Mini Disk Infiltorméter működési elve

A Mini Disk Infiltrométer (Decagon, 2010) a K_S,mátrix értékét határozza meg, azaz a talajmátrix vízvezető képességét. 

A minikorongos beszivárgásmérőnek is nevezett Mini Disk Infiltrométer (MDI) igen könnyen alkalmazható, bármilyen talajtípus esetén.

 

A mérés folyamán egy szabályzó cső segítségével beállíthatjuk a szívóerőt. Általában 2 cm_H2O szívóerőt szoktunk beállítani, de agyagos talajok esetében a kisebb áteresztőképesség miatt, ezt ajánlatos 0,5 cm_H2O szívóerőre módosítani.   

A mérőműszer egy 4,5 cm átmérőjű, 0,5 cm vastag szinterezett fémporból sajtolt porózus korongon keresztül érintkezik a talajjal. A mérés során a talaj, az adott szívóerő függvényében vizet vesz fel, így vízszintcsökkenés jelentkezik és vákuum keletkezik a folyadék tárolóban, mely hatása továbbítódik a buborékkamrába a Mariott csövön keresztül. Ennek hatására levegő lép be először a buborék kamrába, majd a Mariott cső közvetítésével eljut a folyadék tárolóba, ahol kiegyenlítődik a nyomás és a talaj újból vizet vesz fel. A mérés során az egységnyi idő alatt tapasztalható vízszintcsökkenést jegyezzük le.

Talajtulajdonságok térbeli változatosságának vizsgálati módszerei

A talajok térbeli heterogenitásának vizsgálatára olyan kísérletet tervezek, melynek során egy 1 m²-es területet 100 db 10×10 cm-es cellára osztok fel. Minden cellában hidraulikus vezetőképesség mérést végzek MDI (Mini Disk Infiltrométer) segítségével, illetve megvizsgálom a talajnedvesíthetőséget is. Az 1 m²-es területet mérete alapján már reprezentatív pedon méretnek (talajtani alapegységnek) tekinthető. A talajtan a pedonon belül homogénnek tekinti a talaj fizikai és kémiai tulajdonságait. Érdekes lenne mérésekkel kimutatni, hogy az egységesnek tekintett pedon felszínnek is jelentős (akár 1-2 nagyságrendnyi) heterogenitása van, ha egy nagyságrenddel csökkentjük a mérés léptékét. 

A talaj nedvesíthetőségét – a világszerte egyre elterjedtebb - Water Drop Penetration Time (WDPT) vagyis vízcsepp beszivárgási idő mérésével vizsgálom. Ehhez egy pipetta segítségével 1-1 csepp vizet cseppentek a talajra, miközben mérem a szétterüléséhez és eltűnéséhez szükséges időt. A cseppentés és a beszivárgás között eltelt idő függvényében lehet megállapítani a talaj nedvesíthetőségét, mely nagyban függ a talaj fizikai féleségétől, szervesanyag- és mésztartalmától. Talajok nedvesíthetőségével kapcsolatos méréseket már végeztem homok és vályog talajokon, melynek során a kiskunsági meszes homok víztaszítását mutatott.  Az Ösztöndíj keretében, a Dorozsma-Majsai homokhát egy kijelölt mintaterületén, további vizsgálatokkal igazolnám a talaj víztaszítást, melyet még nem vizsgáltak hazánkban.

A talajtulajdonságok időbeli változatosságának vizsgálata

Az időbeli változatosság problémakörének feltárására a következő kísérlet sorozatokat végezem el a Jedlik Ányos Doktorjelölti Ösztöndíj a konvergencia régióban keretében.

1. A talajok visszatömörödésének vizsgálatával arra a kérdésre kapunk választ, hogy különböző típusú talajok bolygatása esetén mennyi idő szükséges az eredeti állapotra való visszaálláshoz.

A talaj folyamatainak modellezés szempontjából ez azért fontos, mert egy bolygatás után jelentősen megváltozik a talaj fizikai karaktere – megváltozik a tárolt levegő mennyisége, amely kihat a növény gyökérzetének fejlődésére, változik a talajnedvesség tároló kapacitás, a vízvezető képesség, stb. – és ezáltal a talajt jellemző modell paraméterek is módosulnak. A kérdés az, hogy ez a módosult állapot mennyi ideig tart, illetve időben miként (milyen közbülső állapotokon keresztül) tér vissza a rendszer bolygatása előtti állapotába.

A mérésekhez egy 10×2 méteres növénytakarótól megtisztított (gyomirtózott) területen rotációs kapa segítségével, a talaj felső 15 cm-es rétegét fellazítottuk. A talaj térfogattömegét és hidraulikus vezető képességét 5 ismétlésben megmértük a lazítás előtt és azt követően is. A későbbiek folyamán minden nagyobb csapadékesemény után hidraulikus vízvezető képesség (Ks) méréseket végeztem a mintaterületen Mini Disk Infiltrométer (MDI) segítségével. A térfogattömeg megállapításához 5 ismétlésben mintát vettem, melyeket a MTA-ATK-TAKI laboratóriumában dolgoztam fel. Előzetes méréseim alapján, a csapadék a fő tömörítő tényező a gyomoktól megtisztított területen, mely mennyisége és időbeli eloszlása nehezen jelezhető előre. 

            A talaj fizikai féleségének függvényében változik az eredeti állapotra történő visszaálláshoz szükséges idő. Így a doktori értekezésemben homok és vályog talajok esetében is bemutatom a változás ütemét, illetve a főbb befolyásoló tényezőit.

A kutatás kitűzött céljai

A munkám célja a talaj-növény-légkör rendszer megismerése, az alrendszerek között lezajló meghatározó folyamatok modellezése és a modell eredmények léptékfüggő vizsgálata. Ennek megfelelően a doktori dolgozatom és kutatásom céljai röviden az alábbi pontokban foglalhatók össze.

1.      A talaj-növény-légkör rendszermodellek meghatározó folyamatainak áttekintése.

2.  Különböző mérés- és modellezés-technikai, tér- és időléptékből eredő problémák részletes elemzése.

3.      Meteorológiai adatsorok felvételezési idejéből eredő modellezési problémák bemutatása.

4.  A mért és modellezett talajhőmérséklet és talajnedvesség értékek tér-és időbeli változatosságának bemutatása, növény és hóborítottság függvényében.

5.  A talaj telítési vízvezető képességének tér- és időbeli változatosságának vizsgálata és a modell eredményekre gyakorolt hatásának elemzése.

6.  A homoktalajok víztaszításának térbeli heterogenitás vizsgálata pedon léptékben és a víztaszítás okának feltárása.