Talaj, mint környezeti tényező

A talaj kialakulása a földkéreg felszíni rétegeiben történik. A fizikai aprózódást elsősorban a napi hőmérséklet ingadozása illetve az így keletkezett kőzetrepedésekbe beszivárgott víz feszítő ereje okozza. Ez a törmelék nagy felületen érintkezik a környező levegővel és vízzel. E közegben játszódik le a kőzetek kémiai mállása, amelyek során új anyagok keletkeznek. Ezek egy része a kőzetből kiadott anyagok vizes oldata, más része a talajképződés szempontjából igen fontos anyag. A fizikai és a kémiai folyamatok eredményeként keletkezett agyagos kőzettörmelék azonban csak akkor válnak termőképes talajjá, ha a biológiai mállás hatására megkezdődik a humuszképződés.

Az agyagos kőzettörmeléken először a legegyszerűbb élőlények telepednek meg. Elpusztulásuk után maradványaik a képződő talajt dúsítják. Az elpusztult élőlények maradványai a talajban lebomlanak. A bomlási termékek egy része jellegzetes sötét színű szerves anyagokká alakul, ezek összessége a humusz. A humusz részecskéit a talajlakó élőlények mozgása összekeveri a talaj agyagszemcséivel. Így különböző méretű és minőségű talajrészecskék alakulnak ki.

A talaj kémiai tulajdonságait elsősorban a talajrészecskék határozzák meg. Az 1-500 nanométeres nagyságrendűeket kolloidoknak nevezzük. Ezek egyik legszembetűnőbb tulajdonsága, hogy az aprózódás során a részecskék kis tömegéhez képest óriási felület jön létre. Ezen a felületen a részecskék nagy mennyiségű anyagot képesek gyenge kölcsönhatással megkötni. A jelenség a kolloidok adszorpciója. A talajkolloidok vízmolekulákat vagy vízben oldott ionokat adszorbeálnak felületükön. A talajok vízmegkötő képessége a bennük található talajkolloidok mennyiségétől függ. A talajkolloidok általában negatív töltésű részecskék, ezért felületükön különböző kationokat adszorbeálnak.

A kalciumionok a legkedvezőbbek a talaj szerkezetére. A kalciummal telített kolloidok könnyen összeállnak nagyobb méretű talajrészecskévé, amelynek következménye a morzsás szerkezetű talaj kialakulása. Ez a szerkezet lehetővé teszi a megfelelő mennyiségű víz és levegő jelenlétét, amelynek nélkülözhetetlenek az optimális talajélethez. Ha a talajban a kalcium ionokkal szemben aránytalanul megnő a nátrium ionok mennyisége, csökken vagy megszűnik a talajkolloidok összeállása morzsás szerkezetté. Így az agyag és a humusz könnyen kimosódik a talajból. Ennek következtében rossz levegő- és vízellátottságú talaj alakul ki, amelynek felső rétegeiben még a nátrium és kálium ionok is felgyülemlenek. Ez a szikesek jellemzője.

Fontos kémiai tulajdonság a talaj kémhatása is. A felsőbb rétegekben több élőlény található, erőteljesebb a légzésből felszabaduló széndioxid hatása, valamint az ott található humuszsavak befolyása a kémhatásra. A talaj kémhatása ezért többnyire a savas tartomány felé tolódik el. A savas kémhatású talajokban a gombák, a lúgos és semleges kémhatású talajokban a baktériumok az uralkodó fajok. Sok esetben a növények teremtenek egy adott kémhatást (például fenyők savasat).

A kémiai tulajdonságok közé tartozik a talaj tápanyagtartalma is. Ez a tényező aránylag gyorsan változik. Főleg biológiai felhalmozódással illetve ráhordással gyarapszik, amelyet a víz vagy a szél munkája végez el. A csapadék kimosó hatása vagy a növények erőteljes tápanyagfelvétele viszont jelentősen csökkenti a talaj tápanyagtartalmát. Elemenként változó, hogy a növények számára a különféle tápanyagok mekkora hányada vehető fel a talajból. A talaj összes nitrogéntartalmából mindössze 2% jut a növények által felvehető nitrátokra. A foszfornak ugyan 60-70 százaléka szervetlen foszfát, de ebből könnyen csak a hidrogén foszfátok vehetők fel. A kálium viszont a talajban lévő legtöbb vegyületből jól felhasználható.

A talaj fizikai tulajdonságai közül az egyik legjelentősebb tényező a talaj szerkezete. Ezen azt értjük, hogy a mállás során létrejött talajrészecskék mekkora nagyságúak, hogyan helyezkednek el egymáshoz képest és milyen az összekapcsolódásuk mértéke. A kedvező szerkezetű morzsás talajban a részecskék közötti hézagokban, pórusokban tárolódik a talaj levegő és víztartalma.

A talajlevegő a pórusokon keresztül állandóan kapcsolatban van a külső légkörrel. Összetétele azonban eltér attól, például vízgőztartalma sokkal nagyobb. A talajban lévő gyökérzet légzése is befolyásolja a talajlevegő összetételét. Oxigéntartalma kisebb, széndioxid tartalma többszöröse a légköri levegőnek. A kolloidokhoz erősen kötött vizet a növények nem tudják felvenni. Számukra a legjelentősebb a talaj pórusaiban, kapillárisaiban tárolt víz, amelyet könnyen és jól tudnak hasznosítani.