Almanach kiadvány - Nemzeti Kiválóság Program

Homoktalajok hidraulikus tulajdonságainak vizsgálata a talajnedvesíthetőségi kategóriák függvényében

Irodalmi előzmények

A talaj-növény-légkör rendszer tanulmányozása során az egyik legmeghatározóbb folyamat a talajban történő vízmozgás, melyre a növényzet és a talaj közvetlenül, a légkör pedig közvetve fejti ki hatását (Kutílek, 2004). Meghatározó paramétere a talaj telítési vízvezető képessége (K_S), mely egyben a talajok egyik legnagyobb variabilitású paramétere (Upchurch et al., 1988). A mérés során egyenletes beszivárgási ütemet feltételezünk, azonban ezt befolyásolhatja, ha víztaszító, vagy nehezen nedvesíthető talajon végezzük a hidraulikus vezetőképesség méréseinket. Ezt a jelenséget a talajok víztaszításának (soil water repellency) nevezik. A víztaszítás egy átmeneti talajtulajdonság, mely igen nagymértékű térbeli változatossággal (Ritsema & Dekker, 2003) és időbeli változékonysággal rendelkezik (Rodríguez-Alleres & Benito, 2011) hasonló vegetációs körülmények között. Ezt a jelenséget világszerte sokan kutatják (Lichner et al., 2006), de hazánkban még alig ismert terület.

Anyag és módszer

A K_S és a víztaszítás pedon léptékű térbeli változatosság vizsgálata a csólyospálosi és az őrbottyáni homoktalajokon kerül bemutatásra. Talajtanban az 1 m²-es terület már reprezentatív méretnek, pedonnak (talajtani alapegységnek) tekinthető (Huzsvai et al., 2005).  Ezért a heterogenitás vizsgálat során az 1 m²-es területet 100 db 10×10 cm-es cellára osztottunk fel, majd mind a 100 cellájában hidraulikus vezetőképesség mérést végeztünk Mini Disk Infiltorméter (MDI) (Decagon, 2010) segítségével, illetve megvizsgáltuk a talajnedvesíthetőséget, a Water Drop Penetration Time (WDPT) módszerével, majd Dekker és Ritsema (1996) beosztását alkalmazva meghatároztuk minden egyes cella talajnedvesíthetőségi kategóriáját.

Eredmények és diszkusszió

A méréseink alapján az őrbottyáni talaj jól nedvesíthető, míg a csólyospálosi talaj víztaszító, helyenként erősen víztaszító (1. ábra). A WDPT talajnedvesíthetőségi kategóriák definiálásához Dekker & Ritsema (1996) beosztását alkalmaztuk az 1m² terület 100 cellájában. 

1. ábra: WDPT (Water Drop Penetration Time) módszerrel meghatározott víztaszítás értékek 1m²-en belüli variabilitása Csólyospálos (a) és Őrbottyán (b) mintaterületén.

Mivel a talaj nedvesíthetőségét jelentősen befolyásolja a szerves szén mennyisége, illetve minősége (Singer & Ugolini, 1976), ezért megmértük az őrbottyáni és csólyospálosi homoktalajok humusztartalmát. Vizsgálataink alapján az a feltétezésünk, hogy a csólyospálosi talaj víztaszítását nem a huminsavak nagy mennyisége okozza, hanem a talajban előforduló hidrofób karakterű anyagok. Ezek jelenlétére utal a csólyospálosi talaj összes szervesanyagtartalma és a lúggal kivont szervesanyagtartalom közötti nagy különbségl, mely jóval nagyobb, mint az őrbottyáni homok esetében.

A csólyospálosi víztaszító talaj esetében a Mini Disk Infiltrométeres méréseknél a beszivárgás késleltetve indult meg. Amennyiben a K_S kiértékeléséhez nem a teljes mérési adatsort vesszük alapul, hanem csak a beszivárgás megindulása utániakat, akár fél nagyságrendnyi különbséget is tapasztalhatunk a hidraulikus vezetőképesség értékekben a választott módszer függvényében. A K_S területi változatosságánál több, mint másfél nagyságrendnyi különbséget tapasztaltunk a csólyospálosi talaj esetében, ugyanakkor Őrbottyánban fél nagyságrendnyi különbséget mértünk. A Mini Disk Infiltrométeres hidraulikus vezetőképesség értékek átlaga jó egyezést mutat az Őrbottyán területén más módszerekkel mért, korábbi K_S adatokkal (Fodor et al., 2011). Ez arra enged következtetni, hogy a MDI megbízhatóan alkalmazható az őrbottyáni mintaterületen a talaj hidraulikus vezetőképességének meghatározására.

Összefoglalás

A mérések alapján a csólyospálosi homoktalaj víztaszító, míg az őrbottyáni homoktalaj jól nedvesíthető. A korábbi feltételezésekkel ellentétben a csólyospálosi talaj víztaszítását nem a huminsavak nagy mennyisége okozza, hanem a nagy mennyiségű még nem humifikálódott szerves növényi maradványok. A mérések alapján nem javasolt a Mini Disk Infiltrométer alkalmazása víztaszító talajok K_S mérésére, de amennyiben mégis ezt a módszert alkalmazzuk, akkor a beszivárgás megindulását követően mért adatokat használjuk. Továbbá, ha egy terület jelentős heterogenitással rendelkezik, akkor az egyik helyről elfolyó víz beszivárog egy közeli helyen, így durvább léptékben kisebb lehet a víztaszítás, mint a helyi értékek átlaga.

Irodalom

DECAGON. 2010. Mini Disk Infiltrometer User’s Manual. Version 6. www.decagon.com/pdfs/manuals/Infiltrometer_v6.pdf 2010 Accessed:01/06/2010.

DEKKER, L.W. & RITSEMA, C.J. 1996. Variation in water content and wetting patterns in Dutch water repellent peaty clay and clayey peat soils. Catena. 28: 89-105.

FODOR, N., SÁNDOR, R., ORFANUS, T., LICHNER, L., RAJKAI, K. 2011. Evaluation method dependency of measured saturated hydraulic conductivity. Geoderma. 165: 60-68.

HUZSVAI, L., RAJKAI, K. és SZÁSZ, G. 2005. Az agroökológiai modellezés technikája. Kempelen Farkas Digitális Tankönyvtár egyetemi tankönyve a http://www.hik.hu/tankonyvtar/site/books/b114/index.html Internet címen.

KUTÍLEK, M. 2004. Soil hydraulic properties as related to soil structure. Soil and Tillage Research. 79: 175-184.

LICHNER, L., DLAPA, P., DOERR, S.H., MATAIX-SOLERA, J. 2006. Evaluation of different clay minerals as additives for soil water repellency alleviation. Applied Clay Sci. 31: 238-248.

RITSEMA, C.J. & DEKKER, L.W. 2003. Soil water repellency: occurrence, consequences and Amelioration. Elsevier Science. p. 358.

RODRÍGUEZ-ALLERES, M. & BENITO, E. 2011. Spatial and temporal variability of surface water repellency in sandy loam soils of NE Spain under Pinus pinaster and Eucalyptus globulus plantations. Hydrological Processes. 25: 3649-3658.

SINGER, M.J. & UGOLINI, F.C. 1976. Hydrophobicity in the soils of Fingley Lake, Washington. For. Sci. 22: 54-60.

UPCHURCH, D.R., WILDING, L.P., HARTFIELD, J.L. 1988. Methods to evaluate spatial variability. In: Reclamation of Disturbed Lands. (Ed.: Hossner, L.R.) 201-229. CRC Press. Boca Raton, FL.