MENÜ

Vízformák jelentõsége a talajban és mérésük

Oldalszám: 56-57
Koltay Gábor 2014.02.27.

A talajok a szárazföldi növények számára vizet és tápanyagforrást biztosító élõhelyek (Rajkai, 2004). A talaj hazánk legnagyobb víztározója.

 










 

A talaj szilárd fázisa (ásványi vagy élõ és holt szerves anyag) közti pórusteret víz (talajoldat) vagy levegõ tölti ki. A termesztett növényeknek kedvezõ ha a pórustér kétharmadát-háromnegyedét víz, egyharmadát-egynegyedét levegõ tölti ki. A vízhiány (aszály) és a víztöbblet (belvíz) kárt okoz.



A víz- és levegõgazdálkodást döntõen befolyásolja a pórusok össztérfogata és a különféle méretû hézagok aránya. A pórusok össztérfogatát jellemzi például a talaj térfogattömege, mely a száraz talajminta tömegének és térfogatának hányadosa. Mértékegysége például kg/dm3, átlagértéke 1,45. A térfogattömeg a fizikai talajféleségtõl és a talaj tömörödöttségétõl erõsen függ, 0,8–1,7 kg/dm3 között van. A pórusok, a szilárd részek közti tér összes térfogata egységnyi talajban az összporozitás.

A homoktalajok összporozitása 40, a vályogtalajoké 45, az agyagtalajoké 55% körüli.





A két milliméternél kisebb szemcséket a hazai gyakorlat az Atterberg-féle rendszer szerint méret alapján így csoportosítja:



2,0–0,2 mm: durva homok,

0,2–0,02 mm: finom homok,

0,02–0,002 mm: iszap,

0,002 mm alatt agyag.





A talajszemcsék közti pórusteret vízgazdálkodás szempontjából feloszthatjuk a következõ mérettartományokra:

• 0,0002 mm (0,2 mikrométer) alatt: finom pórusok, a kötött víz pórustere. A vízhártya olyan erõsen kötõdik a talajrészecskékhez hogy azt a növények nem tudják elszívni.

• 0,0002–0,01 mm között: közepes pórusok, kapilláris pórustér. Az itteni vizet pórusszögletvíznek is mondják, mert a talajrészecskék az érintkezési pontjaiknál tartják vissza. Ez a tartósan tárolható és a növények számára rendelkezésre álló vízmennyiség.

• 0,01–0,05 mm között: kapillár-gravitációs pórustér. A kapilláris szívóerõ kisebb a gravitációnál, a víz lassan lefelé áramlik és a pórustér levegõvel telítõdik.

• 0,05 mm fölött: durva és igen durva pórusok, gravitációs pórustér. A víz gyorsan elhagyja, levegõvel telített.





A talajpórusok nem szabályosak, a megadott méretek hajszálcsövekre vonatkoznak. Belátható, hogy nagyobb talajszemcsék között több a nagyobb hézag, agyagban több a kisebb pórustér. Talajvízrõl vagy kétfázisú talajról akkor beszélünk, ha valamennyi talajhézagot víz tölt ki.

Ha a nagyobb pórusokban levegõ, a kisebbekben víz van, akkor a vizet talajnedvességnek hívjuk. A növénytermesztésben a talajnedvességet képviselõ két vízmennyiségnek kitüntetett szerepe és saját neve van: szabadföldi vízkapacitás és holtvíz.

A szabadföldi vízkapacitás az a vízmennyiség amit a talaj átázás után a gravitációval szemben vissza tud tartani.

A 0,01 mm-nél nagyobb pórusokban már levegõ van. A holtvíz a 0,0002 mm alatti pórusokban levõ víz.



A pórusátmérõ helyett használhatjuk az elszívásukhoz szükséges szívóerõt. Régi mértékegységben atm, ma bar vagy MPa, illetve pF. A pF vízoszlop cm tízes alapú logaritmusa. A szabadföldi vízkapacitás értéke pF 2,5, azaz 330 cm vízoszlop, 0,33 bar. A holtvíz értéke pF 4,2, 15 bar. Ekkora erõvel tartja vissza a talaj a vizet a gravitációval szemben, illetve ekkora erõvel tudják a termesztett növények gyökerei azt elszívni. A növények között vannak kisebb különbségek, például a káposzta szívóereje kisebb a búzáénál. A szabadföldi vízkapacitás és a holtvíz (pF 2,5–4,2) közötti vízmennyiséget hasznosítható vagy diszponibilis víznek nevezzük.



Mennyi ez? A talajban lévõ víz mennyiségét kifejezhetjük a talaj száraz tömegéhez viszonyítva (tömeg %) vagy megadhatjuk az egységnyi talajtérfogatban lévõ víztérfogathányadot (térfogat %).

Egy térfogat % 1 mm nedvességet jelent 10 cm vastag talajrétegben, így az adott vastagságú talajrétegben levõ víz mennyisége könnyen kiszámítható. Például egy 1m3 térfogatú 20 térfogat % nedvességtartalmú talajban 200 liter víz van.



A talajban levõ víz nem egyenletesen oszlik el vertikálisan a szelvényben és mennyisége idõben változik. Tavaszra az õszi-téli csapadék a szabadföldi vízkapacításig vagy annak nagyrészéig feltölti a talajt. Hirtelen nagy esõkor vagy gyors olvadáskor a talaj nem tudja elég gyorsan elnyelni a vizet, belvizek keletkeznek. Belvizek keletkeznek folyók mentén árhullámok idején vagy dombvidéken felszíni vagy felszín alatti oldalirányú folyással. A túl sok víz elfolyik vagy leszivárog a talaj mélyebb rétegeibe, esetleg az alapkõzetbe, a többi pedig fölfelé indul fogyásnak. A mi klímánkon a vegetációs idõszak csapadéka kevesebb, mint a párolgás (evaporáció) és a növények párologtatása (transzspiráció). A kettõt együtt hívjuk evapotranszspirációnak. Ahol lehetõség van, alulról a talajvíz vagy általában fölülrõl az öntözés biztosít többlet nedvességet. Oda kell figyelni ezen vizek sóösszetételére is.



A talajban lévõ víz mennyisége sem térben, sem idõben nem állandó. A talaj nedvességtartalma a környezeti hatásokra változik. A változás mértéke és dinamikája a talajban végbemenõ folyamatokra jellemzõ. A talaj nedvességtartalom változása a talajfolyamatok irányát és sebességét is jellemzi.





A talaj vízmérlege számolható:



ΔW=Cs+Ob+Kv-Mb-E-T-Oe, ahol:



ΔW: a talajnedvesség-tartalom változása,

Cs: a csapadék (és öntözés),

Ob: az oldal irányú vízbetáplálás,

Kv: a kapilláris vízemelés,

Mb: a mélybeszivárgás,

E: a párolgás,

T: a transzspiráció,

Oe: az oldal irányú vízelfolyás.



A talajok nedvességtartalma és annak változása mérhetõ laboratóriumban és terepen. Laboratóriumokban a jól vett mintából lehetõség van a mintavételkori nedvességtartalmon túl például a talaj szabadföldi vízkapacitás és holtvízértékének meghatározására is. A terepi mérõeszközöket laboratóriumi módszerekkel kalibrálni és idõnként ellenõrizni kell. Ezek után képesek viszonylag gyorsan és olcsón sok adatot biztosítani. Általában izotópos vagy elektromos talajnedvesség mérõ mûszereket használunk. A kiépített mérõhelyek néha traktorok áldozatai, mert csak kicsit állnak ki a földbõl és a jelzõkarók gyorsan eltûnnek. Az izotópos mûszerek közül a neutron szonda a leggyakoribb. A szonda csöve alulról zárt, fölül nyitható, a talajba szinte tetszõleges mélységig lefúrt fémcsõ. A csõben leengedett mûszerbõl gyors neutronok lépnek ki és a talaj hidrogénatomjain lelassulnak. A lassú neutronokat mérik. A hidrogén atommagok elsõsorban a vízbõl származnak, a regisztrált lassú neutronok száma arányos a talaj nedvességtartalmával. A módszer a neutronforrás körüli képzeletbeli gömb talajtömegének átlagos nedvességtartalmát regisztrálja. Ez a gömb száraz talajban mintegy 30 cm, nedves talajban 15 cm sugarú. Az izotópos mûszerek alkalmazása a sugárzásvédelmi elõírások (és azok be nem tartása) miatt visszaszorult.



Az elektromos eszközök egyik fajtája kapacitív elven mûködik. A Magyar Tudományos Akadémia Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézetében kifejlesztett BR 150 típusú kapacitív készüléket mutatom be. Mélyszondás mûszer. Állandó mérõhelyeken, talajba lefúrt mûanyag béléscsõben használjuk. Két, egymástól 15 cm távolságra levõ gyûrûelektródáról elektromágneses tér indul. Áthatol a csõ falán és változása arányos a talaj víztartalmával. Beállítható a talaj térfogat %-ban kifejezett nedvességtartalmának kijelzésére. 0,3%-nál több összes sót tartalmazó talajon nem használható. Kisebb testvére a BR-30 jelû nedvességmérõ, mely 30 cm mélyen szúrható a talajba (gödör falába vízszintesen is!). Ezek a mûszerek nem csak a talaj nedvességtartalmát, hanem a közelben levõ gyökerekét is érzékelik, féregjáratok, talajhézagok pedig csökkentik a mért nedvességértékeket.



Az új és drága készülékek TDR módszerrel mûködnek. A „Time Domain Reflectometry” módszer nagy rezgésszámú elektromágneses hullám terjedési sebességének mérésén alapul. Meghatározható, hogy a talajminta ismert hosszán a kibocsátott hullám mennyi idõ alatt halad oda–vissza, ezáltal meghatározható a sebessége. A vákuumban mérhetõ terjedési sebességhez viszonyított lassulás egyértelmû összefüggésben van a talaj nedvességtartalmával.

A talajban gyakran szó szerint fû alatt zajló események érzékelése, mérése nehéz, de szükséges feladat. A talaj vízháztartása meghatározza a talaj levegõ- és hõháztartását, biológiai tevékenységét, tápanyagforgalmát, hat a technológiai tulajdonságokra. A talaj termékenységét, a növényi produkciót (biomasszát) korlátozó tényezõk nagy része közvetlenül vagy közvetve a talaj vízháztartásával kapcsolatos. A talajvízháztartási beavatkozások (például öntözés, belvízrendezés) egyik nélkülözhetetlen elemét jelentik a vizek védelmének, a fenntartható gazdálkodásnak.



Koltay Gábor



Felhasznált irodalom:

Stefanovits P. – Filep Gy. – Füleky Gy.: 1999. Talajtan.

Mezõgazda Kiadó, Budapest, 470 p

Rajkai, K.:

2004. A víz mennyisége, eloszlása és áramlása a talajban.

MTA TAKI, Budapest, 208 p

Várallyay Gy.:

2002. A mezõgazdasági vízgazdálkodás talajtani alapjai.

Kézirat, Budapest, 170 p