Search Results

Tanulmányunkban ismertetett talajtermékenységi vizsgálatok szervesen kapcsolódnak a Pannon Egyetem Georgikon Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszékén nagy hagyományokkal rendelkező, már több évtizede folyó földminősítési alapkutatásokhoz. A földminősítési kutatások során született eredményekkel kapcsolatosan több olyan kérdés merült fel, amelyek tisztázása eddig még nem történt meg. Megoldandó feladatként jelentkezett többek közt, hogy az országos összesítésben nem jelentős területi arányt elfoglaló, de egy-egy tájra vagy termőhelyre jellemző talajváltozatokra a becsült átlagos termékenység értékek — mintaterületi adatbázisok növénytermesztési- és talajtani információinak felhasználásával — pontosításra kerüljenek.

A termékenységi vizsgálatainkat a Dél-Alföldön, a Tisza-Maros közén elhelyezkedő, zömében nagy agyagtartalmú csernozjom és réti talajváltozatokon végeztük. A termékenységi becslésekhez a mintaterületek rendelkezésre álló talajinformációit (1:10.000 léptékű üzemi és földminősítési genetikus talajtérkép, 1:25.000 Kreybig-féle átnézetes talajismereti térképek), illetve földművelési egység (tábla és résztábla) szintű, hosszú idősoros mért terméseredményeit használtuk fel. A számítások során az Agrokémiai Információs és Irányítási Rendszer (AIIR) adatbázis többéves (1985–1989) terméshozamaiból becsült átlagos talajváltozati termékenység értékeket korrigáltuk a mintaterületek talajféleségein (talajfoltjain) mért terméseredményekkel, a számításokhoz iterációs módszert használtunk.

A dél-alföldi mintaterületeken kidolgozott módszer lehetőséget nyújt arra, hogy a hazai földértékelés majdani megújításakor a begyűjtött különböző talajtérképi- és talajadatbázis információk, valamint a többéves termés adatsorok alapján egyes talajtaxonómiai egységekre pontosítsuk, illetve az eddig még hiányzó talajváltozatokra kiegészítsük a földminőséget kifejező mutatószámot.

A mintaterületekre kapott eredmények arról tanúskodnak, hogy a becslési eljárás pontosítható az iterációs számítás peremfeltételeinek megválasztásával („A“ típusú helyett „B“ típusú becslés), illetve különböző szempontok szerinti csoportképzésekkel. A vizsgálataink során kapott nagyon eltérő becslési megbízhatóság értékek arra hívják fel a figyelmet, hogy a földművelési egységek termékenységi viszonyait csak részben tudjuk modellezni és magyarázni az egyes talajváltozati foltok termékenységi viszonyaival.

Munkánk során különböző klímaváltozási forgatókönyvek lehetséges hatását értékeltük a hazai mészlepedékes csernozjom talajok vízmérlegére. Igazoltuk, hogy a vizsgált talajok vízforgalmát alapvetően meghatározzák az időjárási feltételek. Megállapítottuk, hogy a talaj víztartóképesség-függvényének jellemzésére használt arányossági együttható esetenként megfelelő indikátora lehet a talajvízforgalom klímaérzékenységének. A szélsőséges csapadékösszegű években nagyobb eltérést tapasztaltunk a különböző klímaforgatókönyvekre becsült talajvízmérleg elemek között, mint az átlagos csapadékmennyiséggel rendelkező években. Ezt az általános tendenciát azonban az A2 szcenárióra jellemző, nagy csapadékintenzitással bíró extrém időjárási helyzetek esetenként felülírták, elsősorban a mélybeszivárgás megnövekedése révén. Ez felhívja a figyelmet arra, hogy bár modellezési eredményeinkből kimutathatóak általános összefüggések, a talajok klímaérzékenységének tanulmányozásához szükséges a csapadék éven belüli eloszlásának és a szélsőséges időjárási helyzetek hatásának vizsgálata is. Eredményeink arra engednek következtetni, hogy az azonos mechanikai összetételű, de eltérő szerkezetű talajok vízforgalma megváltozott klímafeltételek között is jelentősen eltér, tehát megfelelően megválasztott, talajszerkezet-megóvó és nedvességőrző talajművelési rendszerekkel elősegíthetjük a párolgási veszteségek csökkentését és a növényi vízfogyasztás növekedését. A kapott eredmények összevetése során kimutattuk, hogy statikus jellemzőkből, a talajvízforgalom folyamatának mérleg-elvekre épülő, dinamikus megközelítése nélkül csak óvatos következtetéseket vonhatunk le a talajok vízgazdálkodására és klímaérzékenységére vonatkozóan. Reményeink szerint a felvázolt összefüggések hozzájárulnak a megelőző, illetve a káros hatásokat csökkentő beavatkozási stratégiák kidolgozásához a szélsőséges vízforgalmi helyzetek negatív következményeinek enyhítése céljából.

Results of the performed preliminary particle size determination (PSD) experiments of soils show the importance of the preparation details of the laser diffractometer method (LDM). The analysis of the effect of each preparation factor on soil PSD data calls attention to the need for working out standard instructions defining the pre-treatments and settings for the LDM instrument. Further laboratory experiments involving larger soil datasets are required for the better understanding of the effects of soil pre-treatments and settings on PSD data. There is a practical reason of substituting the time-consuming pipette method with the LDM. In case of this substitution, linkages of the LDM PSD data and other soil properties are to be established. Correlation study of the LDM and conventional PSD data could make the harmonization of newly built and historical databases possible. Finally, the introduction of the LDM technique to soil physical methodology could generate the reevaluation of existing soil physical interrelations.

A lézerdiffrakciós szemcseanalízis egy korszerű módszer a talajmechanikai vizsgálatokban, ám egy egységes mérési szabvány bevezetése (akár műszerhez köthetően) nagymértékben növelné a mérések reprodukálhatóságát. A mérések tekintetében kiemelt szerepe van az előkészítő módszereknek (talajszerkezetet kialakító kötőanyagok roncsolása, elemi szemcsék diszpergálása), azonban ezen a téren is hiányzik az egységes szabványosítás. A tanulmányozott közlemények alapján megállapítható, hogy mind az optimális mintaelőkészítési módszer, mind pedig a legmegfelelőbb műszerbeállítás nagymértékben függ a mérni kívánt minta fizikai és kémiai sajátságaitól. A mérési eredmények hagyományos ülepítéses módszerrel kapott eredményekkel történő összehasonlítására szolgáló konverziós módszerek (frakció mérethatárváltások, illetve konverziós egyenletek) használhatósága is talajminta- és LDM vizsgálati módszer-függő. A lézeres szemcseanalízis alkalmazása a talajok aggregátum-stabilitás vizsgálata során ígéretes módszertani lehetőség, ám a mérések értelmezése és az összahasonlíthatóság megteremtése végett ezen a téren is elkerülhetetlen a szabványosítás.

A makroaggregátumok stabilitásának meghatározására számos mérési módszer és értékelési lehetőség létezik. Ezek önállóan eredményesen alkalmazhatók az aggregátumok stabilitásának vizsgálatára (valamilyen romboló hatást megpróbálnak szimulálni, valamilyen körülményt megpróbálnak standardizálni stb.), ám ezek a módszerek egymással nehezen összevethetők. Az évek során jogosan merült fel a szabványosítás igénye, ám a kialakult nemzetközi szabvány módszertana igen bonyolult, éppen ezért csak kevesen kívánják azt alkalmazni. Hasonló a helyzet a különféle stabilitási mutatók esetében is: sokféle mutató használatos, ezek különkülön jól jellemezhetik a talajok aggregátum-stabilitását, de a mutatók párhuzamos használata több esetben eltérő stabilitási sorrendet eredményez a különféle talajoknál. Megfelelő megoldás lehetne, ha definiálni tudnánk, hogy mely módszer és mely mutató pontosan mit is fejez ki és mikor, milyen probléma vizsgálatakor, mely mutatót és mely módszert kívánatos alkalmazni. Kutatásainkat a továbbiakban ilyen irányban is folytatni kívánjuk.

There are several measurement and evaluation methods for determining the stability of macro-aggregates. These can be used effectively independently to test the stability of aggregates (attempting to simulate some destructive effect, attempting to standardise some condition, etc.), but they are difficult to compare to each other. Over the years, the need for standardization has rightly arisen, but the standard method developed is very complicated, which is why few people want to apply it.

Similarly, many different indicators are used, each of which can give a good characterisation of the aggregate stability of soils, but the parallel use of indicators often results in different stability rankings for different soils. An appropriate solution should be defined which method and which indicator expresses what exactly and when, and which indicator and which method should be used for which problem. We intend to continue our research in this direction.

In this manuscript we summarized the main macro-aggregate stability measurements and indices, reviewed the international and Hungarian scientific literature.

Kationos felületaktív anyag, a hexadecilpiridinium-klorid (CPC) adszorpcióját vizsgáltuk különböző talajokon, üledékeken és ásványi őrleményeken. Valódi talajokon történő adszorbeálódásáról kevés irodalmi adat található. Célunk volt megha-tározni, hogy mely talajtulajdonságok befolyásolják leginkább a tenzid megkötődé-sét.

A minták ásványos összetételének meghatározása röntgen-pordiffrakcióval (XRD) történt. Ez alapján hat csoportra tudtuk elkülöníteni: 1. Szmektites (kis rétegtöltésű montmorillonitos) talajok; 2. Vermikulitos talajok; 3. Szmektitet is tartalmazó illites minták; 4. Klorit/vermikulit tartalmú talajok; 5. Illit és klorit tartalmú talajok; 6. Nagy kvarctartalmú minták.

A minták felületaktív anyaggal történő kezelése az ún. „elárasztásos módszerrel” (static equilibrium experiments) valósult meg.

A CPC oldat koncentrációjának függvényében ábrázoltuk a minták által adszor-beált tenzidmennyiségét, majd a mérési pontokra Langmuir-típusú izotermát illesz-tettünk. Az adszorpciós izotermák segítségével meghatároztuk a vizsgált adszorbensek hidrofóbizálásához szükséges fajlagos tenzidmennyiségeket, amely mellett feltételeztük, hogy a talajszemcsék felületén monomolekuláris tenzidborítottság alakul ki. Az illesztett görbe telítődő jelleget mutat és első szakasza nagy affinitású H-típusra utal. Logaritmikus skálán ábrázoltuk a tenzidadszorpciós értékeket és megállapítottuk, hogy az egyes minták monomolekuláris rétegborítottságához szükséges tenzidmennyiségek mintánként általában szignifikánsan eltérőek. A fajlagos CPC mennyiségét a nagy agyagtartalmú, szmektites minták esetében találtuk a legnagyobbnak, a kvarchomok mintáét pedig a legkisebbnek.

Vizsgáltuk, hogy a minták mely tulajdonságai állnak kapcsolatban a monomolekuláris telítettségnél adszorbeált fajlagos tenzid mennyiségekkel. Számítottuk továbbá a Pearson-féle korrelációs együtthatókat.

A fajlagos tenzid mennyiségével szoros összefüggést mutatott a higroszkóposság (hy₁), az agyagtartalom, a fajlagos felület (BET-felület) és a kationcserélő képesség (T-érték). A CPC adszorpcióját leíró regressziós egyenletek szerint öt paraméter határozza meg a fajlagos tenzid mennyiségét: agyag-, humusz-, mésztartalom, pH(H₂O) és a BET-felület.

Kutatásunk célja a víztartóképesség-függvény (VKF) paramétereit az átnézetes térképeink adattartalmával becslő módszerek megbízhatóságának összehasonlítása és továbbfejlesztésük vizsgálata a Magyarországi Részletes Talajfizikai és Hidrológiai Adatbázison (MARTHA).Az irodalomban fellehető módszerek közül VKF-becslő módszert hazai átnézetes talajtérképi információkra eddig egyedül a Kreybig térképekre alkalmazták (Bakacsi et al., 2012). Ők a talaj higroszkópossága (hy) alapján becsülték adott talaj FAO (1995) fizikai féleség kategóriába tartozását. Wösten és munkatársai (1999) és Nemes (2003) pedotranszfer-függvényei alapján rendelték továbbá a talajhoz a fizikai féleség kategóriára meghatározott víztartóképesség-függvény (VKF) van Genuchten paramétereit (HYPRES_hy és HUNSODA_hy módszerek).Bakacsi és munkatársai (2012) eljárását követve, a MARTHA adatbázison vizsgáltuk a hy és az ötkategóriás FAO fizikai féleség kapcsolatát. A fizikai féleség becslését az Arany-féle kötöttség (K_A) alapján is kidolgoztuk.Wösten és munkatársai (1999) módszerével meghatároztuk a MARTHA adatbázis talajainak a FAO fizikai féleség kategóriákra jellemző víztartóképességfüggvényeinek van Genuchten paramétereit. A meghatározást a pF6,2 értéken felül a legalább három, majd a legalább öt mért víztartóképesség-értékű talajmintákon végeztük.Megállapítottuk, hogy a K_A alapján hatékonyabb a talajminták FAO fizikai féleség kategóriába sorolása, mint a hy alapján.Abban az esetben, amikor nem áll rendelkezésre mechanikai összetétel és a fizikai féleség kategóriába történő besorolást a talaj higroszkópossága alapján végezzük, akkor a VKF-becslés megbízhatósága szignifikánsan rosszabb. Hazai talajmintákon vizsgálva a MARTHA adatbázison pontosított VKF-becslő módszerek szignifikánsan megbízhatóbbak a HYPRES és HUNSODA VKF-becslő módszereinél. A hy-ból kiinduló MARTHA VKF-becslések annak ellenére szignifikánsan megbízhatóbbak a WÖSTEN és munkatársai (1999) módszerénél (HYPRES), hogy utóbbit nem rontja a fizikai féleségbe sorolás hibája.A dolgozat az EU FP7/2007-2013 (Nr. 263188) MyWater és a TÁMOP-4.2.2.A-11/1/KONV-2012-0064 projekt keretében készült. A TÁMOP projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

Közleményünkben az — eddig csak kevesek által ismert — AIIR (Agrokémiai Irányítási és Információs Rendszer) adatbázist mutattuk be, illetve összegeztük az adatbázis által nyújtott talajtani információkat.Vizsgáltuk az adatbázis talajtani adatainak reprezentativitását az egyéb talajtani adatbázisokkal történő összehasonlítás módszerével. Az adatbázis talajosztályozási egységek szerinti besorolását térinformatikai eszközökkel összevetettük más térképi adatbázisokkal (AGROTOPO, MÉM NAK, földminősítési talajtérképek) Csongrád megyei mintaterületeken. A Csongrád megyei mintaterületeken végzett reprezentativitás- vizsgálatok szerint az adatbázis talaj főtípus és típus szinten megbízható (vagy a többi adatállománynál nem kevésbé megbízható) talajtani besorolásokat tartalmaz, míg az altípus szintű klasszifikáció megbízhatósága ezen az adatcsoporton jóval kisebb.Továbbá az AIIR taxonómiai egységein a legfontosabb talajparamétereket főtípus szinten összehasonlítottuk a MARTHA adatbázis hasonló taxonómiai egységeinek hasonló talajparamétereivel. Az AIIR adatbázis talajainak művelt (legfelső) rétegének tulajdonságai (kötöttség, pH, humusz- és CaCO₃-tartalom) több esetben jelentős mértékben eltérnek a MARTHA adatbázisban szereplő adatoktól, illetve a hazai talajtani irodalmi forrásokban ismertetett talajjellemzőktől.Eredményeink megerősítik korábbi tapasztalatainkat, miszerint az AIIR értékes adatokat szolgáltat termőterületeink talajviszonyairól, de az adatbázis talajtaxonómiai adatainak — termőhelyi megfontolások alapján történő — felülvizsgálata és összehasonlító elemzése szükséges a további alkalmazást megelőzően.

Összefoglalás

A folyamatalapú hidrológiai számításoknak és az azokra épülő vízminőségi, ökológiai elemzéseknek jelentős a bemenő adatigénye, ami a jövőben várhatóan tovább növekszik. A méréstechnológia rohamos fejlődésével a hidrológiai modellek bemenő adatai közül mára a szűk keresztmetszetet lokális és vízgyűjtő léptéken is a felszín alatti viszonyok, és elsősorban a talajok szivárgáshidraulikai tulajdonságainak számszerűsítése jelenti. A helyzetet felismerve a közelmúltban különböző módszertannal több talajtani, talajhidrológiai adatbázist is kidolgoztak. Kutatásunkban azt vizsgáljuk, hogy a 100 m felbontású hazai talajadatok és európai becslő algoritmusok alapján számított talajhidrológiai paraméterek (i) megbízható bemeneti adatforrást biztosítanak-e, és (ii) a korábban rendelkezésre álló adatállományokhoz képest javítják-e a hidrológiai számítások jóságát talajszelvény szintű vízforgalmi modellben.

Az Erdészeti Tudományos Intézet (NAIK ERTI) két mintaterületén (Fiad és Szalafő) mért meteorológiai és talajnedvesség-idősorok segítségével 5-5 darab talajszelvényszintű vízforgalmi modellváltozatot állítottunk fel Hydrus-1D környezetben. Ezek kizárólag a talajtani paraméterezésükben (réteghatárok helye, telített vízvezető képesség és retenciós görbe együtthatók) tértek el: a talajrétegek jellemzésére felhasználtuk (i) a kalibráció-validáció eredményeit (“legjobbnak vélt” verzió), (ii) a helyszíni mintavételből származó laboratóriumi méréseket, (iii) a mért talajtulajdonságok alapján, az európai becslő függvényekkel (EU-PTF) számított talajhidrológiai tulajdonságokat, (iv) a hazai DOSoReMI adatbázis alapján, az EUPTF- ekkel számított talajhidrológiai tulajdonságokat, illetve (v) az EUSoilHydroGrids térképeket. A modellváltozatokat a mért és számított talajnedvesség-idősorok összevetése (NSME, RMSE, R2) alapján értékeltük. Emellett összehasonlítottuk a számított vízmérlegeket is.

Az öt-öt modellváltozat esetében lényegesen eltért a mért-számított talajnedvességi idősorok illeszkedése. Fiadon egyedül a kalibráció adott elfogadható eredményt (NSME = 0.49), a másik négy változat kifejezetten gyengének bizonyult (három esetben NSME < 0). Szalafőn minden változat pozitív NSME-re vezetett, a kalibráció kiválónak tekinthető (NSME = 0.75). A várakozással ellentétben a mért talajhidrológiai paraméterekre épülő modellváltozatok adták a legrosszabb illeszkedést, míg a hatékonysági rangsorban a kalibrált modellek után az EU-SoilHydroGrids változatok következtek. A szimulációkból levezetett vízmérlegek Fiadon csak kevéssé, míg Szalafőn nagymértékben függtek a talajparaméterezéstől. A vizsgálat fontos tapasztalata, hogy a talajszelvény feltárás gyakorlata – érthető módon – elsősorban nem a hidrológiai modellezés szempontjaihoz igazodik, így az adatbizonytalanság forrása lehet. A vizsgálat eredményei alapján folytatjuk a Balaton vízgyűjtő talajhidrológiai paramétereinek 3D térképezését.

Összefoglalás

Tanulmányunkban 27 különböző hazai talajszelvényben vizsgáltuk, hogy a talajok N₂-BET fajlagos felületét mely talajtulajdonságok milyen mértékben befolyásolják.

Az egytényezős elemzések alapján elmondható, hogy a talajok mechanikai összetétele mutatja a legszorosabb kapcsolatot a fajlagos felülettel, az agyagtartalommal szoros pozitív kapcsolat van, ugyanakkor a homoktartalom növekedésével a fajlagos felület csökken. Igazolható a mész- és humusztartalom negatív előjelű nem túl szoros kapcsolata is a N₂-BET felület értékekkel. A korrelációs vizsgálat gyenge pozitív kapcsolatot mutat a Hargitai-féle humuszstabilitási mutatóval. A talaj kémhatása és fajlagos felület közötti kapcsolatot nem tudtuk igazolni.

Vizsgáltuk a különböző talajtulajdonságok együttes hatását is a talaj N₂-BET fajlagos felületére, valamint a talajok főtípusának, illetve a talajtípusoknak a szerepét. A teljes adatbázis alapján a N₂-BET fajlagos felület kialakításában a legfontosabb tényezők az agyagtartalom, majd a humusztartalom, végül a mésztartalom. Amennyiben a talajok humuszanyagainak minőségéről is rendelkezünk információkkal, akkor az agyagtartalom, a humusztartalom, a humuszminőség és kémhatás azok a talajtulajdonságok, amelyek elsősorban felelősek a talajok a N₂-BET fajlagos felületének kialakításáért. Megállapítottuk, hogy a fajlagos felületet becslő modellek pontossága tovább javítható a talajok rendszertani besorolásának (főtípus, típus), mint kategóriaváltozónak figyelembevételével. A talajok rendszertani helyének ismerete ugyanis számos olyan talajjellemzőről, azok együttes hatásairól nyújt közvetett információt, melyekről egyébként nem rendelkezünk közvetlen mérési eredménnyel.