Az öntözés agronómiai alapjai I.

Figyelemre méltó, hogy az MTA 2003-ban kutatási programot indított annak prognosztizálására, hogy milyen hatásai lehetnek egy jelentõs éghajlat módosulásnak az élet fontos területein (mezõgazdasági termelés, egészségügy, urbanisztika, turizmus, stb.). a kutatásban részt vevõk négy alapfeltételezést vizsgálnak:

• hidegebb és szárazabb,
• hidegebb és nedvesebb,
• melegebb és nedvesebb,
• melegebb és szárazabb periódus köszönt a Kárpát-medence élõvilágára a következõ 25-50 évben.

A mögöttünk hagyott 15 év hõmérsékleti és csapadék adatai, hatásuk a növénytermesztésre az e területen vizsgálódókat (köztük a cikk szerzõjét is) arra az elhatározásra késztették, hogy az utolsónak említett lehetséges változás hatásait és az arra adandó válaszokat vizsgálják meg részletesebben. Úgy vélem egyértelmû, hogy egy melegebb és szárazabb periódusban a már eddig is szûkösen rendelkezésre álló víz még inkább korlátozója lesz a növénytermesztésnek. Az Agro Napló egy korábbi számában (2003/5) azt írtam, hogy hazánkban a hõmérsékleti és fényviszonyok sokévi átlagadatai alapján 750 mm/év csapadék kellene, szemben a tényleges 598 mm/év helyett, az optimális körüli szántóföldi termésekhez. Ha, azonban az évi átlaghõmérséklet 1-2 ºC-kal nõ, nyilvánvaló, hogy a víz jelentõsége csak növekszik. Ahhoz, hogy a víz ne legyen a növényi produkció abszolút korlátozója, a makrogazdaságtól a politikán és a kutatáson át a termelõ vállalkozásokig, mindenkinek derekasan tenni kell a dolgát. A következõ területekre gondolok elsõsorban:

• a víztakarékos gazdálkodás támogatása,
• az öntözéses növénytermesztés racionalizálása, preferálása,
• a növénytermesztési tér vízgazdálkodásának kutatása,
• a határainkon túlról érkezõ vizek bennünket megilletõ részének jogi garantálása,
• az idõszakos vízfeleslegek tározása,
• szárazságtûrõ fajok és fajták felkutatása, nemesítése,
• az ipari és kommunális vizek olyan mértékû tisztítása, hogy alkalmassá váljanak öntözésre.

Természetesen a sort lehetne még folytatni, de most inkább járjuk körbe azt az ismerethalmazt, ami már ma is szükséges ahhoz, hogy az elhatározástól az okszerû öntözésig eljussunk (ne csak locsoljunk, inkább öntözzünk).

Már elõdeink is felismerték, hogy a természetes csapadék hiányát öntözéssel pótolni lehet (ókori birodalmak Ázsiában, az amerikai földrész indián kultúrái, Egyiptom). Hazánkban már az 1700-as évek végén folyt rétöntözés Márialigeten. Ettõl kezdve napjainkig, ha változó mértékben is, de az öntözés a termelési gyakorlat részét képezte, 1937-tõl (a XX. Törv.) pedig jogilag is szabályozott. Mind az öntözésre berendezett, mind a ténylegesen öntözött terület 1965-85 között volt a legnagyobb (390-450 ezer ha). Az elmúlt 10-14 évben a mezõgazdaság általános recessziója visszavetette az öntözést (1. sz. táblázat), csak 2000-tõl kezdõdött lassú területnövekedés, mûszaki színvonaljavulás (több mint 400 db korszerû berendezést vásároltak a vállalkozások, magángazdálkodók), köszönhetõen a támogatásoknak, na meg az ezredfordulótól tartó aszályos idõszaknak.

Az öntözés céljai, sokrétû hatásai miatt méltán nevezhetõ multifunkcionális termesztéstechnológiai eljárásnak. Ebbõl következik, hogy definiálni is nehéz. Általánosságban elfogadható azonban a következõ meghatározás: az okszerû öntözés az optimális növényi produkció vízigényének méréseken alapuló, tervszerû kielégítése gazdaságilag indokolt mértékben, a környezeti értékek messzemenõ megóvásával.

Az öntözés általános céljai a szántóterületen:

- az évenkénti termésingadozás mérséklése,

- hozamnövelés és minõségjavítás,

- biztonságos kettõstermesztés (terület intenzifikálás).

Az öntözés különleges céljai és területei:

- trágyázó öntözés,

- színezõ, fagyvédelmi öntözés a kertészeti termelésben,

- dugvány és palánta elõállítás,

- jóléti és szabadidõs létesítmények vízellátása,

- páratartalom növelés a fóliasátrakban, üvegházakban.
 

Visszatérve az öntözéses szántóföldi növénytermesztéshez, le kell szögezni, hogy a mesterséges vízpótlás bevezetése, a kitûzött célok megvalósulása esetén is számos, a vállalkozás egészét érintõ hatást gyakorol, amelyekkel számolni kell:

- a termesztéstechnológia minden eleme változhat,

- változik az üzemágak közötti arány, kapcsolat,

- más típusú szakmai ismeretekre van szükség,

- nõnek a ráfordítások, ehhez pótlólagos pénzügyi források kellenek,

- az öntözés hatására nõ a termés, de az értékesítési gondok is.
 

Ráadásul az öntözési mód, esetenként a szakmai hibák negatív hatásokat indukálhatnak:

- nettó termõterület csökkenés (árasztó, barázdás öntözés),

- vízbázis szennyezés (peszticid kimosódás),

- talajszerkezet romlás,

- szikesedés.

Utoljára hagytam, de nagyon fontos szempont, hogy az öntözõ berendezések jelentõs beruházás igényûek, megtérülésük hosszú. Tetemes forráslekötéssel járnak és mûködtetésük, karbantartásuk szintén költségigényes.

Annak érdekében, hogy az öntözés a vállalkozás hasznára legyen, a termelésirányítóknak a következõ területeken kell speciális ismeretekkel rendelkezniük:

- termesztett növények vízgazdálkodása,

- a talaj vízgazdálkodása,

- agrometeorológia,

- öntözési technikák és technológiák,

- öntözési tervek értékelése,

- vízjogi- és környezetvédelmi ismeretek,

- vállalatgazdaság-tan.

A növénytermesztési tér vízgazdálkodása

Növénytermesztési térnek nevezzük az aktív gyökérzónától a mindenkori átlagos növénymagasságig terjedõ zónát. A növények az életmûködésükhöz sok vizet használnak, de ennek csak töredékét építik be szervezetükbe. Nagy részét elpárologtatják (transzspiráció). A növénytermesztési tér vízvesztesége ettõl eltérõ. Az aktív gyökérzónából a mélyebb rétegekbe folyékony állapotban távozik az a víz, amennyit a gravitáció kikényszerít (lásd késõbb). A gyökérzónából a növények szívóerejével, szintén folyékony állapotban (tápelemekkel együtt) a földfeletti részekbe áramlik a víz, ahonnan nagy része pára alakban távozik. A talaj növényzettel nem borított részérõl szintén történik párolgás (evaporáció). A növényzettel borított talajfelszín pára alakban történõ összes vízvesztesége az evapotranspiráció. A növényzettel borított terület párologtatása sok tényezõtõl függ.

Transzspiráció (T): mértéke faji (genetikai) sajátosságoktól, a légkör állapotától (hõmérséklet, páratartalom, légmozgás), antropogén hatásoktól (nemesítés, harmonikus tápanyagellátás, egészségi állapot) döntõ mértékben függ. Mértékegysége: 1 kg szárazanyag elõállításához szükséges víz mennyisége. Kifejezési módja: sza. kg/l víz, megnevezése transzspirációs koefficiens (együttható).

A transzspirációs koefficiens egyik eleme, a párologtatás, csak mesterséges körülmények között mérhetõ és az alkalmazott metodika is hatással van a kapott eredményre. Ezért az idevágó vizsgálati adatok erõsen szórnak, a növényállomány vízigényének megállapítására gyakorlatilag nem alkalmasak (2. sz. táblázat).

Evaporáció (E): a szabad talajfelszín párologtatása, szintén sok tényezõ függvénye (légkör állapota, talaj színe, felszín egyenletessége, kitettség, a talaj vízmegkötõ képessége). Kifejezésmódjai: l/m

²

, mm/m

²

, l/ha, mm/ha.

Evapotranspiráció (ET): az öntözéssel kapcsolatos egyik legfontosabb mutató. Kifejezésmódjai ugyanazok, mint az evaporációé. Folyamatos mérésére a liziméterek és az evapotranspirométerek jól beváltak. Ezeken kívül több, számításon alapuló meghatározás is van. Nálunk legismertebbek a Petrasovits, valamint az Antal és Petrasovits-féle képletek. Általánosan elfogadott, hogy az evapotranspiráció jól kifejezi a növénytermesztési tér pára alakú vízveszteségét.

Az ET-hoz több jelentõs, a növény vízgazdálkodásához kapcsolódó fogalom is ismert:

ETopt = a növénytermesztési tér légnemû vízvesztesége optimális fitoprodukciónál

ETakt = a növénytermesztési tér aktuális légnemû vízvesztesége az optimálistól eltérõ fitoprodukciónál

Öntözõvíz igény = ETopt - ETakt

Öntözõvíz szükséglet = (ETopt + öntözési veszteség) - ETakt

Éghajlati vízhiány: ETopt > csapadék

Éghajlati víztöbblet: ETopt < csapadék

Vízigényesség: a növénytermesztési tér víztartalma iránti igény fajtól (fajtától) függõen

Az ETopt teljes tenyészidõre mért vagy számított értékei adják adott növénytermesztési tér összes vízigényét. Ha ezt folyamatában (pl.: dekádonként) koordináta rendszerben ábrázoljuk, akkor a görbe csúcsi szakasza jelzi a növénytermesztési tér mértékadó vízigényes idõszakát (többnyire ez a fajok úgynevezett generatív szakasza), az így kapott ábrát, pedig dinamikus vízigény ábrának nevezzük. Ismerete azért lényeges, mert a mértékadó vízigényes idõszakban bekövetkezõ szárazság okozza a legnagyobb terméskiesést (3. sz. táblázat, 1. sz. ábra).

A növények vízgazdálkodásával kapcsolatos egyéb fogalmak, kifejezések

Vízfelhasználás hatékonysága: egységnyi fitoprodukció elõállításához elhasznált ETakt. Kifejezése: sza. kg/l víz

Szárazsági index (ariditási index) = E0/P, ahol E0 = a levegõ párologtató képessége mm-ben, P = csapadék mm.

Mivel a levegõ párologtató képessége a hõmérséklettõl és a légmozgástól is függ, ezért esetenként E0 helyett E0t-t (tényleges párologtatást) szerepeltetnek a képletben. Az egynél nagyobb hányadosok növekvõ légköri szárazságra utalnak, öntözéskor pedig veszteségforrásként jelennek meg. A szárazsággal összefüggésben több kifejezés is használatos:

Szárazság: ETopt >ETakt, ha több a növénytermesztési tér párolgási vesztesége, mint amennyit a növényzet felvenni képes, akkor légköri szárazságról beszélünk. Általában a vegetációs idõ magas hõmérsékleti periódusában lép fel. Talajszárazság akkor is elõfordulhat, ha a talajban van ugyan víz, de a gyökérzóna hõmérsékleti viszonyai gátolják felvehetõségét (pl.: mélyen fagyott talaj, vagy éppen túl magas az aktív gyökérzóna hõmérséklete). Fiziológiás szárazság lép fel megfelelõ vízkészlet és mérsékelt ETakt-nál, ha növény-egészségügyi problémák terhelik az állományt (pl.: „talajlakó és zöld” kártevõk, asszimiláló és párologtató felület sérülései). A szárazság fajtól, fajtától, termesztési technológiától függõen csökkenti a fitoprodukciót, de az állomány „túléli”, különösen a szárazságtûrõk, a jó regenerációs képességûek: baltacim, lucerna, cirokfélék, kabakosok. A hosszan tartó szárazság akkor minõsül aszálynak, amikor a vízhiány következtében az egész állomány vagy egy része („sülevényes foltok”) elpusztul.

A növényállományok vízigényét döntõen a természetes csapadék biztosítja. Ezért lényeges a csapadék milyensége, hasznosulási mértéke. A tenyészidõben lehulló, folyékony állapotú csapadék több mint 99 %-a a talajon keresztül hasznosul, mértéke attól függ, milyen intenzitású, ez összhangban van-e a talajvíznyelõ képességével vagy elfolyik tócsásodást, levegõtlenséget idéz elõ az aktív gyökérzónában. Veszteséget jelent a párolgás különösen a tenyészidõ melegebb periódusaiban, amit a légmozgás fokoz. A legtöbb növényfajra jótékony hatású a harmatképzõdés, esetenkénti mennyisége 0,1-0,5 mm. Egyértelmû, hogy a tenyészidõben a szilárd halmazállapotú csapadék, a jég negatív hatású. A vegetációs idõn túli szilárd csapadék, a hó, amennyiben lassú az olvadás, rendkívül hasznos, ha gyors az olvadás, különösen fagyott talajfelszínrõl nagymértékû lehet az elfolyás, súlyos esetekben belvízkárral is járhat. A gyakorlatban kiindulási pontként az 1 cm-es hóvastagságot 1 mm csapadékkal azonosíthatjuk. A különbözõ idõszakokban hullott csapadékveszteségekrõl az 5. sz. táblázat tájékoztat.

A víz és a növényállományok kapcsolatának tisztázásához még sok-sok tudományos eredmény és gyakorlati tapasztalat szolgált eredményekkel. Megállapították, hogy a hûvös klíma alatt is jól díszlõ növények (kalászosok, lucerna, burgonya, cukorrépa) alacsonyabb hõmérsékleti tartományban gazdálkodnak jobban a vízzel, ezzel szemben a meleg igényesek (kukorica, napraforgó, tökfélék, cirokfélék) magasabb hõmérsékleten állítanak elõ kevesebb vízbõl 1 kg szárazanyagot. A nemesítõk is folyamatosan hoznak létre jobb vízhasznosítású, szárazságtûrõbb fajtákat. Az agrotechnikai kutatások különösen a trágyázás, a vetésidõ, a növénysûrûség, a növényvédelem terén elért eredményekkel járulnak hozzá a növényállományok hatékonyabb vízhasznosításához.

A növényfajok, állományaik, a növénytermesztési tér vízgazdálkodásának másik fontos szereplõje az a talajréteg, ahol a mindenkori aktív gyökérzóna (élõ, vízben oldott tápanyagok felvételére képes gyökérzettel átszõtt talajréteg) 50-60 %-a található. Az aktív gyökérzet elhelyezkedése faji sajátosságoktól, a mindenkori fejlettségtõl és a talajtulajdonságoktól is függ (vízben oldott, felvehetõ tápanyagok elhelyezkedése, „eke- és tárcsatalp betegség”). Általában az egynyári, áttelelõ, rövid tenyészidejû fajoknál az aktív gyökérzet tömege a felsõ 0-40 cm-es réteget szövi át, a mélyen gyökerezõknél (kukorica, répafélék, évelõ pillangósok, T4, G1-3, H1-5 életformájú gyomok) ez a zóna a 0-60 cm-es talajrétegben található. Természetesen a legtöbb növényfaj gyökérzetének kis része ennél jóval mélyebbre is hatol (pl.: ástak már ki lucerna gyökeret 16 m mélyrõl is). Ezek „életmentõ” szerepe akkor nagy, ha a felsõ réteg tartósan kiszárad. A talajtípusok szelvényeinek (rétegeinek) vízháztartása azonban elsõdlegesen a következõktõl függ:

• termõréteg vastagsága és rétegzettsége,
• mechanikai összetétel,
• a szervesanyag mennyisége és minõsége,
• szerkezetesség vagy annak hiánya (Ca, agyagásványok, szervesanyag),
• homogén vagy rétegzett a termõréteg (pl.: többrétegû öntéstalajok),
• mélység szerinti hõmérséklet különbségek és ezzel összefüggésben a tározott víz halmazállapota.

A talaj vízháztartással kapcsolatos legfontosabb mutatók, meghatározásuk, kifejezési formájuk

Víznyelõ vagy vízbefogadó képesség: a talajfelszínre különbözõ intenzitással juttatott víz elnyelési sebessége teljes víztelítettségig, mm/h. Fontos öntözési mutató, az öntözés intenzitása nem haladhatja meg ezt a mért értéket adott talajtípusnál.

Vízáteresztõ képesség: a vízzel telített talajrétegben a gravitáció hatására idõegység alatt átszivárgó víz mennyisége, mm/h. A mutató alapján beszélünk jó vagy rossz víztartó képességû termõrétegrõl.

Talajsûrûség (Ts): egységnyi tömegû, abszolút száraz, hézagmentesre tömörített talaj tömege, kg/dm³.

Talajtérfogat-tömeg (Tt): egységnyi tömegû, abszolút száraz, eredeti szerkezetû talaj tömege, kg/dm³.

Talajpórus-térfogat (P%) = Ts - Tt ∙ 100

Ts

Differenciált porozitás: a pórustérfogat (P%) méret szerinti frakciói. A talaj vízáteresztõ képessége és a növények által felvehetõ víz mennyisége nagymértékben függ tõle. A 10-100 μm méretû pórusok tárolják a felvehetõ víz zömét.

Szántóföldi vízkapacitás (VKsz): a talajszelvény által természetes körülmények között a gravitáció ellenében maximálisan visszatartható vízmennyiség, l/térfogattömeg, l/térfogat, mm/térfogattömeg, mm/térfogat (lásd mérési metodikák). Az öntözés fontos mutatója, ennél nagyobb egyszeri vízadaggal semmiképpen sem szabad öntözni (levegõtlenség, tócsásodás, vízpazarlás).

Holtvíz (HV): az aktuális talajvíztartalom azon része, amelyik erõsebben kötõdik a talajrészecskékhez, mint amilyen szívóerõt (sink) a növények ki tudnak fejteni. Növényfajonként, növényi fejlettségtõl is függ az értéke, de alapvetõen a talaj fizikai tulajdonságai befolyásolják. Holtvíz-tartalomig akkor szárad ki a talaj, ha a tesztnövények elhervadtak („hervadási pont”). Kifejezésmódjai a VKsz-sal azonosak.

Diszponibilis (hasznos) víz (DV): a talaj aktuális vízkészlete és a holtvíztartalom (HV) közötti mennyiség. Ezt a hányadot tudja felvenni a növény, leküzdve a talaj szívóerejét. Kifejezésmódjai azonosak a VKsz-sal. A szívóerõ faji sajátosságoktól, a növény fejlettségétõl is függ, tehát nem állandó érték. Ezen kívül, ahogy fogy a DV, egyre nagyobb energiát használ el a növény egységnyi víz felvételéhez. Ezért az un. pF-görbéken ezt külön fel is tüntetik (2. sz. ábra). A DV érték ismerete nélkülözhetetlen az öntözésnél. Általában 40-50 %-os DV értéknél javasolják az öntözés megkezdését.

A talaj víztartalmának meghatározása létfontosságú a szakszerû öntözéshez, az öntözés egyre gyakoribbá váló automatizált vezérléséhez. A gyakoribb mérési módszerek közül néhány

• szárítószekrényes (Vér-féle 100 cm³-es mintavevõ használatával),
• tenziométeres (jelenleg legelterjedtebb a gyakorlatban),
• elektromos ellenállás-változás mérése,
• elektromos kapacitás-változás mérése,
• TDR (Time Domain Reflectometry) - rövid hullámok terjedési sebességének mérése,
• neutronszondás mérés,
• zöld növényi részek vízpotenciálja alapján történõ mérés,
• távérzékelési módszerek,
• γ-radiációs módszerek

és ezek esetenkénti kombinációi, melyeket egyre inkább összekapcsolnak számítógép vezérlésû automata öntözést vezérlõ technikákkal (öntözés ideje, intenzitása, dózisa).

Az aktív gyökérzóna víztartalmára, annak felvehetõ hányadára bizonyos körülmények között az altalajvíz is hatást gyakorol. Ez akkor következik be, amikor az altalajvíz 2-3 m mélységben van, felette kapilláris vízemelõ zóna helyezkedik el, így ebbõl vízhez juthat a növény. Az altalajvíz, amennyiben a talajfelszínig feljön (pl.: magasvezetésû csatorna hidrosztatikus nyomására), az aktív gyökérzónából kiszorul a levegõ, ami a növények pusztulásához vezet (rejtett belvíz). Ha az altalajvíz a felszínen is megjelenik, nyílt belvízrõl beszélünk.

A gyökérzetnek és a gyökérzónában élõ hasznos szervezeteknek, a növénytáplálásnak kedvezõ kémiai folyamatokhoz nem csupán hasznosítható vízre, de levegõre is szükségük van. Az optimális fitoprodukció a pórusok megfelelõ víz:levegõ arányát igényli. Ezt az arányt nevezzük statikai vízigénynek, amely fajonként különbözõ.

A talaj vízgazdálkodását, a felvehetõ víz mennyiségét az agrotechnika is befolyásolja:

• a talajmûvelés hat a víznyelõ és vízáteresztõ képességre, a párolgásra (de nem módosítja a vízkapacitást),
• minden olyan eljárás, ami javítja a növény kondícióját, növeli a gyökerek szívóerejét (pl.: trágyázás),
• vetésváltás,
• tõszám optimalizálás,
• optimális vetésidõ.

A talajok vízgazdálkodásához kapcsolódó fogalmakhoz álljon itt néhány táblázat (6., 7., 8. sz. táblázatok).

Dr. Késmárki István

1. sz. táblázat
Magyarország öntözött területe (rizs nélkül) és a kiöntözött víz mennyisége 1990-2001 között
Megnevezés	Mértéke	Évek
		1990	1995	1998	1999	2000	2001
Öntözött terület	ezer ha	217	161	93	34	125	105
Kiöntözött víz	millió m³	395	148	89	27	180	111
1 ha-ra jutó víz	m³	1820	1088	957	794	1440	1057
1 ha-ra jutó víz	mm	182	109	96	79	144	106
Vízjogilag engedélyezett ter.	ezer ha	?	357	264	238	236	230

2. sz. táblázat
Véleménykülönbségek a szerzõk és a mérõállomások között a növényfajok transzspirációs koefficiensére vonatkozóan
Növény- faj	1 kg szárazanyag elõállításához szüks. víz (l)	Évek
Õszi búza	338-513	Hellriegel-Briggs-Schranz
Rozs	240-685	Hellriegel-Briggs-Schranz
Tavaszi árpa	310-774	Hellriegel-Wolny
Zab	376-665	Hellriegel-Wolny
Borsó	273-788	Hellriegel-Briggs-Schranz
Burgonya	620-849	Kézikönyvek-Hank-Frank
Cukorrépa	397-400	Briggs-Schranz-Kézikönyvek
Kukorica	239-368	Bezencsuki Állomás- Briggs- Schranz
Napraforgó	569	Kézikönyvek
Lucerna	586-831	Bezencsuki Állomás- Briggs- Schranz
Szója	810	Hank-Frank

3. sz. táblázat

Néhány növényfaj mértékadó vízigényes idõszaka az ország 26 mezoklimatikus körzetében, a szélsõ értékekkel jellemezve

Növényfaj

Mértékadó vízigényes

hónapokVízigény*

(mm)

Õszi kalászosokV.62-74 VI.89-106KukoricaVII.105-133 VIII.105-135CukorrépaVII.115-158 VIII.116-164BurgonyaVI.93-119 VII.117-147NapraforgóVII.119-160 VIII.86-119LucernaVI.101-132 VII.118-163* átlagoshoz közeli hõmérsékletû

és csapadékú hónapban