Alumni találkozó

2014. május 22-én részt vettem a Nemzeti Kiválóság Program Alumni Találkozóján, ahol bolg és tudományos kivonat verseny mellett csapatjáték is volt. A mi csapatunk a Sárga Veszed-Elem volt. Mivel minden csapat rendkívül kreatívan oldotta meg a feladatokat, felhasználva a team-ek interdiszciplináris hátterét így minden csapatkapitány átvehette a jól megérdemelt oklevelet.

A Sárga Veszed-Elem csapatának oklevele:

Mért és szimulált talajnedvesség értékek összehasonlítása növénytermesztési kísérlet kezelésében

A talajnedvesség évjárathatásának kimutatását az őrbottyáni mintaterület kontroll parcelláján végeztem el, ahol a  mért talajnedvesség értékeket hasonlítottam össze a centiméteres és deciméteres felbontású HYDRUS-1D modellezett eredményeivel. A modell kalibrációja a LAI értékekre történt.

A szimulált talajnedvesség értékek a 0-10 és 0-80 cm-es mélységben közelítették legjobban a mért adatokat, mind a cm-es, mind pedig dm-es felbontás esetén. Azonban, extrém száraz (Θ < 1 %) feltalaj esetén felülbecslik a talajnedvesség értékét.

             A modellezett értékek felülbecslik a 0-30 cm-es mélység nedvességtartalmát 2010. 04. 27. – 2010. 06.09. között (1. ábra), mely valószínű oka, hogy a mintaterületen termesztett kukorica több nedvességet vett fel a kikelést követően, mint amit a modell számított. 2011-es év ezen időszakában a modellezett értékek jó egyezést mutattak a mért értékekkel, mely lehetséges oka a csapadékosabb tavaszi időjárás, míg 2012 tavaszán a szimulált értékek alulbecslik a talajnedvesség értékét, így kimutatható egy évjárathatás. 2010. 11. 05. – 2010. 11.18. illetve 2012. 09.27. – 2012.12.18. között alulbecslik a modellezett eredmények a talajnedvesség értét, mely valószínű oka, hogy a kukorica betakarítását követően, illetve a visszamaradó gyökerek eltávolítása után lecsökkenhetett a 0-30 cm-es szint nedvességtartalma.

             A szimulált talajnedvesség értékek felülbecslik a mért értékeket 30-60 cm-es és 60-80 cm-es mélységekben 2010.04.26. – 2010.06.23. között (1. ábra), mely valószínű oka, hogy a tavasszal jelentkező csapadéktöbblet egy részét a 0-30 cm-es zónában a kukorica növények felvették, így valójában kevesebb víz szivároghatott a 30-60 cm-es zónába. 2010 tavaszát követően, illetve 2011-ben a modellezett talajnedvesség értékek jól közelítették a mért értékeket, azonban a 2012-es évben alulbecslik. 

 

 1. ábra: Különböző mélységben mért (piros kör) és centiméteres felbontású HYDRUS-1D modellel szimulált (fekete négyzet) talajnedvesség értékek változása és azok hibamutatói az őrbottyáni mintaterület kontroll  parcelláján 2010.03.31. és 2013.04.18. között. Hibasávok a szórás értékeknek felelnek meg. 

Egy terület talajnedvesség állapota függ a területre hulló csapadék beszivárgásának mértékétől is. A szakirodalom szerint a hosszabb száraz időszakok fokozzák a beszivárgás mértékét nedvesíthető talajok esetében, mivel megnövekszik szorpciós kapacitásuk (Orfánus et al., 2014).

            Megfigyelhető, hogy a modellezett értékek alul-, illetve felülbecslik a mért talajnedvesség értékeket szárazabb, illetve csapadékosabb időszakok alatt. Ez az évjárathatás 2010-ben és 2012-ben jól megfigyelhető. Az 1 . táblázatból látható, ezen évek vegetációs periódusában hullott csapadékmennyiségek közötti különbségek. 2011-ben és 2012-ben is átlag alatti éves csapadékmennyiség esett, de az éven belüli eloszlás tekintetében 2012-ben kevesebb eső hullott a vegetációs időszakban. 

	Éves mért csapadék mennyiség [mm]	Vetés és aratás között lehullott csapadék mennyiség [mm]	Vegetációs időszakban lehullott csapadék mennyisége az éves csapadékhoz viszonyítva [%]
2010	1027,2	721,6	70
2011	408,2	280,4	69
2012	515,2	278,8	54

1. táblázat: A csapadék mennyiségének évenkénti megoszlása a teljes év, illetve a vegetációs időszakok alatt. (Őrbottyán, 2011 – 2012)

2010-es évben az éves átlagot jelentősen meghaladó mennyiségű csapadék esett az őrbottyáni mintaterületre és jól látható az 1. ábrán, hogy a modell felülbecsli a talaj nedvességtartalmát, főképp a 30-60 és 60-80 cm-es zónákban. A 2012-es időszakban a modell azt szimulálja, hogy a kevesebb csapadék miatt jelentősen kisebb mértékű a beszivárgás, illetve a mélyebb rétegek (30-60 és 60-90 cm) nedvességtartalma. Azonban Orfánus és munkatársai (2014) kimutatták, hogy annak ellenére, hogy néhány talajfizikai tulajdonságot (pl.: talajnedvesség tartalmat, WDPT értéket, szorptivitását) szignifikánsan módosíthatnak hosszú periódusú időjárási állapotok (pl. aszály), a csapadék beszivárgása tekintetében egyensúlyi állapot figyelhető meg. Mivel a kezdeti állapotban változatlan maradhat a beszivárgás üteme mind csapadékos, mind pedig aszályos időszakok tekintetében. Azonban a modell figyelmen kívül hagyja ezt a jelenséget.

          

  A mért és modellezett értékek hibamutatói alapján összevethetők a szimulált értékek a talajnedvesség mérés műszerhibájával. Az SzD értékek alapján 5 %-os valószínűségi szinten szignifikáns különbség mutatkozott a mért és modellezett értékek között 2010-ben és 2012-ben. 2010-ben ― extrém csapadékos tavasz és nyár esetében ― a HYDRUS modell szignifikánsan felülbecsülte, míg 2012-ben ― aszályos nyári és őszi időszak alatt ― szignifikánsan alulbecsülte a talajnedvesség értékét minden mélységben. 2011-ben, mikor átlagos csapadékeloszlás volt, nem volt szignifikáns a kimutatható különbség a mért és modellezett talajnedvesség értékek között. A 0-30 cm-es szintekben jelentkező különbség oka lehet, hogy a modell nem követi megfelelően a növényi vízfelvételt. A HYDRUS-1D nem szimulálta megfelelően az extrém évjárathatásokat, melyek gyakorisága a jövőben növekedni fog.