Kutatásaim
és doktori disszertációm során a talaj-növény-légkör rendszer modellezésének
léptékfüggő problémáit vizsgálom. A témával 2009. szeptember 1. óta
foglalkozom, a Magyar Tudományos Akadémia Agrártudományi Kutatóközpont Talajtani
és Agrokémiai Intézetében, Dr. Fodor Nándor tudományos főmunkatárs
témavezetésével. A
talaj hidrológiai tulajdonságainak vizsgálatai során együttműködtem a Szlovák
és Lengyel Tudományos Akadémia kutatóival, mely során szakmai ismereteim
bővültek és elmélyültek.
Témaválasztásom indokolja, hogy a tudományos megismerés folyamatában a modelleknek fontos szerepet töltenek be. Bármelyik modellt is vesszük alapul, az a vizsgált rendszer legfontosabb elemeinek és összefüggéseinek egy leegyszerűsített formája. A talaj-növény-légkör rendszer folyamatainak modellezése nagyon bonyolult, amelyet ráadásul az emberi tevékenység is befolyásol, így matematikai eszközökkel még nehezebb a leírása. A modellezés fő célja az, hogy olyan kérdésekre kapjunk választ, melyek megválaszolásához bonyolult, időigényes, drága vagy egyes részleteiben meg sem valósítható vizsgálat szükséges.
A talajban lejátszódó folyamatok közül
alighanem a víz mozgása a legfontosabb, mivel befolyásolja többek között a
tápelemek eloszlását, valamint felvehetőségüket a növények számára. A két
legfontosabb jellemző, ami a víz mozgását a talajban meghatározza a víztartó
képesség és a vízvezető képesség függvény.
A növényi fejlődést és a betakarításkor
várható termés mennyiségét döntően befolyásolják a meteorológiai körülmények
(csapadék, hőmérséklet, páratartalom, napsugárzás mennyisége), a
talajhőmérséklet, a talajnedvesség és ezek tér-és időbeli eloszlása. Így ezen
befolyásoló tényezők folyamatos mérése és modellezése elengedhetetlen, melyek
segítségével a növénytermesztési szimulációs modellek fejlesztése is
elvégezhető.
Munkám során kutatott
talaj-növény-légkör rendszer léptékfüggő problémáinak vizsgálata kiterjed a
tér-és időlépték problémakörére is. Ehhez a 4Mx szimulációs növénytermesztési
modellt és a HYDRUS-1D hidrológiai modellt alkalmazom. A léptékfüggés
vizsgálata azért jelentős, mivel a bemenő adatok tér-és időléptékét
megváltoztatva akár nagyságrendnyi eltérést is kaphatunk az eredményekben. A
léptékfüggés problémaköre nem csupán a talajtanban jelentkezik, hanem minden
természet- és környezettudományokkal (környezetvédelem, geológia, meteorológia,
stb.) foglalkozó szakterületeken jelenős hibaforrásnak mondható.
A hidrológiai- és a növénytermesztési
rendszermodellek egyik fontos bemenő paramétere a vízzel telített talaj
vízvezető képessége (Ks), mely a talajok egyik legnagyobb térbeli
variabilitással rendelkező paramétere, ezért célszerű a modellezendő talajon az
általunk mért értéket használni.
A talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak
kutatásán kívül a talajhőmérséklet és a meteorológiai adatok (globális besugárzás,
csapadék, hőmérséklet, stb.) tér- és időbeli változásainak vizsgálata is fontos
részét képezi a munkámnak.
A tudomány állása:
A
tudományos megismerés szempontjából a modellezés dinamikusan fejlődik, legyen
szó hidrológiai vagy növénytermesztési modellekről. Széleskörű elterjedésüket
indokolja, hogy bonyolult, időigényes, drága vagy egyes részleteiben meg sem
valósítható vizsgálatokat helyettesíthet. A szükséges bemenő adatok és
paraméterek mérésére világszerte több módszert dolgoztak ki, pl. a hidraulikus
vezetőképesség mérésére. Nemzetközileg nagyon elterjedt módszer, a talajok
vízvezető képességének meghatározása Mini Disk Infiltrometer-rel, mely könnyen
kivitelezhető, de hazánkban alig ismert.
A talaj vízgazdálkodását alapvetően
meghatározza a beszivárgó víz mennyisége, azonban egyes talajok esetében
víztaszítást lehet kimutatni. Ezeknél a talajoknál a felszínre hulló csapadék
elfolyik, vagy vízfilm formájában összegyűlik és néhány perces késedelemmel
indul meg a talajba szivárgás. A talajok víztaszításának vizsgálatára a WDPT
(Water Drop Penetration Time) módszerrel nemzetközileg egyre többen
foglalkoznak, míg hazánkban ezek az egyszerű és könnyen kivitelezhető mérések
még nem ismertek.
