Némi alapismeret.
1.2. A talaj vízgazdálkodási jellemzőit befolyásoló tényezők
A talaj szemcseösszetétele
Egy talaj mechanikai-, vagy szemcseösszetételét az alkotó fizikai részek nagysága határozza meg. A részecskéket ekvivalens átmérőjük szerint frakciókba soroljuk. Legáltalánosabban használt az Atterberg-féle besorolás, mely az alábbi kategóriákat tartalmazza.
mint 2 mm átmérőjű szemcsék a kavicsok, melyek a talaj számára nem hasznosak. Bővizű kutak létesíthetők ilyen területeken, a vízhozam elérheti a 10 000 l/perc értéket is.
2-0,2 mm átmérőjű szemcsék a vizet jól áteresztik, de keveset tartanak belőle vissza, ez a frakció a durva homok. Nagyon jó vízadó réteg, ha mélyebb rétegben található, a vízhozam elérheti a 800-6000 l/perc értéket.
0,2-0,02 mm átmérőjű szemcsefrakció a finom homok, a vizet jól átereszti és 1 m-es réteg már 50 mm vizet képes visszatartani. A várható vízhozam 150 l/perc.
0,02-0,002 mm-es frakció a por (vagy kőliszt) a vizet nehezen ereszti át, de jól visszatartja, kisebb ionmegkötés is tapasztalható.
mint 0,002 mm-es frakció az agyag, mely a vizet nagyon nehezen, vagy egyáltalán nem engedi át, de igen erősen visszatartja, a vizes oldatból sok iont köt meg.
A talajok fizikai féleségét a hazai talajtani gyakorlat általában nem a mechanikai összetétel alapján határozza meg, hanem más talajfizikai jellemzőkből következtetnek rá. Így az Arany-féle kötöttségi számot, a higroszkópossági értékszámot, a leiszapolható részek mennyiségét és a talajok ötórás kapilláris vízemelését jellemző értékeket veszik alapul a besoroláshoz.
A talajok víznyelő- és áteresztőképessége
A talaj felszínét vízzel árasztva víznyelőképességről beszélünk addig, míg a talaj pórusai levegőt is tartalmaznak beszivárgása során. A pórusok telítődése után az időegység alatt fogyott víz mennyisége csökken és a vízáteresztés hamarosan stabilizálódik.
A vízáteresztés mértéke leginkább a pórusok összmennyiségétől, ezen belül a különböző átmérőjű csoportok arányától, a talajalkotók tulajdonságaitól, a beszivárgó víz sókoncentrációjától és az ionok arányától függ. A sok montmorillonit agyagásványt tartalmazó talaj érzékenyebb az öntözővíz minőségére, mint az illit és kaolinit tartalmúak.
Ha a víz sótartalma kisebb, mint EC (elektromos vezetőképesség, Electrical Conductivity) = 0,2 mS/cm (kb. 130 mg/l), úgy a vízáteresztőképesség jelentősen csökken. Mivel az esővíz sókoncentrációja gyakorlatilag nulla, a beszivárgást magas koncentrációjú víz öntözésével tudjuk növelni az esőzés alatt.
Magasabb sókoncentráció esetén, magasabb SAR érték engedhető meg az áteresztés mértékének változatlansága mellett.
Az 1. számú ábrán látható a vízbeszivárgás dinamikája szántóföldi körülmények között.
Az 1. számú táblázatban található a billenőkaros szórófejek üzemeltetésekor a különböző talajokon általában használt intenzitás értékei.
1. számú ábra
1. számú táblázat
A különféle fizikai talajféleségeken alkalmazható intenzitás értékei
Talajféleség
Intenzitás mm/h
homokos talajok
13-19
vályog talajok
7-13
agyag talajok
3-7
Térfogattömeg, porozitás, víztartalom
A talaj térfogattömeg értéke magában foglalja a szilárd- (s), folyékony- (l) és a gázfázis (g) tömegét. Mivel a gázfázis tömege 1 m3 talajban elhanyagolható (0,13-0,65 kg), így a számításokból rendszerint kimarad. Amennyiben a szilárd- és folyékony fázis együttes tömegét osztjuk a térfogattal, úgy a talajok nedves térfogattömegét (nedves tömődöttség, wet bulk density) kapjuk. Ha a szilárd fázis tömegét osztjuk a térfogattal, akkor a száraz térfogattömeg (Ts, tömődöttség, dry bulk density) értéket kapjuk. A számítások során a szilárd fázis sűrűségét 2650 kg/m3, a folyékony fázisét 1 000 kg/m3-nek vesszük. Amennyiben nincs jelző a térfogattömeg szó előtt, úgy minden esetben a száraz értékről van szó. A talaj sűrűségét () a szilárd fázis tömegéből számíthatjuk. Az ásványi anyagok átlagos sűrűségét 2 700 kg/m3-nek, a szerves anyagokét 1 400 kg/m3-nek kalkulálhatjuk. A talajban található arányuk miatt a talaj sűrűségét a gyakorlati számításokban 2 650 kg/m3-nek vehetjük.
A pórustér nagysága, a porozitás a talaj sűrűségének és térfogattömegének ismeretében számítható. A Ts/ aránya kifejezi, hogy mennyi a szilárd alkotórészek összes térfogata. Ha ezt az értéket levonjuk az összes térfogatból, a pórusok arányát, 100-zal szorozva a pórustérfogat vagy hézagtérfogat (P) %-ot kapjuk meg.
P%=
r-Ts
´ 100
r
A pórustérfogat nagyban befolyásolja a talaj vízvezető- és tárolóképességét. A pontosabb értékeléshez azonban tudni kell a pórusok nagyság szerinti eloszlását, a differenciált porozitást.
Megnevezés
Átmérő (m)
nagy pórusok
100
közepes pórusok
30 - 100
kis pórusok
30
A felosztás ugyan mesterséges, de a különböző frakciók funkciója a következő lehet.
A nagy pórusok vezetik a vizet árasztás esetén (2 fázisú talaj), de nem tartják vissza azt, a jó levegőzöttséget, a nagy vízvezetőképességet biztosítják.
Arányuk homokos, homokos-vályog talajokon magasabb. A nagy mennyiségben adott öntözővizet ezek a talajok gyorsan a mélyebb rétegekbe vezetik, ezért gyakrabban, kisebb vízadaggal öntözzünk.
A közepes pórusok szintén részt vesznek a víz vezetésében (3 fázisú talaj), a különböző potenciálkiegyenlítési folyamatokban és már a víz tározásában is.
A kis méretű pórusok tárolják a gyökerek által felvehető vizet a talajban. Arányuk agyagos talajban magasabb, itt nagyobb a tárolható vízmennyiség, ezért ritkábban kell öntözni.
A talaj víztartalmának mérésére a gyakorlatban ismert térfogatú mintavevővel, leggyakrabban a Vér-féle 100 cm3 térfogatú hengerrel, 3 ismétléses mintát vesznek a talaj különböző rétegeiből. A mintákat azonnal légmentesen lezárják, majd tömegüket lemérik. A kiszáradás után újból mérlegelik a hengereket. A két mérési eredmény alapján számítható a nedvességtartalom tömeg (súly) %-ban (t), mely azt fejezi ki, hogy 100 g talaj hány g vizet tartalmaz.
A térfogattömeg (Ts) számításához a mért száraz talaj tömegét osztjuk a térfogattal.
A nedvességtartalom térfogat %-ban () történő kifejezésére szorozzuk össze a súly %-os nedvességtartalmat a térfogattömeggel. A % azt fejezi ki, hogy 100 cm3 talaj hány ml vizet tartalmaz.
=t x Ts
A talajban tárolt víz mennyiségét mm-ben is kifejezhetjük, mely azt mutatja, hogy a talaj egy adott rétegében levő nedvesség hány mm természetes csapadékkal egyenlő. Ennek számításához a -ban megadott nedvességet vehetjük alapul, mivel 1 térfogat % nedvesség= 1 mm vízborítás 10 cm vastag rétegre vonatkoztatva. Vastagabb rétegek vízkészletének számításához a 10 cm-es rétegek nedvességét összeadjuk.
A mm-re átszámított nedvességtartalomból egyszerűen kapjuk a talajrétegek vízkészletét m3 /ha-ban mivel:
1 mm vízborítás = 1 liter víz 1 m2 -en;
azaz
1 mm = 10 000 liter víz 1 ha-on, mely egyenlő 10 m3 -rel.
Példa: a Vér-féle hengerben található talaj tömege szárítás előtt 172 g. Szárítás után 132 g-t mérünk. 172-132= 40 g víz volt a talajban. t = (40/132)x100= 30,3 % nedvesség van a talajban.
A Vér-féle henger térfogata 100 cm3 , így a térfogattömeg (Ts)= 132 g/100 cm3 = 1,32 g/cm3 . A térfogatos nedvességtartalom ()= 30,3 x 1,32= 40 %. 20 cm vastag talajréteg nedvességtartalma vízborításban kifejezve= 40 x 2= 80 mm víz. Tehát 1 ha 20 cm vastag talajréteg 800 m3 vizet tartalmaz.
Vízformák a talajban
A talajban a kötési energiáktól függően többféle vízformát különíthetünk el. A különböző feltételek között a talajban visszamaradó víz mennyiségét nevezzük vízkapacitásnak. A szántóföldi, vagy szabadföldi vízkapacitás (VKsz , field capacity) az a vízmennyiség, amelyet a természetes állapotú talaj a felszínére került vízmennyiségből elraktározni, a gravitációs erő ellenében visszatartani képes. A szívóerő megegyezéses laboratóriumi mérési értéke 0,3 bar. Meghatározásához süllyesszünk a vizsgálandó talajba egy 50 x 50 cm nagyságú fémkeretet és töltsük fel 100 mm vízzel. A víz beszivárgását követően a párolgás megakadályozására fedjük le a talajt műanyag fóliával. Homokon 1-2, agyagtalajon 3-5 nap után vehetünk mintát a beázási mélységig a szántóföldi vízkapacitás mérésére.
A holtvíztartalom (HV, wilting point) az a nedvességtartalom, amelynél a növényen a tartós hervadás jelei figyelhetők meg (hervadáspont). Mérési értéke 15 bar, tényleges értéke függ a növénytől, a gyökér szívóerejétől. A víztartalom e ponthoz közeli csökkenése esetén a növény ugyan nem szárad ki, de a termés mennyisége csökken. Nyári napokon a déli órákban látható lankadás nem a holtvíztartalomra utal, az a lassú vízszállítás jele.
Hasznosítható vízkészlet (DV, total avaible soil water) az a vízmennyiség, amelyet a növények a talajból felvehetnek, VKsz -HV.
Példa: a talaj fizikai félesége vályog, a VKsz = 30 mm/10 cm, a HV=15 mm/10 cm, így a DV=30-15= 15 mm víz 10 cm-es rétegben. A szántott réteg 40 cm vastag, a hasznosítható vízkészlet= 4 x 15 mm/10 cm-es réteg= 60 mm.
2. számú táblázat
Különböző fizikai féleségű talaj vízgazdálkodási jellemzői
Fizikai talajféleség
Szántóföldi vízkapacitás
Holtvíztartalom
Hasznosítható vízkészlet
mm/10 cm-es réteg
Homok
15
5
5-10
Homokos vályog
15-25
5-10
10-15
Vályog
25-35
10-20
15-22
Agyagos vályog
35-42
20-27
12-17
Agyag
42-50
27-35
10-15
A holtvíztartalom - 15 bar szívóerő mellett meghatározott - értéke a különböző növények hervadáspontjának átlagolásaként fogható fel. Ez a pont nem tervezhető mint minimális víztartalom, mivel már terméscsökkenés áll be. A különböző fajtájú növények kiegyensúlyozott növekedésükhöz, a maximális szárazanyag termeléshez igényelt víztartalom, a nedvességigény a DV értékének 40-80 %-a között lehet. Ez elsősorban faji és fajta tulajdonság, általában a nagy zöldtömeget előállító (vegetatív típusú) növények nagyobb víztartalmat igényelnek, mint a mélyen gyökerező növények. Értékét szántóföldi körülmények között gyakran átlagosan véve 50 %-ban határozzák meg. A levegő hőmérsékletének emelkedésével, relatív páratartalmának csökkenésével növekszik a növények nedvességigénye. A különböző növények nedvességigénye számításához a szorzó tényező (p, fraction of avaible soil water) a 9. számú táblázatban található.
A fenti példát folytatva a termesztett növény étkezési paprika, az öntözést meg kell kezdeni, ha DV x p= 60 x 0,25= 15 mm víz fogyott a talajból.
A talajban található víz formái szemléltethetők egy öntözéshez használt víztartállyal is (2. ábra). A túlzott csapadék, öntözővíz a túlfolyón keresztül hasznosítás nélkül távozik, míg a víz egy része nem hasznosítható, mert nem elérhető a vízkivételi szelepnél. A hasznosítható vízkészlet mennyiségét olyan szinten kell tartani, mely lehetővé teszi a maximális szárazanyagtermelést. A víztartály nagysága a természetben függ a gyökerezési mélységtől. A szaggatott vonallal jelzett vízigény növényenként különböző magasságban helyezkedik el, mely függ pl. a növény származási helyétől.
2. ábra: a talaj mint víztartály
|
