A talajban a víz mint oldószer, mint reagens és mint szállító közeg játszik szerepet. Részt vesz a talaj (fizikai, kémiai és biológiai) mállási, talajképződési és talajpusztulási folyamataiban. A víz ugyanakkor a növényi élet elengedhetetlen feltétele. A talaj nedvességtartalma meghatározza a talajpórusok víz-levegő arányát, ami szorosan összefügg a talajok levegő- és hőgazdálkodásával, valamint mikrobiológiai tevékenységükkel. Mindezek hatást gyakorolnak a talajokban lejátszódó anyagvándorlási és átalakulási folyamatokra, melyek viszont a növények tápanyagellátásával, illetve a talaj- és talajvíz-szennyezési folyamatokkal hozhatók kapcsolatba. A talajok termékenységét gátló tényezők többsége a talajok vízháztartásához kötődik. Jogosan fogalmazódik meg tehát az az igény, hogy a talajok termékenységén alapuló korszerû földminősítő rendszerbe egyik legfontosabb elemként épüljön be a talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak figyelembevétele.

A talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak és a termékenységi viszonyok közti kapcsolatok vizsgálata során elsősorban arra kerestünk választ, hogy a talajoknak mely tulajdonság-együttese, milyen mértékben felelős a – növények vízellátottságának mértékével összefüggésbe hozható – talajtermékenység változásért.

A talajok vízgazdálkodásának legfontosabb tényezői a víztartó és vízvezető képesség (a szikes talajok esetében a talajnedvesség kémiai összetétele is döntő). A többi talajtulajdonság is e két tényezőn keresztül hat a vízgazdálkodásra. A talajok víztartó képessége telítettség-közeli állapotban a térfogattömeggel, vagy az összporozitással mutat szoros kapcsolatot. Kisebb nedvességtartalom esetén a talajok mikroszerkezete, illetve a mechanikai összetétel határozza meg a visszatartott víz mennyiségét; a legszárazabb körülmények között pedig a talajok szorpciós tulajdonságait meghatározó szerves (humusz) és szervetlen (agyagásványok, fémoxi-hidroxidok) kolloidok mennyisége és minősége döntő a víztartó képesség szempontjából. A talajnedvesség mozgásának alapesetei a páramozgás, illetve a két- és háromfázisú talajban bekövetkező folyadékmozgás. A talajok vízgazdálkodása szempontjából a két utóbbi a jelentős. Kétfázisú folyadékmozgás esetében a talaj teljes pórusterét folyadék tölti ki. Sebességét a talaj és a mozgó folyadék tulajdonságai, illetve a szilárd fázis–folyadék fázis kölcsönhatások határozzák meg. A talajtulajdonságok közül a talajok mechanikai összetétele és szerkezetessége a legfontosabb, azonban közvetett módon (talajszerkezet alakító hatásán keresztül) szerepet kap a humusztartalom, karbonáttartalom, fémoxi-hidroxid tartalom, az adszorbeált kationok minősége, mennyisége és az agyagásvány-minőség. Természetes körülmények között talajainkat leginkább a háromfázisú folyadékmozgás jellemzi. Ilyenkor a szilárd fázis pórusainak csak egy részét tölti ki a folyadék, másik része levegővel telített. A háromfázisú folyadékmozgás sebességét a kétfázisú rendszerekhez hasonlóan befolyásolják a talajtulajdonságok, azonban itt – a kétfázisú körülményektől eltérően – a talajok folyadéktelítettsége határozza meg elsősorban a talajpórusok folyadékvezető képességét. (A vezetőképesség a folyadéktelítettség függvényében nő.) A talajnedvesség kémiai összetétele a vízgazdálkodás szempontjából a szikes talajoknál kap főként szerepet, hiszen – dinamikus egyensúlyban lévén a talajkolloidok felületén adszorbeált ionokkal – közvetett módon befolyásolja a pórusméret-eloszlást (differenciál porozitást), illetve ezen keresztül a folyadékvisszatartást, folyadékvezetést.

A Kreybig-féle 5 fokozatú vízgazdálkodási kategóriarendszer továbbfejlesztéseként Várallyay és munkatársai 1980-ban kidolgozták a magyarországi talajok vízgazdálkodási kategóriarendszerét az 1:100000 méretarányú talajtérképeknek megfelelő részletességgel. Az általuk meghatározott 9 vízgazdálkodási kategóriából az első 5 kategóriába a talajok víztartó és vízvezető képesség értékei (szabadföldi vízkapacitás; holtvíztartalom; hasznosítható vízkészlet; a víznyelés sebessége és a hidraulikus vezetőképesség) alapján történik a besorolás, míg a 6. és 7. kategóriába a gyenge vízvezető képességû szikes, vagy pszeudoglejes talajok, a 8. kategóriába a láptalajok, a 9. kategóriába pedig a sekély termőrétegûség miatt szélsőséges vízgazdálkodású talajok tartoznak (Várallyay et al., 1980.).

1982-ben szintén Várallyay és munkatársai kidolgozták a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságait, valamint vízháztartását ábrázoló nagy méretarányú (1:10 000–1:25 000) térképezés (FVV: „Fizikai, Vízgazdálkodási és Vízháztartási” tulajdonságok térképezése) módszertanát. Az FVV térképeken 10 jegyû kódszámmal jellemezték a talajok vízgazdálkodási tulajdonságait, a 10 jegyû kódszám mögött egy 10 talajparaméterből álló 10 fokozatú kategóriamatrix állt. A vízgazdálkodást definiáló új talajparaméterként megjelent a rendszerben a talajok térfogattömege, a talajvízből történő kapilláris vízutánpótlás, a talajvíz átlagos terep alatti mélysége, illetve egy „rétegváltozás kód”, mely a különböző fizikai féleségû talajszintek egymásra-rétegződéséről ad felvilágosítást (Várallyay, 1982.). Az FVV térképezési módszertan azonban nem terjedt el széles körben, mert a térképezendő területeken általában nem volt mód a kívánt mintasûrûségû vízgazdálkodási jellemzők begyûjtésére.

Mivel a talajok termékenységét döntően befolyásolják azok vízgazdálkodási tulajdonságai és a mezőgazdasági táblákról általában nem állnak rendelkezésünkre vízgazdálkodási adatok, a Nemzeti Kutatásfejlesztési Program támogatásával készülő „D-e-Meter” intelligens környezeti földminősítő rendszer kifejlesztése során lehetőségünk nyílt arra, hogy alkalmazzuk és termésadatokat is tartalmazó országos szintû adatbázison ellenőrizzük a talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak – a rendelkezésre álló talajtérképi információkat felhasználó – új becslési módszerét, majd számszerûsítsük a vízgazdálkodási sajátságok és a talajtermékenység kapcsolatát.

A célul kitûzött becslő módszer kidolgozásához és az összefüggés-vizsgálatokhoz Agrokémiai Információs és Irányítási Rendszer (AIIR) és Talajvédelmi Információs és Monitoring rendszer (TIM) adatbázisai álltak rendelkezésünkre. (Az AIIR adatbázist a Növény- és talajvédelmi Szolgálat, illetve annak elődje által a múlt század nyolcvanas éveiben hozta létre a talajtérképezés, a különböző szakhatósági vizsgálatok, táblatörzskönyvi- és termésadatok gyûjtésével. Földhasználati egységenként sokéves agrotechnikai és termésadatokat, illetve talajvizsgálati adatokat tartalmaz.)

Ahhoz, hogy az AIIR adatbázis korlátozott talajtani információit vízgazdálkodási szempontból értékelhessük, illetve a vízgazdálkodási tulajdonságokat a talajok termékenységével összevethessük, elsőként a Várallyay-féle FVV (10 × 10) vízgazdálkodási kategóriamátrix 5 kategóriakódra leegyszerûsített, könnyebben becsülhető változatát hoztuk létre. A TIM adatbázison (Várallyay, 1995), statisztikai klasszifikációs módszerekkel (SPSS / Classification tree – CHAID) alakítottuk ki az 5 számjegyû, max. 10 fokozatú vízgazdálkodási kategóriamátrixot (1. táblázat). Ezt követően – szintén klasszifikációs módszerekkel – kidolgoztunk egy ún. csoportbecslési eljárást, melynek segítségével a talajok a vízgazdálkodási kategóriamátrix szerinti kódszámokkal jellemezhetők a talajgenetikai információk és a talajtani alapvizsgálati adatok talajtérképi kódjai alapján.

A fenti becslőmódszert alkalmazva az AIIR adatbázis talajaihoz is hozzárendeltük az 5 számjegyû vízgazdálkodási kategóriakódokat, majd növényenként megvizsgáltuk az egyes vízgazdálkodási kategóriákba tartozó talajok termékenységi mutatóit.

Az ábrán növényenként (őszi búza, kukorica, napraforgó, burgonya és lucerna) mutatjuk be az AIIR táblák termésátlagait néhány kiválasztott, jellemző vízgazdálkodási kategória esetében. A bemutatott grafikonok alapján megállapítható, hogy a talajok termékenységét eltérő módon határozzák meg a talajok vízgazdálkodási jellemzői. Az őszi búza, kukorica és napraforgó növényeknél a legmagasabb átlagtermések – a mezőgazdasági tapasztalatoknak megfelelően – a jó víztartó és vízvezető képességû talajokon voltak elérhetők, míg a szélsőséges vízgazdálkodású talajokon csökkent a termékenység. Kissé más képet mutatnak azok a növények (burgonya és lucerna), melyek termesztése az ország bizonyos tájaihoz és az e tájakra jellemző talajtípusokhoz kötődik. Ezen növények esetében az AIIR adatbázis csak ezekről a tájakról és talajféleségekről nyújt megbízható információt, így a kapott eredmények csak részben tekinthetők reprezentatívnak és kiterjeszthetőnek az ország teljes területére.

A talajok vízgazdálkodási tulajdonságai és a termékenységi viszonyok közti kapcsolatok statisztikai elemzése igazolta a javasolt vízgazdálkodási kategóriarendszer alkalmazásának, illetve a talajtérképi információk alapján végzett vízgazdálkodási becsléseknek létjogosultságát.

Köszönetnyilvánítás:

Munkánk az OTKA T048302. sz.; az NKFP 4/15/2004. sz. és a GVOP (AKF) -2004 – 3.1.1 sz. kutatási pályázatok támogatásával készült.

Felhasznált irodalom:

Várallyay Gy. 1982. A talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságait, valamint vízháztartását ábrázoló nagy méretarányú térképezés módszertana, Kézirat. MTA TAKI, Budapest.

Várallyay, Gy. (ed.) 1995. TIM: Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer. I. Módszertan. FM Növényvédelmi és Agrárkörnyezet-gazdazdálkodási Főosztálya. Budapest.

Várallyay, Gy. 2005. Magyarország talajainak vízraktározó képessége. Agrokémia és Talajtan, 54. 5–24.

A cikk szerzője: Makó András