Δασική Εδαφολογία Φυσικές ιδιότητες του εδάφους
Φυσικές ιδιότητες εδάφους Υφή (μηχανική σύσταση) Δομή Πορώδες Αερισμός Εδαφική υγρασία Χρώμα Θερμοκρασία Βάθος
Έδαφος Λεπτή γη «Το λεπτόκοκκο ανώτερο στρώμα του στερεού φλοιού της γης» Έδαφος: κόκκοι 2 mm (άμμος, ιλύς, άργιλος) Κόκκοι 2-20 mm: χάλικες Κόκκοι > 20 mm: λίθοι Υφή του εδάφους: αναφέρεται στο μέγεθος των εδαφικών κόκκων
Μηχανική ή κοκκομετρική σύσταση Η εκατοστιαία περιεκτικότητα ενός εδάφους σε άμμο, ιλύ και άργιλο Άμμος (sand): Ιλύς (silt): Άργιλος (clay): 2 0,02 mm 0,02 0,002 mm < 0,002 mm Μηχανική ανάλυση του εδάφους Η διαδικασία με την οποία προσδιορίζεται η εκατοστιαία αναλογία των μηχανικών κλασμάτων
Μηχανικά κλάσματα
Ιδιότητες των μηχανικών κλασμάτων Άμμος: Δημιουργία μεγάλων πόρων Μικρή υδατοϊκανότητα Καλή στράγγιση Καλός αερισμός Χωρίς πλαστικότητα και συνοχή Χαλαρά εδάφη, δεν συμπιέζονται εύκολα Άργιλος: Κολλοειδής φύση Ικανότητα προσρόφησης και ανταλλαγής ιόντων Μεγάλη υδατοϊκανότητα Κακή στράγγιση Κακός αερισμός Πλαστικότητα και συνοχή Συμπιέζονται εύκολα Διόγκωση - συρρίκνωση
Μεγάλη περιεκτικότητα άμμου Μεγάλη περιεκτικότητα αργίλου Πλαστικότητα εδαφών
Ξηρό έδαφος με υψηλή συγκέντρωση σε άργιλο Διόγκωση Συρρίκνωση της Αργίλου
Κακή στράγγιση εδαφών
Μικρή υδατοϊκανότητα Ξηρό έδαφος Αμμώδη εδάφη
Μηχανική ανάλυση Βασίζεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα καθίζησης μεμονωμένων τεμαχιδίων σε εδαφικό αιώρημα εξαρτάται από το μέγεθός τους Όσο αυξάνει το μέγεθος των κόκκων τόσο αυξάνει η ταχύτητα καθίζησης Νόμος του Stokes: V = 2gr 2 (ds dl)/9n V: ταχύτητα πτώσης r: ακτίνα σφαιρικών τεμαχιδίων
Μηχανική ανάλυση - εργαστήριο Μέθοδος Βουγιούκου Μέθοδος σιφωνίου Ποσοστά άμμου, ιλύος και αργίλου
Κατάταξη εδαφών βάσει της μηχανικής σύστασης (Αμερικάνικο Σύστημα)
Εδαφικοί τύποι Αμμώδη εδάφη ή ελαφράς σύστασης Πηλώδη εδάφη ή μέσης σύστασης Αργιλώδη εδάφη ή βαριάς σύστασης 1. Αμμώδη S Sand 2. Πηλοαμμώδη LS Loamy sand 3. Αμμοπηλώδη SL Sandy loam 4. Πηλώδη L Loam 5. Ιλυοπηλώδη SiL Silty loam 6. Ιλυώδη Si Silt 7. Αμμοαργιλοπηλώδη SCL Sandy clay loam 8. Αργιλοπηλώδη CL Clay loam 9. Ιλυοαργιλοπηλώδη SiCL Silty clay loam 10. Αμμοαργιλώδη SC Sandy clay 11. Ιλυοαργιλώδη SiC Silty Clay 12. Αργιλώδη C Clay
Σχέση μηχανικής σύστασης και δασικής βλάστησης Τα αμμώδη εδάφη ευνοούν την πεύκη: αντέχει περισσότερο στην ξηρασία έχει μικρότερες απαιτήσεις σε θρεπτικά στοιχεία Τα μέσης μηχανικής σύστασης πηλώδη και αργιλοπηλώδη εδάφη ευνοούν κυρίως την ερυθρελάτη, ελάτη, οξιά, δρυ, πτελιά και άλλα πλατύφυλλα Τα βαριά εδάφη ευνοούν συνήθως περισσότερο την ποώδη βλάστηση Τα καλύτερα εδάφη για την ανάπτυξη της δασικής βλάστησης είναι τα μέσα
Βελτίωση συνθηκών ανάπτυξης δασικής βλάστησης σε αμμώδη εδάφη Συσσώρευση οργανικής ουσίας Υπόγειος υδροφόρος ορίζοντας σε μικρό σχετικά βάθος ώστε να «φτάνουν» οι ρίζες
Αναδάσωση Εδάφη φτωχά σε οργανική ουσία και θρεπτικά συστατικά γιατί βρίσκονται για πολύ καιρό κάτω από την επίδραση του ήλιου, της βροχής και του ανέμου Η ικανοποιητική περιεκτικότητα του εδάφους σε ιλύ και άργιλο εξασφαλίζει στα φυτά περισσότερα θρεπτικά και κυρίως περισσότερο νερό
Βραζιλία Reserva Ecologica De Guapi Assu Παράδειγμα επιτυχούς αναδάσωσης
Λίθοι και χαλίκια Ευμενής επιδράσεις: Σε αργιλώδη εδάφη αυξάνουν τη διαπερατότητα του νερού και αέρα διευκολύνουν τη διείσδυση των ριζών Αν ομοιόμορφα διασκορπισμένα στην επιφάνεια του εδάφους, περιορίζουν την εξάτμιση του νερού περισσότερη υγρασία
Δομή του εδάφους Η διάταξη των κλασμάτων σε μεγαλύτερα συσσωματώματα Ευνοϊκές συνθήκες για τη δημιουργία δομής: Εξουδετέρωση των αρνητικών φορτίων της επιφάνειας των στερεών του εδάφους Ύπαρξη οργανικής ουσίας δημιουργία δεσμών μεταξύ των πρωτογενών κόκκων Ύπαρξη αντιθέτων φορτίων Μεγάλη επιφάνεια επαφής Πρέπει να υπάρχει άργιλος (διαφορετικά όχι συσσωματώματα, όπως συμβαίνει στα αμμώδη (χοντρόκοκκα) εδάφη) Ύγρανση και ξήρανση του εδάφους
Παράγοντες που επηρεάζουν την εδαφική δομή Διαβροχή και ξήρανση Πήξη και τήξη Οργανική ουσία Το είδος των κατιόντων Μικροοργανισμοί Μηχανική σύσταση Ρίζες
Ταξινόμηση της εδαφικής δομής Τύπους Ανάλογα με το σχήμα των μονάδων δομής Κατηγορίες Τις διαστάσεις των μονάδων δομής Βαθμούς Το βαθμό διάκρισης και τη σταθερότητα της δομής
Τύποι εδαφικής δομής
Μονόκοκκος Ψιχαλωτή Τύποι εδαφικής δομής
Πρισματική Πλακοειδής Τύποι εδαφικής δομής
Πολυεδρική (ισχυρή, μέτρια και αδρομερής) Στυλοειδής (ισχυρή, μέτρια) χαρακτηριστικό: παρουσία αλάτων στο επάνω μέρος των στύλων Τύποι εδαφικής δομής
Κατηγορίες δομής Ανάλογα των διαστάσεων των μονάδων δομής: Πολύ λεπτή Λεπτή Μέτρια Αδρομερής Πολύ αδρομερής
Βαθμός σχηματισμού των εδαφικών κόκκων σε συσσωματώματα Διακρίνεται: χωρίς δομή ασθενή δομή μέτρια δομή ισχυρή δομή
Επιθυμητή δομή
Πορώδες Το εκατοστιαίο ποσοστό του συνολικού όγκου του εδάφους σε φυσική κατάσταση που καταλαμβάνεται από την υγρή και αέρια φάση V -V n = t s = 1- V t p p b s 30% n 60%
Πορώδες μηχανική σύσταση Τα χονδρόκοκκα εδάφη έχουν μικρότερο πορώδες από τα λεπτόκοκκα
Μέτρο του εδαφικού πορώδους Φαινομενική πυκνότητα Η μάζα ξηρού εδάφους ανά μονάδα συνολικού όγκου p b = M s / V t (g/cm 3 ) Κυμαίνεται από: 0,7 2,0 g cm -3 στα δασικά εδάφη Συνήθεις τιμές: από 1,1 g cm -3 σε μέσης σύστασης και αργιλώδη εδάφη ως 1,7 g cm -3 σε αμμώδη
Πυκνότητα στερεού Η μάζα ξηρού εδάφους ανά μονάδα όγκου των στερεών τεμαχιδίων p s = M s / V s (g/cm 3 ) Στα ανόργανα εδάφη μέση p s = 2,65 g cm -3
Κατανομή των πόρων Η κατανομή των πόρων κατά μέγεθος (μικροπόροι μακροπόροι) και ο συνολικός τους όγκος εξαρτάται κυρίως από τη δομή και τη μηχανική σύσταση του εδάφους
Μείωση του πορώδους Λόγω: Υπερβόσκησης Υπερβολικής χρήσης μεγάλων μηχανημάτων κατά τις υλοτομίες Ιδίως σε πολύ υγρό ή πολύ ξηρό έδαφος αυξάνεται η φαινομενική πυκνότητα (μειώνεται το πορώδες) δυσμενείς συνθήκες ανάπτυξης της δασικής βλάστησης
Ιδανικά: Καλύτερα εδάφη για την αύξηση της δασικής βλάστησης είναι εκείνα που έχουν: σχετικά μεγάλο πορώδες ( 50%) και περίπου ίση κατανομή τριχοειδών και μη τριχοειδών πόρων γιατί στα εδάφη αυτά εξασφαλίζονται καλύτερες συνθήκες υγρασίας και αερισμού
Εδαφικός αέρας Οι πόροι του εδάφους που δεν περιέχουν νερό είναι γεμάτοι με αέρα: τον εδαφικό αέρα Ο εδαφικός αέρας είναι συνήθως φτωχότερος σε Ο 2 και πλουσιότερος σε CO 2 από τον ατμοσφαιρικό Αν ο εδαφικός αέρας περιέχει λιγότερο από 9-12% Ο 2 η αύξηση των περισσότερων δέντρων περιορίζεται σημαντικά (εξαίρεση το σκλήθρο) Alnus glutinosa L
Αεροϊκανότητα Το ποσό του αέρα που παραμένει στους πόρους του εδάφους όταν αυτό βρίσκεται στην κατάσταση της υδατοϊκανότητας (FC) Εκφράζεται με τον όγκο των μη τριχοειδών πόρων Τα αμμώδη εδάφη έχουν μεγάλη αεροϊκανότητα Τα αργιλώδη μικρή αεροϊκανότητα (λόγω του μικρού όγκου των μη τριχοειδών πόρων) Στα δασικά εδάφη η αεροϊκανότητα κυμαίνεται μεταξύ 15-35% του όγκου του εδάφους Τιμή 10% θεωρείται μικρή για την κανονική ανάπτυξη των φυτών
Αερισμός Η ανταλλαγή των αερίων μεταξύ ατμοσφαιρικού και εδαφικού αέρα που είναι απαραίτητη για την απομάκρυνση του CO 2 που παράγεται, και τον εμπλουτισμό του εδαφικού αέρα με O 2 Γίνεται με την επίδραση: του νερού του ανέμου των μεταβολών της θερμοκρασίας του εδάφους των μεταβολών της ατμοσφαιρικής πίεσης της διάχυσης
Η ολική ποσότητα του αέρα στο έδαφος μεταβάλλεται συνέχεια εξαρτάται από το πορώδες και την περιεκτικότητα του εδάφους σε υγρασία Το έδαφος πρέπει να έχει αρκετούς πόρους που να μην καταλαμβάνονται από νερό και ευνοϊκές συνθήκες ανταλλαγής του εδαφικού αέρα με τον ατμοσφαιρικό
Κακός αερισμός Προκαλείται από: Πατήματα ανθρώπων και ζώων κυρίως όταν το έδαφος είναι πολύ υγρό Συνεπάγεται: Μείωση της ανάπτυξης και δραστηριότητας των ριζών
Αερισμός
Δασικά φυτώρια - Αερισμός Περιεκτικότητα των εδαφών αυτών σε: αέρα 20% Ο 2 10% Για να πετύχουμε καλό αερισμό του εδάφους στα δασικά φυτώρια πρέπει: να χρησιμοποιήσουμε ελαφρά εδάφη (πηλοαμμώδη, αμμοπηλώδη) μεγάλες ποσότητες οργανικής ουσίας δημιουργία και διατήρηση καλής δομής κανονικές αρδεύσεις
Χρώμα του εδάφους Ενδεικτικό της γονιμότητας του εδάφους Το χρώμα του εδάφους μπορεί να είναι: τεφρό, κίτρινο, καστανό, κόκκινο ή μείγμα αυτών
Χρώμα Οργανική ουσία μαύρο/καφέ Οξείδια-υδροξείδια Fe κόκκινο/ πορτοκαλί/ κίτρινο Ανθρακικά άσπρο Γκρι αναερόβιες συνθήκες Πίνακας χρωμάτων Munsell (χροιά ένταση καθαρότητα)
Χρώμα ενδείξεις: Σκοτεινά καστανόχρωμα ή μαύρα εδάφη έχουν μεγάλη ποσότητα οργανικής ουσίας, είναι γόνιμα και πιθανώς δεν αποστραγγίζονται πολύ καλά. Κόκκινα εδάφη συνήθως αποστραγγίζονται καλά, είναι εξελιγμένα με προχωρημένη αποσάθρωση και συναντώνται συνήθως σε υγρά και θερμά κλίματα
Αμμώδες έδαφος εμπλουτισμένο με οργανικά υλικά Οργανικό έδαφος Αργιλώδες έδαφος Χρώμα εδάφους
Θερμοκρασία του εδάφους Επηρεάζει: την ταχύτητα των χημικών και βιοχημικών αντιδράσεων την υγρασία τη δομή τον αερισμό τη φυσική αποσάθρωση την ανάπτυξη των φυτών τη δράση των μικροοργανισμών την πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων και νερού το φύτρωμα των σπόρων
Θερμοκρασία - βλάστηση Στα εύκρατα κλίματα, μεγαλύτερη φυτική δραστηριότητα: 5 25 C 54 C: θερμοκρασία θανάτωσης των ζωντανών φυτικών ιστών Η δασική βλάστηση περιορίζει τις ακραίες θερμοκρασίες του εδάφους Το καλοκαίρι η θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους στο δάσος είναι περίπου η ίδια με τη θερμοκρασία του αέρα σε γυμνό έδαφος η θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους μπορεί να είναι 30 C υψηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα
Καλοκαιρινές συνθήκες Χειμερινές συνθήκες Διακύμανση της εδαφικής θερμοκρασίας με το βάθος και την εποχή του έτους
Διακύμανση εδαφικής θερμοκρασίας Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του εδάφους εξαρτώνται από: τις γενικές κλιματικές συνθήκες την κατάσταση κάλυψης του επιφανειακού εδάφους το χρώμα του εδάφους την ειδική θερμότητα του εδάφους (ποσότητα ενέργειας για την ανύψωση της θερμοκρασίας κατά 1ºC) την περιεκτικότητα του εδάφους σε νερό
Εξωτερικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη θερμοκρασία το υψόμετρο η έκθεση η κλίση το γεωγραφικό πλάτος η κάλυψη του εδάφους
Βάθος Το μεγαλύτερο βάθος στο οποίο μπορούν να διεισδύσουν οι ρίζες των φυτών και από το οποίο η δασική βλάστηση παίρνει νερό και θρεπτικά στοιχεία Στην Ελλάδα το βάθος εδάφους κυμαίνεται συνήθως 30-80 cm
Μικρό βάθος εδάφους: Περιορίζει τον ικανοποιητικό εφοδιασμό των φυτών με νερό και θρεπτικά στοιχεία Μειώνει την αντίσταση του εδάφους στη διάβρωση μειώνεται η γονιμότητα του εδάφους Μειώνει την αντίσταση των δέντρων στην εκρίζωσή τους από τους ανέμους
«Φυσιολογικό» βάθος Διαφέρει από το γεωλογικό λόγω: αργιλικών ή αδιαπέραστων οριζόντων υψηλού φρεάτιου υδάτινου ορίζοντα στρωμάτων με τοξική συγκέντρωση αλάτων
Επιπλέον πηγές φωτογραφικού υλικού: http://www.swtafe.vic.edu.au/ http://www.extension.umn.edu/ http://www.cmg.colostate.edu/ http://www.soilsensor.com/ http://soilslab.cfr.washington.edu/ http://www.sutmundo.com/reforestation-success-brazil/ http://soil.gsfc.nasa.gov/ http://informedfarmers.com/more-ways-to-investigate-your-soils/ http://soils.usda.gov/ http://soilquality.org/indicators/soil_structure.html http://www.clemson.edu/ http://landresources.montana.edu/ http://www.fas.org/irp/imint/docs/rst/sect9/sect9_4.html http://research.iarc.uaf.edu/