri natriumin ja magnesiumin määrä aiheuttaa savihiukkasten hylkimisen muut kun märkä, niin aggregaatit hajoavat ja prosessi maaperän rakenteen muodostumista on päinvastainen. Maaperästä, jossa on liikaa natriumia, tulee lähes läpäisemätön vedelle, koska hajallaan oleva savi ja pienet orgaaniset hiukkaset tukkivat jäljellä olevat maaperän huokoset (Donahue et al 1983). Liian korkeat natriumpitoisuudet voivat johtua teiden kastelusta ja suolauksesta.
maa-aineksen eri rakennetyypit
maa-aineksen rakenne luokitellaan kiviaineksen tyypin (muoto), luokan (koko) ja luokan (koheesion vahvuus) mukaan. Kiviaineksen muoto, koko ja lujuus määrittävät huokosrakenteen ja sen, kuinka helposti ilma, vesi ja juuret liikkuvat maaperässä (Donahue et al 1983).
kuvassa 1 esitetään maa-aineksen eri tyypit ja se, kuinka helposti vesi yleensä liikkuu kunkin tyypin läpi.
rakeinen rakenne on yleisin pintamaakerroksissa, erityisesti niissä, joissa on riittävästi orgaanista ainesta. Rakeiset rakenteet tarjoavat kaikista rakenteista eniten huokospinta-alaa (osuuskunta maaperätutkimus, julkaisupäivää ei ole annettu).
Kuva: Victorian Resources (http://vro.dpi.vic.gov.au/dpi/vro/vrosite.nsf/pages/soilhealth_soil_structure)
Columnar rakenne löytyy usein maaperän liiallinen natrium, koska dispergointi vaikutuksia natriumin, joka tuhoaa maaperän rakenne, jolloin maaperän tehokkaasti suljettu ilmaan ja veteen liikkeen (osuuskunta maaperän Survey, julkaisupäivämäärä annettu).
Kuva: Victorian Resources (http://vro.dpi.vic.gov.au/dpi/vro/vrosite.nsf/pages/soilhealth_soil_structure
Platy rakenne on vähiten huokospinta-alaa ja on yleinen tiivistetty maaperä (osuuskunta maaperän Survey, julkaisupäivää ei anneta).
Kuva: Victorian Resources (http://vro.dpi.vic.gov.au/dpi/vro/vrosite.nsf/pages/soilhealth_soil_structure
jotkut maaperä ei ole todellista rakennetta, kuten yhden viljan maaperän (kuten löysä hiekka vähän tai ei vetovoima välillä hiekanjyvät), ja massiivinen maaperä (suuri yhtenäinen massat savea).
Kuva: Victorian Resources (http://vro.dpi.vic.gov.au/dpi/vro/vrosite.nsf/pages/soilhealth_soil_structure
lisätietoja maaperän rakenneluokituksesta on jäljempänä viiteluokituksessa luetelluissa resursseissa.
tapoja säilyttää haluttu maaperän rakenne
kuten USDA Natural Resources Conservation Service (2008) selittää: ”käytännöt, jotka tarjoavat maaperän peittämistä, suojaavat tai johtavat orgaanisen aineksen kertymiseen, ylläpitävät terveitä kasveja ja välttävät tiivistymistä, parantavat maaperän rakennetta ja lisäävät makroporeja.”
muita keskeisiä käytäntöjä maaperän rakenteen säilyttämiseksi ovat maaperän seulonnan poistaminen ja käsittelyn minimointi sekä natriumsuolojen käytön välttäminen.
Implications for bioretention
Preserving soil structure may increase the range of soil textures acceptable for bioretention. Bioretentiomaat ovat usein hiekkapohjaisia ensisijaisesti riittävän imeytymisasteen varmistamiseksi. Savi-ja lietepitoisuus on usein enintään 3-5 prosenttia, mikä on hyvin, hyvin alhainen, mikä rajoittaa maaperän hiekkaan maaperän teksturaalisen kolmion mukaisesti. Vaikka seulotulla savimaalla, jolla ei ole rakennetta, on hyvin alhainen tunkeutumisaste, kun taas asianmukaisella rakenteella monilla maaperillä, joissa on enemmän savea, voi olla myös riittävä tunkeutumisaste. Savipitoisuuden nostaminen erittäin alhaisen 3-5 prosentin enimmäismäärän yläpuolelle voisi tarjota merkittäviä etuja, kuten maaperän vedensidontakapasiteetin ja kationinvaihtokapasiteetin lisääminen, jotka lisäävät potentiaalista epäpuhtauksien poistoa. Savipitoisuutta lisättäessä on kuitenkin muistettava, että mitä korkeampi savipitoisuus on, sitä tärkeämpää on suojella maaperää tiivistymiseltä ja ylimääräiseltä suolalta, sillä savimaat ovat alttiimpia tiivistymiselle ja rakenteen menetykselle ja natriumionien dispersion aiheuttamalle tunkeutumisnopeuden vähenemiselle.
Osuuskunta Maaperätutkimus. Julkaisupäivää ei ole ilmoitettu. Maaperän Rakenne-Fysikaaliset Ominaisuudet. Ladattu 11/27/2013 levyltä http://soils.missouri.edu/tutorial/page9.asp
Plaster, Edward J. 1992. Soil Science and Management. Toinen Painos. Delmar Publishers, Inc. Albany NY.
