A MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁS TALAJTANI ALAPJAI

A MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁS TALAJTANI ALAPJAI

Várallyay György

Budapest 2002

BEVEZETÉS

BEVEZETÉS Az életminőség javítása vonzó célkitűzés. Mindenki szeretne jól, nyugodtan és kellemes környezetben élni. S ha értelmét látja hajlandó is tenni ezért. Minden társadalom deklarált törekvése, hogy tagjainak megfelelő életkörülményeket biztosítson. Más kérdés, hogy ezt hol, mikor, milyen mértékig és milyen feltételek között képes megvalósítani, miképp tudja a célhoz vezető út feladatait világosan, egyértelmű, vonzó és reális koncepciókban, programokban megfogalmazni, s azok megvalósítására mennyire képes a társadalmat mozgósítani. Az emberi élet minőségének kritériumait illetően a különböző társadalmak tagjainak véleménye emberi karakterüktől, a természeti és gazdasági viszonyoktól, szociális körülményeiktől, lehetőségeiktől, történelmi hagyományaitól, befolyásoltságuktól, egyéni és csoportérdekeiktől függően nagymértékben különbözik, s időben is jelentősen változik. Három feltételt illetően azonban szinte teljes az egyetértés. Ez a következők: – megfelelő mennyiségű és minőségű, egészséges élelmiszer; – jó minőségű víz; – kellemes környezet. Mindhárom szoros és sokoldalú összefüggésben van a talajjal, valamint annak használatával. Ennek alapján fogalmaztuk meg 1997. évi „Föld–napi” üzenetünkben: „Talaj és vízkészleteink ésszerű és fenntartható használata, megóvása az életminőség javításának fontos feltétele, ezért össztársadalmi érdek!” A „fenntartható fejlődés” kifejezést az 1972-ben Stockholmban megrendezett első Környezetvédelmi ENSz Konferencia még nem használta. A 20 évvel később Rio de Janeiróban megrendezett „Környezetvédelmi Világ Csúcstalálkozónak”, s az ott elfogadott „AGENDA-21” dokumentumnak viszont már ez volt a leggyakrabban használt szóösszetétele. A kifejezés már eleve magában foglalja a pillanatnyi és a hosszú távon fenntartható termelés, valamint a következő generációk megfelelő életminőségét is szavatoló környezetvédelem feloldható ellentmondásait és nehezen kivédhető, inkább csak tolerálható konfliktusait. Megvalósításában komoly regionális, térségi, nemzeti, szociális (s így természetesen politikai) érdekek, pillanatnyi, rövid távú és távlati elképzelések ütköznek. A fenntartható mezőgazdasági fejlődés definíciójáról és alapvető kritériumairól nemzetközi konferenciák során vitatkoztak, amit a szakirodalom is jól tükröz. Nagyon leegyszerűsítve ezek az alapvető kritériumok a következők: – tegye lehetővé megfelelő mennyiségű és minőségű egészséges élelmiszer és takarmány, ipari alapanyagként, esetleg alternatív energiaforrásként felhasználásra kerülő biomassza előállítását; – a jelenlegi és jövő generációt egyaránt tegye érdekeltté a biomassza (mezőgazdasági) termelésben; – legyen erőforrás-megőrző, erőforrás-kímélő, erőforrás-takarékos; gazdálkodjon ésszerűen a természeti erőforrásokkal; – ne károsítsa (terhelje) feleslegesen a környezetet; – alkalmazzon környezetkímélő, anyag- és energiatakarékos, hulladékszegény termelési technológiákat; – fordítson különös figyelmet a minőségre; – legyen a társadalom számára szociálisan elfogadható. Fenti kritériumok betartása új szemléletet tesz szükségessé a kutatásban, oktatásban, nevelésben, tudatformálásban, szaktanácsadásban, innovációban egyaránt. Törvényeinknek, rendeleteinknek, jogszabályainknak, gazdasági érdekeltségi rendszerünknek erre kell ösztönözniük, sőt ha kell kényszeríteniük. Lehetőleg ne büntető szankciókkal, hanem ész-érvekre és a természet csodálatos belső logiká-

3

BEVEZETÉS

jára és szabályozó mechanizmusára alapozottan (nem pedig azokat megerőszakolva), s számítva a társadalom egészének a közreműködésére. A magyar tudomány sokat tett a fenntartható (mezőgazdasági) fejlődésért. Ilyen szemlélettel és koncepcióval fogalmazódtak meg, indultak és voltak eredményesek a Magyar Tudományos Akadémia, illetve a Láng István nevével fémjelzett alábbi országos programok: – Az ország agroökológiai potenciáljának felmérése 1978–1981 – A biomassza sokoldalú hasznosításának lehetőségei 1981–1983 – Az alkalmazkodó mezőgazdaság rendszere 1988–1992 – AGRO-21 1993–1995 – AGRO QUALITY-21 1996–2001 A Magyar Tudományos Akadémia már 1984-ben nemzetközi tanácskozást szervezett „A fenntartható mezőgazdaság lehetőségei és módszerei” címmel. 1992-ben pedig a Rio-i Csúcstalálkozót követően pedig ugyancsak Magyarország szervezte az első – valamennyi kontinens szakembereit megmozgató – Nemzetközi Szimpóziumot „Soil Resilience and Sustainable Land Use” témában. Európa és a Világ felfigyelt eredményeinkre (korszerű talajtani adatbázis; talajok környezeti érzékenységének jellemzése; talajfolyamatok szabályozása, kedvezőtlen változások előrejelzése és megelőzése), elismerte és nagyra értékelte törekvéseinket. Sajnos a hazai gyakorlat azonban szinte alig reagált minderre – mindig voltak fontosabb, sürgetőbb, szorongatóbb napi gondjai. Emiatt sok mindent újra kellett kezdenünk. De legalább nem tudományos alapok és tapasztalatok nélkül. A fenntartható fejlődés két fontos alapeleme Magyarországon legfontosabb természeti erőforrásunkat képező talajkészleteink ésszerű hasznosítása, védelme, állagának megőrzése, sokoldalú funkcióképességének fenntartása; valamint felszíni és felszín alatti vízkészleteink takarékos használata, minőségének megóvása. Ezek mezőgazdaságunk, területi vízgazdálkodásunk és környezetvédelmünk legfontosabb közös feladatai, amelyek az állam, a földtulajdonos és a földhasználó, valamint az egész társadalom részéről megkülönböztetett figyelmet igényelnek, átgondolt és összehangolt intézkedéseket tesnek szükségessé. Az élelmiszer, takarmány, ipari nyersanyag és alternatív energiaforrás célú primér biomasszatermelés alapvető célja megfelelő mennyiségű és minőségű termékek előállítása minél kisebb ráfordításokkal és minél hatékonyabban, mégpedig anélkül, hogy kedvezőtlen változások következnének be az adott terület vagy környezetének bioszférájában jelenleg, a közeljövőben, vagy távlatilag. Ezen kritériumok (mennyiség, minőség, hatékonyság, jövedelmezőség, környezeti hatások) relatív fontossága az ország gazdasági helyzetétől, szociális körülményeitől és politikai célkitűzéseitől függően jelentős mértékben változott hazánk mezőgazdaságának történelme során, s változik ma is. A kor új kihívásainak megfelelő szemlélet-váltásnak a mezőgazdasági vízgazdálkodás területén is érvényesülnie kell. Ehhez kívánunk segítséget nyújtani az ehhez szükséges talajtani alapok összefoglalásával és közreadásával.

4

1. A TALAJ ÉS FUNKCIÓI

1. A TALAJ ÉS FUNKCIÓI A talaj a Föld legkülső, mállott szilárd kérge, amely a talajképződés tényezőinek (geológiai „alapanyag”, éghajlat, élővilág, idő, emberi tevékenység) együttes hatására végbemenő anyag- és energiaforgalmi folyamatok eredményeképpen jön létre a litoszféra, atmoszféra, hidroszféra és bioszféra kölcsönhatásának zónájában (1. ábra).

1. ábra Talaj a szférák kölcsönhatásának zónájában

A talaj és a környezet többi eleme (az alapkőzet, a légkör, a víz és az élőszervezetek) sokoldalú összefüggésben hatnak egymásra, s ezek hatására válik a talaj sajátos természeti erőforrássá. A talaj, a talajhasználat, valamint a többi természeti erőforrás közti kölcsönhatásokat foglaltuk össze a 2. ábrán. A talajjal kapcsolatos bármely tevékenység végeredményben a talaj funkcióinak zavartalanságát célozza, vagy azt veszélyezteti. Az ennek érdekében végzett tudatos beavatkozások éppúgy, mint az egyéb tevékenységek kedvező vagy kedvezőtlen, ismert vagy (még) ismeretlen mellékhatásai. A talaj funkciói közül legfontosabbak a következők: (a) Magyarország legfontosabb, feltételesen megújuló, megújítható természeti erőforrása. Ésszerű használata során nem semmisül meg, nem változik irreverzibilisen, „minősége” nem csökken szükségszerűen, alapvetően és kivédhetetlenül. Megújulása azonban nem megy végbe automatikusan, funkcióképességének fenntartása, megőrzése állandó tudatos tevékenységet követel. A fenntartható fejlődésnek épp e „megújuló képesség” (soil resilience) kihasználása, a megújulás feltételeinek biztosítása jelenti legfontosabb feladatát. Ennek fő elemei az ésszerű földhasználat, a környezetkímélő agrotechnika, a legszélesebb értelemben vett talajvédelem, esetleg a melioráció. (b) Több természeti erőforrás (sugárzó napenergia, légkör, felszíni és felszín alatti vízkészletek, geológiai képződmények, biológiai erőforrások) együttes hatását ötvözve és transzformálva biztosít „életteret” a benne élő mikroorganizmusoknak, talajlakó állatoknak, illetve „termőhelyet” a rajta vagy benne élő növényeknek (természetes növényzetnek és termesztett kultúráknak). Ily módon a talaj a természet hatalmas biológiai reaktorának tekinthető, amely a földi lét egyik nélkülözhetetlen feltétele, a bioszféra pótolhatatlan mozaikja. (c) A primer biomassza-termelés alapvető közege, s mint ilyen a mezőgazdaság legfontosabb termelőeszköze, a bioszféra primer tápanyagforrása. A talaj legfontosabb tulajdonsága és egyedi, specifikus jellemzője a termékenység. Víz, levegő és a növény számára hozzáférhető tápanyagok egyidejűleg fordulhatnak elő ebben a térben és időben változó (négydimenziós), háromfázisú polidiszperz rendszerben, s ily módon képes a talaj a mikroorganizmusok és magasabb-

5


-+ --- +--+ -++ - + + +-

11

9

4

7 6

13

8 10 12

1 2

sugárzó napenergia légkör domborzat felszíni vizek felszín alatti vizek felszín közeli geológiai rétegek ásvány-, és bányakincsek

14 15

-

+

--

-

+

-

+

-

-

++

----

5

3

+

-

- ++ - ++++ + --+ -- + + - + -

Fizikai tulajdonságok + + + Vízforgalom +++ Levegőforgalom + + Hőforgalom ++ Fizikokémiai tulajd. Kémiai tulajdonságok Tápanyag-forgalom + Biológiai aktivitás + talajhasználat

---

Fizikai tulajdonságok Vízforgalom + Levegőforgalom Hőforgalom Fizikokémiai tulajd. + Kémiai tulajdonságok Tápanyag-forgalom Biológiai aktivitás talaj

+-

Művelési ág Vetésszerkezet Talajművelés Trágyázás Nedvességszab. Talajjavítás Talajvédelem Területrendezés

Fizikai tulajdonságok Vízforgalom Levegőforgalom Hőforgalom Fizikokémiai tulajd. Kémiai tulajdonságok Tápanyag-forgalom Biológiai aktivitás

Melioráció

+

16

17

18 20

19

22

24 26

21 23 25 27

2. ábra A talaj, a talajhasználat, valamint a többi természeti erőforrás közti összefüggés vázlata Jelmagyarázat: +: kifejezett (erős) összefüggés; | : gyenge összefüggés; –: nincs összefüggés Számok magyarázata: 1. A talaj hőháztartásának befolyásolása. 2. A sugárzónapenergia-elnyelés mértékének befolyásolása (szín, érdesség, növényborítottság stb.). 3. Meteorológiai viszonyok hatása a talaj víz-, levegő- és hőháztartására, anyagforgalmára. 4. Evapotranszpiráció, légszennyeződés a talajból. 5. Domborzat hatása a talaj vízháztartására; vízmosások, mikrodomborzat. 6,7. Árvizek vízborítása és üledéktelepítése. 8. Felszíni vizek táplálása; „szennyezése oldott anyagokkal, lebegtetett üledékekkel, esetleg görgetett hordalékkal. 9. A talaj nedvesség- és anyagforgalmának befolyásolása (sófelhalmozódás, szikesedés stb.). 10. „Szennyezés” a talajból kilúgzódó anyagokkal. 11. Talajképződés „alapanyaga” (talajképző kőzet); sófelhalmozódás a mélyebb rétegekből. 12. Talajból kilúgzódó anyagokkal történő „feldúsulás”. 13. Talajjavító anyagként történő felhasználás. 14. Racionális művelési ág és vetésszerkezet befolyásolása. 15. Napenergia-elnyelés mértékének befolyásolása (érdesség fokozása, megfelelő növényállomány, talajtakarás). 16. Racionális művelési ág, vetésszerkezet és agrotechnika meghatározása, erős befolyásolás. 17. Evapotranszpiráció és a légkörbe jutó szennyező anyagok mennyiségének befolyásolása (pl. szélerózió elleni védelem stb.). 18. Racionális művelési ág, vetésszerkezet és agrotechnika jelentős mértékű befolyásolása. 19. Rónázás, feltöltés; talajművelés (egyirányú, rétegvonalak menti szántás stb.). 20. Racionális művelési ág, vetésszerkezet és agrotechnika befolyásolása; nedvességszabályozás feladatainak meghatározása, pl. árvízvédelem, belvízrendezés stb.). 21. Felszíni vizek „táplálásának” (árhullámok, belvízveszély) és „terhelésének” (mezőgazdasági területekről származó oldott és lebegtetet anyagok mennyisége) meghatározása. 22. Racionális művelési ágak, vetésszerkezet és agrotechnika befolyásolása; nedvességszabályozás feladatainak meghatározása (drénezés). 23. Talajvíztáplálás, valamint a talajvíz „szennyezés” mértékének meghatározása, erős befolyásolása (műtrágyák, növényvédő szerek, gyomirtó szerek). 24. Erózió-érzékenység, sekély termőrétegű talajok esetében a racionális művelési ág, vetésszerkezet és agrotechnika befolyásolása; alapkőzetig erodált területeken a rekultiváció lehetőségeinek meghatározása. 25. Talajból kilúgozódó anyagokkal történő „feldúsulás” befolyásolása. 26. Rekultiváció szükségességének és lehetőségeinek meghatározása; talajjavító anyagkénti felhasználás. 27. Ásványi talajjavító anyagok iránti igény meghatározása.

rendű élő szervezetek talajökológiai feltételeit biztosítani, víz-, levegő- és tápanyagigényét részben vagy teljesen kielégíteni. A talaj szilárd fázisát egyrészt különböző méretű (polidiszperz), alakú és térbeni elrendezésű ásványi részek (elemi szemcsék és szerkezeti elemek, aggregátumok), másrészt különböző kémiai összetételű, lebomlottsági fokú, állapotú szerves anyagok alkotják. A szilárd fázis elemei között kialakuló pórusok egy részét talajlevegő (gázfázis), más részét talajoldat (folyadékfázis) foglalja el, biztosítva levegő és víz „egyidejű” jelenlétét. [Ez nemcsak a légzés, szervesanyag-lebontás és vízfelvétel feltételeit teremti meg, hanem lehetővé teszi azt is, hogy a talajban lévő vagy oda jutta-

6


tott növényi tápanyagok oxidált és oldott formában legyenek jelen, s váljanak ily módon a növény számára hozzáférhetővé, felvehetővé. A talaj-mikroorganizmusok tevékenysége ezt nagymértékben befolyásol(hat)ja, elősegítheti (mobilizáció), vagy akadályozhatja (immobilizáció). A talajban előforduló mikroorganizmusok, talajlakó állatok és föld alatti növényi részek (főként gyökerek) által elfoglalt pórusteret egyébként többen a talaj negyedik, ún. „biológiai” fázisaként különítik el.] A három alapvető fázis jellemzői és aránya tehát nemcsak a talaj víz- és levegőháztartását határozzák meg, hanem – ezen keresztül – hatnak a talaj hőháztartására, biológiai tevékenységére és tápanyagforgalmára is (3. ábra). talajképződés

talaj-technológiai tulajdonságok

erózió

A talaj vízháztartása

talajökológiai viszonyok

levegőháztartás

talajvíz hidrol. biomassza produktum

talaj termékenysége

hőháztartás

biológiai élet. mezőgazdasági vízgazdálkodás

melioráció

tápanyagforgalom tápanyag tartalom

állapot

talajvédelem

agrotechnika

3. ábra A talaj vízháztartásának hatása a talaj egyéb jellemzőire és szabályozásának lehetőségei

(d) Hő-, víz-, növényi tápanyagok és potenciálisan káros anyagok természetes raktározója. A talaj képes a felszín közeli atmoszféra hőmérsékleti szélsőségeit – bizonyos mértékig – kiegyenlíteni; a mikroorganizmusok és növények – bizonyos szintű – víz- és tápanyagellátását a raktározott készletekből rövidebb–hosszabb idejű víz- és tápanyag-utánpótlás nélküli időszakra is biztosítani. A talaj hőraktározása képes tompítani a hómentes telek túl alacsony, vagy a nyári hőség túl magas hőmérsékletének káros ökológiai hatásait. A talaj vízraktározó képessége nyújt lehetőséget a növénynek arra, hogy a vegetációs periódus alatti folyamatos vízigényét a rendszertelenül – gyakran nagyon szeszélyes tér- és időbeni eloszlásban – lehulló csapadék talajban tározott vízkészletéből elégítse ki a bekövetkező rövidebb vagy hosszabb csapadékmentes időszakokban. A talajok (tulajdonképpen azok vízraktározó képességét, illetve hasznosítható vízkészletét kifejező) nagyon különböző „aszályérzékenysége” azt eredményez(het)i, hogy teljesen azonos időjárási helyzet különböző talajokon nagymértékben eltérő ökológiai (termés-, illetve biomassza-hozambeli) következményekkel jár, mint erre a közelmúlt sorozatos csapadékszegény éveiben számos markáns példa adódott. Érthető ezért, hogy az aszá- lyos évjáratok mindig felértékelik a talaj (sőt a talajtan) jelentőségét, felhívva a figyelmet arra, hogy a talaj Magyarország legnagyobb természetes víztározója. A mesterséges vízpótlás és vízelvezetés, az öntözés és a drénezés szükségességét, gyakoriságát, módját szintén a talaj vízraktározása szabja meg, s jelentősen befolyásolja annak eredményességét és hatékonyságát. 7


A talaj tápanyagraktározó képessége teszi lehetővé, hogy a növény folyamatos tápanyagigényét és tápanyagfelvételét vagy a talaj természetes tápanyagkészletéből, vagy szakaszos tápanyagutánpótlással elégítsük ki. Az utóbbi időben sok esetben kényszerít a helyzet a talaj szennyező anyag raktározó képességének kihasználására. Szigorú feltételek betartása és pontosan szabályozott körülmények között – jobb híján – lehet élni ezzel, visszaélni azonban bűn, mert az beláthatatlan ökológiai– egészségügyi következményekhez vezethet. (e) A bioszféra nagy kiegyensúlyozó képességgel (pufferkapacitással) rendelkező eleme, amely egy bizonyos határig képes mérsékelni, tompítani a talajt érő különböző stresszhatásokat. Ilyet természeti tényezők (például légköri aszály, túl bő nedvességviszonyok, fagy stb.) is kiválthatnak. Egyre fenyegetőbbek és súlyosabbak azonban az ember által okozott különböző stresszhatások, amelyek köre egyre szélesebb. Ilyen maga az intenzív növénytermesztés is (komplex gépsorok és nehéz erőgépek használata, nagyadagú műtrágya- és növényvédőszer-használat stb.); de ilyen veszélyt jelenthet a koncentrált állattartó telepek hígtrágyája; az ipar, közlekedés, településfejlesztés és városiasodás szennyező hatásai, elhelyezendő hulladékai, szennyvizei; valamint a felszíni bányászat is. A társadalom egyre inkább arra kényszerül, hogy a talaj tompító képességét igénybe vegye, kihasználja, néha sajnos visszaélve e lehetőséggel. A pufferkapacitás kvantifikálására, a talaj különböző potenciálisan káros anyagokkal történő – káros következményekkel nem járó – terhelhetőségének pontos meghatározására világszerte kiterjedt kutatások folynak. (f) A természet szűrő- és detoxikáló rendszere, amely képes a mélyebb rétegeket és a felszín alatti vízkészleteket a szennyeződésektől megóvni. (g) A bioszféra jelentős gén-rezervoárja, amely fontos szerepet játszik a biodiverzitás fenntartásában, hisz az élőszervezetek jelentős hányada él a talajban, vagy kötődik léte, élete közvetlenül vagy közvetve a talajhoz. (h) A talaj „hordozza” (fedi, őrzi, konzerválja) a Föld, az élővilág és az emberiség történelmének számos emlékét, fennmaradt „dokumentumát”, amelyek a mai technika nyújtotta eszközök felhasználásával, egyre inkább nyújt(hat)nak felvilágosítást a múltról. A felsorolt funkciók mindegyike nélkülözhetetlen, azok egymáshoz viszonyított fontossága, jelentősége, „súlya” azonban térben és időben egyaránt nagymértékben változott az emberiség történelme során, s változik ma is. Hogy hol és mikor melyik funkciót hasznosítja az ember, milyen módon és milyen mértékben az az adott gazdasági helyzettől, szocio-ökonómiai körülményektől, politikai döntésektől, az ezek által megfogalmazott céloktól, „elvárásoktól” függ. Hosszú időn keresztül csak a talaj termőképessége volt – közismerten – fontos. A terméshozam nagysága volt a szinte egyetlen értékmérő, a nagy termés a fő cél. Később társultak ehhez a minőségi követelmények, a gazdaságosság, majd – jóval később és sokkal gyengébben – a környezetvédelmi követelmények. Csapadékszegény években és időszakokban felértékelődött a talaj „vízraktározó” funkciója; az intenzív műtrágyázás, majd a műtrágyák állami dotációjának megszűnése utáni időszakban „tápanyag-raktározó” funkciója. Sajnos a talajt érő stresszhatások és az ezek nyomán bekövetkező káros folyamatok köre egyre szélesebb, azok egyre erősebbek, egyre inkább fenyegetik talajkészleteinket. Emiatt különös jelentőséget kapnak a talajok puffer–szűrő–detoxikáló–gén megőrző funkciói. A talaj és talajhasználat, valamint a környezet közötti kölcsönhatás ténylegesen kétoldalú. A talajhasználat káros hatásai egyrészt talajkészleteinket, azok sokoldalú funkcióinak zavartalanságát veszélyeztetik, másrészt fenyegetést jelentenek környezetünk többi elemére: a felszíni és felszín alatti vízkészletekre, a felszín közeli légkörre, az élővilágra, a bioszférára, a tájra is. A káros hatások kivédése, megelőzése, megszüntetése, vagy bizonyos ésszerű tűrési határig történő mérséklése tehát lényegesen több, mint talajvédelem: a környezetvédelem – ezen belül az agrár-környezetvédelem – egészének megkülönböztetett fontosságú része. Ugyanakkor a talaj védelme sem szűkíthető le a talajhasználat kedvezőtlen hatásainak elhárítására, hanem – a környezetvédelem másik fontos részeként – magában foglalja a talajt érő egyéb környezeti hatások ellenőrzését, szabályozását is.

8


Sok esetben egy–egy funkció karaktere (tér- és időbeni variabilitása, változékonysága/stabilitása/ kontrollálhatósága, határfeltételei, korlátai) nem – vagy nem megfelelően – került figyelembe vételre a talajkészletek különböző célú hasznosítása során. Ez pedig sajnos gyakran ésszerűtlen talajhasználathoz, a talaj kizsarolásához, megújuló képességének meghiúsulásához, egy vagy több talajfunkció zavarához, súlyosabb esetben komoly környezet-károsodáshoz vezetett, s – megfelelő ellenintézkedések hiányában – vezethet a jövőben is. A termőtalajkészletnek a területhasználat hatására bekövetkező lehetséges változásait foglaltuk öszsze az 1. táblázatban. 1. táblázat A biomassza-termelés funkciójú talajkészlet lehetséges változásai Változások Jellemző Menynyiség

terület vastagság

Minőség

Kedvezőtlen

Kedvező

Biomassza-termő terület csökkenése

Biomassza-ermő terület növekedése

Talaj termőrétegének vékonyodása

Talaj termőrétegének vastagodása

Talajdegradáció – víz és/vagy szél okozta talajerózió – talajsavanyodás – sófelhalmozódás, szikesedés; – talajszerkezet leromlása, tömörödés, eliszpolódás – szervesanyag-csökkenés – biológiai degradáció (élőszervezetek számának csökkenése, faj-spektrum működése és kedvezőtlen irányú arány eltolódása, kedvező biológiai aktivitás csökkenése) Elemek biogeokémiai ciklusának kedvezőtlen irányú változása Talaj pufferkapacitásának csökkenése Talajszennyeződés

Talajdegradációs folyamatok megszűnése, (bizonyos tűrési határig történő) mérséklődése

Elemek biogeokémiai ciklusának kedvező irányú megváltozása (növényi tápanyagok és potenciálisan káros szennyező anyagok) Talaj pufferkapacitásának növekedése Talajszennyeződés megszűnése vagy (bizonyos tűrési határig történő) mérséklődése

Változások okai Jellemző Menynyiség

terület

vastagság

Kedvezőtlen

Másirányú földhasználat (ipar, település- és – mezőgazdasági termelésbe vonás; infrastruktúra-fejlesztés, urbanizáció, üdü- – eddig nem használt, de alkalmas terülés–rekreáció, felszíni bányászat, hulladékletek (szavanna, füves sztyeppek, elhelyezés) „szűzföldek”) művelésbe vonása; – más természeti tényezők miatt (pl. csapadékhiány) nem hasznosított területek művelésbe vonása (pl. öntözéssel); – terméketlen vagy kis termékenységű talajok művelésbe vonása meliorációval Víz és vagy szél okozta erózió Feltöltés: – természetes (lejtőhordalék, öntésanyag); – mesterséges (melioráció) Ésszerűtlen talajhasználat (művelési ág és vetésszerkezet, agrotechnika); talajszenynyezés

Minőség

Kedvező

– talajjavítás; – ésszerű talajhasználat, vetésszerkezet és agrotechnika; – harmonikus növényi tápanyag-ellátás → nagyobb biomasszahozam → nagyobb gyökérzet → szervesanyag-tartalom növekedés

9


A változások értékelése ma már messze nem szűkíthető le a talaj termékenységére, biomasszatermelő képességére, produktivitására, hanem annak sokoldalú mérlegelését teszi szükségessé, hogy a talaj mennyire képes eleget tenni elvárt (egy adott társadalmi helyzet igényei által megfogalmazott) funkcióinak. Mindez egy sok-szempontú, az eddiginél sokkal differenciáltabb talajértékelést és talajhasználati szemléletet tesz szükségessé. Ahogy a talaj funkciói nem szűkíthetők le a biomassza előállításának képességére, ugyanígy a területhasználati célok is nagyon sokfélék lehetnek, amelyek közül legfontosabbak a következők: – biomassza termelése élelmiszer, takarmány, nyersanyag vagy energia célra; – nyersanyag-kitermelés; – népesség-foglalkoztatás (munkalehetőség, „eltartó képesség”); – építési terület (településfejlesztés, urbanizáció, infrastruktúra); – üdülési, sportolási és rekreációs lehetőségek; – esztétikus táj; – biodiverzitás megőrzése. A fenntartható (mezőgazdasági) fejlődés hazai és európai harmonizációjának kidolgozásánál olyan kérdésekre kell tudományosan megalapozott és társadalmilag elfogadható válasz-alternatívákat kidolgozni, mint hogy mely területeket (hol? mekkora? milyen? területeket) milyen célra lehet, ésszerű, célszerű, vagy kell hasznosítani, s ez hogyan (milyen módszerekkel, milyen áron, milyen haszonnal, milyen következményekkel vagy áldozatokkal) lehetséges? Egy korszerű „fenntartható” agrár-környezetvédelmi koncepciónak ezen kérdések megválaszolására megfelelő stratégiával, rövid, közép és hosszú távú akcióprogrammal kell rendelkeznie, s erre tudományosan megalapozott, gazdaságilag jól indokolt, konkrét és részletes intézkedési terveket kell kidolgoznia, számítva a társadalom egészének közreműködésére.

10

2. A TALAJKÉPZŐDÉS TÉNYEZŐI ÉS A FŐBB TALAJKÉPZŐDÉSI FOLYAMATOK MAGYARORSZÁGON

2. A TALAJKÉPZŐDÉS TÉNYEZŐI ÉS A FŐBB TALAJKÉPZŐDÉSI FOLYAMATOK MAGYARORSZÁGON 2.1. A TALAJKÉPZŐDÉS TÉNYEZŐI A talajképződés tényezői igen nagy térbeli variabilitást mutatnak Magyarországon: a) A felszíni vagy felszín közeli geológiai képződmények (mint a talajképződés „alapanyagai”, „anyakőzet”) igen változatosak, származásukat, kialakulásukat, ásványi és kémiai összetételüket, szemcseméret-megoszlásukat, fizikai és kémiai mállással szembeni ellenállóságukat tekintve egyaránt. Magyarország talajainak nagy része viszonylag fiatal (negyedkori vagy annál fiatalabb) képződményeken alakult ki, s az országnak csak kisebb hányadát borítják régebbi (harmadkori vagy idősebb) talajképző kőzetek: – különböző üledékes, magmás vagy vulkáni kőzetek és málladékaik: 6,8 %; – harmadkori és idősebb üledékek (beleértve a hajdani Pannon beltenger nehéz mechanikai öszszetételű, nagy sótartalmú üledékeit): 7,5 %; – negyedkori (pleisztocén) üledékek, elsősorban eolikus (szél-telepítette) lösz: száraz felszínekre települve a mai löszplatók területén, ma is többnyire jellegzetes, porózus lösz-karakterrel; és ún. infúziós („alföldi”) lösz: vízbe vagy időszakosan vízborította felszínekre telepítve a mélyebb fekvésű területeken; tömődött, hidromorf bélyegekben gazdag karakterrel (48 %); – jelenkori (holocén) üledékek; eolikus homok, elsősorban a Duna–Tisza közi Hátság és a Nyírség területén; folyóvízi üledékek (alluviumok) a folyók hajdani és jelenkori árterein; lejtőhordalékok (kolluviumok) a medenceperemi és völgytalpi területeken; áttelepített lösz és löszös üledékek az Alföld egész területén végbemenő laterális erózió eredményeképpen (37,7 %). Az ország tájainak jelenlegi domborzatát, beleértve a makro-léptékben sík magyar alföldek sajátos, igen változatos és a talajképződésben igen nagy szerepet játszó mikrodomborzatát együttesen alakította ki a szél, a felszíni vizek és a laterális erózió, majd az ember tevékenysége. b) Magyarország éghajlatában egyaránt érvényesülnek atlanti, kontinentális és mediterrán hatások, és eredményeznek igen változatos tér- és időbeni megoszlású időjárási helyzeteket. Az ország éghajlatát az évi 10,5 °C évi középhőmérséklet (a -2,5 ºC januári és 25 ºC augusztusi átlagos havi középhőmérséklet) és 550–700 mm évi átlagos csapadékmennyiség mellett sokkal inkább jellemzi az

4. ábra A csapadék évi összegének területi eloszlása, mm

11


éghajlati elemek igen nagy tér- és időbeni variabilitása. Érvényes ez a hőmérsékletre és a csapadékviszonyokra egyaránt. A Magyar Alföld száraz területeinek évi átlagos csapadékmennyisége csupán 450–500 mm, míg a nyugat-magyarországi Elő-Alpok területen 800–900 mm-t is elér (4. ábra). Legutóbb a 2000. évben mutatkoztak súlyos következményekkel járó példák a szeszélyességre és kiszámíthatatlanságra. Az 1999. évi csapadékos őszt ugyanis csapadékos tél és nagyon csapadékos tavasz követte az egész kárpát-medencei vízgyűjtőterületen, súlyos, helyenként katasztrofális árvizeket és belvizeket okozva. Majd ugyanezen év hosszú, meleg, száraz nyara okozott hasonlóan súlyos aszálykárokat. Nem ritkán ugyanazokon a területeken. Az évi átlagban 800–900 mm potenciális (szabad vízfelszínről történő) evapotranszspiráció azonban egyértelműen negatív vízmérleget jelez az ország nagy részén, amely különösen a meleg– száraz nyári hónapokban jelentős. c) Magyarország hidrológiai viszonyait az határozza meg, hogy az ország (elsősorban a Magyar Alföld) a hidro(geo)lógiailag gyakorlatilag zárt, a rossz természetes drénviszonyokkal rendelkező Kárpát-medence legmélyebb fekvésű része, amelynek egyetlen felszíni „megcsapolója” a Duna; felszín alatti vízelvezetése pedig gyakorlatilag nincs. Következik ebből, hogy: – üledékei finom szemcséjűek, nehéz mechanikai összetételűek, nagy agyagtartalmúak (elsősorban a Tiszai Alföldön; a Tisza – különösen a folyószabályozások előtti – kis esése, folyási sebessége, nagykiterjedésű árvizei után hátrahagyott nagymennyiségű lebegtetett üledékanyag miatt); – a folyók 85–90 %-a más országokból érkezik és más országokba távozik: az érkező víz menynyisége és minősége tehát általunk nem befolyásolható. A Magyar Alföld területi vízmérlege negatív (különösen a meleg, száraz nyári hónapokban), s ezt (potenciális evapotranszspiráció, ETpot. > csapadék, P) a medenceperemek, illetve a magasabb részek felől a mélyebb részek felé történő felszíni lefolyás (R), a háromfázisú zónában történő oldalirányú talajnedvesség-szivárgás (S), és a horizontális talajvízáramlás (G) tartja egyensúlyban. ETpot > P Ri + Si + Gi > Ro + So + Go P + Ri + Si + Gi = ETpot + Ro + So + Go ahol: ETpot = potenciális evapotranszpiráció; P = légköri csapadék; Ri és Ro = felszíni lefolyás (oda-, illetve elfolyás); Si és So = a háromfázisú zónában történő talajnedvesség szivárgás (oda-, illetve elszivárgás); Gi és Go = talajvíz áramlás (oda-, illetve elszivárgás);

A negatív vízmérleg, valamint a rossz természetes drénviszonyok (lassú horizontális vízmozgás a talajban a kis esés és a közeg kis hidraulikus vezetőképessége) miatt a Magyar Alföld jellegzetes „evaporatív” medence, amelyre az anyagfelhalmozódási folyamatok jellemzők. Ez magyarázza számos hidromorf talajképződményünkben megfigyelhető karbonát-felhalmozódást, s a nagykiterjedésű szikes talajokban megfigyelhető sófelhalmozódási folyamatokat. d) Az éghajlat, domborzat és nedvességviszonyok által meghatározott természetes növényzet (erdőssztyep, illetve nedves élőhelyi ökoszisztémák) – az előbbiekhez viszonyítva – lényegesen kisebb hatást gyakoroltak a talajképződési folyamatokra, s inkább következményei, mint okai voltak azoknak. Érvényes ez az alföldi erdőkre, gyepterületekre, árterekre, lápos–mocsaras területekre egyaránt. Régóta és nagymértékben állnak az ember közvetlen és/vagy közvetett hatása alatt. e) Lényeges, gyakran döntő hatást gyakorolt az ország talajképződési folyamataira az ember tevékenysége. Közvetlenül (erdőirtások; legeltetés, gyepfeltörés; ár- és belvízmentesítés; intenzív növénytermesztés: gépesítés, kemikália-használat, öntözés, vízrendezés, melioráció) és közvetett stresszhatásaival (talajszennyezés, tájrombolás, más irányú földhasználat) egyaránt.

12


Az erdőirtások megváltoztatták az egész vízgyűjtő terület vízháztartását, növelték a felszíni lefolyás mértékét, gyakoribbá és nagyobbá tették az árhullámokat, súlyosbították azok következményeit. A legeltetés – viszonylag kisebb – hatása a talajok szerkezetének leromlásában, tömörödésében volt megfigyelhető. A folyószabályozások, vízrendezések, lecsapolások hatása még szembetűnőbb volt. Még inkább e hatások sok esetben teljesen ellentétes, sokszor politikai szempontok által erőszakosan „előírt”, vagy éppen érzelmi szempontok által motivált értékelése. Volt aki a hajdani vízivilágot siratta, az Alföld katasztrofális kiszáradásáról, elszikesítéséről beszélt, a vízrendezési létesítményekre az „átok” jelzőt aggatta. Mások – ezzel szöges ellentétben – a vízrendezések tökéletlenségét kritizálták, s a szikesedés okát a felszín közelben maradó pangó sós talajvizek hatásában vélték megtalálni. Ugyancsak megoszlottak a vélemények az öntözések talajtani hatásának megítélését illetően is. Az eltérő vélemények oka az esetek túlnyomó részében a túlzott általánosítás volt. A Magyar Alföld változatos geológiai képződményein, változatos klíma- és hidrológiai viszonyok hatására változatos talajképződési folyamatok mentek végbe. Ezek eredményeképpen térben (vertikálisan és horizontálisan) változatos és időben is gyorsan változó, gyakran mozaikosan tarka talajtakaró alakult. Ennek sem ésszerű hasznosítása, sem állag-megóvása, sem minőségének fenntartása nem uniformizálható, büntetés (káros következmények) nélkül nem szorítható merev sémák keretei közé. 2.1.1. A FÖLDHASZNÁLAT ÉS VÍZRENDEZÉSEK HATÁSA A TALAJVISZONYOKRA ÉS A TÁJ ARCULATÁRA

Az ember megjelenése és tevékenysége nagyon régóta hat a talajra és a tájra a Kárpát-medencében. Az alföldi részek természeti erőforrásainak hasznosítása, egyes mikrotérségek átformálása már a szubboreális és szubatlantikus fázisban, kb. 5000 éve elkezdődött. A Kárpát-medence speciális életföldrajzi ütközőövezet. Már az Alföld kevéssé ismert, prehisztorikus őslakói (kelták, szarmaták stb.) is nagyban irtották az erdőket, valószínűleg égetéssel. A római uralom a Dunától nyugatra ugyancsak jelentős szerepet játszott a fairtásban. Az ezt követő népvándorlási mozgalmak, a különböző pásztornépek váltakozó uralma teremtette meg az első „történelmi pusztát” a Kárpát-medence területén. A honfoglaláskor – becslések szerint – már csak a felszín 25–30 %-át borította erdő, a többit dúsfüvű legelő és víz. [A monda szerint honfoglaló Árpád vezér egy marék morzsás termőföldet, egy kupa tiszta vizet és egy nyaláb zöld szénát kért az általa felajánlott fehér lóért cserébe Szvatopluk fejedelemtől a magyarok bejövetelekor. Lehet-e ennél szebben összefoglalni a Kárpát-medence alföldjeinek kedvező „agroökológiai potenciálját”? Aligha!] De a magyar irodalom és történetírás azt is megfogalmazta, hogy ezt a területet nem-

csak az ellenség pusztította évszázadokon keresztül, hanem aszályok, árvizek, belvizek is. A magyar királyság létrejöttével – a királyi erdőóvóknak köszönhetően – csökkent az erdőirtás üteme, megkezdődött egy sajátos „kultúrtáj” kialakítása. A Kárpát-medence alföldi részeinek természeti képét a török hódoltság alakítja át teljesen, ugrásszerűen megnövelve a „puszták” térhódítását. A szántóterületek iránti fokozott igény miatt alig csökkent az erdőirtások üteme a török kiűzése után sem. A Kárpátmedence vízgyűjtőterületén végrehajtott erdőirtások komoly árvizekhez vezettek és a XVIII. századra nagykiterjedésű – korabeli feljegyzések szerint az Alföld kétharmadát(!) kitevő – területek mocsarasodtak el, váltak rendszeresen vízjártává, rövidebb-hosszabb időre vízborítottá. Ezekről az időszakosan vízborította területekről mutatjuk be az 5. ábrát. Ennek ellensúlyozására kezdődött meg, már a XVIII. században a „vadvizek” levezetése, a folyók szabályozása és a lecsapolás. Ezek azután a XIX. század közepén – elsősorban SZÉCHENYI ISTVÁN kezdeményezésére és VÁSÁRHELYI PÁL tevékenységének eredményeképpen – váltak szervezetté, országos méretűvé, nagyhatásúvá. A legtömörebb összefoglalást az Alföld kultúrgeográfiai korszakairól, illetve a Tiszavölgy gazdaságtörténetéről FRISNYÁK, illetve ORLÓCI táblázatai jelentik, amelyek vázlatos közreadása jelen munkában is nélkülözhetetlen (2. táblázat). Az egyes kultúrgeográfiai – gazdaságtörténeti korszakok különböző emberi tevékenységének a talajviszonyokra, illetve a tájra gyakorolt hatásáról a vélemények mindig megoszlottak, s nem ritkán éles (olykor személyes töltetet sem nélkülöző) vitákban csaptak össze.

13


5. ábra Magyarország vízborította és árvízjárta területei az ármentesítő és lecsapoló munkálatok megkezdése előtt 1 = időszakosan vízzel borított területek¸2 = állandóan vízzel borított területek A földet érő fájdalmas bánásmódot legszebben talán Jókai fogalmazza meg „Szomorú napok” c. munkájában: „Van egy hatalmas úr itt mialattunk, kinek életét még nem ismerték el a bölcsek, pedig hatalmáról annyit tudnak beszélni; kitől nem tanítottak meg bennünket félni, pedig reményeivel mindenki hozzá fordul... Nem a pokol ez, hanem a föld. A jó, az áldott, a békességes föld; aki nem oly indulatos, mint a többi elemek: tűz, víz és lég; békével hágy magára tapodni, enged sebeket ejteni magán, hátát megrakni városokkal, csontjait töretni mély bánya-aknákkal, enged élni és szaporodni porából támadt fajokat. Kérdezte-e már valaki: óh, én uram, áldott jó föld, tetszik-e az neked, amit mi idefenn cselekszünk; hogy a szép hűs erdőket kiirtjuk felőled, mezetlenül hagyva testedet kínzó urad, a nap tüze előtt, hogy folyóidat mederbe szorítjuk, tavaidat ki-szárítjuk, s kényszerítünk szomjazni; hogy testedet felhasogatjuk, hantjaidat összetörjük, és kényszerítjük azokat ételt, italt termeni számunkra; hogy vérrel itatjuk hímes pázsitodat, s halottaink elássuk kebledbe? Tetszik-e az neked, hogy mi itt élünk rajtad, és áldunk, és átkozunk, hogy táplálj minket, és törjük a fejünket rajta, hol lakik még kevés ember felszíneden, hogyan lehetne ottan is elszaporodni fajunknak? A föld pedig türelmesen hagy mindent történni maga felett, csak néha rázkódik meg futó borzadállyal, megrendítve a ráhalmozott palotákat. Talán vannak, akik intésit elértik? Azután századokig nem adja megint élete jelét. Tűr, mint minden jó édesanya, rossz gyermekeitől. Elhallgatja, eltakarja bűneiket, viseli érettük az ég csapásait. Nem haragszik rájuk, nem bünteti őket. Ápol, nevel, és nem vár háládatosságot. Csak eped, csak emésztődik magában, csak búsul, csak aggódik gyermekei sorsán, önző, szívtelen gyermekein; a bú és bánat, az emberi szenny és a bűn lassan megrontják életerejét, s egyszer - megbetegszik a föld. Óh, mint hull az ember, mikor a föld beteg!”

Bizonyos, hogy Jókai azóta és ma még több földdel elkövetett visszaélést, bűntettet tudna ugyanilyen szépen és szemléletesen leírni. Mert amit ír az nemcsak addig, hanem azóta is érvényes. A természeti viszonyok optimális hasznosítására vonatkozó következtetések azonban gyakran homlokegyenest ellenkeznek, azok gyakorlati hasznosításában pedig a tudományos érvek körültekintő analízise helyett más szempontok (erő, pozíció, politika által diktált „központi és hivatalos” prekoncepció) érvényesültek.

14

2. A TALAJKÉPZŐDÉS TÉNYEZŐI ÉS A FŐBB TALAJKÉPZŐDÉSI FOLYAMATOK MAGYARORSZÁGON 2. táblázat Az Alföld gazdasági korszakai (a 10. századtól 1918-ig) A földrajzi környezet változásai erdős-sztyepp síkság: amfibikus árterek és ármentes szintek (=életkamrák) erdőirtás kultúrtáj kialakulása

Gazdasági élet

Népesség

Korai feudalizmus (10–12. század) differenciált ártéri gazdálko- az „ősi települési szint” dás kialakulása, extenzív állatmegszállása, őslakosság tenyésztés (ló, juh, szarvas(avar, bolgár stb. népmarha) töredék) asszimilációja 12. sz. vége: a földművelés térhódítása (parlagoló vagy legelő-váltós rendszer) natúrgazdálkodás (minimális árucsere, pl. hal, bor, só)

Virágzó feudalizmus (13–15. század) 13. sz.: nyomásos gazdálkodás tatárjárás (13. sz.): néparaszti árutermelés fejlődése pesség 6 %-a elpusztul (piachelyek és piacközpontok kialakulása), ősi ártéri gazdál- telepítések (kunok, kodás virágkora (14–15. sz.) jászok) vezető ágazat: szarvasmarhatenyésztés (14–15. sz-ban az export 60–90 %-a) Kései feudalizmus (16–18. század) kultúrtáj romlása (16– külterjes (ártereken monotörök megszállás: erő17. század): erdőirtás, kultúrás) állattenyésztés (évi teljes népességcsökantropogén okok miatti 100000–120000 szarvasmarha kenés, egyes (délvidéki) homokmozgás, a láp- és exportálása); robotoltató major- tájak teljes elnéptelenemocsárvilág növekedése sági gazdálkodás (16. sz.-tól) dése stb. 18. sz.: a fátlanság és 18. század: külterjes növénytermesztés puszta-jelleg maximuma (18. sz.): relatív földbőség munkaerőhiány 1750-as évektől az árvízszint növekedése Feudalizmus bomlása (18. sz. vége–19. sz. első fele) kultúrtáj rekonstrukősi ártéri (fok-)gazdálkodás 18. század: nagy telepímásodik virágkora: kert-, tési akciók (más régiókciója futóhomok megkötése, szőlő- és gyümölcstermelés fej- ból és külföldről) fásítás, láp- és mocsárle- lődése az alföldi magyar telepücsapolás, lokális jellegű 16. sz-i tömeges árutermelés léstérben nemzetiségi folyószabályozás stb. 19. sz. első fele: gyapjútermelés szigetek, délen etnikai és -export, élőállat- és gabona- tömbök képződtek kivitel Tőkés átalakulás (1848–1918) földművelés: szabad vagy környezet-átalakító dinamikus népességnöváltógazdálkodás; technikai fej- vekedés az 1880-as munkák kiteljesedése (integrált folyószabályo- lődés: gépesítés, trágyázás, években zás, ármentesítés, belvíz- műtrágyázás, öntözés; intenzív lecsapolás stb.) gazdálkodás terjeszkedése (pl. munkaerőpiac telítőistállózó állattenyésztés, hodött az ökológiai potenciál moki kultúrák) tömeges el- és kivánváltozása (megszűnt az vezető ágazat: külterjes gabo- dorlás (pl. kelet-alföldi árterek és az ármentes vármegyékből) natermelés szintek különbsége) élelmiszeripar (dekoncentrált), folyók mentén fa- és fűrészipar, háziipar stb. modern infrastruktúra-rendszer kiépítése; pénz- és hitelintézetek szerveződése kultúrtáj fejlődése

Településhálózat

falurendszer kialakulása (10–15. század) 13. század: pusztásodás (a településhálózat ritkulása)

13–15. század: alföldi típusú mezővárosok kialakulása (alapja: az agrártermelés, élőállatés termény-kereskedelem)

települések pusztulása, a településhálózat ritkulása (16–17. sz.) (nagyhatárú települések, település-koncentráció) szállások elterjedése

Településállomány újjáéledése (a korábbi 1/3-a) tanyás települési– gazdálkodási rendszer; városhiányos térségek, nagyobb központ hiánya gazdasági erővonalak mentén energikusan fejlődő városok és óriás-falvak mezővárosokban agrárvertikum kialakulása a tanyarendszer fejlődése

15


Legjellemzőbb példa erre talán a XIX. század közepén végrehajtott – valóban grandiózus – Tiszaszabályozás és vízrendezések, majd a XX. század harmincas éveiben és hatvanas éveiben kiemelt támogatást élvező öntözések hatásainak megítélésében kialakult (s a „Mérlegen a Tisza-szabályozás – egy XIX. századi mérnöki természetátalakító munka mai szemmel” c. tudományos tanácskozás [1992] vitájának tanúsága szerint ma is élő nagymértékű) véleményeltérések. Egyes nézetek szerint a folyószabályozások és vízrendezések nélkülözhetetlen feltételei voltak hazánk mezőgazdasági és társadalmi fejlődésének, mások a hajdani vízivilág („wetland”) elvesztésén sajnálkoznak, s a vízszabályozásokat teszik elsősorban felelőssé az Alföld kiszáradásáért, elszikesedéséért, s az így kialakuló táj kialakulásáért. KAÁN KÁROLY (1927) hangulatképe kétségtelenül lehangoló: „Fátlan mező-tenger, amelyet a nagy messzeségbe láthatóan erdők és rétek (?) nem tarkítanak. Ahol nincsenek fasorok az utak és a táblamezsgyék mentén. Csak til-túl, egymástól távol és elszórtan fehérlik egy–egy tanya. Kietlen elhagyatottságban révedez minden, lomb és árnyék nélkül. Végtelenségbe nyúló, kiélt, kiaszott szürke legelők. Vízállások, kivirágzott szikes foltok... Mintha szunnyadna minden. Úgyszólván semmi mozgás. Kevés ember, kevés állat. Kevés erre az élet”. Akciója az alföldfásításért feltétlenül helyes – és nem is volt eredménytelen. Az okok elemzésénél azonban sem neki, sem a század elején TREITZ PÉTERnek nem biztos, hogy igaza volt abban, hogy a „szikes talajok megjelenése a Kárpátmedencében csak a legújabb kornak a jelensége, az Alföld teljes kiszárításának a terméke”, s hogy a KAÁN KÁROLY által felvázolt reménytelen képért, a szikesedésért és „sivatagosodásért” a folyószabályozási–ármentesítési–lecsapolási–vízrendezési munkálatok tehetők (elsősorban) felelőssé. Legfeljebb azok nem megfelelő körültekintéssel végzett tervezése, vagy gondatlan kivitelezése, karbantartásának elmulasztása. Általános érvényű megállapításként ezért csak annyi tehető, hogy a Kárpát-medencében végrehajtott legkülönbözőbb emberi beavatkozások jelentős hatást gyakoroltak a talajképződési folyamatokra. Például: – az árvízmentesítés lehetőséget nyújt a zavartalan talajképződési folyamatok megindulására a védett árterületeken; – a lecsapolások, vízrendezések, drénezés és erdőtelepítés viszont a hidromorf hatások csökkenését eredményezte, „sztyeppesedési” folyamatokhoz vezetett; – a vízgyűjtő területeken végrehajtott erdőírtások – növelve a felszíni lefolyás mértékét, az árvizek gyakoriságát és nagyságát – erősítették az Alföld talajainak hidromorf folyamatait (rétiesedés, láposodás); – hasonló hatása lehetett a nem megfelelő körültekintéssel végrehajtott öntözéseknek is (szivárgási veszteségek a tározókból, burkolatlan földcsatornákból és egyenlőtlen vízeloszlással öntözött területekről → talajvízszint emelkedés), ami rizstelepeken másodlagos láposodáshoz; pangó, sós talajvizű területeken helyenként másodlagos sófelhalmozódáshoz és szikesedéshez vezetett. 2.2. TALAJKÉPZŐDÉSI FOLYAMATOK A térben és időben egyaránt nagy variabilitást mutató talajképződési tényezők változatos összhatásának eredményeképpen különböző talajképződési folyamatok mentek végbe, s alakult ki Magyarország változatos, gyakran mozaikosan tarka talajtakarója. Az érvényesülő talajképződési folyamatok 4 fő csoportba foglalhatók össze: (1) Erdőtalaj-képződés Feltételei: – hűvösebb klíma: viszonylag nagymennyiségű csapadék, hűvösebb nyár → mérsékelt párolgás → „+” vízmérleg: CS > ET; – mélyen elhelyezkedő talajvíz (→ elhanyagolható hatás a talajképződési folyamatokra). Jellemzői: – lefelé irányuló vízmozgás dominanciája a talajszelvényben;

16


–

kilúgzódási folyamatok; amelyek mértéke elsősorban a lehullott csapadék, a talajba szivárgó, ill. a talajszelvényen átszivárgó víz mennyiségének függvénye; – jellegzetes A („kilúgzódási szint”) – B (felhalmozódási szint) – C (alapkőzet) tagozódású talajszelvény, enyhébben vagy erősebben kifejezett A-B textúrdifferenciálódással. Előfordulás: hűvösebb klímájú, csapadékosabb hegy-dombvidéki területeken. (2) Mezőségi talajképződés (csernozjomképződés, sztyeppesedés). Feltételei: – kontinentális klíma (meleg, száraz nyár – hideg tél: két biológiai „stop” a szervesanyagkörforgalomban); – mélyen elhelyezkedő talajvíz (→ elhanyagolható hatás a talajképződési folyamatokra). Jellemzői: – egyensúlyban lévő víz- és anyagmérleg (a talajszelvény egészére vonatkozóan); – periodikus víz- és anyagmigráció a talajszelvényben, illetve a gyökérzónában; – vastag és fokozatosan elvégződő humuszréteg (az eredeti sztyep-vegetáció gyökérzetjellegének megfelelően). Előfordulás: mély talajvizű löszhátak területén. (3) Réti talajképződés Feltételei: felszín közeli, kis sótartalmú talajvíz folyamatos hatása → hidromorf folyamatok. Jellemzői: – oldalirányú betáplálással egyensúlyban tartott vízmérleg; – uralkodóan felfelé irányuló víz- és anyagmozgás a talajszelvényben; – oldott anyagok (például karbonátok, stb.) felhalmozódása a talajszelvényben. Előfordulás: mélyebb fekvésű, felszín közeli talajvízszintű, de jó drénviszonyokkal rendelkező, nem „pangó” talajvizű területeken, ahol a talajvíz kis sótartalmú és kedvező ionösszetételű, mert horizontális mozgása során ismételten felhígul(hat). (4) Sófelhalmozódás, szikesedés. Feltételei: felszín közeli, „pangó”, sós talajvizek folyamatos hatása. Jellemzői: • ugyanaz, mint az előbbi (3) esetben; • vízoldható sók felhalmozódása a talajszelvényben. Előfordulás: mélyebb fekvésű, felszín közeli talajvízszintű, rossz természetes drénviszonyokkal rendelkező, pangó, sós talajvizű területeken. A különböző talajképződési folyamatok hatására az alábbi „talajképződési sorok” (szekvenszek), illetve azok kombinációi figyelhetők meg: (1) Idő-sor (kronoszekvensz): a zavartalan talajképződés megindulása (például árvizek és iszapborítások; eolikus (szél által telepített) és kolluviális (környező lejtős felszínekről származó) üledéklerakódások megszűnése stb.) óta eltelt idő függvényében: I. Löszplatón vagy eolikus homokkal fedett területen: lösz

gyengén

lösz

humuszos

} homok

→ eolikus homok

talaj → humuszos

lösz } homok

talaj

jól kialakult talajtípusok → (pl. csernozjom vagy barna erdőtalaj)

17


II. Alluviális területen: nyers öntésanyag

öntés→ talaj

humuszos → öntéstalaj

jól kialakult → talajtípusok

réti öntéstalaj → réti talaj (állandó talajvízhatás alatt álló hidromorf talajképződmény) → terasz csernozjom (talajvíz-hatástól mentes talajképződmény, pl. egy kavics-teraszon)

III. Egy enyhén hullámos felszínű hegy-dombvidéken: mészkő dolomit magmás vulkáni lejtőhordalék (kolluvium)

kőzetek

→

→

mállott kőzetanyag enyhe umuszfelhalmozódással a feltalajban

lejtőhordalék talaj

→

→ →

humuszos lejtőhordalék talaj

barna → fekete rendzina rendzina barna erdőtalajok podzol → →

jól kifejlett talajtípusok hidromorf talajok

Folyóvölgyek talajképződési kronoszekvenszeit mutatjuk be a 6. ábrán.

6. ábra A talajképződés „idősora” különböző geológiai felépítésű folyóvölgyekben, különböző talajvízhatás alatt. A = ármentesítés előtt; B–C = ármentesítés után; Tv = talajvízszint; NV = árvízszint; KÖV = közepes vízszint; 0 = kisvízi-szint; 1 = öntéstalaj; 2 = humuszos öntéstalaj; 3 = mészlepedékes csernozjom; 4 = öntés réti talaj; 5 = réti talaj; 6 = réti csernozjom; 7 = terasz csernozjom; a = eolikus homok; b = lösz; c = finom szemcseösszetételű öntésanyag (agyag, iszap, finom homok); d = durva szemcseösszetételű öntésanyag (durva homok, kavics); e = kavics;

18


(2) Hidromorf sor (toposzekvensz) Közel azonos talajképző kőzeten és éghajlati viszonyok között kialakult közel azonos korú talajok sora, amelyek képződésében a térszíni fekvésből (toposzekvensz) adódó nedvességviszonyok okoznak különbségeket: csernozjom (talajvíz-hatástól mentes mezőségi talaj) ↓ rétiesedés ↓ réti csernozjom (gyenge talajvíz-hatás a mélyebb rétegekben) ↓ csernozjom réti talaj (időszakos mérsékelt talajvíz-hatás az egész talajszelvényben) ↑ sztyeppesedés ↓ réti talaj (állandó talajvíz-hatás az egész talajszelvényben) ↓ lápos réti talaj (erős és állandó talajvíz-hatás + időszakos felszíni vízborítás) ↓ láposodás ↓ láptalaj (állandó vagy gyakori felszíni vízborítás)

Egy toposzekvensz hidromorf talajsorát szemlélteti a 7. ábra.

7. ábra A talajok domborzatot követő „hidromorf” sora. 1 = mészlepedékes csernozjom; 2 = alföldi mészlepedékes csernozjom; 3 = réti csernozjom; 4 = réti talaj; 5 = lápos réti talaj; 6 = láptalaj; a = eolikus lösz; b = fluviatilis-eolikus löszszerű üledékek; Tv = talajvízszint

A toposzekvensz egy másik típusa az eróziós-szekvensz: lejtő felső része: lejtő középső része: lejtő alsó része (völgytalp):

mérsékelten erodált talajok ↓ erősen erodált talajok ↓ nem erodált talajok; eltemetett talajok; a lejtő felsőbb részeiről lehordott talaj szedimentációs területei

(3) Kilúgzási sor A sok csapadék vagy felszíni odafolyás miatti víztöbblet lefelé irányuló szivárgásának, illetve az ennek hatására végbemenő kilúgzás, agyagbemosódás, illetve talajszelvény-differenciálódás függvényében: csernozjom barna erdőtalaj ↓ barnaföld (Ramann-féle barna erdőtalaj) ↓

minimális mértékű, csak az oldható sók eltávolítására és a karbonátok kismértékű lefelé mozdítására alkalmas kilúgzódás; agyagmozgás és a talajszelvény textúrdifferenciálódásának hiánya karbonátok mérsékelt kilúgzódása; agyagmozgás és a talajszelvény textúrdifferenciálódásának hiánya

19

2. A TALAJKÉPZŐDÉS TÉNYEZŐI ÉS A FŐBB TALAJKÉPZŐDÉSI FOLYAMATOK MAGYARORSZÁGON agyagbemosódásos barna erdőtalaj ↓ pszeudoglejes barna erdőtalaj ↓ podzolos barna erdőtalaj

karbonátok erősebb vagy teljes kilúgzódása; agyagbemosódás: agyagfelhalmozódás a B-szintben erős agyagbemosódás; agyagfelhalmozódás a B-szintben; időszakos pangóvízképződés a rossz vízáteresztő képességű B-szint felett erős kilúgzás; a talaj organominerális komplexumának, sőt agyagos részének megbomlása, SiO2-felhalmozódása, másfélszeres oxidok (Al2O3, Fe2O3) kilúgzódása

(4) Szikesedési sor Az oldható sók mennyisége és szelvénybeli eloszlása; a talajszelvény differenciálódásának mértéke, a B-szint felszín alatti mélysége, kicserélhető Na+-tartalma; valamint a talaj hidromorf jellegének függvényében: szoloncsák ↓ szoloncsák-szolonyec ↓

nagy sótartalom, felszíni sómaximum

↓

↑

nagy sótartalom, a felszín közelben; enyhe szelvénydifferenciálódás

szolonyec kérges réti szolonyec ↓ közepes réti szolonyec ↓ sztyeppesedő mély réti szolonyec ↓ szolonyeces réti talaj

Viszonylag kis sótartalom és mérsékelt Na+-telítettség az A-szintben A-szint < 7 cm; kicserélhető Na % a B-szintben > 25 % A-szint 7–15 cm; kicserélhető Na % a B-szintben > 25 %

kilúgzódás

sófelhalmozódás

A-szint > 15 cm; kicserélhető Na % a B-szintben > 25 % kicserélhető Na+ % a B-szintben 5–25 %

↓ mélyben sós és/vagy szolonyeces gyenge szikesedés az A- és B-szintben talajok ↓ szology telítetlen (és savanyú kémhatású) A-szint, agyagszétesés, amorf kovasav- felhalmozódás az A-szintben, másfélszeres oxidok kilúgzódása és felhalmozódása a B-szintben

↓ szologyosodás

↓ degradáció

2.3. TALAJFOLYAMATOK SZABÁLYOZÁSA A talaj funkcióképességét, funkcióinak zavartalanságát, a talajtulajdonságok összhatása határozza meg, ami viszont a talajban végbemenő anyag- és energiaforgalmi, talajképződési és talajpusztulási folyamatok eredménye. A talajjal kapcsolatos minden tevékenység végül is ezen folyamatok megváltoztatását jelenti, ezen keresztül módosítja a talajtulajdonságokat, s hat a talaj funkcióképességére. A tudatos, bizonyos termelési célok vagy a talaj állagának megőrzése, termékenységének fenntartása vagy fokozása, valamint táj- és környezetvédelem érdekében történő beavatkozások éppúgy, mint a legkülönbözőbb egyéb emberi tevékenységek ismert vagy ismeretlen, kívánatos vagy kedvezőtlen, káros (mellék)hatásai. Az ember a társadalmi fejlődés kényszere alatt, a zavartalan élelmiszerellátás érdekében irtotta az erdőt, nemcsak az Alföldön, hanem a Kárpát-medence vízgyűjtőterületének hegy-dombvidéki részein is, növelve a felszíni lefolyást, a vízerózió okozta talajpusztulást, a mélyebb fekvésű területek árvíz- és belvízveszélyét. Ez utóbbiak csökkentése érdekében folyószabályozásokat, lecsapolásokat hajtott végre; majd a fokozott kiszárítást öntözéssel igyekezett ellensúlyozni. A nagyobb terméshozamok elérése érdekében – eredményesen – használta a korszerű agrotechnika minden eszközét. Mindez – természetesen – jelentős mértékben hatott a talajkészletekre (lásd 1. táblázat). Hol kedvezően, hol kedvezőtlenül, de feltétlenül sokféleképpen, okot adva ezzel a túlzott és megalapozatlan általánosítások közti éles

20


vitákra és álvitákra. A nem tudományos érvek alapján, hanem határozatokkal lezárt viták többször jelentettek gondot az ország gazdasági fejlődésében; okoztak nagy, gyakran jóvátehetetlen károkat az ország környezeti állapotában. A talajfolyamatok szabályozása a korszerű talajtan és talajhasználat, továbbá a mezőgazdasági vízgazdálkodás egyik legfontosabb feladata, amelyre egyre inkább van szükség, de egyre inkább van lehetőség is. Bár az erősödő kedvezőtlen hatások kivédése, megelőzése egyre nehezebb, mégis ki lehet és kell mondani azt az alaptételt, hogy talajkészleteink minősége, funkcióképessége, termékenysége megőrizhető, fenntartható! Sem a különböző civilizációs ártalmak, sem a talajhasználat nem vezet szükségszerűen és kivédhetetlenül talajkészleteink állapotának romlásához: hisz a talaj megújuló természeti erőforrás. Ez a megújulás azonban nem megy végbe automatikusan, hanem állandó és tudatos tevékenységet követel. A szabályozás célja lehet a jelenlegi állapot (talajfolyamatok → talajtulajdonságok) fenntartása, stabilizálása; a kedvezőtlen, nem kívánatos változások megelőzése, valamely előzetes állapot visszaállítása; vagy a jelenlegi állapot valamely cél szempontjából kedvezőbbé tétele, javítása. A szabályozás (szabályozottság) kívánatos mértéke az időnkénti állapotellenőrzéstől kezdve a teljes szabályozásig igen sokféle lehet, de – egész kivételes esetektől eltekintve – nem nélkülözhető. Téves nézet az, hogy a teljesen magára hagyott környezet „visszatalál” eredeti, a környezet egésze szempontjából legkedvezőbb állapotába. A felhagyott művelt területekből nem lesz sem „eredeti” gyep, sem „eredeti” erdő, csupán degradált, gyomos parlag! A rövidtávú termelési célok érdekében ármentesített és lecsapolt területek eredeti ökoszisztémái sem alakulnak vissza spontán módon csupán az „eredeti” nedvességviszonyok visszaállításával (ami tulajdonképpen már maga is szabályozás). Még inkább érvényes ez a sós tavak és szikes talajok ökoszisztémáira, hisz ezek rehabilitációjának nemcsak a hajdani vízháztartás, hanem a sóháztartás visszaállítása is előfeltétele, ami csak nehezen és hosszú idő alatt biztosítható, hisz kialakulása is évtizedek/évszázadok alatt ment végbe. Jó példát szolgáltatnak erre a Tiszántúl vizes élőhelyeinek, vagy a Hortobágy és a Kiskunság – védettséget indokoló – szikes tavainak és szikes pusztáinak rekonstrukciós nehézségei. A talajfolyamatok szabályozásának legfontosabb területei a következők: a) A talaj funkcióképességét, elsősorban termékenységét gátló tényezők kedvezőtlen hatásának tompítása. b) A különböző talajdegradációs folyamatok (víz vagy szél okozta talajerózió; savanyodás; szikesedés; talajszerkezet-romlás, tömörödés, cserepesedés; biológiai degradáció) megelőzése, vagy – bizonyos határig történő – mérséklése. c) A talaj nedvességforgalmának szabályozása; szélsőséges vízháztartási helyzetek (aszály– túlnedvesedés, belvíz) valószínűségének, gyakoriságának és mértékének csökkentése. d) Elemek biogeokémiai körforgalmának szabályozása. e) A talajban előforduló és a talajba juttatott növényi tápelemek anyagforgalmának szabályozása a káros környezeti mellékhatásoktól mentes, zavartalan növényi tápanyagellátás érdekében. f) A talajban előforduló vagy különböző emberi tevékenységek „eredményeképpen” a talajba kerülő szennyező anyagok forgalmának szabályozása a talaj és vízkészletek szennyeződésének megelőzése, mérséklése, illetve a veszélyes elemek és vegyületek táplálékláncba kerülésének megakadályozása, káros ökológiai és egészségügyi hatásainak kivédése érdekében. A talajfolyamatok szabályozásának legfontosabb módszerei az ésszerű talajhasználat, a korszerű és környezetbarát agrotechnika, valamint – szükséges esetekben – a rekultiváció és melioráció. Annak meghatározása, hogy hol és mikor, illetve ezek mely elemeire van szükség és ezek milyen intézkedéseket, milyen módszerek, eljárások, technológiák alkalmazását teszik szükségessé a „fenntartó mezőgazdasági fejlődés” programjának egyik alapvető feladata. A talajfolyamatok szabályozásának logikusan és szükségszerűen egymásra épülő lépéseit foglaltuk össze a 8. ábrán. Az ábra alapján megállapítható, hogy a talajfolyamatok átgondolt, megalapozott, ésszerű, eredményes és hatékony szabályozásához megfelelő információk szükségesek: – egzakt, megbízható, megfelelő pontosságú, lehetőség szerint mért és mennyiségi adatok a különböző, jól definiált talajtulajdonságokról, azok térbeli megoszlásáról és időbeni változásairól, mégpedig azok valószínűségi és gyakorisági értékeivel együtt;

21


8. ábra Talajfolyamatok szabályozásának koncepció vázlata

–

a talajban végbemenő anyag- és energiaforgalmi folyamatokról, az azokat meghatározó és/vagy befolyásoló tényezőkről és azok hatásmechanizmusáról; – a talajfolyamatok szabályozásának, a talajtulajdonságok megváltoztatásának lehetőségeiről, feltételeiről, körülményeiről, esetleges korlátairól, valamint a célul kitűzött, illetve bekövetkező változások talajtani és környezeti hatásairól, következményeiről. Az ez irányú döntésmegalapozó elemzés – szükségszerűen egymásra épülő – lépései tehát a következők: 1) Tények regisztrálása. A környezet (bioszféra) valamennyi elemének (talaj, felszíni és felszín alatti vízkészletek, természetes és agroökoszisztémák, termőhely) állapotfelmérése, beleértve azok tér- és időbeni variabilitásának, bekövetkezési valószínűségének, gyakoriságának jellemzését is. 2) A regisztrált tények lehetséges okainak elemzése, talajfolyamatok egzakt és kvantitatív jellemzése, meghatározó/befolyásoló tényezőinek feltárása és azok mechanizmusának tisztázása. 3) A folyamatok elméleti, reális, racionális és gazdaságos szabályozási lehetőségeinek megállapítása. 4) Módszerek, technológiák alternatív variánsainak kidolgozása az „optimális” szabályozási lehetőségek megvalósítására. Mindez csak körültekintő és alapos hatáselemzések és reális prognózisok rendszerére alapozva lehet a kívánt mértékben céltudatos, eredményes és hatékony. Ezek ma a kutatások – feltétlenül prioritásként kezelendő – legfontosabb feladatai. A magyar talajtani tudomány és talajvizsgálati gyakorlat több mint 100 éves tevékenységének eredményeképpen a Magyarország talajaira vonatkozó térkép- és adatanyag nemzetközi összehasonlításban is igen gazdag; tartalmában, részletességében, feldolgozottságában, s korszerűségében egyaránt elismerten világszínvonalú. 22


2.4. MAGYARORSZÁG TALAJAI A természeti tényezők és az ember tevékenysége hatása alatt végbemenő változatos talajképződési folyamatok és azok kombinációi hozták létre Magyarország talajtakaróját. Magyarország genetikai és talajföldrajzi osztályozási rendszerének 9 fő típusa (a talajosztályozás hierarchiáját követő sorrendben) röviden az alábbiak szerint jellemezhető [itt jegyezzük meg, hogy a fő típusok magyar megnevezése kifejezően utal az azok kialakulásában legfontosabb szerepet játszó tényezőkre: az alapkőzetre, a növényzetre, az egyéb körülményekre]: I. Váztalajok. A talajképződési folyamatok csak rövid ideig és mérsékelten hatottak kialakulásukra. Így azok bélyegei (pl. humuszos réteg kialakulása, szerkezetképződés) még vagy már (pl. erős eróziós lepusztulás esetén) nem kifejezettek differenciálatlan (vagy kevéssé differenciált) talajszelvényükben, amelyben gyakran jelentős a durva vázrészek (kő, kőzettörmelék, kavics, durva homok) aránya. Típusaik: köves-sziklás váztalajok; kavicsos váztalajok; földes kopárok; futóhomokok; humuszos homoktalajok. II. Kőzethatású talajok. Kialakulásukra elsősorban a talajképző kőzetnek volt meghatározó hatása, s tulajdonságaik is elsősorban ettől függnek. Típusaik: humuszkarbonát talajok; rendzina talajok; fekete nyiroktalajok. III. Barna erdőtalajok. Képződésükben a viszonylag csapadékosabb hegy–dombvidéki területeket hosszú ideig borító különböző erdőknek volt megkülönböztetett anyagforgalmi és vízháztartási szerepe. Ezen időszak nyomai még akkor is felismerhetők, többnyire jól differenciált A-, B-, C-talajszelvényükben ha már hosszabb ideje mezőgazdasági hasznosítás alatt állnak, s ez eredeti tulajdonságaikat gyakran már jelentős mértékben módosította. Típusaik: karbonátmaradványos-; csernozjom-; Ramann-féle-; agyagbemosódásos-; podzolos-; pangóvizes-; kovárványos-; savanyú nem podzolos barna erdőtalajok. IV. Csernozjom talajok (mezőségi talajok). Eredetileg a viszonylag száraz és kontinentális klíma gyér és kis biomasszahozamú sztyepp növényzete alatt alakultak ki. Nagy szervesanyag-tartalmú, mély és diffúz alsó határú humuszos rétegük a hideg tél és a száraz nyár miatti két biológiai stop lassú szervesanyag-lebontásának a következménye. Ugyanilyen okok miatt alakult ki jellegzetes és agronómiai szempontból kedvező jó morzsás szerkezetük is. Kedvező termékenységük miatt szinte minden négyzetméterük régóta szántóföldi művelés alatt áll, s ennek minden hátrányos (szerkezetromlás, humusztartalom-csökkenés) és előnyös következménye megfigyelhető tulajdonságaikban. Típusaik: öntés-; kilúgzott-; mészlepedékes-; és réti csernozjomok. V. Szikes talajok. Képződésükben a talaj szilárd és/vagy folyadékfázisában felhalmozódó Na+-ionok (kicserélhető Na+-ionok, vízoldható Na-sók) játszottak döntő szerepet. Ezek fő forrását Magyarországon az egész kárpát-medencei vízgyűjtőterületről származó, s – elsősorban a felszín alatti vizek közvetítésével – az Alföld rossz természetes drénviszonyokkal rendelkező területein felhalmozott, majd a pangó, sós talajvizek felszín közelbe emelkedése esetén kapillárisan a felszín közeli talajrétegekbe (gyökérzónába) szállított Na+-ionok jelentik. Hazai szikes talajainkban a Na-karbonát/hidrokarbonát típusú sótartalom, az erős lúgosság, az Na+-telítettség, különösen pedig a kedvezőtlen fizikai/ vízgazdálkodási tulajdonságok, s a mindkét irányban szélsőséges vízháztartás (egyaránt nagy belvízveszély és aszályérzékenység) jelent kedvezőtlen ökológiai körülményeket a természetes növényzetnek, s korlátozza a szikesek mezőgazdasági hasznosíthatóságát. Típusaik: szoloncsák talajok; szoloncsák–szolonyec talajok; réti szolonyec talajok; sztyeppesedő réti szolonyec talajok; másodlagosan (emberi tevékenység közvetlen vagy közvetett hatására) elszikesedett talajok. 23


VI. Réti talajok. Folyamatos nedvességellátásuk (árvizek, belvizek, összefolyó csapadékvizek, talajvíz) miatt dús, nagy biomassza-produktumú, többnyire változatos fajösszetételű „réti” vegetációnak biztosítanak életfeltételeket. A képződő nagy szervesanyag-mennyiség a – legalább is időszakosan – anaerob körülmények miatt lassan bomlik, ezért jellemző rájuk a humusz-felhalmozódás, bár humuszos rétegük a felszín közeli talajvízszint miatt nem mindig vastag, s többnyire éles alsó határú. Nagyrészt szántóföldi művelés alatt állnak, s csak időszakosan vízjárta területeik hasznosulnak gyepként. Típusaik: szoloncsákos-; szolonyeces-; típusos-; öntés-; lápos-; és csernozjom–réti talajok. VII. Láptalajok. Állandó, vagy időszakos vízborítás hatására kialakult specifikus, nagy biomassza-hozamú lápi– mocsári vegetáció alatt képződnek. Nagy szervesanyag-tartalmuk az anaerob körülmények miatt csak részben humifikálódik, s lassan bomlik le. Emiatt gyakran vastag tőzeg vagy koturéteg jön létre. Szántóföldi hasznosításba vételük többnyire nem volt eredményes, bár arra bizonyos időszakokban törekvések voltak. Gyakran képeznek hajdani korok vegetációját megőrző kiemelt természetvédelmi értékeket. Típusaik: mohaláp talajok; rétláp talajok; lecsapolt és telkesített rétláp talajok. VIII. Mocsári erdők talajai. A Szatmár–Beregi sík Erdőhát részén kis területen előforduló, nehéz mechanikai összetételű, erősen savanyú talajok, amelyek a régi mocsári-tölgyes erdők hatásának őrzik emlékeit. IX. A folyóvizek, tavak üledékeinek és a lejtők hordalékainak talajai. A kronoszekvensz elején tartó talajok, ahol a meg-megismétlődő áradások, iszapborítások és lejtőhordalékok nem, vagy csak nem régen tették lehetővé a zavartalan talajképződési folyamatok megindulását. Ezért azok bélyegei még nem, vagy csak halványan ismerhetőek fel. Típusaik: nyers öntéstalajok; humuszos öntéstalajok; lejtőhordalék talajok. Magyarország 1:500 000 méretarányú genetikai talajtérképe 31 talajtípust tüntet fel: 1. Köves és földes kopárok. 2. Futóhomokok. 3. Humuszos homoktalajok. 4. Rendzina talajok. 5. Erubáz talajok, nyiroktalajok. 6. Savanyú, nem podzolos barna erdőtalajok. 7. Agyagbemosódásos barna erdőtalajok. 8. Pszeudoglejes barna erdőtalajok. 9. Barnaföldek (Ramann-féle barna erdőtalajok). 10. Kovárványos barna erdőtalajok. 11. Csernozjom barna erdőtalajok. 12. Csernozjom jellegű homoktalajok. 13. Mészlepedékes csernozjomok. 14. Alföldi mészlepedékes csernozjomok. 15. Mélyben sós alföldi mészlepedékes csernozjomok.

16. Réti csernozjomok. 17. Mélyben sós réti csernozjomok. 18. Mélyben szolonyeces réti csernozjomok. 19. Terasz csernozjomok. 20. Szoloncsákok. 21. Szoloncsák-szolonyecek. 22. Réti szolonyecek. 23. Sztyeppesedő réti szolonyecek. 24. Szolonyeces réti talajok. 25. Réti talajok. 26. Réti öntéstalajok. 27. Lápos réti talajok. 28. Síkláp talajok. 29. Lecsapolt és telkesített síkláp talajok. 30. Mocsári erdők talajai. 31. Fiatal, nyers öntéstalajok.

A térkép egyszerűsített vázlatát mutatjuk be a 9. ábrán, amelyen 18 talajtípust (illetve talajtípus csoportot) ábrázoltunk. A vázlatos térképről is szemléletesen látható, hogy az ország talajtakarója igen változatos, gyakran mozaikosan tarka. Pedig a térképvázlatról a szintén nagy vertikális variabilitás (rétegezettség) és időbeni változékonyság még ki sem tűnik.

24


25


Általános (és végletekig leegyszerűsített) törvényszerűségként csak annyi állapítható meg, hogy: – a hűvösebb–csapadékosabb hegy-dombvidéki területek nagy részét különböző barna erdőtalajok borítják; – a szárazabb éghajlatú Nagyalföld és Kisalföld magasabb térszínű (talajvízhatástól gyakorlatilag mentes) területein csernozjomok jelentik az uralkodó talajtípust; – a jó minőségű (kis sótartalmú és kedvező sóösszetételű) talajvíz hatása alatt álló területeken különböző hidromorf talajok (réti talajok, láptalajok, öntéstalajok) képződtek; – a felszín közeli, pangó, sós (nagy sótartalmú és kedvezőtlen sóösszetételű) talajvizek hatása alatt álló területeken pedig különböző szikes talajok alakultak ki. A Dunántúli-dombvidék átmeneti területet képez az alföld(ek) és a hegy-dombvidék(ek) között, amely a talajviszonyokban is kifejezésre jut: csernozjomok → csernozjom barna erdőtalajok → gyengén kilúgozott Ramann-féle barna erdőtalajok (barnaföldek). Magyarország talajainak területi megoszlását a talaj agroökológiai potenciálját meghatározó, az élővilág és a biomassza-termelés szempontjából egyaránt legfontosabb tulajdonságok szerint a 3. táblázatban foglaltuk össze. A „Magyarország agroökológiai potenciáljának felmérése” c. országos program keretében hasonló területi adatok megyékre, agroökológiai körzetekre, illetve talajtípusokra vonatkozóan is elkészültek. A genetikai talajtípusok és altípusok nem minden esetben határozzák meg (teljesen) a talajra jellemző tulajdonságokat. Amint a 10. ábráról világosan kitűnik, néhány talajtípus (rendzina talajok, futóhomokok, síkláptalajok stb.) egy vagy több talajtulajdonság szempontjából homogén. Ilyen esetekben a talajtípus megjelölése egyben talajtulajdonságot vagy talajtulajdonság-együttest is definiál. Más talajtípusok (agyagbemosódásos barna erdőtalajok, barnaföldek, réti talajok, öntéstalajok, sőt csernozjomok) egy vagy több talajtulajdonság szempontjából nagyon változatosak. Következik ebből, hogy a különböző talajfunkciók „működőképessége”, a talajok termékenysége, környezeti érzékenysége/sérülékenysége nemcsak a genetikai talajtípustól (altípustól, változattól) függ, hanem a talaj tulajdonságaitól, illetve tulajdonság-kombinációitól. A talaj multifunkcionális „működőképességének” jellemzéséhez, értékeléséhez tehát mindezen információk együttes figyelembe vétele szükséges. A Magyar Tudományos Akadémia 1978-ban országos programot indított hazánk agroökológiai potenciáljának felmérésére. A program keretében Várallyay és munkatársai − valamennyi hozzáférhető talajtani információt felhasználva − megszerkesztették Magyarország agroökológiai potenciálját, termőhelyi adottságait meghatározó talajtani tényezők 1:100 000 méretarányú térképét. Ezen 8-jegyű kódszámmal kifejezve az alábbi tényezőket tüntették fel: –

a talaj típusa (31 kategória);

– –

a talajképző kőzet (9 kategória); a talaj kémhatása és mészállapota (5 kategória);

– –

fizikai talajféleség (7 kategória); a talaj vízgazdálkodási tulajdonságai (15 kategória);

– –

a talaj szervesanyag-készlete (6 kategória); a termőréteg vastagsága (5 kategória).

A térkép tartalma később további két értékes információval gazdagodott: – Magyarország talajainak agyagásvány-társulásai; – Magyarország talajainak bonitációs értékszámai. Ez a kibővített anyag a Kartográfiai Vállalat EOTR szelvény-rendszerű, új, korszerű, gazdag természetföldrajzi információtartalmú, 1:100 000 méretarányú topográfiai térképeire történő felülnyomással „Agrotopográfiai térkép” címmel nyomtatásban is megjelent. A térképlapok meteorológiai információkkal is kiegészültek, így tulajdonképpen az agroökológiai potenciált meghatározó valamennyi természeti tényezőről egyidejűleg nyújtanak részletes információkat. Később az agrotopográfiai térképek teljes információ-anyaga digitálisan is rögzítésre került az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet GIS Laboratóriumában megalkotott AGROTOPO Adatbázisban.

26

2. A TALAJKÉPZŐDÉS TÉNYEZŐI ÉS A FŐBB TALAJKÉPZŐDÉSI FOLYAMATOK MAGYARORSZÁGON 3. táblázat Néhány talajjellemző területi megoszlása Magyarországon (az össz-terület %-ában) Tényező TALAJKÉPZŐ KŐZET 1. Glaciális és alluviális üledékek 2. Löszös üledékek 3. Harmadkori és idősebb üledékek 4. Nyirok 5. Mészkő, dolomit 6. Homokkő 7. Agyagpala, fillit 8. Gránit, porfirit 9. Andezit, riolit, bazalt

Hektár

%

3 433 430 4 373 920 681 440 151 660 238 950 11 430 38 530 9 740 179 350

37,7 48,0 7,5 1,7 2,6 0,1 0,3 0,1 2,0

A TALAJ KÉMHATÁSA ÉS MÉSZÁLLAPOTA 1. Erősen savanyú talajok 2. Gyengén savanyú talajok 3. Szénsavas meszet tartalmazó talajok 4. Nem felszíntől karbonátos szikes talajok 5. Felszíntől karbonátos szikes talajok

1 228 930 3 848 550 3 496 090 385 260 153 620

13,5 42,4 38,4 4,2 1,7

FIZIKAI TALAJFÉLESÉG 1. Homok 2. Homokos vályog 3. Vályog 4. Agyagos vályog 5. Agyag 6. Tőzeg, kotu 7. Nem, vagy részben mállott durva vázrészek

1 437 230 875 460 3 932 320 1 692 630 632 840 117 560 421 410

15,8 9,6 43,2 18,6 6,9 1,3 4,6

957 420

10,5

1 009 910

11,1

2 264 230

24,9

1 735 640

19,1

571 080

6,2

1 349 750

14,9

329 210

3,6

117 560 774 650

1,3 8,4

SZERVESANYAG-KÉSZLET (t/ha) (a talaj humuszos rétegére vonatkoztatva) 1. 0–50 2. 50–100 3. 100–200 4. 200–300 5. 300–400 6. 400–

481 750 1 915 130 2 586 270 1 923 590 1 887 270 305 440

5,3 21,0 28,5 21,1 20,7 3,4

A TERMŐRÉTEG VASTAGSÁGA (kő, kavics, talajvíz) 1. 0–20 cm 2. 20–40 cm 3. 40–70 cm 4. 70–100 cm 5. 100– cm

25 780 445 260 480 310 370 630 7 787 470

0,3 4,9 5,3 4,0 85,5

A TALAJ VIZGAZDÁLKODÁSI TULAJDONSÁGAI 1. Igen nagy víznyelésű és vízvezető képességű, gyenge vízraktározó képességű, igen gyengén víztartó talajok 2. Nagy víznyelésű és vízvezető képességű, közepes vízraktározó képességű, gyengén víztartó talajok 3. Jó víznyelésű és vízvezető képességű, jó vízraktározó képességű, jó víztartó talajok 4. Közepes víznyelésű és vízvezető képességű, nagy vízraktározó képességű, jó víztartó talajok 5. Közepes víznyelésű, gyenge vízvezető képességű, nagy vízraktározó képességű, erősen víztartó talajok 6. Gyenge víznyelésű, igen gyenge vízvezető képességű, erősen víztartó, kedvezőtlen vízgazdálkodású talajok 7. Igen gyenge víznyelésű, szélsőségesen gyenge vízvezető képességű, igen erősen víztartó, igen kedvezőtlen, szélsőséges vízgazdálkodású talajok 8. Jó víznyelésű és vízvezető képességű, igen nagy vízraktározó képességű talajok 9. Sekély termőrétegűség miatt szélsőséges vízgazdálkodású talajok

27


10. ábra A talajtípusok és talajtulajdonságok közötti összefüggés. Jelmagyarázat: A számok az egyes talajtulajdonságok kategóriaszámát jelentik az ország termőhelyi adottságait meghatározó talajtani tényezők nyolc-kódszámos rendszere alapján (lásd 3. Táblázat). I = kémhatás és mészállapot; II = fizikai talajféleség; III = vízgazdálkodási tulajdonságok; IV = szervesanyagkészlat; V = termőréteg vastagsága. A = futóhomokok; B = rendzinák; C = agyagbemosódásos barna erdőtalajok; D = pszeudoglejes barna erdőtalajok; E = barnaföldek; F = szoloncsákok; G = réti talajok; H = réti öntéstalajok; I = síkláp talajok.

A fontosabb talajtulajdonságokról megszerkesztett 1:100 000 méretarányú tematikus talajtérképek egyszerűsített vázlatait mutatjuk be a 11., 12., 13., 14., 15. és 18. ábrákon. 1. Kémhatás és mészállapot (11. ábra). Magyarország talajainak mintegy 13,6 %-a erősen savanyú kémhatású, főleg az Alpokalján, az Északi-középhegység északkeleti részén, valamint a Rába, Szamos és Körösök hajdani és jelenkori alluviális teraszain. Nagy területeket (42,1 %) foglalnak el a gyengén savanyú kémhatású talajok, főleg a Dunántúli-dombvidéken és az Északi-középhegységben, a Nyírségben, a Tisza és több mellékfolyójának alluviális teraszain, valamint a Kisalföld déli peremrészein. Az ország talajainak 38,4 %-a felszíntől karbonátos: elsősorban a löszplatók, a Duna–Tisza közi homokhátság, valamint Duna-teraszok talajai. Felszíntől karbonátos szikes talajok is elsősorban a Duna-völgyben és a Duna– Tisza közi homokhátság mikromélyedéseiben („semlyékeiben”) fordulnak elő (1,7 %), míg a Tiszántúli és a Tisza–Zagyva közi szikes talajok csak a mélyebb rétegekben karbonátosak vagy teljesen karbonátmentesek (4,2 %).

28


11. ábra Magyarország talajainak kémhatás és mészállapot térképe (Az 1:100 000 méretarányú térkép egyszerűsített vázlata) 1. Erősen savanyú talajok. 2. Gyengén savanyú talajok. 3. Szénsavas meszet tartalmazó talajok. 4. Nem felszíntől karbonátos szikes talajok. 5. Felszíntől karbonátos szikes talajok.

12. ábra Magyarország fizikai talajféleség térképe. (Az 1:100 000 méretarányú térkép egyszerűsített vázlata) 1. Homok. 2. Homokos vályog. 3. Vályog. 4. Agyagos vályog. 5. Agyag. 6. Tőzeg, kotu. 7. Nem, vagy részben mállott durva vázrészek

29


2. Fizikai talajféleség (12. ábra), talajszerkezet. Jól kirajzolódik a térképen Magyarország három jellegzetes homoktája: a savanyú kémhatású, karbonátmentes Nyírség és Somogyi-dombvidék, valamint az erősen karbonátos Duna–Tisza közi hátság. A homoktalajok részaránya mintegy 15,8 %. A Dunántúli-dombvidék, s a löszhátak (mezőföldi, szolnoki, debreceni, bácskai, békés-csanádi löszhát) talajai túlnyomó részt vályog (43,2 %) és homokos vályog (9,6 %) mechanikai összetételűek. A Tiszai Alföld és az Északi-középhegység talajai – kevés kivételtől eltekintve – kötöttek, agyagos vályog (18,6 %) és agyag (6,9 %) mechanikai összetételűek. Nehéz agyagtalajok dominálnak a Tisza–Zagyva szögben, a Nagykunságban, a Hortobágy és Körös-vidék területén, valamint a Szatmár–Beregi Síkon. A folyóvölgyek, a gyakran rossz lefolyásviszonyokkal rendelkező medencék és más mélyebb fekvésű területek nagy része ugyancsak nehéz mechanikai összetételű, pl. a Rába-völgyben, a Tisza jobboldali mellékfolyóinak (Hernád, Bodrog, Sajó, Zagyva) árterein és teraszain. Nagy szervesanyag-tartalmú, tőzeg és kotu láptalajaink mintegy 1,3 %-nyi területet borítanak. Szilárd, vagy gyengén aprózódott kőzet és egyéb durva vázrészek felszínre kerülése vagy felszín közeli előfordulása és a talajba keveredése a Dunántúli-középhegységben (a Bakonyban és Vértesben), valamint az Északi-középhegység – gyakran elkarsztosodott – területein (Zempléni-hegység, Tornai karszt) figyelhető meg elsősorban, összesen az ország összterületének 4,6 %-án. A 3. táblázat szerint a hazai talajok nagy részének (> 85 %) felső 100 cm-es rétegében nem fordul elő a gyökerek vagy víz lehatolását akadályozó, a talaj sekély termőrétegűségét okozó réteg (kőzet, kőzettörmelék, kavics, cementált padok, tőzeg, durva homokréteg, talajvíz stb.). Ilyen tényezők előfordulásával a 20–40 cm-es, 40–70 cm-es, illetve a 70–100 cm-es talajrétegben az összterület mintegy 4–5 %-án lehet számolni, míg a 20 cm-nél is sekélyebb termőrétegű talajok területe elenyésző (< 1 %). A Rába és Ikva hajdani kavicsteraszain például a kavicsot agyag és a kicsapódó vaskolloidok néhány területen a felszín közelben megjelenő „vaskőfokká” cementálják, ami e talajokat sekély termőrétegűvé teszi, annak minden káros következményével. A Kisalföld és a Duna– Tisza köze bizonyos területein ugyanakkor a mészakkumulációs szintek, „atkás rétegek”, illetve mészkőpadok előfordulása teszi a talajt sekély termőrétegűvé.

13. ábra Magyarország talajainak agyagásvány-társulásai (Stefanovits szerint) Agyagásvány-társulások: az illit =I), a klorit és kaolinit (K), a vermikulit (V) és a szemtitek (S) által alkotott társulások. Az agyag mennyisége alapján: a) kevés; b) közepes mennyiségű; c) sok agyag

30


31


32


A fizikai talajféleségen kívül a talajfolyamatokban megkülönböztetett jelentősége van a talaj kolloidális agyagtartalmának és agyagásvány-összetételének. Magyarország talajainak nagy részében az illit dominanciája figyelhető meg, gyakran klorit (Alpokalja), klorit–kaolinit (Dunántúl és löszplatók), szmektit és kevert rétegrácsú ásványainak (hidromorf talajok) hozzákeveredésével. Szmektit válik dominánssá a barna erdőtalajok és szolonyecek illuviális B-szintjeiben, továbbá néhány nehéz mechanikai összetételű hidromorf talajképződményben. Magyarország talajainak agyagásvány térképét mutatjuk be – Stefanovits nyomán – a 13. ábrán. Magyarország mintegy felén a talajszerkezet kedvező (volt). Az erőltetett nagyüzemi termelés időszakában azonban a nehéz erőgépeket és kapcsolt gépsorokat alkalmazó gyakori túlművelés, a nem megfelelő időben és nedvességállapotban elvégzett talajművelési beavatkozások, a monokultúrás, vetésforgót egyáltalán nem, vagy nem megfelelően alkalmazó növénytermesztés nagy területeken okozott talajszerkezet-leromlást, tömörödést, s vezetett a talaj nedvességforgalmának szélsőségesebbé válásához. 3. Vízgazdálkodási tulajdonságok (14. ábra). A talaj agroökológiai potenciáljában és környezeti érzékenységében egyaránt megkülönbözetett szerepe van a talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak. Az ezek jellemzésére kidolgozott kategóriarendszert munkánk 6.5. fejezetében ismertetjük részletesen, a kategóriák 1:100 000 méretarányú térképének egyszerűsített vázlatát itt mutatjuk be. A területi vízmérleg jellege, az azt kialakító, meghatározó és befolyásoló fő tényezők, valamint ezek anyagforgalmi, talajképződési és talajpusztulási következményei szerint talajaink 11 vízháztartási típusát különböztettük meg. E típusok vázlatos térképét mutatjuk be a 15. ábrán. A típusok részletes ismertetését a 7.2. fejezet tartalmazza. Felméréseink szerint hazánk talajainak mintegy 43 %-a kedvezőtlen, 26 %-a közepes és csak 31 %a kedvező vízháztartású. Szemléletesen mutatja ezt a 16. ábra kördiagramja, amelyen a talaj kedvezőtlen, közepes vagy kedvező vízháztartásának fő okait is feltüntettük: ez az ország összterületének 10,5 %-án a nagy homoktartalom, 11 %-án a nagy agyagtartalom, 10 %-án a szikesedés, 3 %án a láposodás, 8,5 %-án pedig a felszín közelben megjelenő szilárd kőzet, tömör padok, kavics vagy egyéb tényezők okozta „sekély termőréteg”. A talaj közepes vízháztartásának okai az előbbinél kevésbé szélsőséges, de még mindig nagy homoktartalom (11 %), agyagtartalom, illetve agyagfelhalmozódás a talajszelvényben (12 %), valamint a talaj mélyebb rétegeiben előforduló mérsékelt szikesedés (3 %). A különböző okok miatt kedvezőtlen, közepes, illetve a jó vízháztartású talajok területét – megyénként – a 17. ábra térképén elhelyezett kördiagramokon szemléltetjük (a körök nagysága a megye területével arányos). Annak ellenére, hogy a talaj nedvességforgalmát a talajtulajdonságokon túlmenően természetesen az éghajlati viszonyok (elsősorban a csapadékviszonyok), a lejtős területeken pedig a domborzat is jelentősen befolyásolja, a 17. ábra alapján a melioráció és a mezőgazda16. ábra Kedvezőtlen, közepes és jó vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok megoszlása Magyarországon. 1–5. Kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok (43 %). A kedvezőtlen tulajdonságok oka: 1. Szélsőségesen nagy homoktartalom (10,5 %). 2. Szélsőségesen nagy agyagtartalom (11 %). 3. Szikesedés (10 %). 4. Láposodás (3 %). 5. Sekély termőréteg (8,5 %). 6–8. Közepes vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok (26 %). Oka: 6. Könnyű mechanikai összetétel (11 %). 7. Agyagfelhalmozódás a talajszelvényben (12 %). 8. Mérsékelt szikesedés a talaj mélyebb rétegeiben (3 %). 9. Jó vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok (31 %).

33


17. ábra Kedvezőtlen, közepes és jó vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok megoszlása megyénként. 1–6. Különböző okok miatt kedvezőtlen és közepes vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok. A kedvezőtlen és közepes vízgazdálkodási tulajdonságok oka: 1. Nagy homoktartalom. 2. Nagy agyagtartalom. 3. Agyagfelhalmozódás a talajszelvény egyes rétegeiben. 4. Szikesedés. 5. Láposodás. 6. Sekély termőréteg. 7. Jó vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok.

18. ábra Magyarország talajainak szervesanyag-készlete (t/ha). Az 1:100 000 méretarányú térkép egyszerűsített vázlata. 1. < 50; 2. 50–100; 3. 100–200; 4. 200–300; 5. 300–400; 6. > 400.

34


sági vízgazdálkodás fő feladatai jól kirajzolódnak. Azonnal szembetűnik pl., hogy Bács–Kiskun, Pest, Somogy és Szabolcs–Szatmár megyékben a nagy homoktartalom, Szolnok megyében a nagy agyagtartalom, Baranya, Borsod–Abaúj–Zempén, Heves, Nógrád, Vas és Zala megyékben a talajszelvényen belüli agyagfelhalmozódás és az erózió, Békés, Csongrád, Hajdú–Bihar és Szolnok megyékben a szikesedés, Veszprém megyében pedig a felszín közeli tömör kőzet megjelenése miatti sekély termőréteg okozza elsősorban a talajok nem megfelelő vízháztartását, jelöli ki a talajnedvesség-szabályozás fő feladatait. Ugyanakkor Tolna és Fejér megye talajainak nagyobb részén kedvező a talajok vízháztartása, nedvességforgalma. 4. Szervesanyag-készlet (18. ábra). A talaj szervesanyag-készletét két tényező határozza meg: a humuszréteg vastagsága és a humuszos réteg szervesanyag-tartalma. A készlet formájában kifejezett érték eredményesen használható bizonyos karbon-ciklus modellezéseknél, de nem elég pontos a talaj szerves anyagának talajtermékenység vagy környezeti érzékenység szempontjából történő jellemzéséhez. 5. A talaj növényi tápanyagszolgáltató képessége a tápelemek összmennyiségétől, valamint a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaitól, biológiai tevékenységétől függ. A mezőgazdasági termelés mai színvonalán azonban egy talaj aktuális felvehető tápanyagtartalma érzékeny függvénye a talajhasználatnak, agrotechnikának, elsősorban a növénytáplálásnak, az alkalmazott szerves és/vagy műtrágyázási rendszernek. Emiatt csak táblaszinten jellemezhető, térképezhető, értékelhető. Speciális problémát jelent ilyen szempontból a mikroelemek, mikrotápelemek, illetve potenciálisan káros, toxikussá válható talajszennyező anyagok felmérése és azok „összes” mennyiségén túlmenően oldhatóságának, mobilitásának, növény, állat, illetve ember számára történő felvehetőségének jellemzése, ökológiai/fiziológiai hatásának elemzése, toxikussági küszöbértékének meghatározása. A tudomány törekvései erre irányulnak, de a megoldástól még messze vagyunk. Hazánkban az 1993 óta mintegy 1200 megfigyelési ponton rendszeresen észlelő Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer (TIM) szolgáltat a makro-, mezo- és mikrotápanyagokra, valamint különböző talajszennyező anyagokra vonatkozó adatokat.

35

3. KORLÁTOZOTT ÉS FELÉRTÉKELŐDÖTT VÍZKÉSZLETEK

3. KORLÁTOZOTT ÉS FELÉRTÉKELŐDŐ VÍZKÉSZLETEK A világ édesvízkészletei egyre inkább keresett hiánycikké, stratégiai jelentőségű tényezővé válnak. A vízfelhasználás hatásfokának növelése tehát parancsoló feladat, amelynek nincs alternatívája. Különösen érvényes ez akkor, ha figyelembe vesszük, hogy a vízkészletek közvetlen szerepén túlmenően az emberiség létét biztosító biomassza-termelést akadályozó tényezők jelentős része is a vízháztartással kapcsolatos, annak oka vagy következménye. Szemléletesen mutatja be ezt a FAO adatai alapján készített 19. ábra.

19. ábra A talaj termékenységét gátló főbb tényezők a Földön (az összes terület %-ában). A) Szárazság. B) Tápanyaghiány. C) Sekély termőréteg. D) Túl bő nedvesség. E) Állandó fagy. F) Hasznosítható

Magyarország természeti adottságai között is nagy biztonsággal előrejelezhető, hogy az életminőség javítását célzó társadalmi fejlődésnek, a mezőgazdaságfejlesztésnek és a környezetvédelemnek egyaránt a víz lesz egyik meghatározó tényezője, a vízfelhasználás hatékonyságának növelése, illetve ennek érdekében a talaj vízháztartás-szabályozása pedig megkülönböztetett jelentőségű kulcsfeladata. Vízkészleteink ugyanis korlátozottak. A lehulló csapadék (lásd 4. ábra) a jövőben sem lesz több (sőt a prognosztizált globális felmelegedés következtében esetleg kevesebb) mint jelenleg, s nem fog csökkenni tér- és időbeni változékonysága sem. Hazánkban – elsősorban a Magyar Alföldön – pedig éppen ennek van megkülönböztetett 37


jelentősége. Az átlagos 550 mm évi csapadékmennyiség ugyanis – optimális eloszlásban – a növények zöménél még a jelenleginél nagyobb termések előállításának vízigényét is fedezné. Az átlagos csapadékmennyiség azonban többnyire szeszélyes időbeni és területi megoszlásban hull le, gyakran csupán szerény hányada jut el a növényig. Ezért adódik gyakran zavar a növények vízellátásában, s van, vagy lenne szükség a hiányzó víz utánpótlására, illetve a káros víztöbblet eltávolítására – esetleg ugyanabban az évben, ugyanazon a területen. A legfájdalmasabb példát erre épp a kilencvenes években egymást követő száraz évek utáni csapadékosabb periódus; illetve – még szélsőségesebben – a nagyon csapadékos 1999. évi őszt és 2000. évi tavaszt követő nyári–kora őszi szinte csapadékmentes periódus szolgáltatta pusztító árvizeket, belvizeket, talaj-túlnedvesedést, illetve aszályt és komoly aszálykárokat eredményezve, s demonstrálva az Alföld (és talajainak) vízháztartási szélsőségességét. Ezt a szeszélyes csapadékviszonyok mellett két további tényező súlyosbítja: – a makrodomborzat tekintetében sík Alföld heterogén mikrodomborzata (padkákkal, hátakkal, erekkel, laposokkal, semlyékekkel); és – a térség talajviszonyainak igen nagy változatossága, helyenként mozaikos tarkasága, valamint a talajok jelentős hányadának kedvezőtlen fizikai–vízgazdálkodási tulajdonságai. A 85–90 %-ban szomszédos országokból érkező felszíni vizeink mennyiségének növekedésére sem lehet számítani, különösen nem a kritikus „kisvízi” időszakokban. Felhasználhatóságuk mértékét nemzetközi egyezmények szabályozzák, az országból kilépő vízfolyások garantálandó vízminőségével együtt. Különböző okok miatt nem lehet mesterséges víztározó-kapacitásunk jelentősebb növekedésére sem számítani. Felszín alatti vízkészleteink ugyancsak nem termelhetők ki korlátlanul súlyos környezeti következmények nélkül, mint erre az utóbbi években a már–már katasztrofális következményekkel járó és „sivatagosodási tüneteket” okozó Duna–Tisza közi talajvízszint-süllyedés hívta fel a figyelmet. Nem is beszélve arról, hogy felszín alatti vizeink tekintélyes hányada rossz minőségű (nagy sótartalmú, kedvezőtlen sóösszetételű), ami felhasználási lehetőségeiket gyakran korlátozza, sőt kizárja. A korlátozott készletekből először a lakossági és ipari vízigényeket kell kielégíteni, beleértve az üdülés és a természetvédelem vízigényeit is. Mivel ezek mindegyike gyorsan és nagymértékben növekszik, a fokozott mértékű felhasználással óhatatlanul romló vízminőség pedig újabb és újabb vízkészleteket zár ki a növénytermesztési vízfelhasználásból, egyértelműen levonható az a következtetés, hogy a biomassza-termelés növekvő vízigényét a jövőben Magyarországon (is) csökkenő vízkészletekből kell kielégíteni. Hasonlóan, mint a világ számos más területén. A rendszertelen időjárási helyzetek, valamint a gyakran mozaikosan tarka talajtakaró kombinációi változatos aszálykövetkezményeket, aszálykárokat eredményez(het)nek Magyarországon, elsősorban a Magyar Alföld változatos mikrodomborzatú, talajtakarójú és talajvizű területein, mint ezt az elmúlt évek tudományos igényű aszályelemzései meggyőzően igazolták. Márpedig a korszerű – fenntartható – biomassza-termelésben megkülönböztetett jelentősége van a termésbiztonságnak, a termesztési kockázatok csökkentésének, a szélsőséges vízháztartási és ökológiai stresszhelyzetek megelőzésének, kiküszöbölésének, mérséklésének. Mindez csak a vízfelhasználás hatásfokának növelésével képzelhető el és valósítható meg, amelynek egyik alapvető eleme a talaj vízháztartásának, nedvességforgalmának hatékony szabályozása. Nem túlzás ugyanis azt állítani, hogy a talaj hazánk legnagyobb kapacitású természetes víztározója. Jól mutatják ezt az alábbi – becsült és jelentős mértékben ingadozó – számadatok: – a hazánkba lépő felszíni vízfolyások hozama: 110–120 km³/év; – a Balaton víztömege: 1,5–2 km³; – a hazánk területére hulló (átlagosan 550–600 mm-nyi) évi csapadék mennyisége: 50–55 km³; – a talaj felső egy méteres rétege mintegy 30–35 km³ víz befogadására és 25–30 km³ víz raktározására képes. Ennek mintegy 55–60 %-a a növény számára nem hozzáférhető „holtvíz”, 40–45 %-a pedig „hasznosítható víz”, amelyre vonatkozóan pontos területi adatok állnak rendelkezésünkre. Mindez azt jelenti, hogy a lehulló csapadék több mint fele (!) egyszerre „beleférne” a talajba, ha beszivárgását nem akadályozná a talaj tározóterének kisebb–nagyobb mértékű vízzel telítettsége (mint pl. 2000 tavaszán a csapadékos 1999. évi őszt követően), vagy a talaj felszínén, illetve felszín közeli rétegeiben kialakuló lassú víznyelésű réteg, ami megaka-

38


dályozza vagy lassítja a talaj nedvességtározó terének feltöltését. Ez következett be a Magyar Alföld hatalmas kiterjedésű nehéz mechanikai összetételű (nagy agyag- és duzzadó agyagásvány-tartalmú) és szikes talajain. A talaj még a hosszabb–rövidebb belvízborítás alatt sem ázott be mélyen, nem „használta ki” legalább a felső egy méteres réteg víztároló kapacitását. S ezért fordult elő azután – nagy területeken – az a helyzet, hogy a belvizek természetes eltűnése vagy mesterséges eltüntetése után a csapadékszegény nyári időszakban a talaj viszonylag vékony rétegében tározott csekély vízmennyiség csak rövid ideig volt képes a növényzet vízigényét kielégíteni, s a tavasszal belvizes vagy túlnedvesedett területek egy tekintélyes részén komoly aszálykárok jelentkeztek. S ez a „vízháztartási szélsőség” sajnos nem kivételes eset, hanem egyik jellemzője a Magyar Alföldnek, amelyben a talaj megkülönböztetett fontosságú szerepe nem vitatható. Szemléletes bizonyítéka ennek az a tény, hogy azonos időjárási szélsőségek a talajviszonyoktól függően nagymértékben különböző ökológiai stresszhelyzeteket és következményeket eredményez(het)nek. Így volt ez 2000-ben is: a szélsőséges vízgazdálkodású, belvizes majd aszályos területeken súlyos, helyenként katasztrofális volt a terméskiesés, míg a jó és kiegyenlített vízgazdálkodású talajokon ez alig vagy csak mérsékelten volt megfigyelhető. Egy – hetvenes évekből származó – akadémiai felmérés megállapítása szerint: a jó minőségű talajvízből kapillárisan a talajvízszint feletti talajrétegekbe jutó víz mennyisége Magyarország teljes öntözési kapacitásának két–háromszorosa. Nem mindegy tehát, hogy ez a hatalmas potenciális talajnedvesség-tározótér hogy töltődik fel, milyen mértékben telítődik, és miként hasznosul, illetve hasznosítható.

39

4. A TALAJ SZEREPE A MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁSBAN

4. A TALAJ SZEREPE A MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁSBAN A víz az élet elengedhetetlen feltétele, alapvető ökológiai tényező. Közvetlenül és közvetve egyaránt. A talaj sokoldalú funkcióinak zavartalanságában, termékenységében és környezeti érzékenységében egyaránt megkülönbözetett szerepe van a talaj vízháztartásának, nedvességforgalmának. A 19. ábrán szubkontinensekre bemutatott korlátozó tényezők közül a szárazság és a túl bő nedvességviszonyok (időszakos felszíni vízborítás) közvetlenül „víz-problémára” utalnak; a sekély termőréteg ugyancsak szélsőséges vízháztartási helyzetek oka vagy következménye lehet; a tápelemek „túl kis” vagy „túl nagy” mennyisége sok esetben víz okozta tápelem-átrendeződésnek (kilúgzás– felhalmozódás) köszönhető; sőt a víz még a fagy talajtani hatásait is befolyásol(hat)ja. A talaj vízháztartása nemcsak a természetes növényzet és a termesztett növények vízigényének kielégíthetőségét szabja meg, hanem meghatározza a talaj levegő- és hőháztartását, biológiai tevékenységét és – ezeken keresztül – tápanyagforgalmát is. Hat a talaj technológiai tulajdonságaira is, meghatározva ezzel egyes agrotechnikai műveletek szükségességét, optimális időpontját, illetve lehetséges időtartamát, gépigényét, energiaszükségletét. Végül meghatározza, hogy a talaj vagy terület a környezet „stresszhatásait” milyen mértékig képes pufferolni, s melyek a tűrési határt meghaladó „terhelés” esetén a talajban vagy a talajjal érintkező felszíni vagy felszín alatti vízkészletekben várhatóan bekövetkező károsodások rövid vagy hosszú távon, az adott területen vagy annak környezetében. Ezen összefüggéseket foglalta össze a 3. ábra. A talaj termékenységét korlátozó tényezők 1:500 000 méretarányú térképének egyszerűsített vázlatát mutatjuk be a 20. ábrán. E tényezők nagy része közvetlenül vagy közvetve a talaj vízháztartásával kapcsolatos, a talaj sajátos nedvességforgalmának az oka vagy következménye. A láposodás és mocsarasodás elsődleges okai pl. a hosszabb–rövidebb ideig tartó felszíni vízborítás, a vízzel történő tartós túltelítettség, a túl bő nedvességviszonyok, ill. ennek fizikai, kémiai, biológiai és anyagforgalmi

20. ábra A talajok termékenységét gátló tényezők Magyarországon. 1. Szélsőségesen könnyű mechanikai összetétel. 2. Savanyú kémhatás. 3. Szikesedés. 4. Szikesedés a talaj mélyebb rétegeiben. 5. Szélsőségesen nehéz mechanikai összetétel. 6. Láposodás. 7. Erózió. 8. Felszín közeli tömör kőzet. 41

4. A TALAJ SZEREPE A MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁSBAN

következményei (nagy biomassza-produktumú vegetáció; uralkodóan anaerob viszonyok → lassú szervesanyag-lebomlás → nagy szervesanyag-tartalom). A víz mint oldószer, reagens és szállító közeg fontos, gyakran meghatározó szerepet játszik a sófelhalmozódási és/vagy szikesedési folyamatokban, a talaj folyadékfázisának megkülönböztetett jelentősége van a szikes talajok kialakulásában. Az eróziós károk jelentős része ugyancsak a talaj vízháztartásának a következménye (limitált beszivárgás → felszíni lefolyás → erózió). Ugyanakkor a felsorolt gátló tényezők túlnyomó része (pl. a szélsőségesen könnyű vagy nehéz mechanikai összetétel, szikesedés, felszín közeli tömör kőzet) elsősorban épp a talaj nedvességforgalmának befolyásolásával korlátozza közvetlenül (növény zavartalan vízellátásának akadályozása) vagy közvetve a talaj termékenységét, az élő szervezetek talajökológiai igényeinek kielégítését. Magyarország természeti adottsági között (is) nagy biztonsággal előrejelezhető, hogy a biomasszatermelésnek, a biodiverzitásnak, a természet- és környezetvédelemnek egyaránt a víz lesz egyik meghatározó tényezője, a vízfelhasználás hatékonyságának növelése, a talaj vízháztartás-szabályozása pedig egyik kiemelt jelentőségű kulcsfeladata. Az utóbbi években egy korszerű felvételezési–vizsgálati–térképezési–monitoring rendszer került kidolgozásra és gyakorlati alkalmazásra a talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak, vízháztartásának és anyagforgalmának jellemzésére, azok hatékony szabályozása érdekében. Fentiekből az is következik, hogy a talaj zavartalan funkcióit biztosító, a talaj állagának romlását megelőző vagy megakadályozó beavatkozások az esetek többségében a talaj vízháztartásának szabályozását célozzák. A talajvízháztartási beavatkozások jelentős része ugyanakkor eredményes és hatékony környezetvédelmi intézkedés is, amely egyik nélkülözhetetlen elemét jelenti felszíni és felszín alatti vizeink minőségvédelmének, s a „fenntartható” tájgazdálkodásnak. Ezek a beavatkozások csak akkor lehetnek átgondoltak, racionálisak, tudományosan sokoldalúan megalapozottak, eredményesek és hatékonyak, ha a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak, a talaj vízháztartásának és nedvességforgalmának részletes, pontos és megbízható adataira; a tulajdonságokat (tulajdonság-együtteseket) kialakító folyamatok ok-nyomozó elemzésére, az azokra ható tényezők hatásmechanizmusának ismeretére és ezek befolyásolási lehetőségeinek és feltételeinek feltárására épülnek.

42

5. A TALAJ FIZIKAI TULAJDONSÁGAI

5. A TALAJ FIZIKAI TULAJDONSÁGAI A talaj egy térben és időben változó, három-, ill. négyfázisú polidiszperz rendszer. Változatos megjelenésű horizontálisan (foltosság) és vertikálisan (rétegezettség) (21. ábra). Tulajdonságai – különböző mértékben és sebességgel – változnak időben. A talaj szilárd-, folyadék- (talajoldat) és gázfázisa (talajlevegő), valamint a három alapfázisba nehezen besorolható biológiai fázis (biota, gyökérzet stb.) állandó dinamikus kölcsönhatásban vannak, alakítva a talajfolyamatokat. A talaj polidiszperz rendszer: különböző ásványi és kémiai összetételű, méretű, alakú és térbeli elrendezésű részecskék halmaza. Ez teszi lehetővé víz, levegő, valamint felvehető formában lévő (oxidált, oldott) tápanyagok egyidejű jelenlétét, többé vagy kevésbé biztosítva ezzel a talaj élővilágának, valamint a természetes növényzetnek és termesztett növényeknek a talajökológiai feltételeit. Talajszelvény genetikai szintekkel (rétegezettség)

Talaj horizontális heterogenitása (foltosság)

21. ábra A talaj vertikális (rétegezettség) és horizontális (foltosság) heterogenitása

A talaj főbb fizikai tulajdonságait foglaltuk össze a 22. ábrán. A jellemzők egy része a mállás és talajképződés eredményeképpen évezredek/évszázadok alatt kialakult, lassan változó, stabil talajtulajdonság: például a talaj szemcseösszetétele, fizikai félesége. Magyarország változatos talajképződési tényezői és folyamatai már ebben is roppant nagy vertikális (rétegezettség) és horizontális (foltosság) variabilitást eredményeztek. A talaj fizikai tulajdonságainak másik része (szerkezeti állapot, porozitás-viszonyok, tömődöttség) igen gyorsan, sőt pillanatszerűen változhat, gyakran jelentős mértékben: pl. egy–egy (az adottságoknak megfelelő időben, nedvességállapotban, módon, eszközzel végrehajtott agrotechnikai művelet hasznos vagy káros következményeként. Tény azonban az is, hogy a kedvezőtlen hatások túlnyomó része megfelelő talajhasználattal megelőzhető, kivédhető, bizonyos megkívánt tűrési határig mérsékelhető. A leromlott talajfizikai tulajdonságok pedig célszerűen megválasztott agrotechnikai módszerekkel (talajművelés, vetésszerkezet, vetésforgó), esetleg talajjavítással vagy talajvédelemmel rövidebb–hosszabb idő alatt eredményesen helyreállíthatóak. A talaj három legfontosabb fizikai tulajdonsága (tulajdonság-együttese): – a talaj szemcseösszetétele (mechanikai összetétel, fizikai talajféleség); – a talaj szerkezete; – a talaj porozitásviszonyai.

43


22. ábra A talaj szilárd fázisának fizikai jellemzői. A folyamatos vonallal bekeretezet tényezők közvetlenül meghatározhatók; a szaggatott vonallal bekeretezett tulajdonságok a mérési adatokból számíthatók; az eredmény vonallal bekeretezett sajátságokra csupán következtetni lehet.

5.1. SZEMCSEÖSSZETÉTEL (FIZIKAI TALAJFÉLESÉG) A talajt alkotó elemi szemcsék legfontosabb jellemzői azok méret szerinti megoszlása, alakja, kémiai és ásványtani összetétele, valamint térbeli elrendezése (22. ábra). Mindegyiknek jelentős szerepe van a többi talajtulajdonságot kialakító folyamatokban, a talaj termékenységében, nedvességforgalmában, a talajhasznosítás lehetőségeiben és feltételeiben. A méret szerinti kategória-határok tulajdonképpen szubjektíven meghatározottak, szinte minden ország (sőt talajfizikus) különböző határértékeket javasol és használ, ami a nemzetközi összehasonlítást gyakran jelentősen megnehezíti. Ennek demonstrálására mutatjuk be a 4. táblázatban néhány ország szemcseméret kategória-rendszerét, azok határértékeivel. Érdemes megfigyelni, hogy az egyes országok azt a mérettartományt bontják több kategóriába, amelyhez talajaik jelentős része tartozik, s így azok pontosabb és részletesebb elkülönítésére van szükség. Az egyes szemcsefrakciók ásványi elemzése jól tükrözi a különböző kőzetek és ásványok „mállékonyságát”. Például a durva szemcsefrakciókban többnyire a nehezen (lassan) málló kvarc dominál, míg a finomabb szemcsefrakciókban a jobban (könnyebben, gyorsabban) málló egyéb ásványok, elsősorban agyagásványok aránya válik meghatározóvá. Az elemi szemcsék mérete nagymértékben meghatározza azok fajlagos felületét (5. táblázat), amelynek viszont igen nagy jelentősége van a talaj szilárd és folyadékfázisa közötti kölcsönhatásokban, víz, elemek és anyagok megkötésében, felszabadításában, adszorpciós/deszorpciós folyamataiban. A fajlagos felületet a szemcseméreten túlmenően nagymértékben befolyásolja a szemcsék alakja, mint ez a 6. táblázatból szemléletesen kitűnik. Sajnos a talajfizika – jobb híján – gömb alakú talajszemcsékkel számol a meghatározásnál és értékelésnél egyaránt, jóllehet a talajszemcsék gyakorlatilag soha nem gömb alakúak, hanem többnyire különböző vastagságú lemezek.

44


4. táblázat A talajt alkotó elemi szemcsék méret szerinti csoportosítása Szemcsefrakció-kategóriák elnevezése és mérettartománya ATTERBERG és a Kacsinszkij USA rendszere Nemzetközi Talajtani rendszere Társaság rendszere

Szemcseméret, mm >3 2–3 1–2 0,5–1 0,25–0,5 0,10–0,25 0,05–0,10 0,02–0,05 0,01–0,02 0,005–0,01 0,002–0,005 0,001–0,002

< 0,001

durva kavics

kavics

kavics középfinom homok

fizikai homok

finom homok durva por

kavics

kavics

nagyon durva homok durva homok középfinom homok finom homok nagyon finom homok

fizikai agyag

finom por

agyag

durva vázrész

durva homok

iszap, por

középfinom por

agyag

Magyarország

durva homok

finom homok

finom homok

iszap, por

iszap

agyag

agyag

5. táblázat A szemcsefrakciók néhány fizikai jellemzője

átmérője, mm 2 0,2 0,05 0,02 0,002

A részecskék sugara, tömege, cm g 1,11·10-2 1,11·10-5 1,73·10-7 1,11·10-8 1,11·10-11

0,1 0,01 0,0025 0,001 0,0001

Fajlagos felület száma 1 g-ban

cm²/g

m²/g

9,0·101 (= 90) 9,0·104 5,7·106 9,0·107 9,0·1010

11,3 113,2 452,0 1132,0 11320,0

1,13·10-3 1,13·10-2 4,52·10-2 1,13·10-1 1,13

6. táblázat Talajszemcsék alakjának hatása a fajlagos felületre Dimenzió, cm

Térfogat, cm³

Összes felület cm²/cm³

Gömb Kocka

R = 0,6204 Oldalhossz = 1,0

1 1

4,84 6,00

Lemez (h = vastagság)

R=

1

2 + 2 π ⋅h h

1 1 1 1

2,1.101 2.104 4.104 2.105

Alak

h = 1.10-1 cm h = 1.10-4 cm h = 5.10-5 cm h = 1.10-5 cm

térfogat π ⋅h 1,73.100 5,64.101 7,98.101 1,78.102

A talaj méret szerinti szemcseösszetételének meghatározása a teljesen diszpergált talajszuszpenzióban történő ülepedés sebességének regisztrálásával történik, amely történhet pipettás módszerrel, vagy hidrométeres eljárással. Előbbi méret kategóriák szerinti százalékos szemcse-eloszlást, utóbbi kumulált szemcseméret-megoszlást ad meg. Gyakorlati célokra (talajhasználat, talajművelés, agrotechnika, öntözés, drénezés stb.) többnyire nincs szükség a különböző méretű elemi szemcsék (ill. szemcseméret kategóriák) pontos százalékos arányának ismeretére, hanem elég a talaj fizikai féleségének meghatározása. Ez a talaj szerves- és ásványi alkotórészeinek méret szerinti arányát kifejező, a gyakorlatban jól használható jellemző.

45


A fizikai talajféleség – hasonlóan a mechanikai összetételhez – igen stabil, hosszú idő alatt sem változó talajtulajdonság, amely alapvetően meghatározza a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságait, nagymértékben hat a talaj mechanikai tulajdonságaira (képlékenység, plaszticitás, művelésfizikai paraméterek), adszorpciós viszonyaira, fiziko–kémiai, kémiai sajátságaira, de ezeken keresztül természetesen a talaj levegő-, hő- és tápanyagforgalmára, s termékenységére is. A fizikai talajféleség meghatározására közvetlen és közvetett módszerek, helyszíni és laboratóriumi eljárások egyaránt rendelkezésre állnak. Ezek részleteit a „Talaj és agrokémiai vizsgálati módszerkönyv (Szerk. Buzás I.)” tartalmazza. A. A fizikai talajféleség helyszíni, érzékszervi vizsgálata. A vizsgálatot a talajszelvény homlokfalának megfelelő rétegébő1, illetve a fúróval begyűjtött „fúrómagból” kiemelt talajrészecskén végezzük, azt ujjaink között elmorzsolva, majd vízzel benedvesítve tésztaszerűvé gyúrva. 7. táblázat A fizikai talajféleség helyszíni érzékszervi meghatározása Fizikai talajféleség

Homok Homokos vályog Vályog Iszap Agyag

Ujjunk között morzsolva

Gyúrva

szárazon és nedvesen éles felületet érzünk apró szemcséjű homok mellett finom porszerű, vizesen sima felületű alkotórészek találhatók csak finom porszerű részeket érzünk, vizesen nem érdes, nem csúszós felületű kezünk foltos marad a rátapadt finom iszaptól, színe többnyire szürke szárazon nehezen nyomható szét, nedvesen síkos, csúszós

diónyi mennyiséget tésztaszerűvé gyúrva golyót formálni nem lehet golyót lehet formálni belőle, de hengerré még nem sodorható golyóvá és hengerré formálása lehetséges, gyűrű alakúra hajlítani nem lehet golyóvá és hengerré formálása, esetleg gyűrűvé hajlítása lehetséges golyót, hengert, gyűrűt, sőt „perecet” formálhatunk belőle

23. ábra A talaj mechanikai összetételének (fizikai talajféleség) meghatározása a helyszínen gyúrópróbával. a) homokos vályog; b) vályog; c) iszap; d) agyagos vályog; e) agyag

A fontosabb fizikai talajféleségek helyszíni, érzékszervi meghatározásához nyújt iránymutatást a 7. táblázat és a 23. ábra. A táblázatban feltüntetett kategóriákon túl a helyszínen kell – érzékszervi vizsgálatokkal – meghatározni a következőket: – lösz

jelenléte, jellege (eolikus, fluviatilis, infúziós stb.), porózussága, hidromorf bélyegek (vasrozsdásság, vasszeplők, glejes foltok. kiválások) jelenléte vagy hiánya;

– kavics, sóder, murva – kőzet– kőzettörmelék – egyéb durva vázrészek

mennyisége a felszínen (felszín borításának százalékában); szelvénybeli eloszlása (a talaj ásványi anyagának százalékában); mérete, alakja, tömődöttsége (cementá1tsága); megjelenésének terep alatti mélysége, rétegvastagsága;

46


– tőzeg (olyan, növényi maradványokból kialakult, még el nem szenesedett szerves anyag, amelynek rostos szerkezetű anyagában a növényi maradványok még jól felismerhetők) – lápföld (a talaj ásványi részével keveredett, különböző bomlásfokú tőzeg vagy kotu) – kotu (bomlott tőzeg, amelynek erősen humifikálódott anyagában az eredeti növényi maradványok már nem ismerhetők fel)

Szervesanyag-tartalma; elbomlottsági foka; anyaga és kísérő alkotórészei

Az érzékszervi vizsgálat eredményeit szövegesen (esetleg kódolva) a helyszíni talajfelvételezési jegyzőkönyvben rögzítjük. B. Fizikai féleség meghatározása a mechanikai összetétel alapján. A mechanikai összetétel homok (0,05–2 mm), iszap (0,002–0,05 mm) és agyag (< 0,002 mm) frakciójának mennyisége alapján a 24. ábrán bemutatott háromszög-diagram segítségével a fizikai talajféleség kategóriák egyszerűen leolvashatóak. C. Arany-féle kötöttségi szám (KA) meghatározása. Az Arany-féle kötöttségi szám az a cm³-ben kifejezett vízmennyiség, amelyet 100 g légszáraz talajhoz kell adagolni az ún. „fonalpróba” (25. ábra) eléréséig.

24. ábra A fizikai talajféleség meghatározása a mechanikai elemzés eredményei alapján. 1 = homok; 2 = vályogos homok; 3 = homokos vályog; 4 = vályog; 5 = homokos agyagos vályog; 6 = homokos agyag; 7 = iszapos vályog; 8 = iszap; 9 = iszapos agyagos vályog; 10 = agyagos vályog; 11= iszapos vályog; 12 = agyag

47


25. ábra Fonalpróba az Arany-féle kötöttségi szám (KA) meghatározásához. 1 = porcelán törő; 2.= porcelán vagy műanyag tál

D. A talaj telítési százalékának meghatározása. Az Arany-féle kötöttségi számhoz fizikai tartalmát tekintve igen hasonló a külföldi szakirodalomban általánosan használt telítési százalék (SP: saturation percentage) érték. Ez az a cm³-ben kifejezett vízmennyiség, amely 100 g abszolút száraz talajhoz adagolva szükséges ahhoz, hogy belőle az Aranyféle kötöttségi szám meghatározásánál leírt olyan csomómentes talajpépet keverjünk, amelynek felszínén a víz éppen összefüggő tükröző felületet alkot. Az SP számszerű értéke a tapasztalatok szerint mintegy 15 %-kal nagyobb, mint az Arany-féle kötöttségi szám. E. A talaj higroszkópos nedvességtartalmának (hy1) meghatározása. Higroszkópos nedvességnek azt a vízmennyiséget nevezzük, amelyet a száraz talaj a környező légtér páratartalmából megköt. Mivel nagysága a légtér relatív páratartalmán túlmenően a víz adszorpcióra képes fajlagos talajfelületétő1 függ, ez pedig fordítva arányos a talajt alkotó szemcsék méretével, a higroszkópos nedvességtartalomból következtetni lehet a fizikai talajféleségre. A talaj fizikai féleségének meghatározásánál célszerű e módszerek közül minél több értékelést figyelembe venni. Ezt könnyíti meg a 8. táblázat. Természetesen előfordulhat, hogy egy adott talaj a KA és a hyl alapján nem ugyanabba a kategóriába kerül, hiszen ezek tapasztalati összefüggéseken alapuló konvencionális „mutatók”. Mivel azonban a KA-t vízzel teljesen telített talajállapotban (pF = 0) határozzuk meg, a hyl értéke pedig a pF-6,2-nél mért nedvességtartalmat jelzi (lásd 6.8. fejezet), érthető, hogy az eredményeket az elemi szemcsék méret szerinti megoszlásán (a talaj mechanikai összetételén) kívüli egyéb talajtulajdonságok (agyag8. táblázat Határértékek a fizikai talajfeleség meghatározásához Fizikai talajféleség

1. Szerves homok 2. Homok 3. Homokos vályog 4. Vályog 5. Agyagos vályog 6. Agyag 7. Nehéz agyag 8. Nagy szervesanyagtartalmú lápos képződmények 9. Tőzeg, kotu 10. Durva vázrészek

Arany-féle kötöttségi szám KA

Higroszkóposság, hy1

Leiszapolható rész, %

< 25 25–30 30–37 37–42 42–50 50–60 > 60

< 0,5 0,5–1,0 1,0–2,0 2,0–3,5 3,5–5,0 5,0–6,0 > 6,0

< 10 10–25 25–30 30–60 60–70 70–80 > 80

–

> 8,0

–

– –

> 10,0 –

– –

Megjegyzés: a homok (1), a nagy szervesanyag-tartalmú lápos képződmények (8), valamint a tőzeg, kotu (9) nem ad fonalpróbát; s utóbbiak esetében a leiszapolható rész mennyisége sem jellemző. 48


ásvány-összetétel, szervesanyag-tartalom, szénsavasmész-tartalom, másfélszeres oxidok és vízoldható sók mennyisége) nem azonos mértékben befolyásolják. A hyl pl. különösen érzékeny a talajban előforduló agyagásványok minőségére, ezért az egységnyi agyagtartalomra jutó hyl-érték alapján jó következtetés vonható le a talajban domináns agyagásványok típusára. A hyl a szervesanyag-tartalomtól függően is nagyon változik. A KA ezekre kevésbé érzékeny, annál inkább a talaj iszaptartalmára. Mindezeknek megfelelően nagy szervesanyag-tartalmú elsősorban duzzadó rétegrácsú (szmektit típusú) agyagásványokat tartalmazó talajok hy-értékei, valamint nagy iszaptartalmú talajok KA értékei általában nagyobbak. mint a hasonló mechanikai összetételű (agyagtartalmú), de kis szervesanyagtartalmú, klorit vagy kaolinit agyagásvány-társulásokkal jellemezhető, illetve kis iszaptartalmú talajok esetében. Magyarország talajainak fizikai félesége – amelyet a 12. ábra térképvázlatán mutattunk be – igen változatos. 5.2. TALAJSZERKEZET Az elemi talajszemcsék (mechanikai frakciók) a talajok jelentős hányadában természetes állapotban nem külön–külön, hanem szerves és ásványi kolloidokkal összeragasztva, sajátságos képződményeket, aggregátumokat, ún. szerkezeti elemeket alkotva találhatók a talajokban. A szerkezeti elemek kifejezettsége, alakja, nagysága és állandósága jellemző a talajképződési folyamatokra, tehát fontos típusbélyeg („genetikai talajszerkezet”). A talaj szerkezeti állapota, a szerkezeti elemek vízzel és művelőeszközökkel szembeni ellenállósága a talaj agronómiai értékének, termékenységének fontos jellemzője („agronómiai talajszerkezet”). A talaj szerkezeti állapotának jellemzéséhez alapvetően három tényező leírása szükséges: – a talajszerkezet kialakulásának mértéke (a szerkezetesség foka, illetve a talaj szerkezetessége); – a talaj szerkezeti típusa (a szerkezeti elemek alakja, nagysága, térbeli elrendeződése), más szóval a genetikai talajszerkezet; – a talaj szerkezeti elemeinek vízzel és művelőeszközökkel szembeni ellenállósága. Ezek közül az első kettőt a helyszíni talajfelvételezéskor, a talajszelvény morfológiai leírása során jellemezzük, az utóbbit vagy szintén a helyszínen minősítjük, vagy eredeti szerkezetű talajminták laboratóriumi vizsgálata során határozzuk meg. 5.2.1. A TALAJSZERKEZET KIFEJEZETTSÉGÉNEK MÉRTÉKE (SZERKEZETESSÉG FOKA)

A talaj anyagában megfigyelhetünk (1) elemi szemcséket; (2) nem teljesen kifejlődött; (3) kifejlett és ép; (4) sérült vagy csonka szerkezeti elemeket (aggregátumokat); (5) durva vázrészeket; (6) kiválásokat, konkréciókat. A szerkezetesség fokára az (1), (2), (3) és (4) egymáshoz viszonyított aránya a jellemző. Ennek alapján a következő fokozatokat különböztethetjük meg: – Szerkezet nélküli talaj: a talaj anyagában szerkezeti elemek nem ismerhetők fel. A szerkezet nélküli talaj lehet: – Tömött, ha a talajrészecskék egységes anyaggá tapadtak össze, s minden irányban egyforma erő kell szétválasztásukhoz. Ilyenek pl. a mésszel összecementált homoktalajok, a leromlott szerkezetű, eliszapolt, összetömörített talajok, a nehéz mechanikai összetételű öntéstalajok. – Poros vagy homokos, ha az egyes elemi talajszemcsék nem tapadnak össze, hanem külön– külön fordulnak elő. Ilyenek általában a homoktalajok, különösen a futóhomokok, a szoloncsákok, a kotus láptalajok; a szology- és podzol talajok A-szintje, az igen kis morzsastabilitású talajok művelt rétege vagy öntözéssel eliszapolt felső rétege. –

Gyengén szerkezetes a talaj, ha kevés és gyengén kifejlődött szerkezeti elem található a talaj anyagában, nyomás hatására pedig sok törmelék, sérült vagy törött aggregátum és igen sok különálló elemi talajszemcse figyelhető meg benne. Gyengén szerkezetesek általában a könnyű mechanikai összetételtű talajok, a humuszos és réti öntéstalajok, szoloncsák-szolonyecek, valamint a kis morzsastabilitású talajok művelt rétege vagy öntözéssel eliszapolt felső szintje.

49


–

–

Közepesen szerkezetes a talaj, ha a talaj anyagának nagy részét jól kifejlődött, határozott alakú szerkezeti elemek képezik, ezek azonban a természetes állapotú (nem preparált, eredeti rétegzettségű) talajon nem mindig tűnnek szembe. Nyomás hatására a szerkezeti elemek nagy része ép marad, s csak kisebb mennyiségben fordulnak elő sérüIt vagy törött aggregátumok, illetve elemi szemcsék. Közepesen szerkezetesek általában a szántóföldi művelés alatt álló erdőtalajok, illetve azok B-szintje, a réti talajok és csemozjomok, illetve azok humuszos rétege, valamint a könnyű mechanikai összetételú szolonyec talajok. Erősen szerkezetes a talaj, ha anyagát természetes állapotban is jól szembetűnő szerkezeti elemek alkotják, amelyek nyomással, dörzsöléssel szemben igen ellenállóak, egymáshoz csak ritkán és kevéssé tapadnak. Kézzel elmorzsolva csak igen kevés sérült vagy törött aggregátum és elemi szemcse keletkezik. Erősen szerkezetes pl. egyes erdőtalajok B-szintje, az „oszlopos” szolonyecek B-szintje, valamint a természetes gyepnövényzettel borított csernozjomok humuszos rétege. 5.2.2. A TALAJSZERKEZET TÍPUSAI, GENETIKAI TALAJSZERKEZET

A szerkezeti elemek (mikro- és makroaggregátumok, nagyobb talajrögök) alakja, nagysága, porozitása és térbeni elrendeződése („architektúrája”) többnyire jellegzetes bélyege a talaj kialakulásának (genetikájának), képződési (ill. esetleg leromlási) folyamatainak. Ezen ismérvek szerinti genetikai talajszerkezet kategória-rendszert foglaltuk össze a 9. táblázatban. A főbb típusokat a 26. ábrán is bemutatjuk. A szerkezeti elemek térbeli kiterjedése alapján azok 3 nagy csoportja különböztethető meg: I. Köbös szerkezeti elemek a tér három irányában megközelítően egyformán fejlettek. II. Hasábszerű szerkezeti elemek a tér két irányában (vízszintesen) gyengén, függőleges irányban jól fejlettek. III. Lemezszerű szerkezeti elemek a tér két irányában jól, függőleges irányban gyengén fejlettek. E három nagy csoporton belül a szerkezeti elemek környező elemekhez való idomulása, a szerkezeti elemek éleinek szögletessége, illetve legömbölyödött volta, valamint a szerkezeti elemek porózussága és mérete szerint az alábbi talajszerkezet-típusok különböztethetők meg. I/1. Poliéderes. Az egyes – többé-kevésbé szabályos – szerkezeti elemeket határozott élek és síklapok határolják. Az egyszerűbb mértani idomokhoz (gúla, oktaéder) hasonló szerkezeti elemek egymástól élesen és könnyen elválnak. Ásáskor vagy késsel megbontva építőkocka-szerű mozaikokra esnek szét. Poliéderes szerkezet jellemzi pl. a barna erdőtalajok felhalmozódási szintjeit, valamint a réti csernozjomok, de különösen a réti talajok humuszos és mészakkumulációs szintje közti átmeneti réteget. I/2.Diós. Az egyes – igen sok szögletű – szerkezeti elemeket jól fejlett éles élek és síklapok vagy csaknem síklapok határolják, azok egymástó1 könnyen elválnak. Ásáskor a száraz állapotban mogyorónyi vagy diónyi szerkezeti elemek a dióhoz hasonló csörgő hang kíséretében gördülnek. Diós szerkezet jellemzi pl. a barna erdőtalajok felhalmozódási szintjeit. I/3. Szemcsés. Az egyes szerkezeti elemeket legömbölyödött és sík felületek vegyesen határolják, az élek egy része szintén legömbölyödött. Szemcsés szerkezet jellemzi pl. a Ramann-féle barna erdőtalajok B-szintjét, a réti csernozjomok és réti talajok szántott réteg alatti szintjeit. I/4. Rögös. Az egyes szerkezeti elemeket görbült felületek határolják, azok általában nagyobb kiterjedésűek, lazán illeszkedők. Az egyes elemek között sok durva pórus, hézag van, a szerkezeti elemek viszont nem porózusak. Agronómiai szempontból igen kedvezőtlen típus, amely gyakran a helytelen talajművelés, öntözés következtében jön létre. I/5. Morzsás. A porózus, egymáshoz lazán illeszkedő szerkezeti elemeket a legömbölyödött élek és legömbölyödött felületek jellemzik. Agronómiai szempontból a morzsás szerkezet a legkedvezőbb szerkezeti állapot. Morzsás szerkezetűek a jó kultúrállapotban lévő csernozjom barna erdőtalajok és réti talajok.

50


9. táblázat A talajszerkezet típusai II. Hasábszerű: Szerkezeti elemek a tér két irányában (vízszintesen) gyengébben, függőleges irányban jobban fejlettek

I. Köbös: Szerkezeti elemek a tér irányában megközelítően egyformán fejlettek

A szerkezeti elemek szögletes vagy legömbölyített élei a környező elemekhez idomulnak

A szerkezeti elemek szögletes vagy legömbölyített élei a környező elemekhez nem idomulnak

A szerkezeti elemeket sík A szerkefelületek határolják, az élek zeti eleA szerkezeti elemek szögletesek meket legömbölyödött és sík felüle- gyengén sokigen porótek haszögsokporózusok tárolják letűek szögzusok sok leletűek gömbölyödött éllel szerkezet- 1. poli2. diós 3. szem- 4. rögös 5. morméret éderes csés zsás apró, vékony közepes durva, vastag igen durva, igen vastag

apró poliéderes < 5 mm poliéderes 5–15 mm

apródiós < 7 mm diós 7–15 mm

aprószemcsés < 2 mm szemcsés 2–5 mm

aprórögös < 10 mm rögös 10–50 mm

aprómorzsás < 2 mm morzsás 2–5 mm

durva poliéderes > 15 mm -

durvadiós > 15 mm -

durvaszemcsés > 5 mm -

durvarögös 50–100 mm hantos > 100 mm

durvamorzsás > 5 mm -

A szerkezeti elemek felső része

éles élekkel határolt

1. hasábos (prizmás) apróprizmás* < 20 mm prizmás* 20–50 mm durva prizmás* > 50 mm -

legömbölyödött

III. Lemezszerű: Szerkezeti elemek a tér két irányában (vízszintesen) jobban, függőlegesen gyengébben fejlettek

2. oszlopos

lemezszerű

apróoszlopos* < 20 mm oszlopos* 20–50 mm durva oszlopos* > 50 mm -

1. lemeles** < 1 mm 2. lemezes** 1–3 mm 3. táblás** 3–5 mm 4. réteges** > 5 mm

* a hasábok és oszlopok átmérőjének mérete; ** a fekvő rétegek függőleges irányban mért vastagsága

II/1. Hasábos (prizmás). A szerkezeti elemeket egyenes, sokszor viaszfényű síklapok határolják, amelyek élei élesek, kifejezettek. Jellemző erre a szerkezeti típusra, hogy a megnyúlt hasábok (prizmák) felső része (feje) is éles élekkel és síklapokkal határolt. Négyszöghöz közelálló keresztmetszetű szerkezeti elemek esetén prizmás szerkezeti tipusról beszélünk. Ez a szerkezeti forma általában a tömődött felhalmozódási szintekre jellemző, így pl. az agyagbemosódásos és pszeudoglejes barna erdőtalajok B-szintjére, valamint a szolonyeces réti talajok és réti szolonyecek B-szintjére. Megtalálhatók azonban a réti talajok tömődött rétegeiben is. II/2. Oszlopos. Az előbbi csoporttól abban tér el, hogy a megnyúlt szerkezeti elemek felső része (az ún. oszlopfej) legömbölyödött. Az oszlopos szerkezet elsősorban a szolonyec talajokra jellemző, bár némi oszloposság már a szoloncsák–szolonyec talajokban is megfigyelhető. III/1. Leveles. III/2. Lemezes. III/3. Táblás. III/4. Réteges. 51


26. ábra A talaj szerkezeti elemei. I. 1. Poliéderes. 2. Diós. 3. Szemcsés. 4. Rögös. 5. Morzsás. II. 1. Prizmás. 2. Oszlopos. III. 1. Leveles. 2. Lemezes. 3. Táblás. 4. Réteges. a) pikkelyes; b) lencsés.

Az utóbbi négy talajszerkezet-típusnál a szerkezeti elemek a tér két irányában (vízszintesen) többnyire sík felületekkel határoltak, laposak. A szerkezeti elemek lapjainak vastagsága szerint különíthető el a leveles–lemezes–táblás–réteges szerkezeti típus. A leveles szerkezet egyes agyagbemosódásos barna erdőtalajok és pszeudoglejes barna erdőtalajok A-szintjeiben fordul elő leginkább, a lemezes, táblás és réteges szerkezet pedig elsősorban a szolonyec talajok A-szintjeiben figyelhető meg. Külön elbírálás alá esik, de tulajdonképpen mégis a. talajszerkezeti típusok közé tartozik a tőzeges láptalajok rostos, valamint a gyökérrel teljesen átszőtt gyepszintek nemezszerű szerkezete is. 5.2.3. AGRONÓMIAI TALAJSZERKEZET, A TALAJSZERKEZET STABILITÁSA

A talajtermékenység alapfeltétele víz, levegő és felvehető növényi tápanyagok egyidejű jelenléte a talajban, amit annak polidiszperzitása biztosít – többé vagy kevésbé. Mégpedig akkor, ha különböző méretű elemi szemcsék és – „belső porozitással” is rendelkező – aggregátumok megfelelő arányban és térbeli elrendeződésben fordulnak elő, változatos méretű pórusrendszert kialakítva. A jó talajszerkezetnek számos talajfunkcióban van megkülönböztetett fontosságú szerepe: – a növény talajökológiai feltételeinek biztosítása; – hő, víz, növényi tápanyagok és különböző szennyező anyagok raktározása, ill. transzportja; – a talajra vagy a talajba jutó szennyező anyagok szűrése; – anyagforgalmi folyamatok (transzport, transzformáció); – természetes és ember okozta stresszhatások pufferolása; – az élővilág jelentős részének élettere, s ily módon a biodiverzitás fontos tényezője.

52


A funkciók zavartalansága csak akkor tartós, ha a talajszerkezet stabil, aggregátumai ellenállnak a különböző romboló hatásoknak, mint amilyen a víz különböző hatásai, vagy különböző közvetlen mechanikai behatások: ember, állatok vagy gépek taposó hatása; nem megfelelő agrotechnika morzsaromboló hatása; stb. A talajszerkezet képződése, morfológiai jellemzői, valamint vízzel és mechanikai hatásokkal szembeni érzékenysége, stabilitása, a talaj mechanikai összetételétől, a szervetlen és szerves kolloidok (agyagásványok, humuszanyagok) mennyiségétől és minőségétől, a talaj biológiai aktivitásától, valamint az emberi beavatkozásoktól (földhasználat, művelési ágak, vetésszerkezet, vetésforgó, agrotechnika, elsősorban a talajművelési rendszer) függ. 10. táblázat Talajtömörödés és szerkezetleromlás, mint az egyik legjelentősebb talajdegradációs folyamat (a Világ Globális Talajdegradációs Felmérése (GLobal Assessment of SOil Degradation) (GLASOD) adatai szerint) A talaj fizikai degradációjának (P) típusai: feltalaj kérgesedése (Pk); tömörödés (Pc); szikesedés miatt leromló talajszerkezet (Ps); belvízveszély megjelenése (Pw) Fentiek közül kiemelve: Tömörödés Kiterjedés a tömörödés mértéke szerint (a Föld talajainak %-ában

Gyenge Közepes Erős Szélsőséges Összesen Nincs

34,9 22,1 11,3 – 68,3 31,7

Kiterjedés a különböző kontinenseken (a Föld talajainak %-ában

Afrika Dél-Amerika Észak-Amerika Ázsia Ausztrália Európa Összesen

18,2 4,0 1,0 9,8 2,3 33,0 68,3

A nem megfelelő talajhasználat súlyos és nehezen helyrehozható talajszerkezet-leromláshoz vezet(het), amely sajnos világszerte az egyik legkiterjedtebb és legnagyobb károkat okozó talajdegradációs folyamattá vált. Erre mutatunk be néhány megdöbbentő adatot a 10. táblázatban az ENSz Környezetvédelmi Programjának (UNEP) Globális Talajdegradáció Felmérése (GLASOD) alapján. A felmérés során a talaj fizikai degradációjának különböző formái (kérgesedés, cserepesedés; tömörödés; szikesedés miatt leromló talajszerkezet, belvíz) is felmérésre, okai is elemzésre kerültek. Ezek közül az erdőirtások, a túllegeltetés, a kizsarolás, az ipari és bányászati tevékenység, valamint az ésszerűtlen földhasználat bizonyult legjelentősebbnek. Magyarországon az erőltetett nagyüzemi termelés időszakában a nehéz erőgépeket és kapcsolt gépsorokat alkalmazó gyakori túlművelés, a nem megfelelő időben és nedvességállapotban elvégzett talajművelési beavatkozások, a monokultúrás, vetésforgót egyáltalán nem, vagy nem megfelelően alkalmazó növénytermesztés nagy területeken okozott talajszerkezet-leromlást, tömörödést, s vezetett a talaj nedvességforgalmának szélsőségesebbé válásához. A 11. táblázatban a talajszerkezet leromlásának főbb természeti és emberi tevékenység okozta tényezőit foglaltuk össze, rámutatva egyben ezek megelőzésének/kivédésének/mérséklésének, a jó talajszerkezet megőrzésének lehetőségeire is. 5.3. POROZITÁSVISZONYOK Az elemi szemcsék és szerkezeti elemek között alakul ki a talaj pórusrendszere. Ennek legfontosabb jellemzője a pórusok össztérfogata (összes porozitás), méret szerinti megoszlása (differenciált porozitás), alakja, térbeli elrendeződése (architektúrája), a pórustér folyamatossága. Sajnos a talajtani tudomány még ma sem tisztázta és definiálta egyértelműen a „pórus” fogalmát. Legtágabb értelemben véve pórusnak tekinthető egy egységnyi térfogatú talaj azon hányada, amelyet nem szilárd fázis és nem „biológiai fázis” (élőszervezetek, gyökérzet stb.) foglal el. Ilyen értelemben pórusnak tekinthetők a repedések, a gyökér- és állatjáratok (az ún. biológiai csatornák), a szilárd fázis

53


11. táblázat A talaj fizikai degradációjának okai és korlátozásának lehetőségei Fő okok Természeti tényezők

Emberi tevékenység

A korlátozás lehetőségei

Szerkezet-leromlás, tömörödés

–

talajszerkezet-képző és stabilizáló anyagok hiánya – szervetlen és szerves kolloidok – cementáló anyagok – biológiai komponensek (gyökerek, mikrobiológiai és földigiliszta tevékenység) – természetes szerkezet-leromlás – nagy intenzitású záporok – felszíni lefolyás, vízborítás – kémiai talajtulajdonságok (pl. szikesedés stb.) következtében

–

– – –

–

– megfelelő agrotechnika gépesítés (nehéz gépek hasz– talajművelés (időpont, nednálata, összetett műveletek, vességállapot, pontosság, „túlművelés”) műveletek „minősége” és – ↑ nem megfelelő nedvességszáma) ← technikai háttér viszonyok mellett – vetésszerkezet, vetésforgó – nem megfelelő talajnedvességszabályozás: – szerves anyag visszajuttatása a biológiai körforgalom– öntözés (intenzitás; módszer) ba – drénezés – öntözés (nedvességforga– a talaj szervesanyag-forgalmálom-szabályozás) nak kedvezőtlen megváltozása – kémiai talajjavítás (savanyú és szikes talajok, homoktalajok a kémiai talajtulajdonságok; a biológiai degradáció; a szerves stb. javítása) trágyák hiánya; a növényi ma- – talaj kondicionálás radványok és nem káros melléktermékek és hulladékok nem megfelelő mértékű visszajuttatása az anyagforgalom körfolyamatába

–

Szélsőséges nedvességforgalom éghajlati szélsőségek – helytelen – területhasználat – túl sok, vagy túl kevés csapadék – vízgyűjtő-használat – egyenetlen tér- és időbeni – helytelen agrotechnika eloszlás ↓ szélsőséges mechanikai összeszerkezet-leromlás tétel felszíni kéregképződés kedvezőtlen talajszerkezet eketalpréteg sekély termőréteg (szilárd kőzet, mészkőpad, cementált vagy tömörödött rétegek a talaj felszínén, illetve annak közelében) erős felszíni lefolyás – a területről → szárazság – a területre → túlnedvesedés, felszíni vízborítás

Talajnedvesség-szabályozás – melioráció – a víz- és szélerózió csökkentése – talajjavítás (savanyú, szikes és homoktalajok stb.) – mélylazítás – a talajszerkezet javítása és stabilizálása ↓ a vízfelhasználás hatékonyságának javítása – öntözés – drénezés (felszíni és felszín alatti

elemei között, valamint a szerkezeti elemek belsejében kialakuló szűkebb értelemben vett pórusok, a talajszemcsék felületén szorpciós erőkkel megkötött filmszerű vízhártya, a kicserélhető kationok hidrátburka, sőt a táguló rétegrácsú agyagásványok rétegrácsába beépülő víz által elfoglalt tér is, annak ellenére, hogy szerepük a talaj anyag- és energiaforgalmában, termékenységében igen nagy mértékben különböző. A talaj összporozitása viszonylag egyszerűen meghatározható a talaj folyadékkal való telítésével vagy a talaj sűrűsége és térfogattömege alapján számítva. Az összporozitás azonban – épp az említettek miatt – egymagában keveset mond. A talajban végbemenő víz- és levegőmozgást (a talaj víz-, levegő- és hőforgalmát) ugyanis nem a pórusok össztérfogata, hanem egyéb jellemzői (méret, elrendeződés, folyamatosság) határozzák meg elsősorban, s a növényeknek sem porozitásigényük, hanem vízés levegőigényük van. A pórusviszonyok határozzák meg, hogy a talajban lévő víz milyen hányada milyen erők hatása alatt áll, milyen gyors mozgásra képes, s mennyire hozzáférhető a különböző nö-

54


vények számára. Ezek a jellemzők pedig a növény vízellátása szempontjából megkülönböztetett jelentőségűek. A talaj pórusterének általánosan elfogadott osztályozását mutatjuk be a 27. ábrán. Az ábráról szemléletesen kitűnik, hogy a pórusok méretétől, méret szerinti megoszlásától függően megkülönböztethető a talajban a: – gravitációs pórustér (nagyobb méretű, könnyen és gravitációsan is vízteleníthető pórusok); – kapillár-gravitációs pórustér (közepes méretű, gravitációsan már csak kis részben vízteleníthető pórusok); – kapilláris pórustér (kis méretű, elsősorban kapilláris erők hatása alatt álló, gravitációsan nem vízteleníthető pórusok, amelyek víztartalma a növények nagy része számára felvehető). Vitatott további két nedvességfrakció által elfoglalt térfogat „pórus”-kénti számbavétele, hisz ez a víz sok szempontból a szilárd fázishoz hasonlóan viselkedik: nem, vagy alig vesz részt a vízmozgásban; a növények túlnyomó része számára nem, vagy csak kivételes esetekben és elenyésző hányadában felvehető. Ez a két frakció: – szorpciós erőkkel kötött víz (a szilárd fázis elemi szemcséinek felületén kialakuló filmszerű vízburok, valamint az adszorbeált kationok hidrátburka); – duzzadó rétegrácsú agyagásványok kristályrácsába bezárt víz. A pórusok méret szerinti megoszlásának, alakjának, térbeli elrendeződésének (architektúrájának), kontinuitásának közvetlen meghatározása igen bonyolult még a lézertechnika, a pásztázó elektronmikroszkóp, a számítógép-technika felhasználásával is. A talaj pórus-viszonyait legegyszerűbben és legszemléletesebben a pórusok vízzel szembeni viselkedésével jellemezhetjük. Az ugyanis, hogy a talajban előforduló víz milyen hányada milyen erők, milyen mértékű hatása alatt áll, a pórusviszonyok felsorolt jellemzőinek függvénye. Ilyen módon az viszonylag egyszerűen meghatározható, modellezhető és különböző gyakorlati célokra interpretálható (vízmozgás a talajban, a növény vízfelvétele stb.).

27. ábra Összefüggés a pórusviszonyok és a talajnedvesség állapotjellemzői között

55


Egy talaj pórusviszonyairól az ún. „differenciálporozitás” nyújt kellő részletességű információkat. Erre mutatunk be egy példát a 28. ábrán. Az ábra részletes képet nyújt a talaj három fázisának arányáról: – szilárd fázis ásványi része és szervesanyag-tartalma; – folyadékfázis különböző erők hatása alatt álló hányada (gravitáció, kapilláris erő, szorpciós erők); – levegővel telt pórustér; továbbá: – a tározott víz növények számára történő hozzáférhetőségéről, felvehetőségéről; – a különböző energiaállapotú talajoldattal telt pórusok méret szerinti megoszlásáról.

28. ábra Egy homokos vályog talaj differenciálporozitása

Fentiek alapján könnyen érthető, hogy a talaj porozitásviszonyairól, összporozitásáról és pórusainak méret szerinti megoszlásáról a víz-visszatartási (pF) görbe (lásd 6.2. fejezet) nyújt jó felvilágosítást, s tulajdonképpen ez jelenti a legegyszerűbb és legkönnyebben interpretálható differenciálporozitás meghatározási módszert. 5.4. EGYÉB TALAJFIZIKAI TULAJDONSÁGOK A mezőgazdasági vízgazdálkodás, illetve a nedvességforgalom szabályozás talajtani megalapozásához szükséges még néhány talajjellemző, illetve anyagforgalmi folyamat ismerete, amelyek részletes ismertetésére itt nem térünk ki, csupán hivatkozunk a megfelelő szakirodalomra: (1) Helyszínen leírandó talajtulajdonságok – durva vázrészek aránya a felszínen és az egyes talajrétegekben; – felszín és egyes talajrétegek repedezettsége (duzzadása–zsugorodása); – felszín és egyes talajrétegek tömődöttsége;

56


–

talajszelvény felépítése (rétegek, szintek egymásutánisága, vastagsága, átmenete a következő szintbe); – humuszos réteg vastagsága; – biológiai tevékenység nyomai (gyökérzet, állatjáratok); – hidromorf bélyegek megjelenése; – kiválások, konkréciók előfordulása; – talajjképző kőzet. (2) Laboratóriumban meghatározandó talajtulajdonságok – sűrűség; – térfogattömeg; – talajok mechanikai tulajdonságai (képlékenység, plaszticitás). (3) A talaj levegőforgalmának jellemzése (levegőkapacitás, levegőáteresztő képesség, talajlevegő összetételének elemzése). (4) A talaj hőháztartásának jellemzése (hőkapacitás, hővezető képesség, fajhő).

57

6. A TALAJ VÍZGAZDÁLKODÁSI TULAJDONSÁGAI

6. A TALAJ VÍZGAZDÁLKODÁSI TULAJDONSÁGAI A víz sokoldalú szerepét a talaj funkcióiban, tulajdonságaiban, anyag- és energiaforgalmi folyamataiban elsősorban négy tényező szabja meg: – a talajnedvesség mennyisége, tér- és időbeni eloszlása; – a talajnedvesség állapota (halmazállapot, energiaállapot); – a talajnedvesség kémiai összetétele (koncentráció, ionösszetétel); – a talajnedvesség mozgása (páramozgás; folyadékmozgás két- és háromfázisú talajrétegekben). Ezek kapcsolatrendszerét mutatjuk be a 29. ábrán.

29. ábra A talaj vízgazdálkodási tulajdonságai. A folyamatos vonallal bekeretezett tényezők közvetlenül meghatározhatók; a szaggatott vonallal bekeretezett tulajdonságokra a mérési adatok alapján következtethetünk.

A talajnedvesség aktuális mennyisége négy tényezővel jellemezhető szabatosan: – a talaj nedvességtartalmával; – a nedvességtartalom talajszelvénybeli eloszlásával (nedvességprofil); – a nedvességprofilok térbeli megoszlásával; – fenti tényezők időbeli dinamizmusával. A mennyiség egymagában még nem határozza meg a növények vízellátásának lehetőségeit, hisz ez függ a nedvesség növények számára való felvehetőségétől, a talajnedvesség halmazállapotától (jég, folyadék, pára), a talaj nedvességpotenciáljától (6.2. fejezet), tehát attól, hogy a talajnedvesség mely hányada milyen erők hatása alatt áll, milyen erővel kötődik a talaj szilárd fázisának elemeihez. A talajnedvesség – a pF-görbék által szemléletesen kifejezett – energiaállapotát, a talaj elemi szemcséinek, mikro- és makroaggregátumainak, szerkezeti elemeinek, illetve az ezek közötti kialakult pó-

59


rusoknak a mérete, alakja és térbeli elrendeződése határozza meg. Ezek heterogén méret szerinti megoszlása teszi lehetővé a víz és levegő egyidejű jelenlétét a talajban: a durva pórusok már kis szívóerő hatására kiürülnek, illetve levegővel telítődnek, amikor a finom pórusokban még jelentős mennyiségű, a növények számára hozzáférhető víz van, ami a növény tápanyagfelvétele és zavartalan anyagcseréje szempontjából elengedhetetlen követelmény. Ennek megfelelően a talajfizikában széles körben alkalmazzák a pórusok, illetve nedvességformák megjelölésére a „gravitációs”, „kapilláris-gravitációs” és „kapilláris” pórus kategóriákat, a szorpciós erőkkel közötti, ún. „hártyavíz” megjelölést, illetve a „felvehető” és „nem felvehető” nedvességtartalom definíciókat (27. és 28. ábra). Nagyon leegyszerűsítve a pórusméret-nedvességpotenciál összefüggést, megállapítható, hogy a magasabb tenziótartományban (~ kisebb nedvességtartalom) a szorpciós erők hatása a döntő, majd a növekvő pórusmérettel először a kapilláris erők, végül a gravitáció hatása válik uralkodóvá, meghatározóvá. Ebből következik, hogy a magas tenziótartományban a talajok mikrostruktúrája (ásványi öszszetétel, agyagásványok típusa, állapota, kristályformája, a szerves és szervetlen amorf kolloidok típusa, minősége és mennyisége), az elemi szemcsék tulajdonságai és az ebből adódó fajlagos felület határozza meg a nedvességállapotot, a talaj nedvességpotenciálját. Alacsony tenziótartományban viszont a diszperziófoknak, az aggregáció mértékének, illetve a talaj szerkezeti állapotának van arra döntő hatása, telített-közeli állapotban pedig a térfogattömeg által jellemezhető összporozitás hatása érvényesül. A talaj nedvességpotenciáljából vezethetők le a talajban végbemenő vízmozgás törvényszerűségei, feltételei, iránya, sebessége stb. A vízmozgásnak tulajdonképpen két alapvető esete különböztethető meg: a folyadékmozgás és a páramozgás. Ez utóbbi általában a kialakuló hőmérséklet-gradiens hatására végbemenő diffúzió-desztilláció típusú jelenség. Az oldott anyagok forgalma szempontjából természetesen nincs közvetlen jelentősége, de a talajnedvesség dinamikája, sőt a növények vízellátása szempontjából nem elhanyagolható. Különösen a Föld szélsőséges klímájú, nagy hőmérsékletingadozású, száraz területein. Az arid zóna száraz térségeiben a nagy napi hőmérséklet-ingadozások, a talajban kialakuló nagy hőmérséklet-gradiens okozta páramozgás, illetve „föld alatti harmat” a gyér növényzet vízellátásának gyakran kizárólagos vízforrása, a túlélés egyetlen alternatívája. A folyadékmozgás (víz- és oldatmozgás) két alapvető esete a talaj kétfázisú, illetve háromfázisú rétegeiben végbemenő nedvességmozgás. Az első esetben a talaj teljes pórusterét folyadék tölti ki, s így a folyadékmozgás – első közelítésben – jól jellemezhető a hidraulikus gradiens és a hidraulikus vezetőképesség hatását megfogalmazó Darcy-törvénnyel. A folyadékmozgás során a talaj szilárd fázisa sem marad, változatlan, s abban gyakran olyan jelentős változások következnek be, amelyek a folyadékmozgás egész mechanizmusát megváltoztatják, gyakran látszólagos anomáliákat idéznek elő. Különösen nagy agyag- és duzzadó agyagásvány-tartalmú, erős Na+-telítettségű szikes talajokon. Még bonyolultabb a talaj háromfázisú rétegeiben történő folyadékmozgás törvényszerűségeinek egzakt leírása. Itt ugyanis a szilárd fázis pórusainak csak egy részét tölti ki víz, másik része levegővel telt. A folyadékmozgás sebessége az arra ható erők gradiensének algebrai összegétől és a talaj adott szívóerőnél folyadékkal telt (tehát annak vezetésére alkalmas) pórusainak „aktív” keresztmetszetétől függ. Következésképpen a háromfázisú talaj kapilláris vezetőképessége nem egy számmal, hanem egy függvénnyel jellemezhető. A telítetlen rétegekben végbemenő vízmozgás egy nedvességtartalomkülönbség gradiens áltat irányított diffúziós folyamatnak is felfogható, így diffúzióegyenletekkel is leírható. A talajban való folyadékmozgás pontos, kvantitatív leírását alapvetően három tény nehezíti: – a talajtulajdonságok nagy tér- és időbeli variabilitása; – a talaj folyadékfázisa (extrém kivételektől eltekintve) nem H2O, hanem különböző töménységű és kémiai összetételű oldat; – a talaj szilárd és folyadékfázisa közti kölcsönhatás. Fentiek miatt az ideális porózus közegben végbemenő vízmozgás leírására kidolgozott egyenletek, modellek a talajtanban korlátozott érvényűek, felhasználási területük behatárolt. A talajoldat jel1emzése, dinamikájának kutatása pedig ma már szinte külön tudományág.

60


6.1. A TALAJ NEDVESSÉGTARTALMA, NEDVESSÉGFORGALMA A talaj nedvességforgalmának fő jellemzői a talajnedvesség mennyisége, állapota, kémiai összetétele és mozgása (29. ábra). Egy adott terület nedvességforgalmának szabatos jellemzéséhez a következő négy tényező ismerete szükséges: a talaj nedvességtartalma (Θ), a nedvességtartalom vertikális eloszlása a talajszelvényben (nedvességprofil: Θf/d/)

⎫

a nedvességtartalom

–

a nedvességprofilok horizontális megoszlása a területen (Θf/d, x, y/),

⎬ ⎭

térbeli eloszlása

–

az időbeni dinamizmus (Θf/d,x , y, t/).

– –

A talaj nedvességtartalma kifejezhető – tömegszázalékban:

n − sz ⋅ 100 n n − sz Θt = ⋅ 100 – száraz tömeg alapon: sz Θ = Θ t ⋅ Ts térfogatszázalékban:

–

–

nedves tömeg alapon:

Θ tn =

– mm-ben (1 térfogatszázalék = 1 mm víz/10 cm-es talajréteg), ahol: Θ = nedvességtartalom térfogatszázalékban; Θt = nedvességtartalom tömegszázalékban (száraz tömeg alapon); Θtn = nedvességtartalom tömegszázalékban (nedves tömeg alapon); n = a nedves talaj tömege; sz = a száraz talaj tömege; Ts = a térfogattömeg. A talaj nedvességtartalmának meghatározása. A mezőgazdasági vízgazdálkodás és a talajnedvesség szabályozás leggyakrabban szükséges mérési módszere. Ennek ellenére ma még nincs olyan eljárás, amellyel a teljes nedvességtartományban, zavaró tényezők nélkül, egyszerűen, gyorsan, megbízhatóan és pontosan meghatározható, folyamatosan regisztrálható a talaj nedvességtartalma. A különböző elveken való meghatározások előnyeit és hátrányait foglaltuk össze a 13. táblázatban.

A meghatározások elvi alapjai a következők: Szárítószekrényes eljárás. A begyűjtött nedves talajmintákat lemérjük, majd szárítószekrényben 105 °C-on tömegállandóságig kiszárítva határozzuk meg száraz tömegét, illetve – a két mérés különbségeként – a talaj nedvességtartalmát. Tenziométeres eljárás. A tenziométer – amelynek vázlatát a 30. ábrán mutatjuk be – tulajdonképpen egy vízzel töltött és manométerrel összeköttetésbe hozott porózus kerámiacsésze, amely permeábilis a víz, de impermeábilis a levegő számára. Méréskor az előzetesen kiforralt desztillált vízzel buborékmentesen feltöltött tenziométer kerámiacsészéjét a talajba helyezzük. A talaj szilárd fázisának szívóereje hatására a csészén keresztül víz szivárog a talajba. Mivel a tenziométer levegő számára zárt belső terébe kívülről nem juthat be levegő, a kiszivárgott víz miatt a belső térben vákuum keletkezik, amelynek mértékét a manométer (ritkábban higanyos, többnyire Bourdon-manométer) regisztrálja. A csészén keresztül a szivárgás akkor szűnik meg, ha a talajnedvesség „szívóereje” egyensúlyba jut a tenziométer belső terében keletkezett vákuum mértékével. Ha a talajnedvesség „szívóereje” benedvesedés miatt csökken, akkor ellenkező irányú szivárgás indul meg a kerámiacsészén keresztül a talajból a tenziométer belső terébe, ahol ezáltal csökken a vákuum, és új egyensúlyi állapot jön létre, kisebb tenzió értékekkel.

61


13. táblázat A talaj nedvességtartalmának meghatározására szolgáló néhány módszer előnye és hátránya Módszer

Előnyei

Hátrányai

Tenzióméteres eljárás

teljes nedvességtartományban használható; hőmérsékletre és sótartalomra nem érzékeny; pontos (kalibrációs standard) egyszerű, gyors; helyszíni mérésekre és folyamatos regisztrálásra is alkalmas; a talajnedvesség energiaállapotát (felvehetőségét) is méri

Elektromos ellenállás mérésén alapuló módszer

helyszíni mérésekre és folyamatos regisztrálásra alkalmasak; gyakorlatilag a teljes nedvességtartományban használhatók (bár nem egyforma pontossággal)

mintavétel szükséges hozzá (→ mintavételi hibák), emiatt nem reprodukálható, folyamatos regisztrálásra nem alkalmas; munkaigényes csak az alacsony tenziótartományban (pF 0–3) használható; zavarja a hőmérséklet („hőmérőhatás”) és a hiszterézis (nedvesedési és száradási pF-görbék különbsége); a kerámiacsésze és a talaj közti jó kontaktus (különösen erősen duzzadó–zsugorodó talajokban) nehezen biztosítható só- (elektrolit-) és hőmérséklet-érzékenyek; a blokkok és a talaj közti jó kontaktus (különösen erősen duzzadó– zsugorodó talajokban) nehezen biztosítható; az „elemek” élettartama nedves és savanyú talajokban korlátozott; előfordul zavaró „hiszterézishatás” berendezés költséges; meghatározását a növényi gyökerek, a talajban előforduló Cl-, Fe- és B-atomok zavarják; kalibráció szükséges; pontosság nem mindig kielégítő; rétegzett talajban a mért értékek értelmezése és értékelése körülményes berendezés költséges; terepi mozgatás nehézkes és veszélyes; nedvességtartalom-meghatározáskor a talaj térfogattömegének ismerete szükséges

Szárítószekrényes eljárás

Neutronszóródásos módszer

γ-sugár-gyengítési módszer

helyszíni mérésekre alkalmas; gyakorlatilag a teljes nedvességtartományban használható; jól reprodukálható; nem só- és hőmérsékletérzékeny gyakorlatilag a teljes nedvességtartományban használható; jól reprodukálható; nem só- és hőmérséklet-érzékeny, rétegzett talajok vizsgálatára is alkalmas

30. ábra A talaj nedvességtartalmának meghatározása tenziométerrel

62


A tenziométer tehát tulajdonképpen a talajnedvesség „szívóerejét” kifejező, ún. „matrixpotencíált” méri. A manométeren leolvasott vákuum vízoszlop-cm-re számítható át, s ennek alapján az adott talajra jellemző pF-görbéről (lásd 6.2. fejezet) közvetlenül leolvasható a mért tenziónak megfelelő nedvességtartalom. A módszer előnyei miatt – hátrányai ellenére – világszerte általánosan elterjedt a talaj nedvességforgalmának regisztrálására. Könnyű mechanikai összetételű homoktalajokon a tenziométer eredményesen felhasználható a talaj nedvességforgalmának teljes automatizálására is, hisz az öntözés megindítása és leállítása közti teljes nedvességtartomány a tenziométer méréstartományába esik. Az elektromos ellenállás mérésén alapuló módszerek. A módszerek lényege, hogy a talajba gipsz-, nejlon- vagy üvegrost „blokkba” ágyazott fémhuzalpárt helyezünk, és mérjük a talaj nedvességpotenciálját átvevő blokk elektromos vezetőképességét. Ez annál nagyobb, minél több – elektromos áram vezetésére alkalmas – ion van a talajban. Ilyen ionokat szolgáltat – bár gyengén disszociál – a víz is, ezért, ha a talajban a vízhez viszonyítva a többi ionforrás elhanyagolható, az elektromos vezetőképesség a talaj nedvességtartalmával arányos (31. ábra). A módszer elvéből adódik e módszerek

31. ábra A talaj nedvességtartalom elektromos vezetőképesség alapján történő meghatározásának elvi alapja

legnagyobb hátránya: a talaj nagy sótartalma esetén nem a nedvességtartalmat, hanem a vízoldható sótartalmat regisztrálják, hisz ilyen esetben a jól disszociáló sók jelentik az elektromos áram vezetésére alkalmas ionok fő forrását. Sómentes vagy kis sótartalmú talajokban gipszblokkok pF 2,3–4,0, a „nejlonelemek” pF 1,3–2,3 tenziótartományban használhatók eredményesen. Neutronszóródásos módszer. A módszer elvi vázlatát a 32. ábrán mutatjuk be. Egy talajba fúrt lyukba megfelelő csőben elhelyezett neutronforrást (5 mC Ra-Be, 30 mC Am-Be, vagy Po-Be) eresztünk le. Ebből gyors neutronok lépnek ki, s a talajban előforduló hidrogénatommagokkal ütközve elvesztik energiájukat. A szóródott lassú neutronok egy BF 3 gázzal töltött csőben abszorbeálódnak. A gáz ionizációja révén létrehozott impulzusokat egy preamplifier felerősíti, majd egy scaler regisztrálja. számlálja. Mivel a neutronokkal megegyező tömegű és méretű H-atommagokhoz viszonyítva a talajban előforduló egyéb elemek neutronfékező képessége kicsi (kivéve a B és a Cl atommagját), a hidrogénatommagok pedig elsősorban a vízből származnak, a regisztrált lassú neutronok száma, megközelítőleg lineárisan, arányos a talaj térfogatszázalékban kifejezett nedvességtartalmával. A módszer a neutronforrás körüli képzeletbeli gömb talajtömegének átlagos nedvességtartalmát regisztrálja. Ez a gömb száraz talajban mintegy 30 cm, nedves talajban 15 cm sugarú. A neutronszóródásos módszer a nedvességtartalom meghatározásának a hatvanas–hetvenes években egyik világszerte széleskörűen alkalmazott módszere volt. A szükséges sugárvédelmi előírások elmulasztása miatt bekövetkező egészségügyi ártalmak miatt azonban jelenlegi felhasználása erősen visszaszorult, néhány ország és az EU szabványa pedig egyenesen kizárja alkalmazásának lehetőségét.

63


32. ábra A neutronszóródásos talajnedvesség-meghatározás elvi vázlata

A γ-sugár-gyengítési módszer. A módszer elvi vázlatát mutatjuk be a 33. ábrán. A módszer azon a tényen alapszik, hogy a 2–30 atomszámú elemek tömegabszorpciós koefficiense azonos radiációs energia alkalmazása esetén azonos. Mivel a talajban előforduló elemek zöme ilyen atomszámú, a koefficiens megváltozása a talaj térfogattömegének megváltozását jelzi (a módszer tehát ennek a mérésére is alkalmas). Ha viszont a térfogattömeg nem változik, akkor a koefficiensváltozás a nedvességtartalom függvénye. A sugárforrásbó1 (25 mC 137Cs vagy 1 mC 60Cs) kilépő γ-sugarak egy része a talajban elnyelődik. Az ily módon gyengült γ-sugárzást regisztrálja a sugárforrással párhuzamos csőben, attól 40–45 cm-es távolságban elhelyezett detektor. A γ-sugár gyengülésének mértéke a két cső közti távolságtól, a talaj térfogattömegétől és nedvességtartalmátó1 függ. Az első (vagy az első kettő) stabilizálásával a talaj nedvességtartalma regisztrálható.

33. ábra A γ-sugár-gyengítési talajnedvességtartalom-meghatározás elvi vázlata. 1 = sugárforrás; 2= detektor (szcintillációs végablakszámláló); 3 = keret; 4 = forrástartó megfelelő izolációval; 5 = számláló; 6 = cső a sugárforrás számára; 7 = cső a detektor számára 64


A γ-radiációs módszernek van a sugárforrást és a detektort egy csőben tartalmazó változata, sőt a neutronszóródásos módszerrel kombinált változata is. Ez utóbbi a térfogattömeg és a nedvességtartalom egyidejű, de elkülönített mérését teszi lehetővé. A γ-radiációs módszerek a szigorú sugárvédelmi előírások (ólomszigetelés → nehéz berendezés; a sugárfertőzés fokozott veszélye) miatt kevéssé terjedtek el a helyszíni nedvesség-meghatározások gyakorlatában. Elsősorban a kutatómunka és a laboratóriumi kísérletek során voltak jól kihasználhatók, míg azokat a sugárbiztonsági előírások ki nem zárták a talajvizsgálatok gyakorlatából. Hullámok talajban való terjedési sebességének mérésén alapuló módszerek. E rnódszercsaládban a legígéretesebbnek látszik a rádiófrekvenciás elektromágneses hullám terjedési sebességének meghatározásán alapuló „Time Domain Reflectometry” (TDR) módszer. Az eljárás lényege, hogy egy precíziós elektronikus berendezéssel meghatározható, hogy a talajminta ismert hosszán a kibocsátott rádiófrekvenciás hullám mennyi idő alatt halad oda–vissza (reflektálódik), és ezáltal meghatározható a hullám talajban való terjedési sebessége. A vákuumban mérhető terjedési sebességhez viszonyított lassulás egyértelmű összefüggésben van a talaj–víz rendszer dielektromos állandójával. Minthogy a talaj–víz rendszerben a víz dielektromos tulajdonságai a meghatározók, a dielektromos állandó értéke közvetlen összefüggésbe hozható a talaj nedvességtartalmával: Ka =

c2 ⋅ t 2 L2

ahol: Ka = a talaj látszólagos dielektromos állandója; c = a fény terjedési sebessége vákuumban; t = a rádiófrekvencia jel visszatérési ideje; L = az elektróda hossza.

A méréshez ismert nedvességtartalmú talajokkal kalibrációs görbét kell készíteni. A kezdeti mérési tapasztalatok szerint a kapott Ka érték adott mérőelektróda-hosszúságnál csak a talaj nedvességtartalmátó1 függ, s nem befolyásolja a talaj sótartalma. Dielektromos állandó mérésén alapuló módszerek. Mintavételt nem igénylő, elsősorban szabadföldi körülmények között alkalmazott talaj nedvességtartalom meghatározási eljárások, amelyek különösen alkalmasak a talaj nedvességtartalmában bekövetkező változások regisztrálására. A meghatározás alapelve az a törvényszerűség, amely egy kondenzátor kapacitása és a kondenzátor lemezei közötti dielektrikum dielektromos állandója között a következő összefüggéssel írható le: C = α ⋅ k ⋅ ηo ahol: C = a kapacitás; α = az elektród geometriai állandója; k = a dielektromos állandó; ηo = a vákuum permittivitása.

A módszer hátránya, hogy a talajoldat sótartalma (iontartalma) 0,3 % összes-sótartalom felett, az ún. polarizációs effektus miatt jelentősen befolyásolja a mérési eredményeket. Az ebből eredő hiba kiküszöbölésére az adott talajjal kalibrációs görbét kell felvenni. A mérőfrekvencia növelésével a polarizációs effektusbó1 eredő mérési hiba csökkenthető. Az alkalmazott nagy frekvencia kismértékű konduktív áramlást indít meg a talajoldatban. Ez a mérés során, mint Ohm-os veszteség jelenik meg. A talaj térfogattömegének időbeli változása nehezen kompenzálható hibaforrás. Hatásának kimérése a dielektromos állandó és a talajnedvesség közti összefüggésre erősen duzzadó–zsugorodó talajok esetében célszerű. Távérzékelési módszerek. Az utóbbi években több országban folytak eredményes kísérletek a nedvességtartalom távérzékelési módszerekkel (passzív és aktív mikrohullámú és termális infravörös technika stb.) való meghatározására. A nedvességforgalom nagytérségi nyomon követésében (regionális monitoring) ezek a módszerek nélkülözhetetlenek, és – robbanásszerű fejlődésük miatt – a közeljövő nagy ígéretét jelentik. Részletes ismertetésük és értékelésük önálló fejezetet igényelne.

65


Egyéb módszerek (amelyeknek – szűkkörű felhasználásuk miatt – csak felsorolására szorítkozunk: – alkoholos égetés módszere; – koncentrációmérésen alapuló módszerek; – az elegyedési hőmérséklet mérésén alapuló módszerek; – kalcium-karbidos módszer; – kolorimetrikus módszer; – a talaj hővezető képességének mérésén alapuló módszerek; 6.2. A TALAJNEDVESSÉG ÁLLAPOTA

A talajnedvesség állapotának egyik értelmezése a halmazállapot. A szilárd halmazállapotú víz (jég) nem mozog, anyagforgalmi szerepe jelentéktelen, a fizikai mállásnak viszont fontos tényezője. A légnemű halmazállapotú víz (pára) nedvességforgalmi szerepe egyes esetekben (kis csapadékú, nagy napi hőmérséklet-ingadozású területek, pl. sivatagok, félsivatagok) jelentős („föld alatti harmat”), anyagforgalmi szerepe viszont nincs, hisz a párolgás csak illékony anyagokat mozgat. Végül a cseppfolyós víz vízháztartási és anyagforgalmi szerepe egyaránt jelentős. A talaj nedvességállapotának másik értelmezése a talajnedvesség energiaállapota, vagyis az, hogy a talaj nedvességtartalmának mely hányada milyen erők hatása alatt áll, mekkora erővel kötődik a talaj szilárd fázisának elemeihez, szemcséihez vagy szemcsehalmazaihoz. A talajnedvesség növények általi felvehetőségét, mozgásának törvényszerűségeit egyaránt ez határozza meg. A talajban levő vízre alapvetően három erő hat: a gravitációs erő, a kapilláris erő és a különböző szorpciós erők. Ezen erők érvényesülését azok kötési energiája, hatástávolsága és hatásmechanizmusa szabja meg, az tehát döntő mértékben a talajszemcsék és a pórusok méretétől, illetve méret szerinti megoszlásától függ. A talajnedvesség állapotának értelmezésére két alapvető tudományos irányzat alakult ki. Az ún. „kapilláris-cső elmélet” szerint a víz a talajrészecskékhez tapadó film formájában fordul elő a talajban. A talaj víztartó képessége a pórusokban előforduló kapilláris vízfelszínek görbületéből (meniszkusz) adódó energiának a következménye, a víz mozgása pedig vékonyabb–vastagabb filmek formájában megy végbe, következésképpen azt e filmek görbülete, felületi tenziója és a folyadék viszkozitása befolyásolja elsősorban. A talajnedvesség energiaállapotának, termodinamikájának összefüggéseit kifejező nedvességpotenciál-elmélet alapjait BUCKINGHAM rakta le 1907-ben a hőmozgás és az elektromos áram analógiájára. GARDNER ma is érvényes definíciója szerint a talajnedvesség potenciálja az a hasznos munkamenynyiség, amely egységnyi tömegű tiszta víz egységnyi tömegű talajból való eltávolításához, illetve egy vonatkoztatási ponttól egységnyi távolságra való elmozdításához szükséges. Ez a munka egységnyi tömegű víz izoterm körülmények közti mozgása esetén hidrosztatikai nyomáskülönbségként is kifejezhető. A talajnedvesség összpotenciálja (Ψt) a nehézségi erők hatását kifejező gravitációs potenciál, Ψg, a rendszer levegő–víz határfelületei között adódó hidrosztatikus nyomáskülönbséget kifejező nyomáspotenciál (Ψp), a szilárd fázis integrált hatását kifejező mátrixpotenciál (Ψm), valamint az oldható sók és a disszociáló adszorbeált ionok hatását kifejező ozmózispotenciál (Ψs) algebrai összege:

Ψt = Ψg + Ψp + Ψm + Ψs A mátrixpotenciál szubkomponensei a szűkebb értelemben vett kapilláris potenciál (Ψc), a szemcsék felületén érvényesülő szorpciós erők hatását kifejező potenciál (Ψb), valamint a dipol karakterű vízmolekulák felületi erők által a szilárd részecskékhez való kötődését kifejező adhéziós potenciál (Ψa) : Ψm = Ψc + Ψb + Ψa Ezek elkülönítése meglehetősen nehéz, de nincs is különösebb gyakorlati jelentősége. A Ψg értéke a Föld minden pontján megközelítően azonos, a gravitációs potenciál gradiensének értéke pedig megkö-

66


zelítően 1. A Ψp figyelembe vétele elsősorban a vízzel telített (kétfázisú) talaj feletti „vízoszlop” (állóés folyóvizek mélysége, árasztás mértéke stb.) esetében szükséges. Az ozmózis két feltétele (koncentráció-különbség, szemipermeábilis hártya) a talajban – utóbbi hiányában – nincs meg, ezért a Ψs a talaj nedvességállapotának jellemzésénél, a talajban végbemenő oldatmozgásnál elhanyagolható. Viszont – mivel a növényi gyökér vagy a talaj-mikroorganizmus sejtmembránja egy tipikus, sőt szelektív szemipermeábilis hártya – a növény víz- (és oldott tápanyag) felvétele szempontjából igen nagy jelentőségű. Az ozmózis potenciál (Ψs) a talajoldat koncentrációjának és ionösszetételének függvénye. Értéke ozmométerrel közvetlenül meghatározható, vagy a talajoldat összetétele alapján számítható. Klorid típusú sófelhalmozódás esetén pl. az alábbi egyenlettel: Ψs = 0,32(0,8 + 0,109C t )

1, 08

ahol: Ct = a talajoldat Cl--koncentrációja me/liter.

Természetes, hogy a növény vízfelvétele csak akkor mehet végbe, ha a gyökérsejtnedv ozmózis potenciálja (Ψsr) nagyobb, mint a talajoldat ozmózis potenciálja (Ψss) a gyökér mikrokörnyezetében: Ψsr > Ψss. A Ψss különösen klorid-szulfát típusú sófelhalmozódás esetén növekedhet meg a talaj száradása során, mivel e sók jó oldékonysága miatt a talajoldat erősen betöményedhet. Karbonátos (szódás) sófelhalmozódásnál a koncentráció-növekedés a gyengébb oldékonyság miatt behatárolt. A nagy sótartalmú talajok xerofita–halofita növényei ezért (is) alakítanak ki nagy sejtnedv-koncentrációt, hogy – az ozmózis potenciál kihasználásával – ily módon legyenek képesek a víz- és tápanyagfelvételre. A halofita növényfajok gyökér sejtnedvének ozmózis potenciálja 50–100–150 atmoszférát is elérhet, s teszi lehetővé e növények vízfelvételét, s jó talajnedvesség-hasznosítását nagy sótartalmú talajokból is. A sótűrő növények nemesítésénél (is) ezért épp ez a fő célkitűzés. Nagy koncentráció gradiens esetén finomszemcséjű, kolloidokban gazdag talajokban az ozmózishoz hasonló jelenség, az ún. „só-szűrő hatás” („salt-sieving effect”) figyelhető meg és a nedvességmozgás, valamint az oldott sók mozgásának eltérő sebességét eredményezi. A talajnedvesség összpotenciáljának (Ψt) meghatározása fagyáspont-csökkenés mérésével és higroszkóposságon alapuló eljárásokkal történhet. A hazai talajvizsgálatok rutin-gyakorlatában szereplő hy1 érték pl. (CaCl2·6H2O felett 20 °C-on, 32,3 %-os relatív páratartalmú térben meghatározva) pF 6,2 értéket jelent. A talajnedvesség részpotenciáljait kifejező alapegyenletben – előbbiek szerint – megengedhető leegyszerűsítések miatt a talajnedvesség energiaállapota az esetek túlnyomó részében jól jellemezhető a mátrixpotenciál (Ψm) mértékével. A Ψm – természetesen – értelmezhető hidrosztatikus nyomáskülönbségként is. Kifejezésének megkönnyítésére SCHOFIELD 1935-ben bevezette a pF fogalmát, ami a Ψm vízoszlop-cm-ben kifejezett értékének logaritmusa. Ha a talaj nedvességtartalmát a pF (log Ψm – vízoszlop cm) függvényében ábrázoljuk, olyan pFgörbe szerkeszthető, amelyről a talaj különböző erővel kötött nedvességfrakcióinak mennyisége közvetlenül térfogatszázalékban olvasható le. A pF-görbék megszerkesztése a talaj nedvességtartalmának és a talajnedvesség szívóerejének egyidejű meghatározása alapján történik. Erre két lehetőség adódik: 1. Tenzióméteres mérések. Ilyen esetben meghatározott nedvességtartalmú talaj szívóerejét határozzuk meg. E módszer elsősorban szabadföldi mérésekre alkalmas és a pF 0–2,7 tenziótartományban tesz lehetővé meghatározásokat. Hasonló elven történik a meghatározás korszerű pressure transducerekkel is, mégpedig gyakorlatilag tenziótartomány korlátok nélkül. 2. Szívólapos és nyomásmembrános módszerek. Ezek elvi alapja, hogy a vizsgált talajmintát, vízzel való előzetes telítés után, porózus lapra helyezzük, és ezen különböző nyomáskülönbségnek (szívás és/vagy nyomás) tesszük ki. Az egyensúly beálltát követően meghatározzuk a vizsgált talajminta nedvességtartalmát. A pF meghatározására Magyarországon VÁRALLYAY szívóerő alkalmazásán alapuló „homoklapos” és „kaolinlapos” berendezéseket szerkesztett, a VITUKI pedig – hollandiai tapasztalatok alapján – nyomásmembrános készülékeket konstru-

67


34A. ábra Homoklapos berendezés a talaj nedvességpotenciáljának meghatározására a pF 0–2,0 tenziótartományban. 1. Átlátszatlan PVC fedél emelőfüllel. 2. Átlátszó plexi kád. 3. 100 cm³-es sárgaréz hengerekben elhelyezett talajminta. 4. A hengerek alsó nyílását lezáró nylon szitaszövet, szorító gumikarikával. 5. Nylon szitaszövet a szűrőlap felszínén. 6. Töltőanyag. 7. Azbesztgyapot. 8. Átlátszó plexiből készült perforált tartólap. 9. Tartólap lábazata. 10. Üvegcső a vákuumtérben esetleg megjelenő légbuborékok eltávolítására. 11. Kétfuratú gumidugó. 12. Légbuborék mentesítő cső kivezetése a vákuumforráshoz. 13. Cm-beosztással ellátott acélállvány. 14. Nívópalack. 15. Állandó vízszintet biztosító edény. 16. Rögzíthető fémkonzol. 17. Vízgyűjtő edény.

34B. ábra Kaolinlapos berendezés a talaj nedvességpotenciáljának meghatározására a pF 2,0–2,7 tenziótartományban. 1–12. Lásd a 34A. ábrát. 13. Háromfuratú gumidugó. 14. Vezeték a vákuumstabilizátor felé: vászonbetétes vákuum gumicső. 15. Vákuum s egyben vízgyűjtő edény: vastag falú 10–15 literes üvegpalack. 16. Állandó vízszintet biztosító edény. 17. Csap az összegyűlt víz leeresztésére. 18. Higanyos manométer.

68


14. táblázat Vizsgálati rendszer a talaj nedvességpotenciáljának meghatározására a teljes pF-tartományban Vízoszlop cm-ben kifejezett szívóerő

pF

Porózus lap anyaga

1

0

-

2,5 10 31,5 100

0,4 1,0 1,5 2,0

Durva homok Finom homok Finom homok

200 501

2,3 2,7

Kaolin Kaolin

2500 15000 -

3,4 4,2 6,2

Cellofán Cellofán -

Meghatározásra felhasznált módszer, berendezés Teljes telítés vízzel

Vízgazdálkodási paraméter Teljes vízkapacitás

Minta alsó éle merül vízbe Homoklapos berendezés

Minimális vízkapacitás

Kaolinlapos berendezés

Szabadföldi vízkapacitás

Nyomásmembrános készülék Telítés meghatározott páranyomású térben

Holtvíztartalom Higroszkóposság (hy1)

A homoklapos és kaolinlapos pF-mérő berendezés töltőanyagainak mechanikai összetétele Anyag Kaolin Finom homok Durva homok

1–0,25

0,25–0,05

55,22

4,24 3,88 44,11

Szemcseméret, mm 0,05–0,01 0,01–0,005 11,74 63,47 0,67

13,40 17,26 -

0,005–0,001

< 0,001

41,82 12,92 -

28,80 2,47 -

ált, így a módszer bekerült a hazai talajvizsgálati gyakorlat sorozatelemzései közé (MSz08.0205-78; MÉM NAK, 1980). A homoklapos és a kaolinlapos berendezés vázlatát a 34. ábrán szemléltetjük. A pF meghatározási rendszert a 14. táblázatban foglaltuk össze. A 35. ábrán egy pF-görbét s az arról leolvasható talaj-vízgazdálkodási jellemzőket mutatjuk be.

35. ábra A pF-görbéről leolvasható talaj-vízgazdálkodási jellemzők. hy1 = higroszkóposság; HV = holtvíztartalom; DV = hasznosítható vízkészlet; VKsz = szabadföldi vízkapacitás; VKmin = minimális vízkapacitás (levegőkapacitás); VKT = teljes vízkapacitás; PT = összporozitás

69


Ezek közül legfontosabbak a következők: – a talaj szilárd-, folyadék- és gázfázisának aránya; – teljes vízkapacitás (VKT), összes porozitás (PT): pF 0; – minimális vízkapacitás (VKmin), levegőkapacitás: pF 2,0; – szabadföldi vízkapacitás (VKsz): az a vízmennyiség, amelyet a természetes rétegezettségű talaj a felszínére jutó vízmennyiségből elraktározni s a gravitációs erő ellenében visszatartani képes: konvencionálisan pF 2,5 (1/3 bar, 33,3 kPa): 333 cm; tényleges értéke azonban függ a talajvízszint terep alatti mélységétől; – holtvíztartalom (HV): az a nedvességtartalom, amelynél a növényen a tartós hervadás jelei figyelhetők meg (hervadáspont): konvencionálisan pF 4,2 (15 bar, 1500 kPa); tényleges értéke függ a növénytől, gyökérzetének a sejtnedv-koncentráció által meghatározott „szívóerejétől”; nagy párologtató felületű és gyér gyökérzetű növények (levélzöldségek, saláta stb.) HV értéke pl. a pF 3,3–3,5-nél mért nedvességtartalom, míg sós–sivatagi halofiták pF 5,0–5,3-ig képesek a talaj nedvességtartalmának hasznosítására; irodalmi adatok szerint a cukorrépa HV értéke 12–15 barnál, a búzáé 25–35 barnál regisztrálható; – hasznosítható vízkészlet (DV): az a vízmennyiség, amelyet a növények a szabadföldi vízkapacitásig telített talajból felvehetnek, hasznosíthatnak („diszponibilis víz”): pF2,5–pF 4,2; – higroszkóposság (hy1): pF 6,2. A 36. ábrán négy különböző mechanikai összetételű talaj jellegzetes pF-görbéit mutatjuk be, feltüntetve az azokról leolvasható főbb vízgazdálkodási paramétereket. A görbékről szemléletesen kitűnik pl., hogy a kevés kapilláris pórust tartalmazó homok vízkészletének nagy részét már kis szívóerőnél leadja, víztartó képessége gyenge, s emiatt kis hasznosítható vízkészlete a növények vízigényét csak rövid csapadékmentes időszakra képes kielégíteni: a homok emiatt aszályérzékeny. Az agyag viszont – kis gravitációs pórustere miatt – nehezen adja le – egyébként gyakran jelentős – vízkészletét, gravitációsan csak igen mérsékelten (illetve csak megfelelő gravitációs pórusteret előállító lazítás után) vízteleníthető: fokozott az ilyen talajokkal borított területek túlnedvesedésének veszélye, belvízérzékenysége. A nagy holtvíztartalom miatt viszont kicsi a talaj hasznosítható vízkészlete: az agyag emiatt aszályérzékeny. De tükröződnek a pF-görbékről a jó szerkezetű középkötött vályogtalajok kedvező vízgazdálkodási tulajdonságai is: jó víznyelő-, nagy vízraktározó-, jó víztartó képesség, mérsékelt holtvíztartalom, nagy hasznosítható vízkészlet: szélsőséges vízháztartási helyzetek (belvíz–aszály) kialakulásának kis valószínűsége és gyakorisága.

36. ábra Különböző mechanikai összetételű talajok pF-görbéi és az azokról leolvasható talajfizikai jellemzők. dh = durva homok; hv = homokos vályog; v = vályog; a = agyag

70


A 36. ábrán idealizált pF-görbéin kívül a 37. ábrán bemutatjuk Magyarország – több mint ezer – talajának pF-görbéire vonatkozó adatanyagot (szórási sáv és átlaggörbe) is, mégpedig a teljes mintaanyagra, valamint a legfontosabb fizikai talajféleség kategóriákra vonatkozóan.

37. ábra Fizikai talajféleségenkénti „átlag” pF-görbék és „burkoló” pF-görbék. Vízszintes tengely: nedvességtartalom térfogatszázalékban)

A pF-görbék adatainak értékelésénél nehézséget jelenthet az ún. hiszterézis hatás. Ez azt jelenti, hogy az előzetesen vízzel telített talaj víztelenítésével kapott ún. deszorpciós görbe, valamint a száraz talaj kapilláris telítésével adszorpciós görbe különböző lefutást mutat (38. ábra). A hiszterézis hatás egyik fő oka az ún. „tintásüveg effektus”, ami a talaj pórusterének architektúrája alapján vezeti le a kapillárisok telítődésének, illetve ürülésének folyamatát. A hiszterézis hatást az értékelésnél többnyire elhanyagoljuk, jóllehet a természetben előfordul és létezik, hisz az átnedvesedés és kiszáradás folyamatai periodikusan váltakoznak. 71


38. ábra Kelemenszéki vályogtalaj A- (647) és C (650) szintjének pF-görbéje a hiszterézis hurokkal

A pF-görbék igen sokoldalúan alkalmazhatók: – a talajnedvesség energiaállapotának jellemzésére; – a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak általános jellemzésére, a talaj ilyen szempontból való osztályozására, minősítésére; – a talaj pórusviszonyainak, a pórusok méret szerinti megoszlásának, az adott viszonyok között vízzel, illetve levegővel telt pórusok mennyiségének, arányának megállapítására; – a talaj szerkezetében, fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságaiban természeti okok vagy mesterséges beavatkozások hatására bekövetkező változások nyomon követésére; – az öntözési gyakorlatban az öntözés időpontjának, gyakoriságának, az egy alkalommal kiadagolható, illetve kiadagolandó víz mennyiségének megálllapításához; a helyszíni tenziométeres nedvességmérések adatainak értékeléséhez; perspektivikusan az öntözés automatizálásához stb.; – felszín alatti vízrendezés tervezési gyakorlatában a talajcsőrendszerek szükségességének elbírálásához, típusának megállapításához, méretezéséhez stb.; – további vízgazdálkodási paraméterek (vízelnyelő képesség; vízzel telített kétfázisú talaj hídraulikus vezetőképessége; vízzel nem telített háromfázisú talaj kapilláris vezetőképessége stb.) adatainak kiszámításához, értékeléséhez, korszerű értelmezéséhez. A pF-görbének, illetve a pF-görbe – jellegzetes hidrofizikai jellemzőiket kifejező – kitüntetett pontjának a meghatározására/számítására/becslésére már hosszú ideje történtek próbálkozások. Néhány ezek közül: – VAGELER és ALTEN szerint:

⎛ Hy ⎞ CP = 5 ⋅ 10 4 ⎜ ⎟ ⎝W ⎠

3

hervadáspont: 2 Hy ≈Ψ = 6250 cm tartós hervadáspont: 1,6-1,7Hy ≈Ψ= 12500 cm – MADOS szerint: VKT = 5,6 hy + 16,5 VKsz = 4 hy + 12 HV = 4 hy + 2 DV = [4 hy + 12] – [4hy + 2]

72

ahol: CP = „kapilláris potenciál” – vízoszlop cm; Hy = Mitscherlich-féle higroszkóposság (10 %-os kénsav feletti 95 %-os páratartalmú térben meghatározva: Ψ ≈ 50 000 cm ≈ pF 4,7 W = a talaj nedvességtartalma – tömeg %-ban; ahol: VKT = teljes vízkapacitás; VKsz = szabadföldi vízkapacitás; hy = Kuron-féle higroszkóposság (CaCl2·6H2O feletti 35 %-os páratartalmú térben meghatározva: pF 6,2).


– KREYBIG szerint: VKsz = 7 hy HV = 2 Hy = 5,2 hy

ahol: KA = Arany-féle kötöttségi szám; L = légszáraz talaj nedvességtartalma.

– ID. VÁRALLYAY szerint: VKmax = KA 92–98 %-a VKsz = KA 50–55 %-a HV = 3L

ahol: VKmax = maximális vízkapacitás;

Az utóbbi években világszerte, s hazánkban is számos eredményes próbálkozás történt a pF-görbék jellemző pontjainak számítására egyszerű talajfizikai jellemzők (mechanikai összetétel, térfogattömeg, szervesanyag-tartalom, kicserélhető Na+-tartalom) mérése alapján ún. „pedotranszfer függvények” alkalmazásával. 6.3. VÍZMOZGÁS KÉTFÁZISÚ TALAJBAN

A vízzel telített (kétfázisú) talaj egységnyi keresztmetszetén egységnyi mozgatóerő (hidrosztatikus nyomáskülönbség) hatására, időegység alatt átszivárgó folyadék mennyisége a talaj hidraulikus vezetőképessége. Jele: K. Dimenziója: cm/d vagy cm/h. Ismerete sok szempontból fontos. Így elsősorban a talajvíz-hidrológiai, hidrogeológiai kutatásoknál: a felszín alatti vizek utánpótlódásának, vertikális és horizontális mozgásának, a talajvízszint kialakulásának, terep alatti mélységének, ingadozásának vizsgálatánál, illetve ezek okainak megállapításánál, az ezekre ható tényezők elemzésénél, a talajvíz „pangottságának” értékeléséhez, betöményedési lehetőségeinek, sófelhalmozó és szikesítő hatásának elbírálásához; az árasztásos öntözés vízszükségletének tervezéséhez; tározók és öntözőcsatornák szivárgási veszteségeinek megállapitásához; a dréntervezési gyakorlatban; drénrendszerek szükségességének elbírálásához, típusának megválasztásához, tervezéséhez, méretezéséhez (drénátmérő, mélység, lejtés, dréntávolság); szikes talajok meliorációjánál, elsősorban az ún. „kimosásos szikjavítás” tervezésénél; talajmechanikai vizsgálatoknál; a vízépítési gyakorlatban. Olyan eset, amikor a folyadékfázis a talaj szilárd fázisának pórusait teljes mértékben kitölti, a talajvízszint alatti rétegek kivételével viszonylag ritkán fordul elő: tartós elárasztás, vízborítás esetén, a talajszelvény pangóvizes rétegeiben stb. Ilyen esetekben közvetlenül van szükség a hidraulikus vezetőképesség K-értékeire. A hidraulikus vezetőképesség – mint egy pontosan definiált fizikai paraméter – akkor is jó lehetőséget nyújt a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak jellemzésére, ha természetes viszonyok között a szóban forgó talaj vagy talajréteg nem telített vízzel. Érzékenyen jelzi a talaj szerkezeti állapotát, a szerkezet vízzel szembeni ellenállóságát, a pórusviszonyokat, a beszivárgás lehetőségeit stb. Emiatt jól felhasználható egyes talajképződési folyamatok és/vagy mesterséges beavatkozások (talajművelés, talajjavítás, öntözés stb.) talajfizikai hatásának indikálására. Alapul szolgál a K-érték a vízzel telítetlen talajrétegek kapilláris vízvezető képességének meghatározásához is, hisz annak lehetséges maximumát képezi. Mindezek alapján a hidraulikus vezetőképesség K-értékének meghatározását a korszerű talajvizsgálati gyakorlat nem nélkülözheti. A kétfázisú talajban végbemenő vízmozgás sebessége alapvetően két tényezőtől függ, amelyet a Darcy törvény fejez ki, az alábbiak szerint V = K · grad H ahol: V = a talaj egységnyi keresztmetszetén egységnyi idő alatt átszivárgó víz mennyisége, cm³/nap; K = a talaj hidraulikus vezetőképessége, cm/nap; grad H = a hidraulikus gradiens (ΔH nyomáskülönbségnek a folyás irányában Δz távolságra eső része).

A Darcy-törvény azóta is alapja a vízzel telített porózus anyagrendszerekben történő vízmozgást leíró hidraulikai számításoknak, fizikai és matematikai modelleknek, bár azt többen módosították, finomították, meghatározták érvényességi körét, alkalmazhatóságának feltételeit.

73


Az ideális porózus anyagokon végzett vizsgálatok alapján megfogalmazott törvényszerűségek talajokra sajnos csak ideális körülmények (homogén és állandó szemcseösszetétel, változatlan fizikai állapot; H2O képlettel reálisan jellemezhető, „tiszta” víz; szilárd- és folyadékfázis közötti kölcsönhatások hiánya) között lennének érvényesíthetőek, s ilyenek a természetben gyakorlatilag nem fordulnak elő. A hidraulikus vezetőképesség K-értéke elsősorban a talaj porozitásviszonyaitól, a bezárt levegő ellenállásától és az ezeket kialakító és befolyásoló talajtulajdonságoktól függ. MARSHALL szerint a hidraulikus vezetőképesség a pórusok átmérőjének harmadik–negyedik hatványával arányos, tehát azt elsősorban nem az összporozitás, hanem a pórusok méret szerinti megoszlása és térbeli elrendeződése, illetve a durva „pórusok” (gyökér- és állatjáratok, repedések, aggregátumok közti durva pórusok) mennyisége, illetve folyamatossága (kontinuitása) határozza meg. A szakirodalomban található igen sok egyenlet és modell (köztük a széles körben használt KOZENY–CARMAN-féle egyenlet) egyaránt azt fogalmazza meg, hogy a K-érték a porozitással arányos. Az ideális porózus rendszerektől eltérően azonban a talaj szilárd fázisa polidiszperz; folyadékfázisa nem H2O, hanem meghatározott töménységű és kémiai összetételű oldat; a fázisok nem állandóak, hanem időben állandóan változnak, egymással bonyolult kölcsönhatásokban vannak. A vízzel telített (kétfázisú) talaj hidraulikus vezetőképességének meghatározására helyszíni és laboratóriumi módszerek állnak rendelkezésre: (1) Helyszíni módszerek. Közülük a hidrológiai és hidrogeológiai kutatásoknál elsősorban a piezométeres eljárás, a talajvizsgálati és dréntervezési gyakorlatban inkább az ún. „fúrólyuk” (auger hole) módszer terjedt el. A tényleges viszonyokat kétségtelenül e módszerekkel nyert adatok jellemzik legjobban. Hisz itt a szivárgó folyadék az adott területen ténylegesen előforduló talajvíz vagy talajoldat (adott koncentrációval és ionösszetétellel), a talaj (illetve a földtani közeg) ténylegesen bolygatatlan, sőt a különböző mélységben regisztráló piezométerek még az egyes vízadó rétegek nyomásviszonyairól is felvilágosítást nyújtanak. E módszerek jelentős hátránya azonban, hogy terepmunkát igényelnek, „idényhez” (évszakhoz) kötöttek és rétegezett talajokban történő mérésekre, vagy egyes rétegekben bekövetkező változások regisztrálására nem alkalmasak, s közvetlenül csak a talajvízszint alatti rétegekben használhatók. A fúrólyuk módszer vázlatát és regisztrálandó adatait a 39. ábrán mutatjuk be. A mért adatok alapján a hidraulikus vezetőképesség megfelelő nomogrammok segítségével egyszerűen meghatározható.

39. ábra Fúrólyukmódszer a talajvízszint alatti talajrétegek hidraulikus vezetőképességének helyszíni meghatározására. 1 = úszótartó szerkezet és mérce; 2 = úszó szára; 3 = úszó; 4 = talajfelszín; 5 = talajvízszint; 6 = vízáteresztő réteg. E = talajvízszint terep alatti mélysége; L1 = vízszint a fúrt lyukban a mérés kezdetekor; S = fúrt lyuk aljának távolsága az első „vízzáró” rétegtől; H = fúrt lyuk aljának távolsága a talajvízszinttől; Δh = vízszintemelkedés a fúrt lyukban a mérés időtartama alatt; 2r = fúrt lyuk átmérője.

(2) Laboratóriumi módszerek. 74


Előnyük, hogy sorozatvizsgálatokra alkalmasak; a meghatározások egész évben folyhatnak; mégpedig a talaj bármely rétegéből gyűjtött bolygatatlan szerkezetű talajmintákon. Hátrányuk viszont, hogy a mérés desztillált vízzel, s nem az adott viszonyokra jellemző kémiai összetételű oldattal történik, ami egyes esetekben igen jelentős (esetleg nagyságrendnyi) különbségeket is okozhat. A hidraulikus vezetőképesség laboratóriumi meghatározása két módszerrel történhet: – állandó víznyomás módszere (ha a K érték > 15 cm/nap): 40. ábra; – csökkenő víznyomás módszere (ha a K érték < 15 cm/nap): 41. ábra.

Q⋅L

ΔH r 2π ⋅ L ⋅ ln 3 Δh ⋅ r π Δh R π ⋅ Δt 40. ábra Állandó víznyomásos módszer bolygatatlan 41. ábra Csökkenő víznyomásos módszer bolygatatlan szerkezetű talajminták hidraulikus vezetőképességének szerkezetű talajminták hidraulikus vezetőképességének laboratóriumi meghatározására. laboratóriumi meghatározására. 1 = vízcsap; 2 = állandó vízszintű kád; 3 = betéthenger 1 = vízadagoló cső; 2 = gumidugó; 3 = toldalékcső és toldalékcső gumitömítéssel; 4 = műanyag szövet; gumitömítéssel; 4 = betéthenger; 5 = talajminta; 5 = szivornya; 6 = talajminta; 7 = vízgyűjtő edény. 6 = kád; 7 = szivornya; 8 = főzőpohár; 9 = műanyag K = hidraulikus vezetőképesség (cm/nap); Q = a talaj- szövet. K, L = lásd 40. ábra. r²π = toldalékcső keresztmintán keresztül átszivárgott és a szivornyán keresztül metszete (cm²); R²π = minta keresztmetszete (cm²); eltávozott víz mennyisége (cm³/nap); L = talajminta Δt = megfigyelés időtartama; ΔH = hidrosztatikus hossza (cm); r² π = talajminta keresztmetszete (cm²); nyomáskülönbség a mérés elején, és végén (Δh). Δh = állandó hidrosztatikus nyomáskülönbség (cm).

K=

K=

Bolygatatlan szerkezetű talajoszlopok begyűjtése esetén – megfelelő berendezéssel – a talaj Kértéke rétegenként is meghatározható: 42. ábra. A talajvíz-hidrológia és a talajcsövezési gyakorlat elsősorban a helyszíni módszereket, a talajvizsgálati gyakorlat inkább a laboratóriumi méréseket használja. Mivel a kétfázisú talaj hidraulikus vezetőképessége a pórusátmérő harmadik–negyedik hatványával arányos, az a talaj összporozitásától, a pórusok méret szerinti megoszlásától, elsősorban a durva pórusok (repedések; biológiai csatornák: gyökér- és állatjáratok) mennyiségétől függ, de befolyásolja azt minden ezekre ható talajtulajdonság, mindenek előtt a talaj ásványtani és kémiai összetétele, mészállapota, szervesanyag-tartalma, makro- és mikroszerkezete, kicserélhető kationjainak összetétele, valamint folyadékfázisának jellemzői: koncentrációja és ionösszetétele.

75


42. ábra Bolygatatlan szerkezetű talajoszlopok rétegenkénti hidraulikus vezetőképességének laboratóriumi meghatározására szolgáló berendezés elvi vázlata. 1 = PVC henger; 2 = egyfuratú gumidugó; 3 = üveg kifolyócső; 4 = üvegpohár kifolyócsöve; 5 = csövek a manométerek felé; 6 = állandó vízgyűjtő edény; 7 = nívópalack. A számítás tagjainak magyarázata: lásd 40. ábra.

Hazai talajvizsgáló laboratóriumaink megfelelő feltételekkel rendelkeznek bolygatatlan szerkezetű talajminták begyűjtésére és azok K-értékeinek sorozat-meghatározására. Igen nagy számú mérési adataik alapján hazai talajaink hidraulikus vezetőképességére vonatkozóan a következő megállapítások összegezhetőek: (a) A K-értékek igen tág intervallumban mozognak, mintegy 6 nagyságrendet (10-3–103 cm/nap) felölelve. Ezt a változatosságot tükrözi a 43. ábra is. (b) A K-értékeket elsősorban a talaj tömődöttsége, mechanikai összetétele, fizikai félesége, szikes talajok esetében kicserélhető Na+-tartalma befolyásolja. Ez utóbbit jól szemlélteti a 44. ábra. (c) A talajok egy részében a meghatározás (desztillált víz átszivárogtatása) során nem következik be – jelentősebb – pórusméret átrendeződés (ellenálló szerkezetű morzsastabil, vagy éppen szerkezet nélküli talajok), ilyenkor a mért K-értékek időben nem, vagy alig változnak, azok gyakorlati célú interpretációja nem jelent gondot. Erre mutatjuk be példaként egy löszön kialakult törökszentmiklósi réti csernozjom különböző rétegeinek K-érték változását a 45. ábrán. (d) A talajok másik részénél viszont a K-értékek változnak, többnyire csökkennek a meghatározás folyamán. Ennek három fő oka lehet: – a talaj mechanikai tömörödése (aggregátumok szétiszapolódása, a szerkezet leromlása természeti okok és emberi beavatkozások együttes hatására → kisebb méretű szemcsék és/vagy szemcsehalmazok → kisebb pórustér és kisebb méretű pórusok → kisebb K); – a talaj peptizálódása (sókoncentráció „flokkulációs küszöbérték” alá csökkenése → flokkulátumok diszpergálódása; talaj adszorpciós komplexusának Na+-telítődése → peptizáció; → szemcse- és pórusméret-csökkenés → kisebb K); – a talaj Na+-telítődése (→ nagyobb hidrátburok → az erősen kötött, így a vízmozgás szempontjából többé-kevésbé szilárd fázisként viselkedő [semi-solid state], immobil víz növekvő hányada → kisebb K).

76


43. ábra K-értékek időbeni változása néhány talajszelvényben (bolygatatlan szerkezetű talajoszlopok vizsgálata alapján). A. Futóhomok 0–60 cm (Duna–Tisza köze – Kiskunlacháza). B. Homokos vályog mechanikai összetételű rozsdabarna erdőtalaj 0–60 cm (Őrszentmiklós). C. Vályog mechanikai összetételű mészlepedékes csernozjom 0–60 cm (Mezőföldi löszház – Érd). D. Agyagos vályog mechanikai összetételű „alföldi lösz” 0–60 cm (Szolnoki löszhát – Törökszentmiklós).

A két utóbbi jelenség jól megfigyelhető a 46. ábrán, amelyen egy Duna–Tisza közi (Apajpuszta környéki) szikes talaj különböző rétegeinek K-értékeit (illetve a laboratóriumi meghatározás során bekövetkezett K-érték változásait) mutatjuk be. A kezdetben nagy sótartalmú 0–4 cm-es réteg nagy sókoncentrációja elég volt az elemi szemcsék reverzibilis flokkulátumainak fenntartására: „kisózó” hatás → flokkulátum, ami nagyobb méretű mint alkotó elemi szemcséi → nagyobb méret → durvább pórus → nagyobb K. A meghatározás (desztillált vizes kilúgzás) során a sók nagy része kimosódott, a talajoldat koncentrációja a flokkulációs küszöbérték alá csökkent, a reverzibilis flokkulátumok elemi szemcséikre diszpergálódtak: kisebb szemcseméret → kisebb pórus → kisebb K. A nagyságrenddel csökkenő K-érték gyakorlati interpretálása természetesen nem könnyű. De nem könnyű e talajok eredményes hasznosítása sem, hisz az egyik ökológiai korlátot (nagy sótartalom) egy másik (kis víznyelő- és vízvezető képesség) váltotta fel. Egyetlen megoldást csak a kilúgzás és a megfelelő vertikális drenázst biztosító talajlazítás vagy kémiai talajjavítás együttes alkalmazása jelenthet. A világ számos országában egyébként a flokkulációs küszöbértéket biztosító sósvíz-öntözés – sótűrő növénykultúrák vízellátására – elterjedt gyakorlat. Magyarországon erre sem szükség, sem lehetőség nem volt, s nem lesz a jövőben sem.

77


44. ábra Egy csernozjom talaj hidraulikus vezetőképességének (K = cm/nap) változása különböző kicserélhető nátrium %-értékek (ESP) mellett. Függőleges tengely: Hidraulikus vezetőképesség, K = cm/nap. Vízszintes tengely: órák (h)

46. ábra A kétfázisú talaj hidrauloikus vezetőképességének (K = cm/nap) időbeli változása egy Duna–Tisza közi szoloncsák szelvényének egyes szintjeiben

45. ábra A kétfázisú talaj hidraulikus vezetőképességének (K = cm/d = cm/nap) időbeni változása egy tiszántúli réti talaj szelvényének egyes szintjeiben. Vízszintes tengely: órák.

78


Hasonló jelenség figyelhető meg a 47. ábrán is, amelyen egy nehéz mechanikai összetételű, nagy duzzadó agyagásvány-tartalmú, erős Na-telítettségű hortobágyi kérges réti szolonyec különböző genetikai szintjeinek és rétegeinek K-érték változását mutatjuk be az idő függvényében. A szolonyec szint igen kis kapilláris vezetőképessége miatt a sókilúgzás abból a szintből csak mérsékelt lehetetett, s nem vezetett jelentősebb pórusméret árendeződéshez, ennek következtében pedig K-érték csökkenéshez. A szelvény sófelhalmozódási szintjében azonban hasonló K-csökkenés figyelhető meg, mint az apaji talaj felszíni rétege esetében.

47. ábra K-értékek időbeni változása egy tiszántúli kérges réti szolonyec (M-14 szelvény) különböző szintjeiben

A felsorolt esetek látszólag ellentétesek a Kozeny-Carman típusú egyenletekkel, hisz a rendszer a Na -telítődés során duzzad (→ nagyobb térfogat → kisebb térfogattömeg → nagyobb „porozitás”), a hidraulikus vezetőképesség – a folyadékfázis immobil hányadának növekedése miatt – mégsem nő, hanem csökken. Tulajdonképpen ez okozza a kolloidokban gazdag, nagy duzzadó agyagásvány-tartalmú, erősen Na+-telített, duzzadó–zsugorodó rendszerekben megfigyelhető másik folyadékmozgási anomáliát, nevezetesen azt, hogy a K-érték nem független a szivárgást létrehozó hatóerők gradiensétől (mint ez egyébként a klasszikus Darcy-törvényből következne), hanem azok növekedésével nő. Az előbbiek alapján azonban ez a látszólagos ellentmondás egyszerűen magyarázható, hisz növekvő hatóerő-gradiens esetén az erősen kötött (immobil) folyadékfázis egyre nagyobb hányada mobilizálódik, vesz részt a talajoldat vezetésében (→ növekvő K), mint ezt a 48. ábra vázlata szemlélteti. +

48. ábra A Darcy-törvényből és a Kozeny–Carman típusú összefüggésektől eltérő szivárgás-anomáliák vázlata. A. Na+-telített erősen duzzadó agyag (K ≈ 0). B. Ca2+-telített talaj (K = közepes). C. Ca2+-telített szerkezetes talaj (K = nagy). a) a talajszemcse (szilárd fázis); b) erősen kötött (immobil, „semi-solid state”) víz a talajszemcsék körül

79


A helyszíni talajvizsgálatok régebbi gyakorlatában a talaj víznyelő képességének meghatározására két módszert használtak: – Keretes módszer. Világszerte széleskörűen használt eljárás a talajra kerülő víz beszivárgási körülményeinek jellemzésére, majd beázási profiljának vizsgálatára. A 49. ábrán különböző talajok keretes beáztatási módszerrel végzett víznyelő képesség meghatározása után kialakult beázási profilokat mutatunk be.

49. ábra Néhány talaj jellegzetes beázási profilja. a) Mély, oszlopos, réti szolonyec, löszszerű agyagon; b) másodlagosan elszikesedett, mély, oszlopos, réti szolonyec, löszszerű agyagon; c) réti csernozjom, löszszerű vályogon; d) réti talaj, löszszerű agyagon; e) csernozjom típusú réti talaj, löszszerű agyagon

–

Csöves módszer a talaj víznyelő képességének meghatározására – rétegenként. Az 50. ábrán néhány talaj csöves módszerrel meghatározott víznyelés értékeit foglaltuk össze. Az ábráról szemléletesen kitűnik a különböző rétegek nagyon jelentős mértékben különböző víznyelő/vízáteresztő képessége.

A talaj „szabad hézagterének” feltöltése és a talaj vízvezető képessége a két módszer alapján nem (vagy nehezen) szétválasztható, bár erre a beszivárgás sebességének időbeni regisztrálása alapján következtetni lehet. A gyakorlati célokra történő interpretáció bizonytalanságai, valamint a terepi lebonyolítás (pl. vízellátás) nehézségei miatt e módszerek alkalmazása szinte teljesen megszűnt.

80


50. ábra Néhány talaj szintenkénti vízáteresztő képessége (csöves módszerrel meghatározva) 1. Réti talaj, löszszerű meszes agyagon. 2. Csernozjom típusú, réti talaj meszes agyagon. 3. Réti csernozjom löszszerű meszes vályogon. 5. Réti csernozjom löszön. 6. Közepes réti szolonyec löszszerű meszes agyagon.

6.4. VÍZMOZGÁS HÁROMFÁZISÚ TALAJBAN A talaj felszíne és a talajvízszint közti talajrétegekben a talaj szilárd fázisának elemi szemcséi és aggregátumai közti pórustér bizonyos hányadát víz (talajoldat), bizonyos hányadát levegő (talajlevegő) foglalja el: a talaj háromfázisú. A háromfázisú talajban végbemenő víz- és/vagy oldatmozgás egzakt ismerete nélkülözhetetlen olyan problémák megoldásához, mint a talaj vízháztartásának és anyagforgalmának jellemzése és szabályozása; a beszivárgás, a nedvességtározás, a növény vízellátása, a fizikai evaporáció, transzspiráció és az evapotranszspiráció; a belvízveszély és aszályérzékenység; a talajvízből történő növényi vízellátás lehetőségei, illetve a sófelhalmozódás és szikesedés veszélye. Hogy adott nedvességtartalom mellett a talaj pórustere milyen mértékben telített vízzel, az a pFgörbékről közvetlenül leolvasható. A háromfázisú talajban végbemenő vízmozgás iránya és sebessége a mozgatóerőtől, tehát a gravitációs potenciál és a mátrixpotenciál gradienseinek vektoriális összegétől, valamint a szilárd fázis adott tenzió melletti, ún. kapilláris vezetőképességétől függ: V = −k ⋅ gradΨt

(

V = −k ⋅ gradΨ g + gradΨm

)

ahol: V = a háromfázisú talajban végbemenő kapilláris vízmozgás sebessége (cm/nap); grad Ψt =a talajnedvesség összpotenciáljának gradiense; grad Ψg = a gravitációs potenciálgradiens (értéke ~ 1) (cm/cm); grad Ψm = a mátrix potenciál gradiense = ΔΨ/Δz (cm/cm); ΔΨm = a mátrix potenciál különbsége (vízoszlop, cm); Δz = a bizonyos vonatkoztatási ponttól számított vertikális távolság különbsége (cm); k = a kapilláris vezetőképesség (a háromfázisú talaj egységnyi keresztmetszetén, egységnyi mozgatóerő hatására, időegység alatt átszivárgó folyadék; a vízzel nem telített talaj hidraul. vezetőképessége) (cm/nap).

81


Behelyettesítések után a háromfázisú talajban végbemenő vízmozgás alapegyenlete az alábbi formát ölti: ⎞ ⎛ ΔΨm V = −k ⋅ ⎜⎜ + 1⎟⎟ ⎠ ⎝ Δz

Ha a grad Ψm is lefelé mutat, akkor a két erő (gravitáció, kapillaritás) összetett hatása alatt lefelé irányuló kapilláris vízmozgás megy végbe. Ha a grad Ψm felfelé mutató, akkor a két erő (Ψg és Ψm) gradiensének különbsége hat, és/vagy csökkenti a lefelé irányuló kapilláris vízmozgás sebességét, vagy megszünteti a vízmozgást, vagy felfelé irányuló vízmozgást hoz létre (15. táblázat). 15. táblázat A talajban végbemenő vízmozgás különböző esetei és feltételei Összefüggés a vízmozgás intenzitása (V = cm/ nap), valamint a kétfázisú talaj hídraulikus (K = cm/ nap), ill. a háromérték fázisú talaj kapilláris vezetőképessége (k= cm/nap) között

Vízre ható potenciálgradiensek összege Szám

Feltétel

Vízmozgás iránya tényezők

1.

Ψ1 + Ψ2 = 0

lefelé

gradΨ g + gradΨ p > 1

V>K

2.

Ψ1 + Ψ2 = 0

lefelé

gradΨ g

1

V=K

3.

Ψ2 > Ψ1

lefelé

gradΨ g +

>1

V>k

4.

Ψ2 = Ψ1 > 0

lefelé

gradΨ g

1

V=k

5.

Ψ2 < Ψ1 ; Ψ1 − Ψ2 < Δz;

lefelé

gradΨ g −

ΔΨ Δz

0–1

V< k

nincs vízmozgás

gradΨ g −

ΔΨ Δz

0

felfelé

gradΨ g −

ΔΨ Δz

-1–0

V
felfelé

gradΨ g −

ΔΨ Δz

<-1

V>k

6.

ΔΨ = 0 −1 Δz Ψ2 < Ψ1 ; Ψ1 − Ψ2 < Δz;

7.

ΔΨ =1 Δz Ψ2 < Ψ1 ;2Δz > Ψ1 − ΔΨ = 1− 2 Δz Ψ2 < Ψ1 ; Ψ1 − Ψ2 > 2Δz;

Ψ2 > Δz;

8.

ΔΨ >2 Δz

ΔΨ Δz

–

Megjegyzés

Kétfázisú talaj

Háromfázisú talaj

Ψ1 = a talajoszlop felső részén mért tenzió, vízoszlop cm; Ψ2 = a talajoszlop alsó részén mért tenzió, vízoszlop cm; Δz = két tenziométer vertikális távolsága, cm (jelen esetben 10 cm); grad Ψg = gravitációs potenciál gradiens; grad Ψp = nyomás potenciál gradiens; grad Ψ = matrix potenciál gradiens = ΔΨ/Δz.

A talaj kapilláris vezetőképessége függ egyrészt a szilárd fázis pórusainak méret szerinti megoszlásától, továbbá attól, hogy azok milyen hányadát tölti ki víz (Θ = cm³/cm³), tehát azok milyen hányada vehet részt a víz vezetésében, ami viszont alapvetően a szívóerő (és természetesen ismét a pórusméretmegoszlás) függvénye. A vízzel telítetlen talaj kapilláris vezetőképessége tehát mindig kisebb, mint a vízzel telített talaj hidraulikus vezetőképessége (k < K), mégpedig annál jelentősebb mértékben, minél kisebb pórusteret foglal el a víz (kisebb nedvességtartalom, nagyobb szívóerő). Ebből viszont az következik, hogy a k még konstans pórusviszonyok esetén sem jellemezhető egyetlen értékkel, hanem csupán egy k = f(Ψ), vagy k = f(Θ) függvénnyel. A háromfázisú talaj hidraulikus vezetőképességének, a kapilláris vezetőképességnek a tenzió függvényében történő meghatározására a szakirodalom különböző helyszíni és laboratóriumi módszereket 82


közöl. Ezek egy része a talajszelvénybe különböző mélységre elhelyezett tenziógráfok segítségével a helyszínen regisztrálja a talajszelvény tenzióprofiljában időegység alatt bekövetkező változásokat és ebből számítja vissza a k–Ψ összefüggést. Mások a nyomásmembrános készülék által a talajból időegység alatt eltávolított víz mennyisége alapján számítják a k-értékét a tenzió függvényében. Számos szerző számítja a kapilláris vízmozgás sebességét bolygatott vagy bolygatatlan talajoszlopok nedvességprofiljának időbeni átrendeződéséből, amelynek folyamatos regisztrálására a mai technika új lehetőségeket teremtett. A módszerek kivétel nélkül idő- és munkaigényesek, a méréseket számos tényező (hiszterézis, membrán-ellenállás, hőmérséklet-változások stb.) zavarja, a fő korlátot azonban a tenziométerek limitált méréstartománya (pF 0–2,8) jelenti, hisz pF 3-nál nehéz agyagtalajokban még jelentős mennyiségű víz (= vízzel telt kapilláris pórus) van. Igaz, ezek szerepe a nedvességmozgásban többnyire nem jelentős. A magas (pF 2,5 feletti) tenziótartományban a k–Ψ összefüggés előzetesen vízzel telített talajoszlopok párolgás hatására történő nedvességprofil-átrendeződésének regisztrálása alapján számítható. Egy ilyen meghatározás eredményeit foglaltuk össze az 51. ábrán. A módszer során az előzetesen vízzel telt talajoszlopokat csak felszínükön hagytuk párologni, s folyamatosan regisztráltuk az oszlopban annak hatására végbemenő nedvességprofil átrendeződést. Az ábráról jól látható, hogy desztillált víz esetében a párolgási veszteség gyakorlatilag utánpótlódott az oszlop alsóbb rétegeiből, s az ún. kiszáradási profil gyakorlatilag párhuzamosan tolódott a kisebb nedvességtartalom felé. Szóda-oldattal történő telítés esetén azonban a talaj igen kis kapilláris vízvezető képessége miatt a párolgási veszteség alulról nem tudott utánpótlódni, s jóllehet az oszlop alján a talaj még nagy nedvességtartalmú volt, a felszínen erősen kiszáradt. Hasonló jelenség a természetben a talaj felszínén, még inkább azonban a növényi gyökerek mentén szintén megfigyelhető, s okoz vízfelvételi zavarokat, hervadástüneteket, sőt pusztulást. Hazai vizsgálati rendszerünkben a pF 0–2,7 tenziótartományban az ún. – tenziométerekkel nyomon követett – „beszivárgás-oszlop” módszert, a pF 2,5–4,2 tenziótartományban pedig az ún. „párolgásososzlop” módszert alkalmaztuk.

51. ábra Nedvességprofil átrendeződés párolgás hatására, különböző sóoldatokkal kezelt, bolygatott szerkezetű talajoszlopokban (törökszentmiklósi réti csernozjom agyagos vályog feltalaja)

83


A k(Ψ) függvénygörbék mérési pontok alapján történő megszerkesztése után következő lépés azok matematikai leírása. Erre a szakirodalomban 3 általánosan elfogadott egyenlet áll rendelkezésre: ahol: – WIND –VISSER–WESSELING szerint: k=

–

GARDNER szerint: k=

–

a Ψn

a b + Ψn

RIJTEMA szerint: k=

K e α (Ψ − Ψa )

k = kapilláris vezetőképesség, cm/nap; Ψ = tenzió, vízoszlop cm; a = kísérletileg meghatározott konstans (VISSER szerint ez az érték hasonló a közel telített talaj hidraulikus vezetőképességéhez); n = kísérletileg meghatározott kitevő (értéke l,5–2,0 nehéz mechanikai összetételű talajoknál, 2,0–4,0 könnyű mechanikai összetételű talajoknál) ahol: k, Ψ, n = lásd az előző egyenletnél; a, b = kísérletileg meghatározott állandók; a/b = vízzel telített talaj (Ψ=0) hidraulikus vezetőképessége, cm/nap ahol: k, Ψ = lásd az előző egyenletnél; K = vízzel telített talaj (Ψ = 0) hidraulikus vezetőképessége, cm/nap; Ψa = tenzió a levegőáteresztési küszöbértéknél (air entry point), vízoszlop cm; α = kísérletileg meghatározott konstans.

Hazai talajokon végzett méréseink alapján az alábbi következtetések levonására volt lehetőség: a) A legalacsonyabb tenziótartományban (Ψm < 10 cm) a kapilláris vezetőképesség (k) a hidraulikus vezetőképességhez (K) hasonlóan jellemezhető, tehát elsősorban a talaj szerkezeti állapotától, tömődöttségétől függ. b) Az alacsony tenziótartományban (Ψm < 100 cm) a könnyű mechanikai összetételű talajok kapilláris vezetőképessége nagyobb, mint a nehezebb mechanikai összetételű talajoké, mivel az előbbiek viszonylag durva pórusainak nagy része még telített vízzel, s így részt vehet a víz vezetésében. c) A tenzió növekedésével – mint ezt a pF-görbék szemléletesen ábrázolják – csökken a talaj nedvességtartalma, csökken a vízzel telt pórusok mennyisége és azok átmérője, következésképpen csökken a talaj kapilláris vezetőképessége is. Ez a csökkenés különösen a durva szemcséjű talajokban igen nagy mértékű, hisz itt a durva pórusok már viszonylag kis szívóerő hatására szinte teljesen kiürülnek, a finom pórusok mennyisége pedig jelentéktelen. Nem ilyen éles a csökkenés a közepes mechanikai összetételű talajok esetében. Nehéz mechanikai összetételű talajokban több a finom pórus, ezek jelentős része nagyobb tenzió mellett is vízzel telt, s így részt vehet a víz – igaz, kismértékű – vezetésében. d) Az előzőeknek megfelelően a különböző talajok kapilláris vezetőképessége pF 2 körül csaknem azonos, a magas tenziótartományban pedig a nehezebb mechanikai összetételű talajok kértékei nagyobbak. e) pF 3,0–3,5 felett – különösen könnyű mechanikai összetételű talajokban a folyadékmozgás gyakorlatilag elhanyagolható. Jól tükrözi ezen általános megállapításokat a vizsgálati anyagból kiválasztott négy különböző talaj 52. ábrán bemutatott k–Ψ görbéje: U–1 Csernozjom talaj vályog mechanikai összetételű A-szintje; U–8 Réti csernozjom talaj iszapos vályog mechanikai összetételű B-szintje; U–3 Homokos lösz talajképző kőzet (C-szint); U–9 Durva dunai öntéshomok.

84


52. ábra A vizsgált talajok kapilláris vezetőképessége (k = cm/nap = cm/d) a szívóerő (Ψ = cm) függvényében. U–1 Csernozjom talaj vályog mechanikai összetételű A-szintje; U–8 Réti csernozjom talaj iszapos vályog mechanikai összetételű B-szintje; U–3 Homokos lösz talajképző kőzet (C-szint); U–9 Durva dunai öntéshomok.

Mivel a k–Ψ függvények közvetlen mérése roppant körülményes és hosszadalmas, továbbá nagyon sok – gyakorlatilag kiküszöbölhetetlen – hibával terhelt (kémiai változások és pórusméret átrendeződés a meghatározás során) számos kutatás célozta – eredményesen – a vízzel telítetlen (háromfázisú) talaj kapilláris vezetőképességének számítását, szakértői becslését mért vagy számított pF-görbék, illetve egyszerű talajfizikai paraméterek és talajtulajdonságok (mechanikai összetétel, térfogattömeg, szervesanyag-tartalom, esetleg agyagásvány összetétel és kicserélhető Na+-tartalom) alapján. A háromfázisú talajokban végbemenő folyadékmozgás leírására és mennyiségi jellemzésére VÁRALLYAY és RAJKAI négylépcsős modellt dolgozott ki. Ennek alapvető lépései a következők: [1] A háromfázisú (vízzel nem telített) talaj kapilláris vezetőképességének (k = cm/nap) meghatározása a tenzió (Ψ = vízoszlop-cm), vagy a nedvességtartalom (Θ = térfogat-%) függvényében, az előbbiekben felsorolt eljárások valamelyikével (52. ábra). [2] A háromfázisú talajban végbemenő vízmozgás alapösszefüggéseit kifejező egyenletet a talaj felszíne és a talajvízszint közti szelvényre vonatkoztatva és numerikus integrációval azt z-re megoldva a következő összefüggéshez jutunk: v

z=∫ 0

ΔΨ ⎛ V⎞ ⎜1 + ⎟ k⎠ ⎝

ahol: z = a talajvízszinttől mért függőleges távolság, illetve a talajvízszint terep alatti mélysége, cm.

85


A k–Ψ összefüggés mért vagy számított értékei alapján a matematikailag leírt k = f(Ψ) függvény birtokában, az előző egyenlet felhasználásával (egyszerű számítógépprogramok alkalmazásával) olyan görbeseregek szerkeszthetők, amelyekről közvetlenül leolvasható, hogy a talaj tenzióviszonyaitól (nedvességtartalmától) függően, a talajvízszinttől mért különböző függőleges távolságban milyen a kapilláris vízmozgás iránya, illetve mekkora a fölfelé irányuló kapilláris vízmozgás maximális sebessége. Ilyen görbeseregeket mutatunk be négy különböző mechanikai összetételű talajra vonatkozóan az 53. ábrán. A bemutatott görbeseregekről szemléletesen kitűnik, hogy – Egyensúlyi állapotban a talajszelvény bármely pontján mért tenzió vízoszlop cm-ben kifejezett értéke megegyezik e pontnak a talajvízszinttől mért, cm-ben kifejezett függő1eges távolságával: Ψ = z. A talajvízszinttől 1–10–100 cm távolságra a tenzió 1–10–100 cm, illetve a talaj nedvességtartalma pF 0–1–2 értéknek megfelelő. Ilyen esetben a háromfázisú talajban vízmozgás nincs, V = 0. –

Ha a mért tenzió kisebb, mint a talajvízszinttől mért függőleges távolság (Ψ
–

Ha a mért tenzió nagyobb, mint a talajvízszinttől mért függőleges távolság (Ψ>z), úgy a vertikális kapilláris vízmozgás felfelé irányuló. A felfelé irányuló kapilláris vízmozgás mértéke – a bemutatott egyenletnek megfelelően – a talaj kapilláris vezetőképességétől, a talajvízszinttől mért függőleges távolságtól (z = cm) és a talajszelvény adott pontját mért tenziótól (Ψ = cm) függ.

–

53. ábra A vertikális kapilláris vízmozgás iránya és a felfelé irányuló kapilláris vízmozgás sebessége (V = cm/nap) a talajvízszint terep alatti mélysége (z = cm) és a szívóerő (Ψ = cm) függvényében, négy különböző talajban. Talajok: lásd 52. ábra

86


16. táblázat Összefüggés a felfelé irányuló vertikális kapilláris vízmozgás maximális intenzitása (V = cm) és a talajvízszinttől mért vertikális távolság (z = cm) között különböző tenzióviszonyok (Ψ = cm) esetén Talajminta száma 301 169 z = cm

Ψ=cm

V= cm/nap

146

198

191

200

0,5 0,2 0,1 0,05 0,02 0,01

42 69 94 121 150 170

41 64 85 108 140 160

144 167 181 190 195 198

70 87 101 117 140 158

1000

0,5 0,2 0,1 0,05 0,02 0,01

50 88 133 190 301 410

43 70 96 128 187 245

190 262 336 423 560 670

15000

0,5 0,2 0,1 0,05 0,02 0,01

54 97 150 225 385 578

43 70 97 130 192 254

194 271 354 460 648 840

381

349

382

86 116 140 160 180 190

53 78 102 125 155 173

67 100 126 152 175 186

40 67 93 120 152 176

71 88 103 121 150 178

98 145 197 258 377 470

60 94 135 186 283 381

86 151 222 317 477 610

49 91 136 202 322 432

71 89 103 122 151 179

100 150 206 276 420 554

62 98 142 203 327 465

100 184 287 450 781 1199

54 102 159 247 430 644

Talajminták: 146: mészlepedékes csernozjom vályog mechanikai összetételű A-szintje (Martonvásár); 198: karbonátos réti csernozjom iszapos vályog mechanikai összetételű B-szintje (Dömsöd); 191: mészlepedékes csernozjom homokos lösz C-szintje (Érd); 301: karbonátos Duna öntéshomok (Dömsöd); 169: mészlepedékes csernozjom vályog mechanikai összetételű A-szintje (Érd); 381: mészlepedékes csernozjom homokos vályog mechanikai összetételű B-szintje (Érd); 349: réti csernozjom agyagos vályog mechanikai összetételű A-szintje (Törökszentmiklós); 382: réti csernozjom „alföldi lösz” talajképző kőzete, C-szint (Törökszentmiklós).

A görbeseregekről leolvasható néhány adatot a talajvízből a talajvízszint feletti rétegekbe jutó víz mennyiségére vonatkozóan táblázatosan is összefoglaltuk (16. táblázat). Könnyű mechanikai összetételű homoktalajoknál a kapilláris transzport igen érzékenyen függ a talajvízszint terep alatti mélységétől, s mélyebb talajvízszint esetén gyakorlatilag megszűnik vagy elhanyagolható. Ezért vezetett pl. a Duna–Tisza közi homokhátság alatti – nem is túl jelentős – talajvízszint-süllyedés sivatagosodásszerű talajromláshoz, az aszályérzékenység súlyos következményekkel járó fokozódásához. Közepes mechanikai összetételű talajoknál a gyökérzóna kapilláris vízutánpótlásának mértéke a talajvíz-viszonyoktól függ, kedvező esetben akár évi 50– 200 mm-t is elérhet. Nehezebb mechanikai összetételű talajok esetében a kapilláris transzport még viszonylag mély talajvízszint esetén sem elhanyagolható: itt legkedvezőbbek a növények jó minőségű talajvízből történő vízellátásának feltételei; de rossz minőségű talajvíz esetén itt legnagyobb a talajvízből történő sófelhalmozódás és szikesedés veszélye is. [3] A számítások rétegezett talajokra is kiterjeszthetők. Ehhez az 52. ábrán bemutatott görbeseregeket a talajszelvény minden rétegére meg kell szerkeszteni, a talaj rétegzettsége ugyanis igen jelentős mértékben befolyásolja a talajszelvényben végbemenő kapilláris vízmozgást. Általános érvényű összefüggésként megállapítható, hogy – ha a mechanikai összetétel a mélységgel nehezebbé válik, a felfelé irányuló kapilláris vízmozgás mértéke csökken, mivel mind a nedves (talajvízhez közeli) agyag, mind a száraz (talajvíztől távoli) homok kapilláris vezetőképessége viszonylag kicsi; – ha a mechanikai összetétel a mélységgel könnyebbé válik (pl. alluviumok stb.), a felfelé irányuló kapilláris vízmozgás fokozódik, mivel mind a nedves homok, mind a „száraz” agyag kapilláris vezetőképessége viszonylag nagy.

87


Hollandiában, ahol a növény jó minőségű talajvízből való vízellátásának kiemelt jelentősége van, még közmondás is rögzíti ezt a jelenséget: „agyag homokon–pénz a kézben”(„clay on sand, money in hand”), „homok agyagon–kidobott pénz” („sand on clay, money is thrown away”). Kedvező talajvízminőség esetén ez Magyarországon is érvényes, hisz jelentős lehet a növények talajvízből történő vízellátás-kiegészítése. Nagy sótartalmú és kedvezőtlen sóösszetételű talajvizek esetén viszont a mondás visszájára fordul, hisz a talajvízből nemcsak víz, hanem vele szikesítő Na-sók is jutnak a talajvízszint feletti talajrétegekbe (felszín közeli talajvízszint esetén a talaj felszínére, a felszín közeli talajrétegekbe, illetve a gyökérzónába), ami másodlagos szikesedés veszélyét rejti magában. [4] A számítások ingadozó szintű talajvizek feletti rétegezett talajszelvényekre is kiterjesztethetőek. Erre mutatunk be példát az 54. ábrán a négy „mintatalajból” összeállított három talajszelvényre vonatkozóan. Az ábráról leolvasható, hogy a három talajszelvényben milyen talajvízszint-mélység esetén várható 0,5–0,1–0,02 cm/nap mértékű kapilláris vízutánpótlás. A négylépcsős modell alkalmazásával a talaj tenzióprofiljának (vagy a pF-görbe alapján tenzióprofillá átszámítható nedvességprofiljának), illetve e profilok tér- és időbeli megoszlásának, változásainak, valamint a talajvízszint terep alatti mélységének és ingadozásának ismeretében a rétegzett talajok szelvényében végbemenő vízmozgás iránya és sebessége, a talajvízből a talajvízszint feletti talajrétegekbe jutó víz mennyisége pontosan meghatározható, és talajszelvényekre, talajtérképezési egységekre vagy meghatározott területekre vonatkoztatható. A talaj tenzió- vagy nedvességprofiljának dinamikája vagy közvetlenül mérhető (célszerűen telemetrizált tenziográfokkal, vagy higrográfokkal), vagy a talajfelszínen keresztül végbemenő vízmozgás eredőjének (csapadék + beszivárgó felszíni vizek + öntözővíz) - (evapotranszspiráció) és a talajvíz-dinamikának ismeretében jó megközelítéssel modellezhető. A számítások alapján meghatározható az ún. „optimális talajvízszint”, amely fedezi a növény vízellátásának a talajvízből való ki

54. ábra Összefüggés a talajvízszint terep alatti mélysége (z = cm) és a felfelé irányuló vertikális vízmozgás maximális sebessége (V = cm/nap) között, négy rétegezett talajszelvény-modellben, változó talajvízszint esetén. Talajok: lásd 52. ábra

88


egészítését. Ilyen számításokat végeztünk a Szigetköz, illetve a tervezett Bős–Nagymaros Vízlépcső hatásterületén, számszerűen meghatározva, hogy a különböző beavatkozások hatására prognosztizált talajvízszint-süllyedés az érintett területeken várhatólag milyen mértékű kapilláris vízutánpótláscsökkenést okoz, s ez milyen gazdasági (terméskiesés és/vagy termésbiztonság-csökkenés) és ökológiai következményekkel jár(hat). Főbb megállapításainkat az 55. ábrán összegeztük.

0

Jelenlegi vízutánpótlás a talajvízből jelentős (100–150 mm)

jelentős (100–150 mm)

Vízutánpótlás várható változása a talajvízszint süllyedése esetén 0 kismértékű csökkenés teljes megszűnés („-” < 50 mm) („-” 100–150 mm) Vízutánpótlás várható változása a talajvízszint emelkedése esetén 0 kismértékű növekedés növekedés („+” < 50 mm) („+” 50–100 mm) Esetleges anyagforgalmi veszély Fokozott kilúgzás mérsékelt mészfelhalmozódás („atkásodás”) esetleg szikesedés

55. ábra Talajvízből történő vízutánpótlás lehetőségének alapesetei a Szigetközben

Ha a nedvességtartalom meghatározását a szivárgó talajoldat kémiai összetételének elemzésével egészítjük ki, akkor meghatározható a talajvízből a talajvízszint feletti rétegekbe jutó vízoldható anyagok (sók) mennyisége is. A modell alkalmazásával ily módon meghatározható az ún. „kritikus talajvízszint” is, amelynek betartása kizárja a talajvízből való sófelhalmozódás és/vagy szikesedés veszélyét. Ezt a közelítést a Kiskörei Vízlépcső és Öntözőrendszer tervezésekor alkalmaztuk eredményesen annak hatásterületén. Részletes sóforgalom/sómérleg elemzéseink adatai alapján a modell felhasználásával kiszámítottuk a kritikus talajvízszint terep alatti mélységét, s elkészítettük ennek 1:25 000 méretarányú térképét. A nemzetközi elismerést kiváltó prognózis rendszer hatékonyságát bizonyítja, hogy ahol a javasolt preventív intézkedéseket betartották, ott nem következtek be sem másodlagos szikesedés, sem egyéb káros talajdegradációs folyamatok. Ha számított vagy mért adatok helyett előre jelzett értékekkel számolunk (meteorológiai és hidrológiai prognózisok, öntözési tervek stb. alapján), akkor többé-kevésbé pontos, de mindenképpen reális prognózist adhatunk a talajszelvényben várhatóan végbemenő vízmozgás és anyagforgalom dinamizmusára vonatkozóan, s ugyanígy előre jelezhető a talajvízből a talajvízszint feletti talajrétegekbe jutó víz és oldható sók hozzávetőleges mennyisége is. 89


Később a modellt az „optimális talajvíz dinamika”, illetve a „kritikus talajvízszint dinamika” meghatározása irányában fejlesztettük tovább, hisz sem a vízellátás, sem a sófelhalmozódás szempontjából nem mindegy, hogy milyen a talajvízszint-ingadozás szezondinamikája. Ha a talajvízszint – természetes szezondinamikájának megfelelően – a hűvös–csapadékos, esetleg fagyos őszi–téli időszakban emelkedik fel a kis felszíni párolgás miatt a felfelé irányuló kapilláris vízmozgás jelentéktelen. Ha viszont a talajvízszint-emelkedés a száraz–meleg nyári időszakban következik be (pl. nem megfelelő öntözés hatására), úgy a kialakuló nagy tenziógradiens jelentős kapilláris víz- és oldatmozgást indukál, ami – az előbbiek szerint – a talajvíz minőségétől (sótartalmától és sóösszetételétől) függően előnyös (növény vízellátása), vagy kedvezőtlen (másodlagos szikesedés) egyaránt lehet. A modell – értelemszerűen – a háromfázisú zónában végbemenő horizontális szivárgás irányának és mértékének meghatározására is alkalmazható, bár ez a természetben csak ritkán jelentős (pl. öntözött területekről való oldalirányú szivárgás a környező, száraz talajú területek felé). A talaj folyadékfázisa a természetben gyakorlatilag soha nem H2O képlettel reálisan jellemezhető tiszta víz, hanem különböző, térben is időben egyaránt változó töménységű és kémiai összetételű oldat. A talajoldat kémiai összetétele közvetlenül meghatározza a növény víz- és tápanyagfelvételének lehetőségeit, mechanizmusát, a talaj szilárd- és folyadékfázisa közti egyensúly törvényszerűségeinek megfelelően pedig a talaj kicserélhető kationjainak összetételét, ami igen jelentős mértékben hat a talaj fizikai tulajdonságaira (talajalkotó ásványok összetétele és állapota, a talaj szerkezeti állapota, porozitásviszonyok, stb), gyakran alapvetően megszabja a talaj vízháztartását, illetve az ezt meghatározó hidrofizikai paramétereket, elsősorban a kétfázisú talaj hidraulikus, illetve a háromfázisú talaj kapilláris vezetőképességét. A hatás különböző irányú és mértékű lehet, s azt egyaránt befolyásolják a szilárd fázis és folyadékfázis jellemzői. A nagy sókoncentráció az elektrokinetikai potenciál megváltoztatásával elősegíti a talaj elemi szemcséinek reverzibilis flokkulátumokká alakulását, ami nagyobb méretű pórusokkal, következésképpen nagyobb folyadékvezető képességgel jár együtt (lásd flokkulációs küszöbérték, kisózó hatás). A nagy hidrátburkú Na+-ion azonban rendellenes viselkedésű. Mivel az ionhoz, illetve a nagy kicserélhető Na+-tartalmú talajszemcsékhez erősen kötött víz szinte szilárd fázis-szerűen viselkedik (semi-solid state), csak nagyon nagy erőkkel elmozdítható, mobilizálható, ezért a talaj Na+-telítettsége nem aggregálja, flokkulálja, hanem diszpergálja a talajt, csökkenti pórus-

56. ábra Sóoldatok (Na+-telítettség) hatása a talaj kapilláris vezetőképessége (k = cm/nap) a tenzió (Ψ = cm) függvényében. ESP = kicserélhető Na %. No: kezelt talaj sorszáma

90


méretet, következésképpen a talaj folyadékvezető képességét. Gyakran drasztikusan, esetleg nagyságrendekkel. Az 56. ábrán egy középkötött vályogtalaj k–Ψ függvénygörbéit mutatjuk be, a talaj különböző Na+-telítettsége esetén. Az ábráról szemléletesen kitűnik, hogy a Na+-telítettség növekedésével csökken a K és k–Ψ értéke. Legnagyobb mértékben a vízzel telített talaj hidraulikus vezetőképessége csökken, hisz itt az erősen kötött („semi solid”) víznek csak elenyésző hányada vesz részt a folyadékmozgásban. A szívóerő növekedésével ürülnek a pórusok, csökken a vízzel telt és víz vezetésére alkalmas pórus-keresztmetszet → csökken a k-érték. Ugyanakkor a nagyobb szívóerő az erősen kötött víz egyre nagyobb hányadát képes elmozdítani, mobilizálni, ami mérsékli a k-csökkenés mértékét. Ezért a Na+-telítettség hatása a k-értékekre egyre mérséklődik. Ez a progresszív szikesedés folyamatát segíti elő, hisz csak kissé csökken a kapilláris transzport okozta sófelhalmozódás, viszont nagymértékben csökken a felhalmozódott sók kilúgzással történő eltávolításának lehetősége a vízzel telített talajból. A háromfázisú talajban végbemenő vízmozgás jellemzésére az öntözéses gazdálkodás szempontjából további két paraméter ismerete nyújthat segítséget: a) A talaj víznyelő képessége a talajnak az a tulajdonsága, hogy mennyi vizet képes időegység alatt magába fogadni. Mivel a beszivárgás mindig két tényezőből tevődik össze (a levegővel telt pórusok egy részének feltöltése vízzel + a víz vezetése a mélyebb talajrétegekbe), a vízelnyelő képesség – különösen száraz talajok esetében – mindig nagyobb érték, mint a vízáteresztő képesség, és csak vízzel telített talajok esetében egyenlő azzal. b) A talaj vízáteresztő képessége az a tulajdonság, amely a vízzel telített talaj egységnyi keresztmetszetén időegység alatt átszivárogni képes vízmennyiséget fejezi ki. Mindkét tényezőt mm/min, vagy mm/h értékben adjuk meg. A talaj víznyelő és vízáteresztő képessége csak a helyszínen határozható meg, vagy a talaj felszínén a „keretes beáztatás” (double ring) módszerével; vagy rétegenként (az ún. csöves módszerrel). A kapott adatok a talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak általános jellemzésén túlmenően elsősorban a felületi öntözési módszerek maximális és racionális vízadagolás-intenzitásának meghatározásához, a szivárgási veszteségek és ezek környezetre gyakorolt hatásainak becsléséhez nyújtanak fontos információkat. Minden olyan esetben viszont, amikor a felszínre hulló csapadék vagy az esőztető berendezéssel kijuttatott öntözővíz különböző hatásainak vizsgálata a cél, a természetes viszonyokat legjobban megközelítő jellemzőket mesterséges esőztető berendezéssel határozhatjuk meg. Felhasználható ez továbbá a talaj szerkezeti állapotának, a talajfelszín stabilitásának vizsgálatára, a felszíni lefolyás körülményeinek és folyamatának tanulmányozására, a lejtős területekről lehordott talaj mennyiségének mérésére, az esőszerű öntözés maximális és optimális intenzitásának meghatározására stb. is (MSZ 08. 0205- 78, 1979; LIGETVÁRI–CSEPINSZKY 1988–1990). 6.5. A TALAJ VÍZGAZDÁLKODÁSI TULAJDONSÁGAINAK KATEGÓRIA-RENDSZERE ÉS TÉRKÉPEZÉSE A talaj nedvességforgalom-szabályozásának előfeltétele a talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak ismerete, rendszerbe foglalása, térképezése. A különböző célú és irányú mezőgazdasági vízgazdálkodási beavatkozások különböző szintű (üzemi, regionális, országos) tervezéséhez, megva1ósításához, operatív irányításához megfelelő tartalmú és részletességű talajtani információ-anyag szükséges. A jól definiált, pontos fizikai tartalommal bíró, könnyen mérhető vagy jó közelítéssel számítható, egzakt és kvantitatív hidrofizikai paraméterek iránti igény mennyiségben és sokoldalúságban rohamosan nő. Ezeket az igényeket a talajtani tudomány és talajvizsgálati gyakorlat egyre inkább képes megfelelő szinten, korszerűen kielégíteni. Megfelelő talajtani és meteorológiai adatbázis birtokában pontosan kijelölhetők a mezőgazdasági vízgazdálkodás legfontosabb feladatai, lehetővé válik a beavatkozások talajtani hatásának előrejelzése, és ennek alapján optimális (eredményes és gazdaságos) technológiai variánsok kidolgozása, illetve kiválasztása. A mezőgazdasági vízgazdálkodási beavatkozások talajtani megalapozásának szükségszerűen egymásra épülő lépcsői a következők: 91


1. 2. 3.

A talajok vízgazdálkodási tulajdonságok szerinti kategória-rendszerének kidolgozása; A talajok vízgazdálkodási tulajdonságait ábrázoló térképanyag elkészítése; A talajok vízháztartásában természeti okok és/vagy emberi beavatkozások hatására bekövetkező változások folyamatos nyomon követésére, regisztrálására szolgáló monitoring rendszer kialakítása.

A vízgazdálkodási tulajdonságok kategória-rendszere nem lehet univerzális. Részletessége (a paraméterek száma, határértékei stb.) a cél által meghatározott igényektől függ, attól, hogy azt milyen döntési szinten (ország, régió, üzem, tábla) kívánják felhasználni. VÁRALLYAY és munkatársai 1979-ben a mezőgazdasági vízgazdálkodási beavatkozások országos és regionális talajtani megalapozására dolgozták ki kategória-rendszerüket és szerkesztették meg Magyarország talajainak vízgazdálkodási tulajdonságait ábrázoló 1:100 000 méretarányú térképet. Kategória-rendszerükben a talajokat vízgazdálkodási tulajdonságaik alapján kilenc kategóriába sorolták: 1. Igen nagy víznyelésű és vízvezető képességű, gyenge vízraktározó képességű, igen gyengén víztartó talajok. 2. Nagy víznyelésű és vízvezető képességű, közepes vízraktározó képességű, gyengén víztartó talajok. 3. Jó víznyelésű és vízvezető képességű, jó vízraktározó képességű, jó víztartó talajok. 4. Közepes víznyelésű és vízvezető képességű, nagy vízraktározó képességű, jó víztartó talajok. 5. Közepes víznyelésű, gyenge vízvezető képességű, nagy vízraktározó képességű, erősen víztartó talajok. 6. Gyenge víznyelésű, igen gyenge vízvezető képességű, erősen víztartó, kedvezőtlen vízgazdálkodású talajok. 7. Igen gyenge víznyelésű, szélsőségesen gyenge vízvezető képességű, igen erősen víztartó, igen kedvezőtlen, extrémen szélsőséges vízgazdálkodású talajok. 8. Jó víznyelésű és vízvezető képességű, igen nagy vízraktározó és víztartó képességű talajok. 9. Sekély termőrétegűség miatt szélsőséges vízgazdálkodású talajok. A kilenc vízgazdálkodási kategóriára a következő számszerű paramétereket adták meg: a) szabadföldi vízkapacitás (VKsz), b) holtvíztartalom (HV),

⎫ ⎬

c) hasznosítható vízkészlet (DV), d) a vízelnyelés sebessége (IR), e) a vízzel telített talaj hidraulikus vezetőképessége (K)

⎭

térfogat% = mm/l0 cm-es réteg (genetikai szintenként) mm/h (a talaj felszínén mérve) cm/nap (rétegenként)

A vízgazdálkodási paraméterek meghatározása az MSZ-08.0205-78. szabványban leírt módszerekkel végezhető el: – A VKsz meghatározása történhet közvetlen helyszíni méréssel (keretes beáztatás módszere); a pF-görbe megfelelő pontjainak helyszíni tenziométeres, vagy bolygatatlan szerkezetű talajmintákon végzett laboratóriumi meghatározásával (a VKsz értéke homoktalajokon ≈ pF 2,0; középkötött talajokon ≈ pF 2,5; nehéz mechanikai összetételű talajokon ≈ pF 2,7 szívóerőnél mért, térfogatszázalékban kifejezett nedvességtartalom; vagy az egyszerű talajfizikai paraméterek (Arany-féle kötöttségi szám, KA; higroszkóposság, hyl; mechanikai összetétel) alapján történő számítással, illetve becsléssel. – a HV vagy a pF 4,2-nél (15 atmoszféra nyomás alatt) meghatározott, térfogatszázalékban kifejezett nedvességtartalomként értékelhető; vagy az egyszerű talajfizikai paraméterek (KA, hyl, mechanikai összetétel) alapján számítható, illetve becsülhető; – DV a VKsz és HV különbségeként számított, térfogatszázalékban kifejezett nedvességtartalom;

92


–

az IR mérése a helyszínen történik, vagy a kis területek elárasztásának módszerével, vagy KACSINSZKIJ „csöves” eljárásával (a megadott érték az első hat órában mért víznyeléssebesség átlaga); – a K meghatározása bolygatatlan szerkezetű talajmintákon történik laboratóriumban, állandó vagy csökkenő víznyomás módszerével (a megadott értékek a laboratóriumi meghatározás során stabilizálódott hidraulikus vezetőképességet jellemzik). A megkülönböztetett 9 kategória általános jellemzőit a 17. táblázatban foglaltuk össze. 17. táblázat A talaj vízgazdálkodási tulajdonságok szerinti kategóriáinak általános jellemzői

Kategória kódszáma

1. 2. 3. 4. 5. 6* 7** 8*** 9.

Fizikai talajféleség

VKsz

jele

KA

hy1

h hv v av a

< 25 25–35 35–42 42–50 50

< 1,0 1,0–2,0 2,0–3,5 3,5–5,0 5,0

tőzeg, kotu

HV

DV

mm/10 cm-es réteg

< 15 15–25 25–35 35–42 42–50

<5 5–10 10–20 20–27 27–35

> 50

> 35

5–10 10–15 15–22 12–17 10–15

IR

K

mm/óra

cm/nap

> 500 150–500 100–150 70–100 50–70 10–50 < 10

> 1000 100–1000 10–100 1–10 0,1–1,0 0,01–0,1 < 0,01

Sekély termőrétegűség miatt szélsőséges vízgazdálkodási talajok

* Enyhe szikesedés vagy pszeudoglej-képződés miatt kedvezőtlen vízgazdálkodású talajok; ** Erős szikesedés miatt extrémen szélsőséges vízgazdálkodású talajok; *** Láptalajok

Az 1–5. kategóriák esetében a talaj vízháztartása a szerkezeti állapot és a tömődöttség mellett elsősorban a fizikai talajféleségtől függ, ezért a táblázatban az említett VKsz, HV, DV, IR és K vízgazdálkodási paraméterek mellett a talaj fizikai féleségére jellemző mechanikai összetétel, KA és hyl határértékeit is megadták. A 6. és 7. kategóriára vonatkozóan nem adtak meg VKsz, HV és DV határértékeket, mivel az ide tartozó talajoknál elsősorban a gyenge vízelnyelés, illetve kis vízvezető képesség okozza a kedvezőtlen, szélsőséges vízháztartást. A 8. kategóriába sorolt láptalajoknál viszont a DV, az IR és a K-értékek feltüntetésének nem lett volna gyakorlati jelentősége. Végül a 9. kategóriába sorolt sekély termőrétegű talajokon a talaj vízháztartása elsősorban a „termőréteg” vastagságától függ, s csak másodsorban befolyásolják ennek a rétegnek a vízgazdálkodási tulajdonságai. Ezért itt szintén nem adtak meg határértékeket. A 18. táblázatban az egyes kategóriákba sorolt talajok leggyakrabban előforduló talajszelvényvariánsainak hidrofizikai jellemzőit foglalták össze – rétegenként. – a mélységgel egyre könnyebbé váló mechanikai összetétel (könnyebb mechanikai összetételű alapkőzeten kialakult talajok): 2/1, 3/1; – az egész szelvényben viszonylag egyenletes mechanikai összetétel: 1/1, 2/2, 3/2, 4/2, 5/2; – viszonylagos agyagfelhalmozódás a B-szintben: 4/1, 5/1. A 6. kategória talajszelvény-variánsait a kedvezőtlen vízháztartást előidéző rossz vízvezető képességű szint mélységétől és okától függően állapították meg. E szerint különböztették meg a rossz szerkezetű, tömődött, agyag mechanikai összetételű talajokat (6/1 variáns), a pszeudoglejes barna erdőtalajokat (6/2 variáns), a vastag A-szintű mély réti szolonyeceket, sztyeppesedő réti szolonyeceket és szolonyeces réti talajokat (6/3 variáns), a mélyben sós és/vagy szolonyeces talajokat (6/4 variáns), valamint a lápos réti talajokat (6/5 variáns). A 8. kategória láptalajainál a szerves anyagban gazdag Aszint alatti alapkőzet mechanikai összetételétől, a 9. kategóriában a termőréteghatárt jelentő szint feletti rétegek mechanikai összetételétől függően adták meg a határértékeket.

93

6. A TALAJ VÍZGAZDÁLKODÁSI TULAJDONSÁGAI 18. táblázat A talaj vízgazdálkodási tulajdonságok szerinti kategóriáinak rétegenkénti jellemzői Kategória kód

Variáns

1.

1/1

2.

2./1

2/2

3.

3/1

3/2

4.

4/1

4/2

5.

5/1

5/2

6.

6/1

6/2

6/3

6/4

6/5

7.

7/1

8.

8/1

9.

9/1

Genetikai szint

0–50 50–100 100–150 150–200 a b c a b c a b c a b c A B C a b c A B C a b c a b c A B C A B C a b c a b c A B C a c c c c a(+b)

Fizikai talajféleség jele

VKsz

h h h h hv vh h hv hv hv v v hv v v v v av v av av av av a av a a a a a a

< 15 < 15 < 15 < 15 15–25 10–20 < 15 15–25 15–25 15–25 25–35 25–35 15–25 25–35 25–35 25–35 25–35 35–42 25–35 35–42 35–42 35–42 35–42 42–50 35–42 42–50 42–50 42–50 42–50 42–50 42–50

HV

DV

mm/10 cm-es réteg

<5 <5 <5 <5 5–10 4–8 <5 5–10 5–10 5–10 10–20 10–20 5–10 10–20 10–20 10–20 10–20 20–27 10–20 20–27 20–27 20–27 20–27 27–35 20–27 27–35 27–35 27–35 27–35 27–35 27–35

5–10 5–10 5–10 5–10 10–15 6–12 5–10 10–15 10–15 10–15 15–22 15–22 10–15 15–22 15–22 15–22 15–22 12–17 15–22 12–17 12–17 12–17 12–17 10–15 12–17 10–15 10–15 10–15 10–15 10–15 10–15

IR

K

mm/óra

cm/nap

> 500

> 1000 800–1000 500–800 500–800 800–1000 100–500 500–800 500–1000 100–500 300–500 10–20 10–50 100–500 10–100 10–30 30–100 10–30 1–5 10–30 1–10 3–7 5–10 1–5 0,1–0,5 0,5–2,0 0,1–1,0 0,1–0,5 0,5–1,0 0,1–1 0,05–0,25 0,1–0,5 0,1–1,0 0,01–0,1 0,1–0,5 0,1–1,0 0,01–0,1 0,1–0,5 0,5–1,0 0,1–0,5 0,01–0,1

300–500

150–300

120–150

100–300

80–100

70–100

60–70

50–70

30–50

10–50

10–50

10–50

l l v, av

> 50 > 50 30–40

> 35 > 35 15–25

10–50 15–20 < 10

l hv v av a hv

> 50 15–25 25–35 35–42 42–50 15–25

> 35 5–10 10–20 20–27 27–35 5–10

v av a L

25–35 35–42 42–50 > 50

10–20 20–27 27–35 > 35

1–10 0,01–0,1 < 0,01 0,01–0,05

10–15 15–22 12–17 10–15 10–15

15–22 12–17 10–15

Jelmagyarázat: h: homok; vh: vályogos homok; hv: homokos vályog; v: vályog; av: agyagos vályog; a: agyag; l: tőzeg, kotu. VKsz: szabadföldi vízkapacitás; HV: holtvíztartalom; DV: hasznosítható vízkészlet; IR (infiltration rate): víznyelés sebessége; K: hidraulikus vezetőképesség

94


95


A kategóriák 1:100 000 méretarányú térképének megszerkesztése során minden hozzáférhető talajtani, természetföldrajzi és hidrológiai információt figyelembe vettek. A térkép egyszerűsített vázlatát mutattuk be a 14. ábrán (lásd 2.4. fejezet). Az egyes kategóriák területi kiterjedését a 19. táblázatban foglaltuk össze. A térkép részletes területi adatai (elhatárolt foltonként; talajtípusonkénti, megyénkénti és agroökológiai körzetenkénti bontásban) számítógépes tárolásra kerültek. A térkép és az adatanyag alapján a megfelelő szelvényvariáns kiválasztásával és az a-, b-, c- (a talajszelvényben nincs lényeges textúrdifferenciálódás) vagy az A-, B-, C- (a talajszelvényben jelentős textúrdifferenciálódás van) szintek tényleges vastagságuknak megfelelően való helyettesítésével Magyarország bármely talajtípusára, illetve bármely szelvényének bármely vastagságú rétegére meghatározható a talajban tározható víz mennyisége, sőt ennek „holtvíz”, illetve a növény számára hozzáférhető hányada is (HVsz, HV, DV). Ezek az adatok közvetlenül térképre vihetők, számítógépes adatbázisban digitálisan (is) tárolhatók, s kvantitatív alapját jelenthetik egy–egy talajféleség, egy–egy táj, körzet, üzem, esetleg egyéb természeti, adminisztratív vagy térképezési területi egység korszerű vízgazdálkodási jellemzésének, az optimálist minél inkább megközelítő mezőgazdasági vízgazdálkodás kialakításának, az ezt célzó racionális beavatkozások, intézkedések eljárások, módszerek kidolgozásának. Jelenleg dolgozunk a kategória-rendszernek a háromfázisú zóna kapilláris vezetőképességével (illetve az azt jellemző k-Ψ, illetve k-θ függvényekkel) történő kiegészítésén. A k-Ψ, vagy k-θ összefüggések ismeretében, azok közvetlenül mért, számított vagy becsült értékei alapján a talajvízből a talajvízszint feletti rétegekbe jut(hat)ó víz és oldott anyagok mennyisége megállapítható, a meteorológiai és hidrológiai prognózisok, illetve vízgazdálkodási beavatkozási tervek ismeretében előre jelezhető. Ezek alapján meghatározható a növények talajvízből történő nedvességellátását, illetve nedvességellátás-kiegészítését biztosító „optimális talajvízszint”, vagy a talajok talajvízből származó sófelhalmozódásának, szikesedésének megelőzését lehetővé tevő „kritikus talajvízszint”. A talajvízszint dinamikáját ábrázoló térképanyagot alapul véve és azt kiegészítve lehetővé válik a háromfázisú zóna nedvességforgalmának prognózisa, ami a racionális mezőgazdasági vízgazdálkodási, meliorációs és agrotechnikai rendszerek, technológiák, illetve az adott helyzetben szükséges beavatkozások kidolgozása szempontjából nélkülözhetetlen. A továbbiakban röviden összefoglaljuk az egyes kategóriákhoz és variánsokhoz tartozó talajokat és azok főbb jellemzőit. 1. Ide tartoznak a futóhomokok, a gyengén humuszos homoktalajok; a szerves és ásványi kolloidokban szegény Duna–Tisza közi csernozjom típusú homoktalajok egy része; valamint a dunai öntéstalajok kis része (pl. a Csepel-szigeten stb.). Szelvényükben általában nem figyelhetők meg vízgazdálkodási tulajdonságok szempontjából élesen eltérő rétegek, genetikai szintek, ezért e kategóriában nem különböztettünk meg szelvényvariánsokat, és az adatokat 50 cm-es rétegenként adjuk meg (18. táblázat). A futóhomokoknál a felső humuszos réteg teljesen hiányzik, de a többi e kategóriába tartozó típusnál és altípusnál is csak gyengén kifejezett. Ezeknek a gyengén humuszos rétegeknek a vízgazdálkodása kevésbé szélsőséges: a VKsz, HV és DV egyaránt valamivel nagyobb (a táblázatban megadott kategória-határértékek felső határához közeli). A homok természetes tömörödése miatt a talajszelvényben általában a mélységgel nő a térfogattömeg, csökken az összporozitás és ennek megfelelően a K-érték is. A kategóriába tartozó öntéstalajok egy részénél a talaj vízgazdálkodási tulajdonságait a közberétegződő iszaprétegek javíthatják. Az e kategóriába tartozó talajok (elsősorban igen gyenge víztartó képességük miatt) különösen aszályérzékenyek, hisz a talajban tározott csekély vízmennyiség csak rövid ideig biztosítja a növények vízellátását. A talajvízből csak felszín közeli talajvízszint esetén juthat jelentősebb mennyiségű víz a gyökérzónába, mély talajvízszint esetén az alulról történő vízutánpótlás mértéke elhanyagolható. 2. Ide tartoznak az Alföld humuszos homoktalajai; homok, vályogos homok és homokos vályog mechanikai összetételű öntés-, réti öntés- és csernozjom talajai, ez utóbbiak közül elsősorban a Duna–Tisza közi csernozjom típusú homoktalajok; a kisalföldi terasz csernozjomok egy része; továbbá a Nyírségben nagy területeken előforduló kovárványos barna erdőtalajok. 96


A 2/1. variáns azokra a homok mechanikai összetételű talajképző kőzeten kialakult humuszos homoktalajokra, csernozjom típusú homoktalajokra és terasz csernozjomokra jellemző, amelyek homokos vályog mechanikai összetételű humuszos rétegének viszonylag nagyobb szerves és ásványi kolloidtartalma növeli a talaj vízkapacitását, csökkenti aszályérzékenységét. A 2/2. variánsban a talajszelvény mechanikai összetétele gyakorlatilag homogén (homokos vályog mechanikai összetételű öntéstalajok, a humuszos homoktalajok egy része). A kategória talajainak vízgazdálkodási tulajdonságaiban a mélységgel általában fokozódó tömődöttség, a helyenként megjelenő mészakkumulációs szintek (pl. a Duna–Tisza közén), az öntéstalajok jellegzetes horizontális alluviális rétegzettsége okoz(hat) további különbségeket, míg a teraszcsernozjomok alatt megjelenő felszín közeli kavicsréteg (pl. a Kisalföldön) még szélsőségesebbé teszi a talajok vízháztartását (csökkenti vízraktározó- és víztartó képességét, növeli aszályérzékenységét), addig a közberétegződő alluviális iszapcsíkok, vagy a kovárványos barna erdőtalajok jellegzetes, vaskolloidokban viszonylag gazdag szalagjai kifejezetten javítják azt. A talajvízből történő nedvesség-utánpótlás lehetőségei itt is korlátozottak. 3. Ide tartoznak a laza üledékeken (homokos vályog, vályog, iszapos vályog mechanikai összetételű alluviumokon, kolluviumokon, laza löszös üledékeken stb.) kialakult, vályog mechanikai összetételű barnaföldek, csernozjom barna erdőtalajok, mészlepedékes csernozjomok, réti csernozjomok, réti öntéstalajok és öntéstalajok, továbbá a réti talajok (a tiszántúli területek kivételével) és terasz csernozjomok egy része. Ezek Magyarország legkedvezőbb vízforgalmú talajai. A 3/l. variáns a könnyebb mechanikai összetételű alapkőzeteken (homokos iszap, homokos vályog, homokos lösz) kialakult talajokra, elsősorban a Duna–Tisza közi és a dunántúli réti talajokra és réti csernozjomokra jellemző. A 3/2. variáns az egész szelvényében közel azonos mechanikai összetételű barnaföldekre, csernozjomokra és öntéstalajokra jel1emző. A variánsokon túl további különbségeket eredményezhet az öntéstalajok és réti öntéstalajok alluviális rétegzettsége, a hidromorf talajtípusokban (elsősorban a réti talajokban, réti öntéstalajokban, ritkábban a réti csernozjomokban) megjelenő mészakkumulációs szintek, a csernozjom barna erdőtalajokban pedig a hajdani erdőtalaj B-szintjének maradványai. Ezek a tényezők a talaj jó víznyelőés vízvezető képességét kisebb mértékben leronthatják, ami csapadékos időszakban – ritkán és rövid periódusokra – túl bő nedvességviszonyokat eredményezhet. A barnaföldek és egyes dunántúli mészlepedékes csernozjomok erodáltsága, valamint a terasz csernozjomok alatt nem nagy mélységben megjelenő kavicsréteg ezzel pontosan ellentétes hatású és a víztartó képesség csökkentésével ronthatja a talajok vízgazdálkodási tulajdonságait, teheti a talajokat száraz évjáratokban helyenként sülevényessé. A 3. kategóriába sorolt talajokban még két–három méteres talajvízszint-mélység esetén is jelentős mennyiségű víz juthat a talajvízből a talajvízszint feletti talajrétegekbe, az aktív gyökérzónába. Amilyen kedvező ez jó minőségű talajvíz esetén a növények vízellátása szempontjából, olyan veszélyes lehet pangó, sós, nátriumos, erősen lúgos kémhatású talajvizek esetén a másodlagos szikesedés szempontjából (pl. Duna–Tisza közén, Tiszántúlon). Ez a veszély a 3. kategória talajainál azonban csak mérsékelt, mivel azok alatt a Tiszántúl rossz minőségű talajvizei általában mélyen helyezkednek el (mészlepedékes csernozjomok). Az ebbe a kategóriába tartozó talajok hazánk többnyire legtermékenyebb talajai (különösen csapadékosabb években), aminek fő oka – közvetlenül és közvetve egyaránt – éppen kiegyenlített vízforgalmuk. 4. A vályog, illetve az agyagos vályog alapkőzeteken kialakult, agyagos vályog talajok számos típusa, altípusa és változata tartozik ebbe a vízgazdálkodási kategóriába. Általában ugyancsak kedvező vízháztartású talajok. A 4/l. variáns a vályog alapkőzeteken (glaciális és al1uviális üledékeken, kolluviumokon, löszön és löszszerű üledékeken) kialakult, vályog A-szintű barna erdőtalajokra jel1emző, amelyek szelvényében kifejezett textúrdifferenciálódás figyelhető meg: a B-szint agyagtartalma jóval (legalább másfélszer) nagyobb, mint az A-szinté. 97


A 4/2. variáns a nehezebb mechanikai összetételű (agyagos vályog) talajképző kőzeteken (glaciális, alluviális és kolluviális üledékeken, „alföldi löszön”, löszszerű üledékeken, harmadkori és idősebb üledékeken) kialakult barna erdőtalajokra, az alföldi mészlepedékes csernozjomokra, a réti csernozjomokra, az öntés-, a réti öntés- és a réti talajokra jel1emző. E talajok szelvényében a talajképződési folyamatok eredményeképpen létrejövő jelentős textúrdifferenciálódás nem figyelhető meg, és a mechanikai összetétel az egész talajszelvényben közel homogén. A szelvény-variánsokon túl további – kisebb – különbségeket eredményezhetnek e kategóriába sorolt talajok vízháztartásában a lejtős területeken előforduló erdőtalajok és csernozjomok erodáltsága (az A-szint elvékonyodása, vagy a B-szint felszínre kerülése esetén a talaj víznyelő- és vízvezető képessége tovább csökken, romlanak a beázás körülményei, fokozódik a felszíni lefolyás és a további erózió veszélye; C-szintig történő erodáltság esetén a nehéz mechanikai összetételű alapkőzet miatt vagy hasonló változások következnek be, vagy a lazább alapkőzet miatt válik erodálhatóbbá a felszín, a jobb beszivárgási körülmények és a kisebb felszíni lefolyás ellenére is); az öntés- és réti öntéstalajok szelvényében helyenként megjelenő horizontális alluviális rétegződés; a hidromorf réti talajok, ritkábban réti csernozjomok szelvényében biogén és pedogén okok hatására kialakuló mészakkumulációs szintek; továbbá a csernozjom barna erdőtalajok szelvényében még néhány esetben megfigyelhető hajdani erdőtalaj B-szint maradványai, amelyek egyaránt csökkentik a víznyelés sebességét, korlátozzák a talaj hidraulikus vezetőképességét. E talajokban a háromfázisú zóna kapilláris vezetőképessége csak mérsékelten csökken a nedvességtartalommal (a szívóerő növekedésével) ezért még viszonylag mély talajvízszint esetén is jelentős mennyiségű víz juthat a talajvízből a talajvízszint feletti rétegekbe, sőt az aktív gyökérzónába is. Ez a víz jelentős mértékben hozzájárulhat a növények alúlról történő vízellátásához, de kedvezőtlen összetételű (nagy sótartalmú, erősen lúgos, nátriumos) talajvíz esetén jelentős mennyiségű sót is szállít és az érintett rétegek másodlagos elszikesedését eredményezheti. Következik ebből, hogy a jó természetes drénviszonyokkal rendelkező, kedvező talaj- és vízminőségű területeken az e kategóriába sorolt csernozjom és réti talajok száraz évjáratokban kevésbé aszályérzékenyek: pangó jellegű talajvizek esetén viszont e talajokon, különösen ha azok kedvezőtlen természetes drénviszonyokkal rendelkező területeken (hegy- és domblábak, mélyebb fekvésű területek, zárt laposok, öblözetek) helyezkednek el – nedves, csapadékos időben, gyakran előfordulnak túl bő nedvességviszonyok, jelentkezhet elvezetést igénylő káros vízfelesleg. A különböző célú és irányú agrotechnikai, meliorációs és mezőgazdasági vízgazdálkodási beavatkozások e kategória talajainál befolyásolhatják legnagyobb mértékben a talaj termékenységét, ugyanis megfelelő nedvességforgalom-szabályozás esetén e talajok általában igen termékenyek. 5. Nagyobb agyagtartalmú (agyagos vályog, agyag) alapkőzeten kialakult vályogos agyag, agyag mechanikai összetételű talajok tartoznak ebbe a kategóriába, amelyek vízháztartása mérsékelten kedvező. 5/l. Agyagos vályog mechanikai összetételű alapkőzeteken kialakult, nehéz mechanikai összetételű barna erdőtalajok, amelyek szelvényében jól kifejezett textúrdifferenciálódás figyelhető meg. 5/2. Agyag mechanikai összetételű alapkőzeteken (glaciális és alluviális üledékeken, kolluviumokon, harmadkori és idősebb üledékeken) kialakult nehéz mechanikai összetételű, jelentősebb textúrdifferenciálódás nélküli nyiroktalajok, barnaföldek, csernozjom barna erdőtalajok, réti talajok és réti öntéstalajok. A variánsokon túl további – kisebb különbségeket eredményezhetnek az e kategóriába sorolt talajok vízgazdálkodási tulajdonságaiban a lejtős területeken előforduló erdőtalajok különböző mértékű erodáltsága, a talajvízhatás alatt álló talajok szelvényében kialakuló mészakkumulációs szintek, továbbá a réti öntéstalajok C-szintjeiben megfigyelhető esetleges alluviális rétegződés. Az 5. kategóriába sorolt talajok termékenységét a nagy agyagtartalom, illetve ennek következményei korlátozzák. A nagy agyagtartalom bizonyos extrém esetektől (levegőtlenség, aerációs problémák redukciós folyamatok, anaerob „mikrobiális tevékenység → tápanyagfeltáródási, mobilizálási, felvételi nehézségek; vizenyősség, belvízveszély stb.) eltekintve többnyire nem is a talajok termékenységét korlátozza, hanem ennek nagy termésekben történő realizálását nehezíti: hosszú ideig tartó „sáros” álla-

98


pot – gépi agrotechnika nehézségei, megfelelő minőségű talajművelésre alkalmas nedvességállapot rövid időtartama stb. Az 5. kategóriába tartozó talajok mesterséges vízgazdálkodás-szabályozása térben és időben egyaránt változó célú és irányú beavatkozásokat tesz vagy tehet szükségessé (sík- és hegy–dombvidéki melioráció; speciális agrotechnikai rendszer; belvízrendezés, káros felszíni vizek elvezetése; talajvízszint-szabályozás; öntözés stb.). Mivel a kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságok elsődleges oka többnyire a víz lassú talajba szivárgása és a talajban történő igen lassú mozgása, ezért ezek segítségével (talajszerkezet javítása és stabilizálása; mélylazítás, megfelelő talajművelési rendszer) e talajok hasznos nedvességtározó tere jelentős mértékben fokozható, csökkenthető a túl bő nedvességviszonyok, belvizek kialakulásának valószínűsége, mérsékelhetők a talajok vízháztartási szélsőségei. 6. Az ide tartozó talajok kedvezőtlen vízháztartását különböző okok idézik elő, s ennek megfelelően alakítottuk ki a kategórián belüli öt szelvényvariánst is. A 6/1. variáns esetében a talaj kedvezőtlen nedvességforgalmát annak szélsőségesen nehéz mechanikai összetétele, tömődöttsége, rossz vagy leromlott szerkezete, többnyire erősen duzzadó– zsugorodó karaktere okozza. Ilyenek pl. a Tiszántúl, a Tisza–Zagyva szög, a Jászság egyes réti talajai, réti öntéstalajai és öntéstalajai. A 6/2. és a 6/3. variánsban a talaj vízforgalmát a B-szint szélsőségesen kedvezőtlen tulajdonságai (tömődöttség, nagy agyag- és kolloidtartalom, igen kis hidraulikus vezetőképesség) rontják le. Ilyen B-szint kialakulásának Magyarországon két oka lehet: a szikesedés és a pszeudoglej-képződés. Ennek megfelelően ebbe a kategóriába tartoznak a nehéz mechanikai összetételű alapkőzeteken kialakult pszeudoglejes barna erdőtalajok (6/2. variáns); a szolonyeces réti talajok, valamint a sztyeppesedő réti szolonyecek és a mély réti szolonyecek (6/3. variáns). Mivel e talajoknál a beszivárgás korlátai jelentik a szélsőséges vízháztartás alapvető okát, ezért a 18. táblázatban csak az IR- és K-értékekre vonatkozóan közlünk határértékeket. A beázás korlátozottsága miatt ugyanis a VKsz-, HV- és DV-értékek megadása nem nyújtana reális képet: a talaj nem, vagy igen lassan tud vízkapacitásig telítődni; a talajban tározott vízmennyiség jelentős hányada pedig nem a talaj nagy holtvíztartalma miatt hozzáférhetetlen a növények számára, hanem az igen kis transzport koefficiensek (kapilláris vezetőképesség, k; diffúzió, D) miatt nem tud megfelelő sebességgel a növényi gyökerekig eljutni, nem képes a, növény transzspirációs veszteségeit pótolni (→ lankadás, hervadás). Az ide tartozó talajok egyébként mechanikai összetétel (így a VKsz, HV és DV) szempontjából igen különbözőek lehetnek (vályog, agyagos vályog. agyag), s ettől függően természetesen a kedvezőtlen tulajdonságok mértéke is változik – a kategóriahatárokon belül. A 6/4. variáns a mélyben sós és/vagy szolonyeces alföldi mészlepedékes csernozjomok és réti csernozjomok (C-szint vízgazdálkodási tulajdonságai kedvezőtlenek); a 6/5. variáns a lápos réti talajok szelvényeire vonatkozik. E talajokban a talaj nem, vagy igen lassan tud vízkapacitásig telítődni: a talajban tározott vízmenynyiség jelentős hányada pedig nem a talaj nagy holtvíztartalma miatt hozzáférhetetlen a növények számára, hanem az igen kis transzport koefficiensek (kapilláris vezetőképesség, k; diffúzió, D) miatt nem tud megfelelő sebességgel a növényi gyökerekig eljutni (→ lankadás, hervadás). A 6/4 variáns a mélyben sós és/vagy szolonyeces alföldi mészlepedékes csernozjomokat és réti csernozjomokat foglalja magában. Ebben az esetben a többnyire agyagos vályog mechanikai összetételű talaj vízháztartását a mélyebb rétegekben megjelenő szikesedés és az érintett rétegek kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságai határozzák meg. E tulajdonságok hasonlóak, mint a 6/3 variáns talajainál, azonban mélyebben jelennek meg a talajszelvényben, következésképpen e talajok vízháztartása – az elszikesedett réteg feletti, többnyire agyagos vályog mechanikai összetételű szintek vízgazdálkodási tulajdonságaitól függően – viszonylag kedvezőbb, mint a. 6/3 variánsnál említett szikes talajoké. A 6/5 variáns a lápos réti talajokra vonatkozik. Az elláposodott, nagy szervesanyag-tartalmú A- és B-szintek vízgazdálkodási kategória határértékei a láptalajokéhoz hasonlóak. Az igen eltérő vastagságú és elbomlottságú lápos réteg alatt többnyire vályog–agyagos vályog mechanikai összetételű ásványi fekü található. 99


Ebbe a kategóriába (6/1 variáns) soroltuk a Magyarországon viszonylag kis kiterjedésben előforduló mocsári erdők talajait is. Ezek igen nehéz mechanikai összetételük miatt ugyancsak kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkeznek. 7. Ebbe a kategóriába tartoznak a szélsőséges vízháztartású szoloncsákok, szoloncsák-szolonyecek, kérges és közepes réti szolonyecek. Ezek szelvényének felépítése, genetikai szintjeinek mechanikai összetétele és vízgazdálkodási jellemzői (VKsz, HV- és DV-értékei) széles határok között váltakoznak: a Duna–Tisza közének iszapos vályog–vályog mechanikai összetételű szoloncsákjaitól kezdve a Tiszántúl nehéz agyag mechanikai összetételű réti szolonyecéig. Ezekre a paraméterekre a táblázatban nem adtunk meg határértékeket, mivel ezek nem tükröznék reálisan e talajok extrémen szélsőséges nedvességforgalmát. Az ide tartozó szoloncsák talajok esetében a vízoldható nátriumsók felhalmozódásának mértéke és talajszelvénybeli eloszlása, a sófelhalmozódás típusa, a talaj mechanikai összetétele és annak szelvénybeli eloszlása, valamint a vízoldható sók fő forrását képező talajvíz terep alatti mélysége határozza meg elsősorban; a szolonyeceknél pedig a talaj kémhatásviszonyai, mechanikai összetétele, a talajvízszint terep alatti mélysége és kémiai összetétele, mindenekelőtt azonban az illuviális B-szint Na+-telítettségének mértéke, tömődöttsége, hidraulikus vezetőképessége, vastagsága, valamint előfordulásának terep alatti mélysége. A 7. kategóriába sorolt szoloncsákok, szoloncsák-szolonyecek, kérges és közepes réti szolonyecek extrémen szélsőséges vízháztartásának javítása azok meliorációjának, eredményes mezőgazdasági hasznosításának legfontosabb tényezője. A vízrendezés és mezőgazdasági vízgazdálkodás célja itt kettős: a vízoldható sók fő forrását képező felszín alatti vizek hatásának megszüntetése, illetve korlátozása (talajvízszint szabályozása); a szélsőséges nedvességviszonyok közvetlen (káros felszíni vizek elvezetése, öntözés) vagy közvetett (talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak, elsősorban víznyelő- és vízvezető képességének, a beázás körülményeinek javítása, a talajban hasznosan tározott nedvességkészlet növelése stb.) úton történő mérséklése. 8. Ebbe a kategóriába tartoznak Magyarország viszonylag nem jelentős kiterjedésű, különböző síkláptalajai. Lecsapolt és telkesített változataik egy része erdőgazdasági, más része mezőgazdasági hasznosítás alatt áll. A láptalajok vízháztartása elsősorban a lápos talajrétegek vastagságától, szervesanyag-tartalmától, a szerves anyag elbomlottságának mértékétől, a talajvízszint terep alatti mélységétől, az átnedvesedés körülményeitől, valamint a láp ásványi feküjének mechanikai összetételétől függ. Ez utóbbitól függően különböztettük meg a homokos vályog, vályog, agyagos vályog és agyag mechanikai öszszetételű ásványi fekün kialakult láptalajokat. A szerves anyagban gazdag lápos rétegek vízgazdálkodási jellemzői (VKsz, HV) a szervesanyag-tartalomtól, az ásványi részekkel történő keveredés mértékétől, a szerves anyag lebomlási fokától, valamint a térfogattömegtől függnek elsősorban. A laza, rostos, elbomlatlan nyers tőzeg súlyának többszörösnyi víz tárolására képes és ennek a vízmennyiségnek a jelentős részét erősen köti. Mivel láptalajokon a DV, IR és K értéke fizikailag nehezen értelmezhető, a táblázatban ezekre a paraméterekre vonatkozóan nem adtunk meg határértékeket. 9. Ebbe a kategóriába soroltuk a köves és földes kopárok talajait, a rendzinákat, az erubáz talajokat, valamint azokat a legkülönbözőbb talajféleségeket, amelyek szélsőséges vízháztartásának alapvető oka a sekély termőréteg. Sekély termőrétegűséget okozhatnak a felszín közelben előforduló, erősen tömődött, összecementált vagy kötőanyagmentes kavicsrétegek; a szélsőségesen durva homokvagy murvarétegek; a rostos tőzeg; a tömődött glejes rétegek stb. Ezek a tényezők nemcsak a gyökerek mélyebb rétegekbe hatolását akadályozzák meg, hanem a növény tápanyag- és vízellátása szempontjából számításba vehető készleteket is csak erre a sekély „termőrétegre” korlátozzák. A 9. kategóriába sorolt talajok vízháztartása elsősorban a termőréteg vastagságát korlátozó tényezőtől, kifejezettségének mértékétől, terep alatti mélységétől, valamint a „termőréteg” talajának mechanikai összetételétől és vízgazdálkodási tulajdonságaitól függ. Ez utóbbinak megfelelően különítettük el a homokos vályog, vályog, agyagos vályog és agyag mechanikai összetételű sekély termő-

100


rétegű talajokat, valamint a nagy szervesanyag-tartalmú A-szinttel rendelkező, de sekély termőrétegű talajokat. A VKsz, HV és DV talajszelvényre vonatkoztatott értékei a 18. táblázat adatai és a talajréteg vastagsága alapján számíthatók. A Magyarországon hozzáférhető valamennyi információ (adatok, leírások, térképek, távérzékelési anyagok stb.) alapján megszerkesztettük a vízgazdálkodási kategóriák 1:100 000 méretarányú térképét. Ennek egyszerűsített vázlatát mutattuk be a 14. ábrán. A térkép és az adatanyag jó felvilágosítást nyújt arra vonatkozóan, hogy: – milyen talajtani okok szabják meg a talajban hasznosan tározható vízkészletet, mely tényezők korlátozzák azt, s idézik elő a talaj szélsőséges nedvességforgalmának (belvízveszély, túl nedves talajállapot, aszályérzékenység stb.) kialakulását és e tényezők agronómiai következményeit; – a talaj vízháztartását kedvezőtlenül befolyásoló tényezők közül melyeket nem lehet befolyásolni, illetve melyeket milyen mértékben, milyen módszerekkel és várhatóan milyen hatékonysággal lehet elméletileg, reálisan, racionálisan és gazdaságosan módosítani; – melyek azok a területek, ahol a szélsőséges vízgazdálkodási tulajdonságok okozta károk leggyakoribbak, valamint ahol a víz érvényesülését elősegítő beavatkozások várható hatékonysága a legnagyobb. Mindez megfelelő talajtani információbázisa az optimálist minél inkább megközelítő mezőgazdasági vízgazdálkodás tervezésének, irányításának, az ezt célzó racionális beavatkozások, intézkedések, eljárások, technológiák kidolgozásának és alkalmazásának. A talajnedvesség-szabályozás részletes üzemi (szükségszerűen táblaszintű) megalapozásához természetesen sokoldalúbb és részletesebb adatanyag szükséges. Az ez irányú igények kielégítésére dolgozta ki VÁRALLYAY a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságait, valamint vízháztartását ábrázoló, nagy méretarányú (1:10 000-1:25 000) térképezés módszertanát. A fokozódó talajvizsgálati igényt a MÉM NAK Talajtani Laboratóriumainak hálózata elégíti ki (MÉM NAK, 1980).

101


102

7. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSÁNAK TÉNYEZŐI ÉS TÍPUSAI

7. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSÁNAK TÉNYEZŐI ÉS TÍPUSAI A talaj – 6. fejezetben összefoglalt – vízgazdálkodási tulajdonságai tulajdonképpen csak potenciális lehetőségek, amelyek víz tényleges jelenléte nélkül is léteznek. A talaj vízháztartása azonban már tényleges víz–talaj kölcsönhatásokat tükröz. 7.1. A TERÜLETI VÍZMÉRLEG A területi vízmérleg egy adott területegységre jutó, illetve onnan eltávozó vízmennyiségeket állítja szembe, értékeli, mérlegeli. A talaj vízmérlegének tényezőit mutatjuk be az 57. ábrán. Cs+Ö = a talaj felszínére jutó csapadék- és öntözővíz, F = felszíni odafolyás, S = háromfázisú zónában végbemenő odaszivárgás, G = horizontális talajvíz odaszivárgás, L = közvetlen párolgás a növény felületéről (intercepció), T = a növény párologtatása (transzspiráció), E = közvetlen párolgás a talaj felszínéről (evaporáció), f = felszíni elfolyás, s = a háromfázisú zónában végbemenő elszivárgás, g = horizontális talajvíz elszivárgása. 1 = a talajba beszivárgó víz mennyisége, K = a talajvízből történő felfelé irányuló kapilláris vízmozgással a talajvízszint feletti rétegekbe jutó víz mennyisége, i = a talajba beszivárgó víz talajvízbe jutó és azt tápláló hányada, v = a növény vízfelvétele, közvetve csökkenti d = a talajvízszint süllyedése (a K csökkentésén keresztül). 57. ábra A talaj nedvességforgalmának tényezői

A vízmérleget közvetlenül növelő tényezők a következők: Cs+Ö = a talaj felszínére jutó csapadék- és öntözővíz; F = felszíni odafolyás; S = háromfázisú zónában végbemenő odaszivárgás; G = horizontális talajvíz odaszivárgás. A térség vízmérlegét közvetlenül csökkentő tényezők a következők: L = közvetlen párolgás a növény felületéről (intercepció); T = a növény párologtatása (transzspiráció); E = közvetlen párolgás a talaj felszínéről (evaporáció); f = felszíni elfolyás; s = a háromfázisú zónában végbemenő elszivárgás; g = horizontális talajvíz elszivárgása. A talaj háromfázisú zónájában tározott vízmennyiség, N a területi vízmérleg fenti tényezőin túlmenően a vízháztartás következő tényezőitől függ: közvetlenül növeli azt 1 = a talajba beszivárgó víz mennyisége; K = a talajvízből történő felfelé irányuló kapilláris vízmozgással a talajvízszint feletti rétegekbe jutó víz mennyisége; 103


közvetve növeli azt a D = talajvízszint emelkedése (a K növelésén keresztül); közvetlenül, ill. közvetve csökkenti azt i = a talajba beszivárgó víz talajvízbe jutó és azt tápláló hányada; v = a növény vízfelvétele, közvetve csökkenti; d = a talajvízszint süllyedése (a K csökkentésén keresztül). Az elmondottak alapján egy térség egyszerűsített vízmérlege a következők szerint írható fel: ΔW = [Cs+Ö)+F+S+G]-[L+T+E+f+s+g]

A talajban tározott vízmennyiség pedig: N = [I+S+K]-[i+S-v+E]

A talaj vízháztartásának szabatos jellemzéséhez e tényezők számszerű, mért adataira lenne szükség. Természetesen ezek, illetve az ezeket befolyásoló tényezők térbeli megoszlását és időbeli dinamizmusát kifejező valószínűségi és gyakorisági értékekkel együtt. Sajnos, az egész országra kiterjedő észlelőhálózat a felsorolt tényezők közül csak a csapadék (Cs) mérésére és a talajvízszint-ingadozás (D vagy d) regisztrálására kiépített, de az ország számos területén ez sem elegendő nagyobb méretarányban történő térképezéshez. Lényegesen kevesebb helyen történik az E és ET (sok esetben csak a szabad vízfelszínről történő potenciális párolgás) mérése, néhány kísérleti területen az L, T, ET különböző növényállományokra történő meghatározása, illetve az F és f regisztrálása. A többi tényező esetében többnyire csak közvetlen, többször csak közvetett számításokra, vagy tapasztalati alapokon nyugvó becslésekre vagyunk utalva. Viszonylag pontosan számítható pl. a talajvízből a talajvízszint feletti talajrétegekbe jutó víz mennyisége (K); a biomassza-produktum és a transzspirációs koefficiens ismeretében jó közelítéssel becsülhető a növényzet által elpárologtatott víz mennyisége stb. Ismert tény, hogy a Kárpát-medence vízgyűjtő területének peremrészein a vízmérleg erősen pozitív, a lehullott csapadék mennyisége többszörösen felülmúlja az elpárolgott víz mennyiségét (az ariditási index < 0,5). Ennek egyik következménye, hogy a párolgást a térszín nedvességállapota gyakorlatilag sohasem korlátozza (az tehát elsősorban az éghajlati tényezők függvénye), a másik pedig, hogy az Alpok és a Kárpátok peremrészeiről jelentős (egyes becslések szerint mintegy 120 km³/év) mennyiségű víz folyik le a talaj felszínén vagy szivárog a felszín alatt (talajvízként, vagy a fedőréteg háromfázisú zónájában) a medence mélyebb fekvésű részei felé. Ez a vízmozgás egyrészt a gravitáció hatására megy végbe, de hozzájárul ahhoz a medence nedvességpotenciál-különbség okozta „szívó hatása” is. A medence belsejében ugyanis – legalábbis a meleg, nyári időszakban – jelentős párolgási vízhiány keletkezik (ariditási tényező > 1,0). Itt a párolgás és a lefolyás dinamikus arányát az éghajlati viszonyokon túlmenően már elsősorban a térszín és a „fedőréteg” adottságai (domborzat, növényborítottság, talajviszonyok, talajhasználat módja stb.) határozták meg. Ebből adódik, hogy az éghajlatilag párolgási vízhiányú alföldi területeken egymás mellett (gyakran egymástól igen kis távolságban} előfordulhatnak „víznyelő” (magas fekvésű, mély talajvizű) területek [ahol i > K, és g > G] és „vízfogyasztó” (mély fekvésű, felszín közeli talajvízszintű) területek [ahol F > f, K > i, és G > g], amelyek az anyagforgalom és a talajképződési folyamatok szempontjából természetesen nagymértékben különböznek egymástól: előbbi esetben a kilúgzási, utóbbi esetben a felhalmozódási folyamatok válnak uralkodóvá, meghatározóvá. Jelentősen módosíthatja a „fedőréteg” vízháztartását a felszín növényborítottsága. Ilyen meggondolások alapján választottuk a talaj vízháztartásának típusait jellemző kategóriák meghatározó paramétereivé a hegylábi peremvidékeken a csapadékviszonyokat és domborzati viszonyokat, ezért különítettük el az erdővel borított területeket, és ezért tulajdonítottunk sík területen különös jelentőséget a talajvízviszonyoknak. Magyarország területén hegylábi peremvidékek és alföldi medenceterületek egyaránt előfordulnak, az ország vízmérlege globálisan egyensúlyban van. Ezt mutatják az alábbi adatok: Vízkészletet növelő tényezők: Vízkészletet csökkentő tényezők: Csapadék: 58 km³/év (620 rnrn) Párolgás: 52 km³/év (550 rnrn) Hazánkba lépő folyók vízhozama: 114 km³/év Hazánkból kilépő folyók vízhozama: 120 km³/év

104


Ez még vízmennyiségi szempontból sem jelent stabil egyensúlyt, hisz a meteorológiai tényezők időbeni dinamizmusa elég jelentős és rapszodikus, a belépő folyók vízhozamát pedig a szomszédos országok vízfelhasználása (sőt területhasználata) módosíthatja. Bármilyen tér- vagy időbeni egységre számított vízmérleg egyensúlya egyébként nem (vagy nem feltétlenül) jelent egyensúlyt az anyagforgalom szempontjából. Többnyire elhanyagolható anyagforgalmi hatása van a CS, L és E tényezőknek, kismértékű – közvetlen vagy közvetett – hatása van az Ö, S, s, T és V tényezőknek, helyenként jelentős hatása pedig az F, f, G, g, I, K, D és d tényezőknek. A vízháztartás, de különösen annak anyagforgalmi és talajtani következményei szempontjából messze nem elegendő a talaj felszínére, a gyökérzónára, a háromfázisú zónára, az első vízzáróig terjedő teljes rétegösszletre számított változások regisztrálása és a vízmérleg elemeinek ily módon történő „rekonstrukciója”, visszaszámítása. Például, a felszíni lefolyásból származó vízmennyiség az F és f egyenlősége esetén egyaránt 0, holott erózióveszélyeztetettség szempontjából alapvető különbséget jelent, hogy ez az egyenlőség úgy alakul, hogy f és F egyaránt 0 (nincs a talaj felszínén vízmozgás), vagy f és F egyaránt és azonosan nagy érték (erős oda- és elfolyás). Hasonló a helyzet a horizontális talajvízmozgásra vonatkozóan is, hisz G = g pangó talajvíz (G és g egyaránt ~ 0) és jelentős horizontális talajvízáramlás (G és g azonosan nagy érték) esetén egyaránt előfordulhat. Míg azonban előbbi esetben (különösen felszín közeli talajvízszint esetén) a talajvíz fokozatos betöményedésére, talajvízből származó sófelhalmozódásra, szikesedésre lehet számítani, addig utóbbi esetben ennek lehetősége mérsékelt, gyakran teljesen kizárt. A talajvízszint ingadozásából (D vagy d) nehezen lehet eldönteni, hogy a talajvízszint-emelkedés (D) a talajvíz oldalról (G > g), felülről (i > K) vagy esetleg a mélyebb rétegvizekből alulról származó táplálás eredménye-e. Pedig anyagforgalmi következményei ennek is különbözőek. Mindezek miatt a talaj háromfázisú zónájában tározott nedvességkészlet (N) változásának regisztrálása (egy nagy „black-box”-nak tekintve) csupán a nedvességkészlet növelése, illetve csökkentése irányában ható tényezők együttes hatásának eredőjét tükrözi, s annak elemeire, parciális komponenseire csak mérsékelt következtetéseket enged, hisz: N =(I +S+ K)-(i+s+ V+ E),

amelyben: I =(Cs+ Ö+ F)-(L+ E+f),

vagy: a K és i aránya a talajvízszint terep alatti mélységétől, valamint a talaj pórusviszonyaitól (a gravitációs és kapilláris pórustér arányától), a kétfázisú és háromfázisú zóna hidraulikus vezetőképességének viszonyától függ. A talajvízszint terep alatti mélysége viszont a „táplálás” és „megcsapolás” függvénye: D vagy d = (G +i)-(g+ K).

A talaj komponensekre bontott, kvantitatív vízmérlegének felsorolt meghatározási nehézségei miatt gyakran kell az egyes tényezők hatásának, súlyának értékelése során az okozott anyagforgalmi következményeket elemezni, és a visszakövetkeztetés kiindulási alapjául felhasználni. 7.2. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSI TÍPUSAI VÁRALLYAY és munkatársai Magyarország talajait a talaj vízmérlegének jellege, az azt kialakító, meghatározó és befolyásoló fő tényezők, valamint ezek anyagforgalmi, talajképződési és talajpusztulási következményei szerint 11 vízháztartási típusba sorolták: 1. Erős felszíni lefolyás típusa. 2. Erős, lefelé irányuló vízmozgás típusa. 3. Mérsékelt lefelé irányuló vízmozgás típusa. 4. Egyensúlyi vízmérleg típusa. 5. „Áteresztő” típus. 6. Felfelé irányuló vízmozgás típusa. 7. Szélsőséges vízháztartás típusa. 105


8. 9. 10. 11.

Sekély fedőréteg miatt szélsőséges vízháztartás típusa. Felszíni vízfolyások hatása alatt álló vízháztartás típusa. Rendszeres felszíni vízborítás típusa. Erdőterületek.

A típusok közül az 1. és 2. gyakorlatilag teljesen, a 3. és 11. nagyrészt, a 8. részben Magyarország hegy- és dombvidéki területein fordul elő, a többi a gyengébben tagolt felszínű dombvidékekre, valamint a többé–kevésbé sík felszínű alföldi területekre jellemző. Valamennyi ez irányú hozzáférhető adat felhasználásával megszerkesztették a 11 kategória 1:500 000 méretarányú térképét. A térkép egyszerűsített vázlatát mutattuk be a 15. ábrán (2.4. fejezet). A talaj vízháztartásának és anyagforgalmának kapcsolatát foglaltuk össze a 20. táblázatban. A megkülönböztetett 11 típus főbb jellemzőit az alábbiakban lehet összefoglalni: 1. Az erős felszíni lefolyás típusa. Ide soroltuk azokat a területeket, amelyek lejtős térszínein a felszínre hulló csapadékvíz jelentős része a felszínen lefolyik (F és f), nagy mennyiségű talaj lehordását, súlyos vagy közepes eróziós károkat okozva. A nagymértékű felszíni lefolyás okai (egyenként vagy egymással kombinációban) az alábbiak lehetnek: – nagy mennyiségű csapadék; – korlátozott beszivárgási lehetőségek. Ez utóbbiak ismét több okból adódhatnak: – a talaj gyenge víznyelő képessége: felszín közelben megjelenő tömör, vagy csak gyengén mállott alapkőzet; természeti okok vagy nem megfelelően végrehajtott emberi beavatkozások következtében kialakuló, felszín közelben megjelenő, vagy a felszíni réteg lehordása után felszínre vagy felszín közelbe kerülő tömődött, kis vízáteresztő képességű talajrétegek (vaskőfok, agyagfelhalmozódás, művelőtalp réteg, tömődött talajfelszín stb.); – a felszínre jutó víz talajba szivárgására rendelkezésre álló rövid idő, amelynek oka lehet a felszín meredek lejtése, vagy nem megfelelő (a felszínt nem, csak részben vagy időszakosan borító) növényzet. A terület vízmérlege egyaránt lehet pozitív vagy negatív, annak alakulásában azonban a Cs, F és f mellett csak jelentéktelen szerep jut a többi tényezőnek. Meghatározó jelentőségű viszont a domborzat (lejtők meredeksége, kitettsége, hossza, alakja, morfológiája), s ettől függően az uralkodóan e típusba tartozó területeken mozaikszerűen más vízháztartási típusok is előfordulhatnak. Például a lejtők mérsékelten meredek részein a 2. és 3., a lejtők mikromélyedéseiben és a lejtők aljának szedimentációs területein lényegében a 9.-hez hasonló, bizonyos szélsőséges esetben pedig a 10. típus (hegyvidék mikromélyedéseiben kialakuló fellápok). 2. Az erős lefelé irányuló vízmozgás típusa. Ezeken a területeken a felszínre hulló viszonylag nagy mennyiségű csapadéknak (Cs > 650 mm/év) csak viszonylag kisebb hányada folyik le a felszínen (F, f), nagyobb része a talajba szivárog (1). A terület vízmérlege minden esetben erősen pozitív (Cs > E + T), különösen azokon a területeken, ahol a felszínre hulló csapadékon kívül a környezet magasabb felszíneiről lefolyó víz is növeli a talajba szivárgó víz mennyiségét (Cs + F > E + T + f). Ilyenek pl. a meredek domboldalakat (1. típus) követő enyhébb lejtésű, vastagabb finom üledékrétegekkel fedett területek. Fentieknek megfelelően a talaj vízháztartására az állandó lefelé irányuló függőleges vízmozgás, anyagforgalmára pedig az erős kilúgzás jellemző. A vízháztartásra elsősorban a lehulló csapadék mennyiségének, formájának, intenzitásának van meghatározó hatása, mérsékeltebb a domborzati viszonyok befolyása.

106


107


3. A mérsékelt lefelé irányuló vízmozgás típusa. E területek fedőrétegének vízháztartásában ugyan még mindig a lefelé irányuló vízmozgás, anyagforgalmában a kilúgzás dominál, ez azonban lényegesen mérsékeltebb, mint a 2. típus esetében. Elsősorban a területre hulló kevesebb csapadék (Cs < 650 mm/év) miatt. A vízháztartásra ugyanakkor a 2. típushoz hasonlóan jellemző a viszonylag csekély hozzá- és elfolyás (F, f), valamint a gyakorlatilag elhanyagolható talajvíztáplálás (i = 0). A vízmérleg mérsékelten „+”: (Cs > ET). A vízháztartásra a lehullott csapadék mennyiségének döntő, a geológiai felépítésnek fontos, a domborzatnak viszonylag mérsékelt befolyása van. 4. Az egyensúlyi vízmérleg típusa. E területeken a lefelé és felfelé irányuló vízmozgás éves vagy hosszabb periódusra vonatkoztatva egyensúlyban van, de az év folyamán periodikusan hol egyik, hol másik kerül időszakosan túlsúlyba. Többnyire sík vagy enyhén hullámos felszínű területek, ahol a felszíni oda- és elfolyás (F + f) többnyire jelentéktelen. A talajvízszint mélyen helyezkedik el (> 4 m), ezért sem a felülről történő talajvíztáplálás (i), sem a fölfelé irányuló kapilláris vízmozgás során a talajvízből a talajvízszint feletti rétegekbe jutó víz mennyisége (K) nem jelentős és közel azonos: i ≈ K ≈ 0. A vízmérleg gyakorlatilag egyensúlyban van. Bár a csapadék mennyisége kisebb mint a potenciális párolgás (CS < ETpot), azonban épp a felszín és a felszín közeli talajrétegek kiszáradása miatt a párolgás akadályozott (ETpot > ETakt, s így CS ≈ ETakt). Az éves vízmérleg globális egyensúlya egy pozitív (CS > ETakt) ősz–tavaszi és egy negatív (CS < ETakt) tavasz–őszi vízmérleg egyensúlyát fejezi ki. Ez azt jelenti, hogy az ősz–tavaszi periódusban vízfelesleggel, a tavasz–őszi periódusban vízhiánnyal időszakosan egyaránt számolni lehet. Az ide tartozó talajok anyagforgalmára a szelvényen belüli periodikus anyagmozgás, a migráció a jellemző. 5. „Áteresztő” típus. E területeken a talaj felszínére jutó víz teljes mennyisége a talajba szivárog, a talaj gyenge vízraktározó és igen gyenge víztartó képessége miatt azonban ennek csak kis hányada tározódik a talajban (N), nagy része gyorsan átszivárog a fedőrétegen és/vagy a talajvízbe (i), vagy a mélyebb talajrétegekbe kerül. A talajok gyors víznyelése és nagy vízáteresztő képessége miatt felszíni oda- és elfolyás gyakorlatilag nincs (F és f ≈ 0); elhanyagolható a kapilláris víz- és anyagtranszport; az oda- és elszivárgás kiegyenlítődése (G ≈ g) miatt általában kicsi a talajvízszint-ingadozás (D és d). A talaj vízmérlege enyhén pozitív (CS > ETakt), a talajszelvényben a gyors lefelé irányuló vízmozgás dominál. Ez azonban nem a nagy mennyiségű csapadéknak, hanem a könnyű mechanikai öszszetételű homoktalajok gyors „víztelenedésének” a következménye (amely miatt ETakt < ETp). A vízháztartási szempontból „víznyelő” területekre a kismértékű anyagmozgás jellemző. 6. A felfelé irányuló vízmozgás típusa. E területek fedőrétegének a vízháztartásában a felfelé irányuló vízmozgás dominál (K > i), de a talajvíz sótartalma nem jelentős, s így permanens hatása alatt álló talajokban nem figyelhető meg sófelhalmozódás, szikesedés. A talaj vízmérlege egyértelműen negatív, hisz e többnyire mélyebb fekvésű területekről lényegesen több víz párologhat el, mint amennyi csapadék és öntözővíz formájában a felszínre jut (ET > Cs+Ö) és e párolgási vízhiányt oldalról való betáplálás víztöbblete (F+S+G > f+s+g) egyenlíti ki. Ez az anyagforgalom szempontjából természetesen felhalmozódási folyamatokat idéz elő, hisz még az F, f, G, g, S és s az anyagforgalom szempontjából is döntő tényezők, addig az E ilyen szempontból egyáltalán nem bír jelentőséggel, a T szerepe pedig csupán a biofil elemek transzportjára, illetve transzlokációjára szűkül. Az anyagforgalom döntő tényezője a talajvízszint terep alatti mélysége és szintjének ingadozása, illetve a talajvíz sótartalma és ionösszetétele. 7. A szélsőséges vízháztartás típusa. Ide soroltuk azokat – az előző típushoz hasonlóan ugyancsak talajvízhatás alatt álló – területeket, ahol a fedőréteg vízháztartását a szélsőségesen nedves és szélsőségesen száraz nedvességállapotok gyakori időbeni változása és nagy térbeli variabilitása jellemzi (a 6/1, a 6/3 és a 7/1 vízgazdálkodá-

108


si kategóriák talajai). A típus vízháztartására ugyancsak a párolgási vízhiány oldalról való betáplálással történő kiegyenlítődése (F + S + G) – (f + s + g) ~ ET – (Cs + Ö),

valamint a háromfázisú zónában domináns felfelé irányuló vízmozgás (i < K) jellemző, anyagforgalmára pedig – ezek következtében – a felhalmozódási folyamatok. Ezek közül is elsősorban a pangó sós talajvizek hatására végbemenő sófelhalmozódás és szikesedés. 8. A sekély fedőréteg miatt szélsőséges vízháztartás típusa. Ide soroltuk azokat a területeket, ahol az agyaggal és másfélszeres oxidokkal összecementált, padszerűen tömődött kavicsréteget csak viszonylag vékony, finom szemcséjű üledékréteg fedi, amelynek vízgazdálkodása éppen csekély talajnedvesség-tározó tere miatt mindkét irányban szélsőséges (belvízveszély–aszályézékenység). Magyarországon sekély fedőrétegű területek a 15. ábrán feltüntetettnél jóval nagyobb kiterjedésben fordulnak elő. Ezek egy részét azonban erdő borítja (11. típus); erdővel nem fedett dombvidéki területeiket pedig az 1. típusba soroltuk, hisz azok vízháztartásában a felszíni lefolyás, anyagforgalmában pedig az erózió dominál. A mészkőpadok kialakulása miatt sekély termőrétegű talajok a 6., szikesedés okozta sekély termőréteg miatt szélsőséges vízgazdálkodási tulajdonságokkal rendelkező talajok a 7. vízháztartási típusba tartoznak. Így ebbe a kategóriába gyakorlatilag csupán az Ős-Rába hajdani törmelékkúpjának azok a többé–kevésbé sík felszínű részei kerültek, ahol a padszerűvé cementálódott kavicstakaró a felszín közelben található. Az átlagos mennyiségű csapadék, valamint a legfeljebb enyhén hullámos felszín miatt a felszíni oda- és elfolyás mértéke egyaránt jelentéktelen és – a mikrodomborzat kisebb, mély fekvésű részeitől eltekintve – egyensúlyban van: F = f ~ 0. A talajvízszint mélyen helyezkedik el, hatása sem a vízháztartásra, sem az anyagforgalomra nincs (i, K, G, g, D, d ~ 0). Jelentéktelen a háromfázisú zónában végbemenő oldalirányú szivárgás is (S, s ~ 0). A talaj jelenlegi anyagforgalmára a viszonylagos egyensúly jellemző. 9. A felszíni vízfolyások hatása alatt álló vízháztartás típusa. Ide soroltuk azokat a területeket, ahol a fedőréteg vízháztartása a felszíni vízfolyások közvetlen hatása alatt áll, és ahol a meg-megismétlődő elöntések és üledéklerakódások megakadályozzák a talajképződési folyamatok megindulását. Az ismétlődő árvizek, elöntések, felszíni iszapborítások megszűnése után a meginduló talajképződési folyamatok alapvető irányát az átnedvesedési viszonyok szabják meg, ami pedig a területre hulló csapadék mennyiségén kívül elsősorban a talajvízhatásnak a függvénye. Ennek megfelelően kerülnek át az érintett területek a 6., illetve 4. vízháztartási típusba. 10. A rendszeres felszíni vízborítás típusa. Ide soroltuk azokat a területeket, amelyek vagy állandóan sekély (mocsári, lápi növényzet megtelepedésére alkalmas) vízborítás alatt állnak, vagy évről évre rendszeresen vízborítás alá kerülnek és ennek hatására láposodási, mocsarasodási folyamatok indultak meg rajtuk, amelyek következtében láptalajokkal vagy lápos réti talajokkal borítottak. A láp kialakulása idején vízborítást okozó víztöbblet hazai területeinken nem éghajlati tényezők következménye, hanem a felszíni és a felszín alatti oldalirányú betáplálás – többnyire együttes – hatására alakul ki: F + G » f + g. Ennek megfelelően az ide tartozó talajok anyagforgalmára ugyancsak a felhalmozódás jellemző (szervesanyag-felhalmozódás, mészakkumulációs szintek kialakulása). 11. Erdőterületek. Az erdővel borított területeket azért soroltuk külön vízháztartási típusba, mivel a zárt erdő a terület vízháztartását olyan mértékben megváltoztatja, hogy az eredeti vízháztartási típus jellemző vonásai sokszor teljesen eltűnnek, felismerhetetlenné válnak. Erdővel borított területeken a lehulló csapadékvíz (gyakran tekintélyes) hányada a fák lombkoronájára kerül, s onnan közvetlenül elpárologva (intercepció: L) nem is jut a talaj felszínére. A lombko-

109


rona és a kitűnő vízraktározó képességű avartakaró lassítja és egyenletessé teszi a víz talajba szivárgását (I), növeli a talajban hasznosan tározódni képes víz (N) mennyiségét. Ez lejtős területeken a felszíni elfolyás (F, f) megszűnését vagy mérséklődését eredményezi, ami nemcsak az erózió okozta talajpusztulás csökkentése miatt előnyös, hanem az egész vízgyűjtő terület vízháztartására kedvező hatású (szedimentáció csökkentése, felszíni vízhálózat feliszapolódásának lassítása, árhullámok tompítása stb.). Száraz területeken az erdő módosítja a talaj kiszáradásának jellegét, ezzel a háromfázisú zóna vízháztartását, anyagforgalmát. 7.3. A BELVÍZKÉPZŐDÉS TALAJTANI TÉNYEZŐI Belvíz, illetve káros túl bő nedvességviszonyok – lokálisan - bármely területen kialakulhatnak az alábbi okok, vagy azok kombinációinak függvényében: nagy mennyiségű csapadék; nagy intenzitású záporok; árvizek; a területre jutó egyéb felszíni vizek; felszín közelbe vagy felszín fölé emelkedő talajvíz; tavaszi hóolvadás; nem megfelelő agrotechnika stb. A talajvízháztartás jellemzésének és térképezésének képezte egyik specifikus részét a belvízképződésre ható talajtani tényezők felmérése és 1:000 000 méretarányú térképének elkészítése. Ezt az utóbbi évek fokozódó belvíz-veszélyeztetettsége és ismétlődő belvíz kárai tették különösen aktuálissá. A belvízképződés valószínűségének, gyakoriságának elbírálásához, a káros belvízképződés által különböző mértékben veszélyeztetett területek meghatározásához ismerni kell mindazon tényezőket, amelyek közvetlenül vagy közvetve hatnak a talaj nedvességforgalmára, illetve az adott terület vízmérlegére. Ezek közül a legfontosabbak a természetes csapadék; a felszíni vizek; a felszín alatti vizek; s esetleg az öntözővíz. Hogy ezek a tényezők milyen súllyal, intenzitással érvényesülnek a talaj vízháztartásában, az abszolút mennyiségükön, tér- és időbeni eloszlásukon kívül számos további tényezőtől függ. E tényezők közül a legfontosabbak: domborzati viszonyok, növényzet, talajviszonyok, geológiai és hidrogeológiai viszonyok, területhasználat módja, agrotechnika. A talajfelszín vízborításának következményei attól függnek, hogy milyen hosszan tart a vízborítás és milyen gyakran ismétlődik. Bizonyos „tűrési határon” túl nemcsak a növény szenved jóvátehetetlen károsodásokat, hanem a talaj is. A levegő hiányát, illetve a légcsere akadályozódását követő redukciós folyamatok, valamint a tartós, vagy gyakran ismétlődő vízborítás talajfizikai következményei (felszín eliszapolódása, szerkezet-leromlás, pórusok eltömődése stb.) kedvezőtlen változásokat eredményeznek a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaiban (pl. szervesanyag- és tápanyag-dinamikájában stb.). Ezek hatása a vízborítás megszűnése után is fennmarad, esetenként csak nehezen regenerálható és gyakran hosszú időre csökkenti a talaj termékenységét. Gyakori az az eset is, amikor a túl bő nedvességviszonyok ugyan már nem korlátozzák a zavartalan növényfejlődést, de akadályozzák vagy megnehezítik az agrotechnikai műveletek jó minőségű, energiatakarékos elvégzését. A belvízképződésre ható talajtani tényezők kategória-rendszer fő elemei a következők: A. Sík, illetve 5 %-nál kisebb lejtésű területek 1 Belvízveszély talajtani okok miatt nincs. Ide tartoznak a síkvidéki területek 1/1, 2/1, 2/2, 3/1 és 3/2 vízgazdálkodási kategóriákba sorolt talajai. 2 Belvízveszély talajtani okok miatt csekély. Ide tartoznak a síkvidéki területek 4/1 és 4/2 vízgazdálkodási kategóriákba sorolt közepes víznyelésű és vízvezető képességű, nagy vízraktározó képességű, jó víztartó talajai. 3 Belvízveszély talajtani okok miatt közepes. 3/1 Belvízveszély agrotechnikai eljárásokkal csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területek 5/1 és 5/2 vízgazdálkodási kategóriákba sorolt közepes víznyelésű, gyenge vízvezető képességű, erősen víztartó talajai, agyagos vályog, agyag alapkőzeten kialakult vályogos agyag és agyag mechanikai összetételű talajok. 3/2 Belvízveszély agrotechnikai és kémiai eljárások kombinált alkalmazásával csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területek 6/2 és 6/3 vízgazdálkodási kategóriákba sorolt gyenge

110


4

víznyelésű, igen gyenge vízvezető képességű, erősen víztartó, kedvezőtlen vízháztartású talajok. 3/3 Belvízveszély talajvízszint-szabályozással csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területek 6/4 vízgazdálkodási kategóriába sorolt, mélyben sós és/vagy szolonyeces talajai: elsősorban alföldi mészlepedékes csernozjomok és réti csernozjomok. Belvízveszély talajtani okok miatt nagy. 4/1 Belvízveszély agrotechnikai eljárásokkal csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területek 6/1 vízgazdálkodási kategóriába sorolt gyenge víznyelésű, igen gyenge vízvezető képességű, erősen víztartó, kedvezőtlen vízgazdálkodású talajai, amelyeknél a talaj kedvezőtlen nedvességforgalmát annak szélsőségesen nehéz mechanikai összetétele, tömődöttsége, rossz vagy leromlott szerkezete, többnyire erősen duzzadó-zsugorodó karaktere okozza. 4/2 Belvízveszély agrotechnikai és kémiai eljárások kombinált alkalmazásával csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területek 7/1 vízgazdálkodási kategóriába sorolt, igen gyenge víznyelésű, szélsőségesen gyenge vízvezető képességű, igen erősen víztartó, igen kedvezőtlen, extrémen szélsőséges vízháztartású talajai. Elsősorban tehát a szoloncsákok, szoloncsák-szolonyecek, kérges és közepes réti szolonyecek. 4/3 Belvízveszély műszaki beavatkozásokkal (felszíni és/vagy felszín alatti vízrendezéssel) csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területeken előforduló 6/5 vízgazdálkodási kategóriába sorolt lápos réti talajok, valamint a 8/1 vízgazdálkodási kategóriába sorolt jó víznyelésű és vízvezető képességű, igen nagy vízraktározó- és víztartó képességű láptalajok. 4/4 Belvízveszély csak különleges eljárásokkal csökkenthető. Ide tartoznak a síkvidéki területeken előfordu1ó, 9/1 vízgazdálkodási kategóriába sorolt, sekély termőrétegűség miatt szélsőséges vízháztartású talajok. Sekély termőrétegűséget okozhatnak a felszín közelben, vagy nem nagy mélységben előforduló, erősen tömődött, összecementált szintek, tömör padok (erősen kifejezett mészakkumulációs szintek, ún. „atkás” rétegek, mészkőpadok, vaskőfok, stb.); tömör, vagy csak alig felapózott kőzet, tömődött glejes rétegek, stb.

B. Domb- és hegyvidéki (5 %-nál nagyobb lejtésű) területek 5 Belvízveszély elsősorban domborzati okok és a felszín közelben megjelenő tömör vagy gyengén mállott talajképző kőzet okozta sekély termőréteg miatt többnyire lokálisan jelentkezhet. Ezeken az 5 %-nál nagyobb lejtésű domb- és hegyvidéki területeken a belvizek, illetve az időszakosan túl bő nedvességviszonyok kialakulása szempontjából a talajtani tényezők szerepe többnyire csak másodlagos, s azt elsősorban a domborzati viszonyok (lejtők meredeksége, hossza, alakja, kitettsége, növényborítottsága; a völgyek, különböző nagyságú medencék lefolyásviszonyai stb.) határozzák meg. A „prognózis térkép” tartalmát a VITUKI 1979-ben megszerkesztett (10 %-os valószínűségű) belvíz térképe, majd az ezredforduló éveinek tényleges belvíz-borítottsága meggyőzően igazolta. 7.4. A TALAJ ANYAGFORGALMI TÍPUSAI Magyarországon a talajok vízháztartása nagyon szorosan kapcsolódik azok anyagforgalmához, ami pedig meghatározó jelentőségű a különböző talajtulajdonságok (tulajdonság-együttesek) kialakulása, illetve a talaj sokoldalú funkcióinak „működése” szempontjából. A talajok vízháztartásának és anyagforgalmának összefüggéseit a 20. táblázatban mutatjuk be. Magyarország talajai a bennük végbemenő abiotikus és biotikus folyamatok (transzport, transzformáció, az anyag- és energiaforgalom jellege, talajképződési és talajpusztulási kapcsolatai (okai és/vagy következményei) szerint 13 fő anyagforgalmi típusba sorolhatók: 1. Erős felszíni lepusztulás típusa. 2. Erős kilúgzás típusa. 3. Mérsékelt kilúgzás típusa. 4. Talajszelvényben csapadéktöbblet miatt megjelenő „pangóvíz” hatása alatt álló típus.

111


5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Sekély termőréteg miatti szélsőséges nedvességviszonyok okozta szervesanyag-felhalmozódás típusa. Egyensúlyi típus. Talajvízhatás alatt álló típus. Erős karbonát-felhalmozódás típusa. Mérsékelt só- és/vagy kicserélhető Na+-felhalmozódás típusa. Erős só- és/vagy kicserélhető Na+-felhalmozódás típusa. Szervesanyag-felhalmozódás típusa. Kismértékű anyagforgalom típusa. Felszíni vízfolyások által befolyásolt anyagforgalom típusa.

A megkülönböztetett 13 típus főbb jellemzői az alábbiakban foglalhatók össze: 1. Az erős felszíni lepusztulás típusa. E területek lejtős térszínein a felszínre hulló csapadékvíz jelentős része a felszínen elfolyik, az anyagforgalomra ezért az erős felszíni lehordás, súlyos talajlepusztulás, nagymértékű vízeróziós károk a jellemzőek. Ide tartoznak az alapkőzetig lepusztult köves és földes kopárok, továbbá minden erősen és közepesen erodált talaj, elsősorban különböző erdőtalajok. 2. Az erős kilúgzás típusa. E területek talajainak anyagforgalmára az erős kilúgzás a jellemző. A nagy mennyiségű csapadék s a hűvös, nedves éghajlat miatt szinte állandóan lefelé irányuló függőleges vízmozgás az esetek nagy részében nemcsak a vízben jól oldódó mállástermékeket lúgozza ki a talajszelvényből, hanem többnyire a felső talajrétegek eredeti szénsavas mésztartalmát, sőt gyakran a megbomlatlan kolloidés agyagrészecskéket (agyagbemosódásos barna erdőtalajok; savanyú, nem podzolos barna erdőtalajok), vagy a megbomlott organominerális komplexus másfélszeres oxidjait (podzolos barna erdőtalajok) is. 3. A mérsékelt kilúgzás típusa. Ezeken a területeken az előbbi típushoz viszonyítva kevesebb a csapadék, a háromfázisú zóna vízmérlege azonban még így is pozitív. Az év nagy részében lefelé irányuló függőleges vízmozgás még elég erős a vízben jól oldódó mállástermékek talajszelvényből való teljes eltávolítására, a karbonátok mérsékeltebb (a talajszelvény felső részének karbonát-mentességében, vagy csupán a karbonátprofil átrendeződésében megnyilvánuló) kilúgzására (Ramann-féle barna erdőtalajok), sőt a megbomlatlan kolloid- és agyagrészecskék mérsékelt lefelé mozdítására is (agyagbemosódásos barna erdőtalajok). Ez utóbbi folyamat jellegzetes textúrdifferenciálódást eredményez a talajszelvényben, agyagfelhalmozódást a B-szintben. Ebbe az anyagforgalmi típusba soroltuk – elsősorban a Nyírségben nagy területeken előforduló – kovárványos barna erdőtalajokat is, bár azok anyagforgalma tulajdonképpen egy speciális esetet képez. 4. A talajszelvényben csapadéktöbblet miatt megjelenő „pangó víz” hatása alatt álló típus. Az ide sorolt területek talajainak anyagforgalma tulajdonképpen a 2. típus speciális esetét képviseli. A nagy mennyiségű csapadék hatására végbemenő intenzív lefelé irányuló vízmozgás következtében a talajszelvényben kialakuló jellegzetes textúrdifferenciálódás itt olyan kifejezett, hogy az illuviális, nagy agyag- és kolloidtartalmú B-szintek a víz lefelé szivárgását – legalábbis időszakosan – nagyon lelassítják, gyakorlatilag szinte teljesen megakadályozzák. Ennek következménye azután az időszakos pangó víz és következményeinek (anaerob körülmények, redukciós viszonyok – glejesedés, erős tápanyag-megkötődés, aerációs problémák – gyenge termékenység) megjelenése a talajszelvényben (pszeudoglejes barna erdőtalajok). Ebbe a típusba soroltuk a Bereg–Szatmári sík területén előforduló szélsőségesen nehéz mechanikai összetételű mocsári erdők kötött talajait is. Bár ezek kialakulása a pszeudoglejes barna erdőtalajokétól nagymértékben eltérő viszonyok között, teljesen különböző folyamatok eredményeképpen

112


ment végbe, a jelenlegi anyagforgalom sok hasonlóságot is mutat azokkal (pangóvízképződés a talajszelvényben, erős kilúgzódás, erős savanyúság, igen alacsony pH stb.). 5. A sekély termőréteg miatti szélsőséges nedvességviszonyok okozta szervesanyag-felhalmozódás típusa. E területeken a tömör vagy csak gyengén mállott talajképző kőzetet viszonylag vékony, finomszemcséjű mállott üledékréteg fedi, amelynek nedvességforgalma – éppen csekély talajnedvességtározó tere miatt – szélsőséges. A többnyire sűrű gyökérzetű sziklagyepekkel (mélyebb termőréteg esetén esetleg gyér cserjével vagy erdővel) fedett területeken a képződött szerves anyag lebontását két – a szélsőséges vízháztartás miatt egymással időben gyakran változó – ún. „biológiai stop” akadályozza: időszakosan túl bő nedvességviszonyok, illetve erős kiszáradás. Ennek következménye a talajok jelentős szervesanyag-felhalmozódása. 6. Egyensúlyi típus. E területek talajainak anyagforgalmára az éves vagy hosszabb periódusra vonatkoztatott globális egyensúly, a szelvényen belüli periodikus anyagmozgás, a migráció jellemző. Az év folyamán időszakosan hol a kilúgzódási, hol a felhalmozódási folyamatok kerülnek túlsúlyba, e hatások azonban hosszabb távon kiegyensúlyozzák egymást. Ennek megfelelően a talajszelvényben esetleg csak reliktumként figyelhető meg mérsékelt textúrdifferenciálódás, nincs sófelhalmozódás; előfordulhat viszont mérsékelt biogén karbonát-felhalmozódás a gyökérzóna alsó határán; vagy mérsékelt, illetve múltbeli talajvízhatásra utaló enyhe Mg2+-felhalmozódás a mélyebb rétegekben. Ez a típus jellemzi a – jelenleg talajvízhatástól gyakorlatilag mentes, csernozjomok (mezőségi talajok) anyagforgalmát. 7. A talajvíz hatása alatt álló típus. Az e típusba sorolt talajok anyagforgalmára a nem mélyen elhelyezkedő, de kis sótartalmú talajvizek a jelenben is állandó hatást gyakorolnak. Mivel a talajfelszín és a talajvízszín közötti talajszelvényben végbemenő vízmozgás eredője felfelé mutat, és a talaj vízmérlegét az odafolyással (odaszivárgással) szemben éppen az evapotranszspirációs „megcsapolás” tartja egyensúlyban (ez utóbbi anyagforgalmi jelentősége mérsékelt, s csupán a növényzet által felvett biofil elemek transzportjára, illetve transzlokációjára korlátozódik), az ide tartozó talajok anyagforgalmára a felhalmozódás a jellemző. Hogy ez végeredményben miben nyilvánul meg, az elsősorban a talajképző kőzet anyagi minőségétől, a talajvíz hatásának intenzitásától, e hatás időtartamától, valamint a talajvíz kémiai összetételétől függ. A felhalmozódás leggyakrabban a nagyobb szervesanyag-tartalomban, valamint a jellegzetes mészakkumulációs szintek („függő mészprofilok”) kialakulásában jelentkezik. A talajvíz-hatásra pedig a talajszelvényben megfigyelhető hidromorf bélyegek (rozsdás vas-színeződés, szabálytalan alakú mészgöbecsek, vas- és mangán-kiválások, glejesedés), illetve a többnyire jelentős kicserélhető Mg2+-tartalom utalnak. 8. Az erős karbonát-felhalmozódás típusa. Az anyagforgalomra itt a felszín közeli, de nem nagy sótartalmú talajvíz permanens hatása jellemző. Az előző típushoz viszonyítva a döntő különbséget az erősebb hidromorf vonások, mindenekelőtt a kifejezett, gyakran mészgöbecsekből álló „atkás” réteget vagy tömör réteggé cementálódott mészkőpadot alkotó mészakkumulációs szintek kialakulása, illetve az erősebb szervesanyag-felhalmozódás jelentik. 9. A mérsékelt só- és/vagy kicserélhető Na+-felhalmozódás típusa. Az anyagforgalomra itt is a felhalmozódás jellemző, amely azonban nemcsak a karbonátokra, hanem a vízoldható Na-sókra és/vagy a talaj kicserélhető Na+-tartalmára is kiterjed. A felszín közeli, „pangó” jellegű, nagy sótartalmú, gyakran erősen lúgos kémhatású talajvizekből a kapilláris oldattranszport jelentős mennyiségű vízoldható Na-sót szállít a talajvízszint feletti talajrétegekbe, és azok felhalmozódását idézi elő a talaj mélyebb rétegeiben (mélyben sós csernozjomok és réti csernozjomok); illetve a Na-sókkal telített, lúgos talajoldat migrációját a talajszelvényben, amelynek egyik következménye a talaj adszorpciós komplexusának Na+-telítődése, a 113


szolonyecesedés (szolonyeces réti talajok, mély réti szolonyecek, sztyeppesedő réti szolonyecek), s ennek hatására a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak leromlása, a talaj vízháztartásának szélsőségessé (szélsőség-érzékennyé) válása. 10. Az erős só- és/vagy kicserélhető Na+-felhalmozódás típusa. E talajok anyagforgalmában a felszín közeli (gyakran a talaj felszínéig emelkedő), pangó, sós talajvizek hatása még erősebben érvényesül, s nagymértékű felszíni (szoloncsákok) vagy felszín közeli sófelhalmozódást és/vagy Na+-telítődést okoz (szoloncsák szolonyecek, kérges és közepes réti szolonyecek). 11. A szervesanyag-felhalmozódás típusa. Az e típusba sorolt, állandóan sekély (mocsár-, lápi növényzet megtelepedésére alkalmas) vízborítás alatt álló, vagy évről évre rendszeresen vízborítás alá kerülő területek anyagforgalmára a láposodási, mocsarasodási folyamatok (szervesanyag-felhalmozódás, gyakran mészakkumulációs szintek kialakulása) a jellemzők. A szervesanyag-felhalmozódás alapvető oka, hogy a mocsári, lápi, lápréti vegetáció területen maradó biomassza-produktuma nagyobb, mint az azonos idő alatt (a vízborítás, illetve a túl bő nedvességviszonyok miatt túlnyomórészt anaerob körülmények között) lebomló szervesanyag-mennyiség. Gyakran kíséri a folyamatot mészakkumulációs szintek kialakulása is biológiai és talajtani okok együttes hatására. 12. A kismértékű anyagforgalom típusa. Az e típusba sorolt területek homoktalajainak anyagforgalmát a talajok kis szerves- és ásványikolloid-tartalma határozza meg. A talajképződési folyamatok bélyegei csak helyenként felismerhetők, de ott sem kifejezettek (futóhomokok, humuszos homoktalajok). Nem felszín közeli talajvízszint esetén e talajok vízháztartására a lefelé irányuló vízmozgás jellemző. Mivel ez a vízmozgás gyors, s a talaj anyagát durva szemcséjű, kis fajlagos felületű, nem vagy gyengén oldható alkotórészek képezik, a lefelé irányuló vízmozgás anyagforgalmi következményei csak a talajszelvény kis sótartalmában, valamint – karbonátos talajképző kőzet esetén – a gyökérzóna alsó határán kialakuló enyhe mészakkumulációs szintek formájában figyelhetők meg. 13. A felszíni vízfolyások által befolyásolt anyagforgalom típusa. Ezek a területek még jelenleg is a felszíni vízfolyások közvetlen hatása alatt állnak, ahol a megmegismétlődő elöntések és üledéklerakódások megakadályozzák a talajképződési folyamatok megindulását, illetve csak az áradások közti – viszonylag rövid – periódusokra korlátozzák azokat (fiatal, nyers öntéstalajok). Az ismétlődő árvizek, elöntések, felszíni iszapborítások megszűnése után e területeken meginduló talajképződési folyamatok alapvető irányát a talaj átnedvesedési viszonyai szabják meg, ami pedig a területre hulló csapadék mennyiségén kívül elsősorban a talajvízhatásnak a függvénye. Ennek megfelelően kerülnek át a kialakuló talajok a 7. vagy 6. anyagforgalmi típusba. Valamennyi hozzáférhető ínformáció felhasználásával VÁRALLYAY és munkatársai megszerkesztették a magyarországi talajok anyagforgalmi típusainak 1:500 000 méretarányú térképét. A térkép egyszerűsített vázlatát mutatjuk be az 58. ábrán. 7.5. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSÁNAK ÉS ANYAGFORGALMÁNAK SZABÁLYOZÁSI LEHETŐSÉGEI A szabályozás lehetőségeit a vízháztartási típusok sorrendjében foglaljuk össze vázlatosan: 1. Erős felszíni lefolyás típusa Az ide tartozó területeken a felszíni lefolyás mérséklése jelenti a legfontosabb melioratív beavatkozást. Ennek lehetséges módozatai: – a területre történő felszíni hozzáfolyás (F) csökkentése (a vízgyűjtő magasabb területein történő fokozott vízvisszatartással); 114


115


–

–

a víz talajba szivárgására rendelkezésre álló idő növelése (a felszíni lefolyás sebességének csökkenése a lejtők meredekségének mérséklésével: sáncolással, teraszolással, rétegvonal menti talajműveléssel, váltvaforgó ekével történő szántással; illetve megfelelő, zárt és állandó növényállomány lehetőség szerinti megtelepítésével); a talaj víznyelő képességének fokozása (talajszerkezet-javítás, megfelelő talajművelés, altalajlazítás stb.).

2. Erős lefelé irányuló vízmozgás típusa Az ide tartozó területeken a vízfelesleg eltávolítása jelenti a legfontosabb meliorációs beavatkozást, amely többnyire különböző eljárások komplex alkalmazását teszi szükségessé: – a felszínre jutó vízmennyiség csökkentése (szomszédos területekről történő felszíni hozzáfolyás megakadályozása vagy mérséklése; felesleges pangó vizek elvezetése); – alagcsövezés a felszín alatt képződő felesleges vizek elvezetésére; – az alagcsőrendszer zavartalan funkcióját (a talajszelvény felesleges vízkészletének a drénhálózatba jutását) biztosító vertikális drenázs kialakítása (megfelelő talajművelés, B-szint fellazítása, leromlott szerkezet helyreállítása). Ez Ez utóbbi többnyire kémiai talajjavítást (elsősorban meszezést) is szükségessé tesz, annál is inkább, mivel ez a talaj savanyúságának tompítása érdekében az esetek nagy részében egyébként is célszerű. 3. Mérsékelt lefelé irányuló vízmozgás típusa Az ide sorolt talajoknál általában csak az átlagostól eltérő időjárás esetén van szükség a vízfelesleg mesterséges eltávolítására, s többnyire az is viszonylag egyszerűen megoldható a felesleges vizek felszíni elvezetésével. A kevesebb csapadék miatt a beszivárgás feltételeinek javítása (hézagtérfogat növelő talajművelés, mélylazítás stb.) itt már elsősorban nem a felszíni lefolyás csökkentésének, hanem a talajban hasznosan tározott vízmennyiség (N) növelésének az érdekében történik. 4. Egyensúlyi vízmérleg típusa Az ide tartozó, többnyire jó vízháztartású talajokon meliorációs beavatkozásokra általában nincs szükség, s a kiegyenlített vízháztartás esetleg csak időszakosan, vagy speciális esetekben tesz szükségessé – a helyes agrotechnikán túlmenően – nedvességszabályozási intézkedéseket. Ilyen lehet pl. a vízigényes kultúrák szükséges esetben történő öntözése, vagy bizonyos speciális célöntözések (kelesztő öntözés; szennyvíz vagy hígtrágya környezetkímélő elhelyezése stb.). Tulajdonképpen ilyen beavatkozást jelent a nem megfelelő időben, nem megfelelő erő- és munkagépekkel, nem megfelelő minőségben elvégzett agrotechnikai műveletek (szántás, vetés, műtrágyázás, növényápolás, növényvédelem, betakarítás, öntözés) hatására leromlott talajállapot (leromlott talajszerkezet, erősen tömődött rétegek kialakulása a talaj felszínén vagy a talajszelvényben, „művelőtalp”-réteg stb.) regenerálódásának meggyorsítása, elősegítése, tehát a talaj eredetileg kedvező vízháztartásának a helyreállítása (megfelelő talajművelés, esetleg mesterséges szerkezetjavító anyagok alkalmazása) is. Természetesen célszerű az ilyen (nem, vagy nem mindig elkerülhetetlen) károsodások megelőzése. 5. „Áteresztő” típus Az agrotechnika fő feladata ezeken az aszályérzékeny talajokon a növény vízigényének kielégítése (gyakori, szinte folyamatos, kisadagú öntözés). A meliorációs beavatkozások alapvető célja pedig a talaj víztartó képességének növelése, amely egyrészt szerves és ásványi kolloidok közvetlen talajba juttatásával, másrészt zárt növényállományt biztosító, dús gyökérzetű növénykultúrák eredményes megtelepítését és fenntartását biztosító intézkedésekkel (öntözés, műtrágyázás, kémiai talajjavítás, deflációvédelem, felszín-stabilizálás, talajszerkezet-javítás stb.). 6. Felfelé irányuló vízmozgás típusa E területeken a talajvízből történő kapilláris vízmozgás (K) gyakran jelentős mértékben hozzájárulhat a növény vízellátásához. Ha ez az utánpótlás lassú (K < ET), úgy szükség lehet a növény időszakos vízhiányának mesterséges pótlására is. A meliorációs beavatkozások és agrotechnikai intéz116


kedések fő célja azonban a talajban történő hasznos csapadéktározás (N) növelése, illetve a túl bő nedvességviszonyokat okozó káros vízfelesleg megszüntetése, vagy a tűrési határig történő mérséklése. A hasznos csapadéktározás a beszivárgást elősegítő módszerekkel (szerkezetjavítás és stabilizálás, megfelelő talajművelés, mélylazítás, dús gyökérzetű növényállomány megtelepítése és fenntartása) növelhető. A felszínen vagy a talajban kialakuló káros vízfelesleg eltávolítására szolgáló különböző drénrendszerek rendeltetésszerű működését a kiegészítő eljárásokat (a talajszelvény vertikális drénviszonyainak javítása: szerkezetjavítás, kémiai talajjavítás, altalajlazítás, porozitás növelő talajművelés stb.) is magában foglaló komplex melioráció biztosítja. 7. Szélsőséges vízháztartás típusa Az ide tartozó szikes talajok eredményes és tartós meliorációja érdekében két alapvető feladatot kell megoldani: – a vízoldható sók fő forrását képező talajvizek hatásának megszüntetése, illetve korlátozása (talajvízszint szabályozása: felszín közelbe emelkedésének megakadályozása, stabilizálása, esetleg szükséges mértékű süllyesztése; horizontális mozgásának elősegítése); – a szélsőséges nedvességviszonyok közvetlen vagy közvetett megszüntetése, mérséklése. A talaj vízháztartás-szabályozásának itt mindkét irányú szélsőség tompítását meg kell oldania. A káros felszíni vagy felszín alatti vizek elvezetését megfelelő céldrénrendszerek (felszíni és felszín alatti hozzáfolyás megakadályozása, talajvízszint-szabályozás, talajszelvényen átszivárgó felesleges vizek elvezetése stb.) kiépítésével és azok rendeltetésszerű funkcióját biztosító melioratív és agrotechnikai beavatkozásokkal (a talaj vertikális drénviszonyainak javításával) biztosíthatjuk. A növény időszakos vízhiányát megfelelő öntözéssel elégíthetjük ki. A kis talajnedvesség-tározótér miatt a zavartalan vízellátást csak a kis vízadagokkal történő gyakori öntözés oldhatja meg eredményesen és káros mellékhatások (egyenlőtlen vízelosztás → túlöntözés → szivárgási veszteségek → talajvízszint-emelkedés → másodlagos szikesedés; talajfelszín eliszapolódása stb.) nélkül. A szélsőséges vízháztartás tompításának közvetett módja a beszivárgás körülményeinek javítása meliorációs és agrotechnikai eljárások komplex alkalmazásával (kémiai talajjavítás, szerkezetjavítás, megfelelő talajművelési rendszer, mélylazítás, kedvező „biológiai drenázs”-t biztosító vetésszerkezet stb.). Ezzel egyrészt nő az aktív talajnedvesség-tározótér, s ennek feltöltődésével a talaj növények számára felvehető, hasznos nedvességkészlete, másrészt lehetőség nyílik arra, hogy a felesleges vízmennyiség a talajszelvényen keresztül szivárogva a drénhálózatba jusson, és azon át – sótartalmával együtt – elvezetésre kerüljön a területről, egyben a káros sótartalom csökkenését, a talaj sziktelenedését eredményezve. 8. Sekély fedőréteg miatt szélsőséges vízháztartás típusa A terület szélsőséges vízháztartása gyökeresen csak a tömör kavicsréteg tartós fellazításával lenne mérsékelhető, ez azonban esetenként nem, vagy csak igen nehezen megoldható feladat. Ezért többnyire meg kell elégedni a felszíni pangó vizek elvezetésével, a kavicsréteg bizonyos fellazításával, ezáltal a fedőréteg kismértékű mélyítésével, vízraktározó képességének fokozásával (meszezés, szerkezetjavítás). Gyakran azonban nincs más megoldás, mint az adottságokhoz igazodó talajhasználat, a terület szélsőséges nedvességviszonyait tűrő növényállomány (pl. feketefenyő, gyep) megtelepítése és fenntartása. 9. Felszíni vízfolyások hatása alatt álló vízháztartás típusa Az ide tartozó területek vízháztartásának szabályozása túlnyomórészt árvízvédelmi, folyószabályozási feladat, s csak az árvédelmi töltéseken túli területeken egészül ez ki esetleg talajvízszintszabályozással. 10. Rendszeres felszíni vízborítás típusa A terület vízháztartásának szabályozását a hasznosítás célja határozza meg. Védelem esetén a jelenlegi viszonyok stabilizálása, esetleg a láp kialakulásakor feltételezett állapotok visszaállítása lehet a feladat. A tőzeg vagy lápföld kitermelése különleges vízgazdálkodási intézkedéseket tesz szükségessé – a gazdaságosság biztosítása érdekében. Végül a láptalajok eredményes mezőgazdasági hasznosításának előfeltétele a láp lecsapolása, a felszíni vízborítás megszüntetése, a talajvíz117


szint szabályozása, továbbá a talajszelvény túl bő nedvességviszonyainak megszüntetése, illetve korlátozása, majd a láp telkesítése (a nyers tőzeg kitermelése, a különböző mértékben bomlott kotu és tőzeg ásványi feküvel történő forgatásos keverése, a szerves anyag gyors mineralizálódásának elősegítése). A lecsapolt és telkesített láptalajok eredményes mező- és erdőgazdasági hasznosításának másik előfeltétele a túlzott kiszáradásra hajlamos láptalajok megfelelő nedvességállapotának biztosítása öntözéssel, vagy a talajvízszint mesterséges szabályozásával végrehajtott alulról történő vízellátással. Alkalmazási lehetőségek A talaj vízháztartásának és anyagforgalmának jellemzésére kidolgozott kategória-rendszer és térképanyag értékes információkat szolgáltat a talajban végbemenő anyag- és energiaforgalmi folyamatokra, amelyek végeredményben kialakítják a talaj tulajdonságait, meghatározzák termékenységét. Rámutatva a folyamatok okaira, és az azokra ható tényezőkre, a rendszer lehetőséget nyújt a folyamatok befolyásolhatóságának elbírálására, szabályozási lehetőségeinek számbavételére, elemzésére, a szabályozás elméletileg lehetséges, reális, racionális és gazdaságos variánsainak feltárására, kidolgozására. Ily módon válhat a rendszer a racionális talajhasználatot, a talajtermékenység megőrzését és fokozását biztosítani hivatott meliorációs és agrotechnikai beavatkozások országos és regionális tervezésének egyik alapjává. Ezt szem előtt tartva jelölhetők ki a továbbfejlesztés feladatai is, egyrészt a kategóriák jellemzőinek pontosítása, tartalmi gazdagítása, másrészt az üzemi és táblaszintű beavatkozások megalapozásához szükséges nagyobb részletesség (több tényező; részletesebb, és több paraméter pontosabb határértékeivel jellemzett kategóriarendszer; nagyobb méretarányú térkép) irányában.

118

8. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSÁNAK KÖRNYEZETI HATÁSAI

8. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSÁNAK KÖRNYEZETI HATÁSAI A víz már a talajképződést megelőző mállási folyamatoknak is fontos tényezője. A víz mechanikai hatásának (cseppek mechanikai hatása, áramló víz „görgető–koptató” hatása stb.), a jég feszítéssel aprózó, vagy „csiszolással” formázó tevékenységének megkülönböztetett jelentősége van a fizikai mállásban. A víz mint oldószer, reagens és szállító közeg fontos és sokoldalú szerepet játszik a kémiai mállásban. Előfeltétele a málladékon meginduló mikroorganizmus-tevékenységnek, majd a magasabb rendű növényi életnek, amelyekkel tulajdonképpen már megindul a talajképződés, hisz létrejöttek az élet alapvető talajökológiai feltételei: víz, levegő, tápanyagok egyidejű jelenléte. A víznek jelentős szerepe van a talajképződés megindulásának két jellegzetes részfolyamatában: – a humuszos réteg kialakulásában és – a talajszerkezet . Befolyásolja, sőt gyakran meghatározza ezek irányát, sebességét, intenzitását, dinamikáját, majd a „képződmény” jellegzetes tulajdonságait, s azok változékonyságát. 8.1. TALAJTERMÉKENYSÉGET GÁTLÓ TÉNYEZŐK Magyarország talajainak minősége, termékenysége nemzetközi összehasonlításban egyértelműen kedvező. Ez a kedvező helyzet azonban csak viszonylagos, mert az ország területének több mint felén fordulnak elő és hatnak különböző korlátozó tényezők. Ezek térképét mutattuk be a 20. ábrán (4. fejezet), s foglaljuk össze területi adatait a 21. táblázatban. Számos esetben több tényező kedvezőtlen hatása érvényesül. A korlátozó tényezők túlnyomó része a talaj vízháztartásával kapcsolatos, annak oka vagy következménye. Ilyen esetekben azok megszüntetése természetesen vízháztartás-szabályozási beavatkozásokat (is) szükségessé tesz. A legfontosabb korlátozó tényezők a következők: 1. Szélsőségesen könnyű mechanikai összetétel, nagy homoktartalom. Ide tartoznak a szerves és ásványi kolloidokban szegény homoktalajok, elsősorban az ország három jellegzetes homoktáján: a savanyú kémhatású, karbonátmentes Nyírségben és Somogyi Dombvidéken, valamint az erősen karbonátos Duna–Tisza közi hátságon. Termékenységüket a szerves és 21. táblázat A talaj termékenységét gátló tényezők Magyarországon (1:500 000 méretarányú térkép területi adatai) A talaj termékenységét gátló főbb tényezők 1. Nagy homoktartalom 2. Savanyú kémhatás ebből erodált felszín közeli tömör kőzet 3. Szikesedés 4. Szikesedés a mélyebb talajrétegekben 5. Nagy agyagtartalom 6. Láposodás, mocsarasodás 7. Erózió ebből savanyú kémhatású 8. Felszín közeli tömör kőzet ebből savanyú kémhatású Összesen

Terület 1000 hektárban

Mező- és erdőMagyarország összgazdaságilag művelt területének területek %-ában %-ában

746 1200

8,9 14,3 348 67

757 245 630 161 1455

4,2 0,8 9,0 2,9 7,5 1,9 17,4

348 217

3,7 0,7 8,1 2,6 6,8 1,7 15,6

4,2 2,6

67 4996*

8,0 12,8

3,7 2,3

0,8 59,5*

0,7 53,5*

* A savanyú kémhatás erodált területek, illetve felszín közeli savanyú kémhatású tömör kőzet csak az egyik tényezőnél számításba véve 119


ásványi kolloidok kis mennyisége, sőt hiánya, valamint a túl nagy homoktartalom, illetve ennek következményei korlátozzák: igen nagy vízáteresztő-, gyenge víztartó képesség → kis hasznosítható vízkészlet → nagy szennyeződés- és (nem karbonátos talajok esetében) savanyodás-érzékenység; kis természetes tápanyagkészlet és tápanyagszolgáltató képesség. Racionális hasznosításuk előfeltétele a termesztett növények víz- és tápanyag-ellátottságának biztosítása, a talaj szerves és ásványi kolloidokban történő gyarapítása, hatékony szélerózió-védelem és megfelelő vetésszerkezet. A hazai talajok fizikai féleségeinek területi elhelyezkedését a 12. ábrán (2. fejezet) mutattuk be. 2. Savanyú kémhatás. Az e kategóriába sorolt talajoknál az erősen savanyú kémhatás közvetlen (növények zavartalan anyagcsere-folyamatainak akadályozása stb.), még gyakrabban közvetett hatásai (tápanyagfelvételt akadályozó fixáció, kedvezőtlen ion-antagonizmusok, mérgező anyagok megjelenése, mikrobiális tevékenység kedvező arányainak megbomlása, ritkábban a talaj vízgazdálkodási és fizikai tulajdonságainak leromlása stb.) gátolják elsősorban a talaj termékenységét. Erősen savanyú talajok elsősorban az Alpokalján, az Északi-középhegység északkeleti részén, valamint a Rába, Szamos és Körösök hajdani és jelenkori alluviális teraszain fordulnak elő. A Dunántúli dombvidéken, az Északiközéphegységben, a Nyírségben, a Tisza és több mellékfolyójának teraszain, valamint a Kisalföld déli peremrészein jóval nagyobb területeket foglalnak el mérsékelten savanyú kémhatású talajok. Mivel a savanyú kémhatást karbonátos, illetve lúgos kémhatású javító anyagokkal viszonylag könnyen, egyszerűen és gyorsan tompíthatjuk, ezért ez olyan esetekben is racionális lehet, mikor nem a savanyú kémhatás a főbb gátló tényező. 3. Szikesedés. Ebbe a kategóriába soroltuk azokat a talajokat, ahol a szikesedés közvetlen (nagy vízoldható sótartalom, szódatartalom, kicserélhető Na+-tartalom, erős lúgosság) vagy közvetett hatásai (kedvezőtlen fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságok: kis hidraulikus- és kapilláris vezetőképesség, erős vízkötés → nagy holtvíztartalom → kis hasznosítható vízkészlet; erős duzzadás, zsugorodás, repedezés, sekély beázás → szélsőséges nedvességviszonyok: belvízveszély, aszályérzékenység; tápanyagfelvétel akadályozása stb.) gátolják elsősorban a talaj termékenységét. A közvetlen hatások elsősorban a Dunavölgy és a Duna–Tisza közi homokhátság mikromélyedéseiben („semlyékeiben”) előforduló, felszíntől karbonátos szoloncsákok és szoloncsák-szolonyecek esetében érvényesülnek, míg a közvetett hatások a Tiszántúl (Hortobágy, Nagykunság, Kőrös-vidék) nehéz mechanikai összetételű szolonyec talajainál válnak fő korlátozó tényezővé. A szikesedés felszámolása, illetve mérséklése csak akkor lehet tartós és eredményes, ha felszíni vízrendezéssel és talajvízszint-szabályozással megakadályozzuk a szikesítő sók utánpótlását; csökkentjük a talaj kicserélhető Na+-tartalmát; mérsékeljük lúgosságát; javítjuk a talaj igen kedvezőtlen fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságait; biztosítjuk a szikesítő nátriumsók kilúgzódását a talajszelvényből és eltávolítását a területről. Mivel e feltételek biztosítása többnyire költséges, komplex meliorációs beavatkozásokat tesz szükségessé, a Magyar Alföldön megkülönböztetett jelentősége van a további szikesedés eredményes megelőzésének. 4. Szikesedés a talaj mélyebb rétegeiben. A talaj mélyebb rétegeiben bekövetkező sófelhalmozódás és/vagy szikesedés már jelenleg is korlátozza az e kategóriába sorolt, túlnyomórészt a szikes talajú területek peremrészein előforduló talajok termékenységét. Nagyobb jelentőségű azonban az a potenciális veszély, amelyet e talajok talajvízszint-emelkedést követő másodlagos szikesedése jelent. Ilyen talajvízszint-emelkedés ugyanis természeti okok miatt, vagy az öntözés közvetlen vagy közvetett hatására (egyenetlen vízeloszlás, túlöntözés, szivárgás burkolatlan tározókból és csatornákból, stb.) egyaránt bekövetkezhet. 5. Szélsőségesen nehéz mechanikai összetétel (nagy agyagtartalom). Ide soroltuk azokat a talajokat, amelyek termékenységét a nagy agyagtartalom, nagy duzzadó agyagásvány-tartalom, illetve ennek következményei korlátozzák: kedvezőtlen vízgazdálkodási tulajdonságok (kis víznyelő és vízáteresztő képesség; erős vízkötés → nagy holtvíztartalom → kis

120


hasznosítható vízkészlet; lassú kapilláris vízmozgás; egyaránt nagy aszályérzékenység és belvízveszély), a tápanyag-feltáródás és tápanyagfelvétel nehézségei, nehéz művelhetőség (rövid idő az agrotechnikai műveletek megfelelő minőségben történő energiatakarékos elvégzéséhez). Nehéz agyagtalajok nagyobb összefüggő területeket elsősorban a Tiszántúl mélyebb fekvésű részein, a Bereg–Szatmári síkságon, a Tisza–Zagyva-völgyben, a Kisalföld déli peremrészein, az Északiközéphegységben, valamint néhány folyó hajdani teraszain borítanak, de kisebb kiterjedésben szinte az ország minden részén előfordulnak. Kedvezőtlen tulajdonságaik eredményesen mérsékelhetők például üzemen belüli vízrendezéssel, a talajszerkezet javításával, megfelelő talajműveléssel, mélylazítással, racionális vetésszerkezettel, vagy éppen a társuló gátló tényezők (savanyú kémhatás, szikesesség) korlátozásával. 6. Láposodás, mocsarasodás. A Magyarországon kis területeket borító láptalajok mellett e kategóriába tartoznak a nem megfelelően végrehajtott öntözések (például a monokultúrás rizstermesztés stb.) következtében vízi gyomokkal benőtt, eltócsásodott, elmocsarasodott területek is. A láposodás–mocsarasodás, valamint az időszakos vízborítások kiküszöbölése, illetve mérséklése elsősorban felszíni vízrendezéssel és talajvízszint-szabályozással, majd telkesítéssel valósítható meg. 7. Erózió. E kategóriába soroltuk hazánk közepesen és erősen erodált területeit. Az eróziós folyamatok megelőzése és az erodált területek meliorációja megfelelő komplex talajvédelmi programmal valósítható meg, amely műszaki, hidrotechnikai és agrotechnikai elemeket szükségszerűen egyaránt magában foglal (lásd részletesebben a 8.2. fejezetben). 8. Sekély termőréteg. A talaj szelvényében előforduló erősen tömődött, összecementált szintek, tömör padok, kavics, illetve a felszín közeli tömör, vagy csak alig felaprózott kőzet jelentős talajtermékenység korlátozó tényező lehet, hisz nemcsak a gyökerek mélyebb rétegekbe hatolását akadályozza, hanem a növény tápanyag- és vízellátása szempontjából számításba vehető készleteket is csak erre a sekély „termőrétegre” korlátozza. Ilyen tényezők előfordulásával a 20–40, 40–70, 70–100 cm-es talajrétegben az összterület mintegy 5–5 %-án lehet számolni, míg a 20 cm-nél is sekélyebb termőrétegű talajok területe jelentéktelen (< 1 %). Külön felsorolást érdemelnek a növény vízellátását korlátozó talajtani tényezők, amelyeket az 59. ábrán foglaltunk össze. Az ásványi és szerves kolloidokban szegény, laza homoktalajok gyenge víztartó képességűk miatt már eleve sülevényesek, aszályérzékenyek. A talaj felszínén vagy a talajszelvényben nem nagy mélységben kialakuló tömődött réteg nemcsak a gyökerek zavartalan mélyre hatolását akadályozza, hanem szélsőséges vízháztartást idéz elő. A nem ritkán szinte teljesen vízzáró szintek (K≈0, IR≈0) feletti vékony talajréteg már viszonylag kis mennyiségű csapadék esetén is telítődik, sőt túltelítődik vízzel, felszínén tócsák, vízállások keletkeznek, benne a levegőtlenség és az ezzel gyakran együtt járó redukciós folyamatok miatt gátolt a növények zavartalan fejlődése. A csapadék vagy az öntözővíz értékes hányada a felszínről elpárolog vagy elfolyik, a sekély rétegben tárolt kis mennyiségű víz pedig csak átmenetileg fedezi a növények vízellátását, azok már viszonylag rövid csapadékmentes periódus után is szárazságtüneteket mutatnak. A nehéz mechanikai összetételű, esetleg szikes, erősen duzzadó–zsugorodó talajok repedésein keresztül a víz további értékes hányada fut hasznosítatlanul át a talajszelvényen (K és IR ≈ ∞ ), s okoz nemcsak jelentős szivárgási veszteségeket, hanem káros talajvíztáplálást, talajvízszint-emelkedést is előidézhet (ami pl. Na-sókban gazdag talajvizek esetében másodlagos szikesedési folyamatok megindulásához, erősödéséhez, elmélyüléséhez vezethet). Beázáskor a záródó repedések megakadályozzák a mélyebb talajrétegek egyenletes átnedvesedését, s ily módon korlátozzák a talajban tárolt víz mennyiségét. Kiszáradáskor ugyanakkor a zsugorodás következtében kialakuló széles és mély repedéseken keresztül vastag talajrétegek értékes vízkészlete megy hasznosítatlanul veszendőbe.

121


122


Tovább nehezíti a növények zavartalan vízellátását, növeli a kedvezőtlen fizikai tulajdonságokkal rendelkező talajok aszályérzékenységét, hogy a talajban tározott víznek is csak kis hányada hozzáférhető a növények számára: nagy a talaj holtvíztartalma, csekély a hasznosítható vízkészlete. Az igen kis kapilláris vezetőképesség miatt a növényi gyökerek vízfelvétele következtében azok körül filmszerűen kialakuló, kiszáradt talajrétegen keresztül igen lassú a talajnedvesség növényi gyökerekig történő mozgása, s így még viszonylag nedves talajban is akadályozott a gyökérzet által felvett víz folyamatos utánpótlása. Nagyobb sótartalmú talajokban a növények vízfelvételét az ozmózispotenciál is gyakran jelentős mértékben akadályozza. Ezek az okok a Magyar Alföld tiszántúli részének különböző térségein is különbözőképpen jelentkeznek. Megállapítható például, hogy a Nyírség homokterületein a talaj könnyű mechanikai összetétele, kis agyag- és szervesanyag-tartalma, nagy vízáteresztő képessége, kis vízkapacitása és hasznosítható vízkészlete miatt jelentkeznek gyakori aszály problémák. A Felső-Tiszavidék, Rétköz, Nagykunság, Körös–Berettyó vidék nagy agyagtartalmú, erősen duzzadó–zsugorodó–repedező talajain a talaj kis víznyelő képessége és nagy holtvíztartalma miatti kis hasznosítható vízkészlete az oka annak, hogy az egyébként is nagyon szeszélyes tér- és időbeni eloszlásban lehulló csapadékmennyiség gyakran eredményez szélsőséges talajnedvesség-helyzeteket: egyaránt nagy a belvíz-veszély és az aszályérzékenység. A kedvezőtlen ökológiai viszonyokat jelentős területeken tovább súlyosbítja a szikesedés, annak minden káros fizikai és fiziológiai következményével együtt. Az elmondottakból következik, hogy a talaj nedvességforgalmának optimalizálása során elsősorban a talaj tulajdonságait (és vele együtt a környezeti tényezőket) kell úgy befolyásolni, hogy: – a felszínre jutó csapadékvíz minél nagyobb hányada kerüljön a talajba (felszíni lefolyás és párolgás csökkentése); – a talajba jutó víz minél nagyobb hányada tározódjon a talajban (vízraktározó képesség növelése; „szivárgási veszteségek” csökkentése); – a talajban tározott víz minél nagyobb hányada váljon a termesztett növények által felvehetővé, hasznosíthatóvá. Természetes, hogy ha javítjuk a beszivárgás feltételeit, akkor nemcsak a növények vízellátása válik hosszabb időre biztosítottá, hanem csökkennek az eróziós károk, lényegesen kevesebb felszíni vizet kell elvezetnünk, sőt esetleg egyáltalán nem lesz szükség erre. Ha javítjuk a víz talajban való hasznos tározásának feltételeit, nemcsak az aszállyal szembeni termésbiztonság fokozódik, hanem csökkennek a csapadék és az öntözővíz talajvizet tápláló szivárgási veszteségei, mérséklődik a talajvízszint káros emelkedésének és esetleges káros következményeinek (túlnedvesedés, vizenyősödés, láposodás, szikesedés), valamint a felszín alatti vizek kimosódásból származó „szennyeződésének” veszélye stb. A fenntartható mezőgazdaság kétféleképpen reagálhat a korlátozó tényezőkre: – vagy igazodik, alkalmazkodik az adott helyzethez megfelelő művelési ággal, vetésszerkezettel, agrotechnikával; – vagy megváltoztatja e tényezőket talajjavítással, meliorációval (táblásítás, vízrendezés, talajjavítás, talajvédelem). A melioráció vagy talajjavítás szükségességét és ésszerűségét sokoldalú ökológiai és ökonómiai elemzések alapján lehet eldönteni. A szikes talajok, homoktalajok vagy lápterületek mezőgazdasági hasznosításba vétele (amelyre a jelenlegi európai és hazai helyzetben – kivételes esetektől eltekintve – egyáltalán nincs szükség) többnyire költséges komplex meliorációs beavatkozásokat igényel, s nem gazdaságos. Ugyanakkor a sós tavak és szikes talajok, homokpuszták, lápterületek és egyéb nedves élőhelyek gyakran értékes (és védettség alatt álló) ökoszisztémák, védett növény- és állatfajokkal. Ezen területeken az „eredeti” állapot megőrzése, fenntartása vagy lehetőség szerinti visszaállítása a fő feladat, meliorációjukra nincs szükség, az nem indokolt. Ezzel szemben viszont a csak mérsékelten korlátozott termékenységű talajok javítása (pl. a savanyú talajok meszezése; a tömörödött talajok lazítása és/vagy felszíni vízrendezése stb.) eredményes és gazdaságos eszköze lehet, sőt kell, hogy legyen a különböző célú (élelmiszer, takarmány, ipari nyersanyag, alternatív energiaforrás) biomasszatermelésnek.

123


8.2. TALAJDEGRADÁCIÓS FOLYAMATOK A talajdegradáció többnyire egy komplex folyamat, amely a talaj anyagforgalmának a mezőgazdaság szempontjából kedvezőtlen irányú megváltozását jelenti az alábbi következményekkel: – területveszteség és/vagy a terület értékcsökkenése; – zavarok a talaj funkcióiban; – a talaj termékenységének csökkenése; – – – –

talajökológiai feltételek romlása (→ gyengébb növényfejlődés → kisebb biomasszahozam → kisebb termés); kedvezőtlenebb körülmények az agrotechnikai műveletek időben és megfelelő minőségben történő energiatakarékos elvégzéséhez; nagyobb termelési ráfordítások (növekvő energia-, vízellátás és vízelvezetés-, valamint tápanyagigény stb.); káros környezeti mellékhatások (például árvíz- és belvízveszély fokozódása; felszíni és felszín alatti vízkészletek szennyezése; táj-rombolás stb.)

A talajdegradáció okai lehetnek természeti tényezők, vagy különböző emberi beavatkozások közvetlen vagy közvetett hatásai. Ez utóbbiak általában nem szükségszerű és kivédhetetlen következményei az intenzív mezőgazdasági és ipari termelésnek, valamint az általános társadalmi fejlődésnek, hanem kihasználva a talaj természetes „megújuló”, regenerálódó képességét („soil resilience”) többnyire megelőzhetők, kiküszöbölhetők, de legalább bizonyos tűrési határig mérsékelhetők. Mindez azonban állandó ellenőrzést és folyamatos, aktív tevékenységet követel, amelynek legfontosabb elemei az ésszerű földhasználat, agrotechnika és – bizonyos esetekben – a melioráció. A talajdegradációs folyamatok eredményes és hatékony szabályozásának kulcsszavai az előrejelzés és a megelőzés. Ezek viszont csak egy megfelelő környezeti – érzékenység elemzés (talajok, illetve termőhelyek érzékenysége, sérülékenysége különböző talajdegradációs folyamatokkal szemben); és – hatáselemzés (az emberi beavatkozások kedvező és kedvezőtlen hatásainak értékelő elemzése) figyelembevételével lehet kellőképpen és sokoldalúan megalapozott. Magyarországon a legfontosabb talajdegradációs folyamatok a következők: 1. Víz vagy szél okozta erózió. 2. Savanyodás. 3. Sófelhalmozódás, szikesedés. 4. Fizikai degradáció (talajszerkezet leromlása, tömörödés, cserepesedés). 5. A talaj vízháztartásának szélsőségessé válása (egyidejűleg fokozódó belvízveszély és aszályérzékenység); 6. Biológiai degradáció (kedvezőtlen mikrobiológiai folyamatok, szervesanyagkészlet csökkenése); 7. Kedvezőtlen változások a talaj biogeokémiai körforgalmában, elsősorban növényi tápanyagforgalmában; 8. A talaj puffer-képességének csökkenése, talajszennyeződés, környezeti toxicitás. A degradációs folyamatok a talaj anyagforgalmának speciális esetei. Nagy részük sokoldalúan kapcsolódik a talaj nedvességforgalmához, annak oka vagy közvetlen eredménye. A talaj vízháztartásának megkülönböztetett szerepe van a talaj „környezeti érzékenységében”. Meghatározza, hogy a talaj vagy terület a környezet „stresszhatásait” milyen mértékig képes pufferolni, s melyek a tűrési határt meghaladó „terhelés” esetén a talajban vagy a talajjal érintkező felszíni vagy felszín alatti vízkészletekben várhatóan bekövetkező károsodások rövid vagy hosszú távon, az adott területen vagy annak környezetében.

124


A talajdegradációs folyamatok megelőzése, kivédése, mérséklése ezért minden esetben a talaj anyagforgalmának szabályozását jelenti, ami számos esetben a talaj vízháztartásának szabályozását teszi szükségessé. 1. Víz vagy szél okozta talajerózió (60. ábra) A rendelkezésre álló mérési adatok alapján megállapítható, hogy Magyarország területének 9,3 %-a gyengén, 9,6 %-a közepesen, 6 %-a erősen erodált. Közel egymillió hektáron károsít a szélerózió, s hasonló nagyságú területeket érint a szedimentáció. Becslések szerint a lejtős területekről lehordott és a szél által elfújt humuszos feltalaj évi átlagban mintegy 80–110 millió m³, az ezáltal bekövetkező veszteség pedig mintegy 1,5 millió tonna szerves anyag, 0,2 millió tonna N, 0,1 millió tonna P2O5 és 0,22 millió tonna K2O. A felszíni lefolyással lehordott talaj, valamint szervesanyag- és tápanyagtartalmának egy része a szedimentációs területeken halmozódik fel. Más része onnan közvetlenül, vagy a vízhálózat szediment-transzportja közvetítésével felszíni vizeinkbe jut. Ez egyrészt a vízfolyások, csatornák, tavak, tározók fokozott mértékű feliszapolódásához vezet, korlátozza azok funkcióképességét, növeli karbantartási költségeit, s fokozza az árvíz- és belvíz-veszélyt az egész vízgyűjtőterületen. Másrészt gyakran jelent tápanyag- és szennyezőanyag-terhelést vízkészleteinkre. A túl nagy táblaméret erőltetése és ennek érdekében a mezővédő erdősávok elhamarkodott kiirtása homokterületeinken és (ugyancsak elhamarkodottan) lecsapolt lápterületeinken kívül termékeny talajainkon is utat nyitott a széleróziónak. 1960–1970-ig a szervezett és államilag finanszírozott (vagy dotált) agrotechnikai és műszaki talajvédelmi intézkedések eredményesen járultak hozzá a talajtermékenység megőrzéséhez erózióérzékeny lejtős területeink jelentős részén. Később az állami támogatás csökkentése és megvonása a talajvédő gazdálkodás drasztikus területi visszaszorulásához vezetett. A rendszerváltást követő várakozások messze nem váltották be a – felfokozott – reményeket. Csökkentek ugyan az erózió egyik fő okát jelentő túlzottan nagy táblák, de azokat nem talajvédő 60. ábra Magyarország talajerózió térképe. 1. Nem erodált. 2. Gyengén erodált. 3. Közepesen erodált. 4. Erősen erodált. 5. Szedimentált. 6. Erdőterületek.

125


gazdálkodást folytató kisparcellák, hanem hegy–völgy irányú művelésű „nadrágszíj-parcellák” váltották fel. Nem is mindig racionális művelési ággal és vetésszerkezettel, hisz erre a föld tulajdonosát (még kevésbé bérlőjét) semmi sem ösztönözte. Mindez nem tudott a humuszos termőréteg erózió okozta vékonyodásával egyensúlyt tartani, s az ésszerűtlen talajhasználat és vetésszerkezet miatt az erózió terjedését nem sikerült megakadályozni. Ez pedig nemcsak a mezőgazdasági termelés szempontjából kedvezőtlen, hanem jelentős környezeti károkkal is jár. Ilyen szempontból is sürgős tehát a korszerű talajvédő gazdálkodás bevezetésére ösztönző/kényszerítő érdekeltségi rendszer kialakítása, s vissza kell állítani az erózió-kutatások feltételeit is. 2. Talajsavanyodás Magyarország talajainak mintegy 8 %-a erősen (pHKCl < 4,5), 18 %-a közepesen (pHKCl 4,5–5,5), 20 %-a gyengén (pHKCl 5,5–6,5) savanyú kémhatású. A talajsavanyodás folyamatának ténye bizonyított: a MÉM NAK I. (1978–1981) és II. (1982–1985) talajvizsgálati ciklusának adatai szerint az ezek közötti időszakban fokozódott a talajok savanyúsága, csökkent CaCO3-tartalma. Magyarországon a három legfontosabb talajsavanyodást kiváltó tényező az ésszerűtlen műtrágyahasználat, a légköri savas ülepedés, valamint a különböző savanyú kémhatású ipari melléktermékek és hulladékok. Hogy egy adott savterhelés milyen mértékű talajsavanyodást okoz, az a talaj eredeti kémhatásától, valamint savtompító képességétől, „pufferkapacitásától” függ. Ezt viszont elsősorban a talaj fizikai félesége, agyagtartalma, agyagásvány-összetétele, szervesanyag-állapota, valamint a termőréteg vastagsága határozza meg. Ez irányú részletes vizsgálatok alapján került kidolgozásra a hazai talajok savanyodással szembeni érzékenységét kifejező kategória-rendszere és került megszerkesztésre e kategóriák 1:500 000 és 1:100 000 méretarányú térképe. A vizsgálatok szerint Magyarország talajainak 13,5 %-a eleve erősen savanyú kémhatású, 14 %-a savanyodásra erősen, 5 %-a közepesen, 23,2 %-a mérsékelten, 5,9 %-a kevéssé érzékeny. 38,4 % a felszíntől karbonátos, így savanyodásra egyelőre nem érzékeny. Ezek elsősorban a löszön és karbonátos üledékeken kialakult talajok. A talajsavanyodás közvetlen hatásainál lényegesen fontosabb környezeti fenyegetést jelent a növényre, állatra, vagy emberre káros (toxikus) elemek talajsavanyodás hatására bekövetkező mobilizációja, az ún. „kémiai időzített bomba” („chemical time bomb” – CTB) hatás. 3. Sófelhalmozódás, szikesedés Magyarországon a szikes talajok és szikesedési folyamatok kutatásának gazdag hagyományai és világszerte elismert eredményei vannak. Ennek egyik fő oka, hogy a szikesedés az ország területének mintegy 8–10 %-án, a Magyar Alföld területének (elsősorban a Tiszántúlnak) pedig több mint 20 %-án a legfontosabb talajtermékenységet gátló tényező. Magyarország különböző szikes talajainak vázlatos térképét mutatjuk be a 61. ábrán. A térképről szemléletesen kitűnik, hogy a nagy területeket borító szoloncsákokon, szoloncsák-szolonyeceken, szolonyeceken és szolonyeces réti talajokon túlmenően jelentős területeket foglalnak el a mélyben sós és/vagy szolonyeces talajok, továbbá olyan hidromorf talajképződmények, ahol a felszín közeli (illetve könnyen és gyorsan felszín közelbe emelkedő), nagy sótartalmú és kedvezőtlen ionösszetételű (Na-CO3, HCO3 (SO4)), pangó talajvizek a másodlagos szikesedés veszélyével fenyegetnek („potenciális szikes talajok”). A másodlagos szikesedés fő oka épp e talajvizek felszín közelbe emelkedése különböző emberi beavatkozások következményeként. Ezek közül legfontosabb a burkolatlan csatornákból és víztározókból, valamint a nem megfelelően öntözött (nem megfelelő vízadag és öntözési mód, nem egyenletes vízelosztás, lokális túlöntözés, szivárgási veszteségek) területekről történő oldalirányú szivárgás és talajvíz többlet-táplálás. Ezen hatások következtében a Tisza-I (Tiszalök) Öntözőrendszer területén 120 000 hektáron következtek be másodlagos szikesedési folyamatok, annak ellenére, hogy nemzetközi szempontból is szigorú és tudományosan megalapozott öntözővíz minőségi normáink az öntözővízből történő sófelhalmozódás veszélyét gyakorlatilag kizárják.

126


61. ábra Szikes talajok Magyarországon. 1. Klorid szulfátos szoloncsákok. 2. Szódás szoloncsákok. 3. Szoloncsák-szolonyecek. 4. Karbonátos réti szolonyecek. 5. Karbonátos szolonyeces réti talajok. 6. Réti szolonyecek. 7. Sztyeppesedő réti szolonyecek. 8. Szolonyeces réti talajok. 9. Mélyben sós talajok. 10. Potenciálisasn szikes talajok.

Hasonló környezeti károkat megelőzendő a Tisza-II (Kisköre) Öntözőrendszer tervezése során egy korszerű, világszerte nagy érdeklődést és elismerést kiváltó felvételezési–vizsgálati–térképezési rendszert dolgoztunk ki és alkalmaztunk eredményesen a másodlagos szikesedési folyamatok előrejelzésére és megelőzésére. A környezeti mellékhatások nélküli öntözés talajtani lehetőségei és feltételei 1:25 000 méretarányú térképeken és ahhoz csatlakozó adatbázisban kerültek összefoglalásra. Ennek alapján kerültek megfogalmazásra a másodlagos szikesedés eredményes és hatékony megelőzésének irányelvei és teendői. A rendszer eredményességét bizonyítja, hogy ott ahol ezen irányelvek előírásait betartották káros szikesedési folyamatok nem következtek be. Ezek elmulasztása esetén azonban néhány területen igen. A Tiszántúl vizes élőhely rekonstrukciós programjainak, valamint az új Vásárhelyi-terv szükségtározóinak hatáselemzésénél is nélkülözhetetlen követelmény a környezet jó minőségű talajainak, mezőgazdasági termőhelyeinek védelme, másodlagos szikesedésének megelőzése, kivédése. A rendszerváltást követően nem volt, jelenleg sincs, s a közeljövőben sem lesz szükség szikes területeink mezőgazdasági hasznosítására, még kevésbé annak költséges, komplex meliorációs beavatkozásokkal történő lehetővé tételére. A szikes területek és szikes tavak jelentős része értékes vizes élőhely, Európában ritkasága miatt értékes és védett halofita, halofita–xerofita növénytársulásokkal és gazdag faunával. Például a Hortobágyi Nemzeti Park és a Kiskunsági Nemzeti Park nagy része emiatt védett élőhely. Ennek biológiai egyensúlyát bontotta meg az ötvenes évek erőltetett „természetátalakítási” tevékenysége, a túlméretezett lecsapolási–vízrendezési munkálatok, meliorációs beavatkozások és a területek erőszakolt mezőgazdasági művelésbe vonása a hajszolt többtermelés érdekében. Ez nem sikerült, de az irracionális emberi tevékenység elég volt az értékes szikes élőhelyek degradációjához. A védetté nyilvánítást követően komoly erőfeszítések történtek az „eredeti” állapot visszaállítására (wetland reconstruction), ami a sóforgalom tekintetében volt különösen nehéz, gyakran gyakorlatilag megoldhatatlan és nem teljes értékű. Hisz az évtizedek, sőt évszázadok alatt alakult ki, s emiatt visszafordítása, korrigálása sem megy gyorsan és tökéletesen végbe, nem vagy nehezen siettethető.

127


4. Fizikai degradáció (talajszerkezet leromlása, tömörödés, cserepesedés, felszín eliszapolódása) A nehéz erőgépeket és kapcsolt gépsorokat alkalmazó nagyüzemi mezőgazdaság talán legnehezebben kivédhető talajdegradációs folyamata. Alapvető oka, hogy a talajok „túlművelése”, egy–egy elhibázott agrotechnikai művelet, nem megfelelő nedvességállapotban vagy nem megfelelő eszközzel végrehajtott talajművelés, növényápolás vagy betakarítás, esetleg túllegeltetés okozta talajszerkezet-rombolás sokkal gyorsabb folyamat, mint a talajszerkezet képződése, regenerálódása. A talaj fizikai degradációjának természeti és az ember tevékenységével kapcsolatos okait a 11. táblázatban (5.2.3. fejezet) foglaltuk össze. A káros folyamatok mérséklése elsősorban ésszerű talajművelést, időben és megfelelő nedvességállapotban történő agrotechnikai műveleteket parancsol. Bár ez egyben jelentős energia-megtakarítást is jelentene, a szegényes választékú hazai erő- és munkagéppark gyakran mégsem tette lehetővé. A talaj fizikai degradációját okozó és befolyásoló tényezők elemzése alapján kidolgozásra került a hazai talajok szerkezet-leromlással és tömörödéssel szembeni érzékenységét kifejező, nyolc kategóriát megkülönböztető és definiáló rendszer és megszerkesztésre került e kategóriák 1:500 000 és 1:100 000 méretarányú térképe (62. ábra). Ezek szerint Magyarország talajainak mintegy 23 %-a gyengén, 18 %-a közepesen, 13 %-a erősen érzékeny szerkezet-leromlásra és tömörödésre. Szerkezet nélküli karbonátos homoktalajaink (11 %) tömörödésre, szikes és szikesedő talajaink (10 %) szerkezet-leromlásra és tömörödésre egyaránt érzékenyek. Karbonátmentes homoktalajainkon (10 %), nagy szervesanyag-tartalmú láp- és lápos talajainkon (6 %) és sekély termőrétegű talajainkon (9 %) a talajszerkezetnek és talajszerkezet leromlásnak – részben annak hiánya miatt – nincs különösebb jelentősége. A talajszerkezet leromlásának káros ökológiai és növénytermesztési következményei igen sokrétűek: a talaj fokozódó érzékenysége tömörödésre, cserepesedésre, kedvezőtlen pórusméret-átrendeződés → aerációs problémák, a talaj vízháztartásának szélsőségessé válása → tápanyag-feltáró62. ábra Magyarország talajainak érzékenysége tömörödésre és szerkezet-leromlásra. 1. Tömörödésre és szerkezet-leromlásra nem érzékeny homoktalajok (az ország összterületének 10,5 %án

). 2. Tömörödésre és szerkezet-leromlásra gyengén érzékeny talajok (23 %). 3. Tömörödésre és szerkezetlerom-lásra mérsékelten érzékeny talajok (17,8 %). 4. Tömörödésre érzékeny, szerkezet nélküli homoktalajok (11 %). 5. Szerkezet-leromlásra és tömörödésre érzékeny, nehéz mechanikai összetételű talajok (12,9 %). 6. Sófel-halmozódás és/vagy szikesedés következtében mind szerkezet-leromlásra, mind tömörödésre érzékeny talajok. 7. Szerves talajok (5,7 %). 8. Sekély termőrétegű talajok (9,5 %).

128


dási és tápanyagfelvételi nehézségek; a különböző agrotechnikai műveletek megfelelő minőségű elvégzésére alkalmas talajnedvesség állapot beszűkülése és lerövidülése (→ „perc talajok”); a talajművelés energiaigényének fokozódása. Mivel az agronómiailag kedvező talajszerkezet kialakítása, vagy a leromlott talajszerkezet helyreállítása egyaránt lassú, kockázatos és költséges, mindent el kell követni a kedvező talajszerkezet leromlásának megakadályozása, megelőzése érdekében (11. táblázat). Komoly szakmai viták folytak és folynak a nagy propagandával ajánlott minimális talajművelés (minimum tillage) és a talajművelés nélküli agrotechnika (no tillage) hazai bevezetésének és elterjesztésének előnyeiről és hátrányairól, ésszerűségéről és hatékonyságáról. A költségcsökkentés (?) mellett épp a kedvező talajszerkezet megóvása, sőt kialakítása, illetve a talaj nedvességforgalmának optimalizálása érdekében. Magyarország szeszélyes csapadékviszonyai között azonban a kis víznyelő képességű, erősen duzzadó–zsugorodó–repedező, erősen kötött, szélsőségesen nehéz mechanikai összetételű (agyag, agyagos vályog) talajokon a csökkentett talajművelés előnyei nem egyértelműek, meggyőzően még nem bizonyítottak. Nem is beszélve arról, hogy a rendszer pontos és precíz gyomirtási, mulch-kezelési, magágykészítési és vetési technológiát igényel. 5. A talaj vízháztartásának szélsőségessé válása A talaj fizikai degradációja többnyire a talaj szélsőséges vízháztartását, nedvességforgalmát okozza: egyaránt fokozódik a belvízképződés és túlnedvesedés veszélye, valamint az aszályérzékenység. Mégpedig néha ugyanazon a területen, s viszonylag rövid időszak alatt. Ez viszont sajátos, rugalmas, kétirányú nedvesség-szabályozást tesz szükségessé, annál is inkább, mivel a vízpótlás (öntözés) és vízelvezetés (drénezés) ugyancsak jelentős korlátokba ütközik Magyarországon. Ezért a talajnedvesség-szabályozásnak gyakran nincs más alternatívája, mint a talaj vízháztartásának szabályozása a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak javításával. 6. Egyéb degradációs folyamatok A talaj biológiai degradációjának, biogeokémiai ciklusaiban és tápanyagforgalmában bekövetkező kedvezőtlen változásoknak, pufferkapacitása csökkenésének (→ szennyeződésének, toxicitásának) fő okait, káros következményeit és ezek csökkentésének lehetőségeit foglaltuk öszsze a 22. táblázatban. A talaj élővilágának mennyisége, faji összetétele és biológiai aktivitása, valamint a talajban előforduló elemek biogeokémiai körforgalma jelentős mértékben függ a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaitól, átnedvesedésének körülményeitől, vízgazdálkodásától. Az ezekben változást jelentő talajdegradációs folyamatok tehát jellegzetesen tükröződnek (számos esetben mint érzékeny indikátor) a talaj biotikus folyamataiban, biogeokémiai körforgalmában, növényi tápanyagforgalmában. Hazai talajaink biológiai állapotának jellemzése és az abban bekövetkező változások folyamatos nyomon követése a jövő kiemelt kutatási célkitűzése. Nincsenek megbízható területi adataink a szervesanyag-tartalom, illetve a humuszkészlet mennyiségi és minőségi változásáról sem. Jórészt ennek köszönhető, hogy erre vonatkozóan gyakran egymásnak ellentmondó nézetek ütköznek. Véleményünk szerint az erózió által sújtott területektől eltekintve hazánk talajainak szervesanyagkészlete globálisan közel egyensúlyban van. Ez megfelel a nemzetközi tapasztalatoknak, amely szerint a talaj humuszkészlete adott természeti viszonyok és gazdálkodási körülmények (talajhasználati–földművelési rendszer) között nem, vagy csak lassan változik, a lebomlás és képződés egyensúlya csak nehezen módosul. A helyenként kétségtelenül tapasztalható szervesanyag-tartalom csökkenés többnyire az agrotechnika hibáira (tarlóégetés, növényi maradványok visszajuttatásának elmulasztása, szervestrágyázás elhagyása stb.) vezethető vissza. A felsorolt talajdegradációs folyamatok következményeként gyakran következnek be kedvezőtlen változások a talaj tápanyagforgalmában. A felszíni lefolyás vagy kilúgzódás következtében csökken a talajban lévő tápanyagok mennyisége; a kémhatásviszonyok és a vízháztartás szélsőségessé válásával, a talajban végbemenő biológiai folyamatok kedvezőtlen irányú megváltozásával pedig csökken(het) a tápanyagok felvehetősége (abiotikus és biotikus immobilizáció). A degradációs folyamatok megelőzése tehát a talaj tápanyagforgalmának optimalizálása érdekében is nagy jelentőségű. 129


22. táblázat A talajvízháztartás szabályozásának lehetősége, módszerei és környezeti hatásai Módszerek

Környezeti hatások

talajvédő gazdálkodás: beszivárgás időtartamának növelése (lejtőszög mérséklése; állandó, zárt növénytakaró megtelepítése; talajművelés); beszivárgás lehetőségeinek javítása (talajművelés, mélylazítás) beszivárgás gyorsítása (talajművelés mélylazítás); felszíni vizek összefolyásának megakadályozása talaj víztartó-képességének növelése; repedezés (duzzadászsugorodás) mérséklése szivárgási veszteségek mérséklése; talajvízszint-szabályozás szivattyúzás, drénezés) felszíni lefolyás csökkentése (lásd fent) talaj vízraktározó-képességének növelése (beszivárgás elősegítése, talaj víztartó-képességének növelése); megfelelő művelési ág és vetésszerkezet (növény megválasztás); talajjavítás; talajkondicionálás öntözés

1,1a 5a, 8

Lehetőségek Felszíni lefolyás

Felszíni párolgás Talajon keresztüli talajvíz-táplálás Talajvízszint emelkedés Talajba szivárgás Talajban történő hasznos tározás

Megakadályozása vagy mérséklése elősegítése

Hiányzó víz pótlása (öntözés) Felesleges és káros vizek felszíni ⎬ elvezetése felszín alatti

felszíni

2,4 5b, 7 2,3 5b,5c 1,4,5a, 7 4,5b,7

4,7,9,10 1,2,3,5c,6,7, 11

⎬ vízrendezés (drénezés) felszín alatti

Kedvező környezeti hatások Az alábbi káros környezeti mellékhatások megelőzése, megszüntetése vagy mérséklése 1. Víz okozta talajerózió; talajfolyás 2. Másodlagos szikesedés 3. Láposodás, vizenyősödés, belvízveszély 4. Aszályérzékenység, repedezés 5. Kijuttatott tápanyagok 5a. bemodósása (→ felszíni vizek eutrofizáció) 5b. kilúgzódása (→ felszín alatti vizek) 5c. immobilizációja 6. Fitotoxikus anyagok képződése 7. Biológiai degradáció 8. Árvízveszély a vízgyűjtőterületen

Kedvezőtlen környezeti hatások

9. Túlnedvesedés (belvíz-érzékenység; elvizenyősödés, láposodás-mocsarasodás) 10.Tápanyag-kilúgzódás 11. Szárazság-érzékenység

A talajdegradációs folyamatok közül egyik legveszélyesebb a talaj pufferképességének, "szenynyeződés-terhelhetőségének" a csökkenése. Ilyen okok miatt a talaj mozgékony elemtartalma további terhelés nélkül is elérheti vagy meghaladhatja a növényre, illetve az azt fogyasztó állatra, emberre toxikus küszöbértékeket. A pufferképességet biztosító talajtulajdonságok (CaCO3 és szervesanyag-tartalom, kémhatásviszonyok, redox viszonyok) megváltozása miatt megváltozhat (fokozódhat) a talajban előforduló vegyületek oldhatósága, s az addig oldhatatlan formában jelenlévő elemek nagyobb hányada válik oldhatóvá, mozgékonnyá, felvehetővé. Az „időzített vegyi bomba” felmérésére, előrejelzésére, és „hatástalanítására” összefogott nemzetközi erőfeszítések történnek, amelyben Magyarország is tevékeny részt vállal. A talajdegradációs folyamatok felismerését, előrejelzését és megelőzését sok esetben nehezíti az, hogy nem ott és akkor jelentkeznek, ahol és amikor a kiváltó ok hatott, hanem annak környezetében, sőt esetleg attól nagyobb távolságra, kisebb vagy nagyobb időbeni késleltetéssel. Legjellemzőbb erre a mélyebb fekvésű területek másodlagos szikesedése a magasabb térszintű területek ön130


tözésének hatására; vagy a talajvíz szennyeződése a szomszédos területeken alkalmazott túlzott kemikália-használat vagy hígtrágya-elhelyezés következtében. A talajdegradáció okozta környezeti károk eredményes megelőzésének előfeltétele a folyamatok alapos, egzakt és kvantitatív ismerete, az arra ható tényezők mechanizmusának tisztázása; a folyamat modellezése; valamint időben történő, minél pontosabb és megbízhatóbb előrejelzése. Mindehhez két dolog szükséges: – –

a kiváltó hatás kvantifikálása; a talaj adott hatással szembeni érzékenységének/sérülékenységének elemzése.

Ez utóbbira vonatkozó sokoldalú érzékenység/sérülékenység/terhelhetőség vizsgálatok és „ok-nyomozó” hatáselemzések − nemzetközi projektek keretében − jelenleg is folynak. Példaképpen két ilyen munka térképvázlatát is bemutatjuk a belvízképződés talajtani okok miatti kockázatára (63. ábra), valamint a talaj nitrát bemosódással szembeni érzékenységére vonatkozóan (64. ábra). 8.3. A TALAJ ÉS A TALAJHASZNÁLAT HATÁSA VÍZKÉSZLETEINKRE A talaj és talajhasználat felszíni és felszín alatti vízkészletekre gyakorolt hatásai közül legfontosabbak a következők: 1. Talajerózió a) Hazánk lejtős területeiről a víz több mint 100 millió tonnányi értékes termőtalajt, benne több millió tonnányi szerves anyagot és növényi tápanyagot hord le/el az érintett területekről (lásd 8.2. fejezet). A lehordott humuszos feltalaj évi átlagban mintegy 80–110 millió m³, az ez által bekövetkezett szervesanyag- és tápanyagveszteség pedig mintegy 1,5 millió tonna szervesanyag, 0,2 millió tonna N, 0,1 millió tonna P2O5 és 0,22 millió tonna K2O. b) A lehordott talaj egy része a szedimentációs területeken halmozódik fel. Más része közvetlenül vagy közvetve (szediment-transzport) felszíni vizeinkbe jut. Ez egyrészt azok fokozott feliszapolódásához vezet, másrészt veszélyezteti érzékeny sekélyvízi ökoszisztémáink állapotát. 2. Felszíni vizeink P-terhelése Mivel a P-vegyületek vízben gyengén oldódnak, oldat formájában alig mozognak, nem lúgozódnak ki. A felszíni vizekbe sem oldat formájában jutnak, hanem a felszíni lefolyással, talajszemcsékhez kötve vagy közvetlenül műtrágyaszemcsék formájában; a felszín alatti vizekbe pedig – esetleg – a talaj repedésein, „biológiai csatornáin” keresztül. A felszíni vizek P-terhelése világszerte – így hazánkban is – komoly környezeti probléma. Mégpedig az alábbi következmény-láncon keresztül: víz növekvő P-koncentrációja → fokozott eutrofizáció → vízfolyások, csatornák feliszapolódásának gyorsulása (lásd előbb), kedvezőtlen változások sekélytavi ökoszisztémák (például Balaton, ezen belül is a Keszthelyi-öböl, Velencei-tó, Fertő-tó) biológiai/ökológiai egyensúlyában → O2 rezsim megváltozása → esetleges halpusztulás → üdülési problémák. 3. Felszín alatti vizek nitrátosodása Tény, hogy a hetvenes években gyorsan felfutó műtrágyahasználat – az új, nagy genetikai potenciálú, bőtermő fajták, a komplex gépesítés és az integrált növényvédelem bevezetése mellett – jelentős mértékben hozzájárult az ország növényi terméshozamainak gyors növekedéséhez. Tény az is, hogy a felszíni és felszín alatti vizek minőségében ugyanezen időszakban következett be jelentős romlás. Ez az időbeni egybeesés azonban még nem bizonyít oksági összefüggést. Hisz ugyanezen időszakban növekedett ugrásszerűen a többi potenciális szennyező forrás is: a koncentrált állattartó telepek megoldatlan elhelyezésű hígtrágyája; a kiskertek ellenőriz(het)etlen szennyvízelhelyezése és műtrágyahasználata; az ipari fejlődés és turizmus a maga gyakran megoldatlan hulladék- és szennyvízelhelyezésével; valamint a nyíló „közmű-olló”: vezetékes vízellátás bevezetése a szennyvízelvezető rendszer egyidejű kiépítése nélkül. Ezért nem megalapozott és főképp nem általánosítható az az állítás, hogy a bekövetkező vízminőség-romlásnak a műtrágyázás volt a fő oka. Ezt egyébként az alábbi két tény is bizonyítani látszik: 131


132


133


1. 2.

a felszín alatti vizek nitrátosodása többnyire nem a nagy műtrágya-felhasználású területek alatt figyelhető meg; az utóbbi évek műtrágya-felhasználásának drasztikus, rövid időn belül katasztrofális következményekkel jár(hat)ó csökkenése alig okozott változást (javulást) felszín alatti vízkészleteink nitráttartalmában.

Tény azonban az is, hogy az ésszerűtlen műtrágyázás (nem a termesztett növény igényétől és tápanyagfelvételi dinamikájától függő, nem a termőhelyi adottságoknak megfelelő műtrágyaadagok, tápelemarányok, kiadagolási időpont, egyenletes vagy éppen differenciált kiadagolási technológia) nemcsak a műtrágyázás eredményességének, hatékonyságának csökkenésével jár, hanem bizonyos esetekben számolni lehet annak káros környezeti hatásaival is. A talajsavanyodáson és következményein (nehézfém-mobilizáció stb.), felszíni vizeink előbbiekben leírt P-terhelésén túl ilyen lehet felszín alatti ivóvízkészleteink nitrátosodásához történő hozzájárulás is. Azonban csak az alábbi esetekben: – N-túladagolás (túlzottan nagy adag; egyenetlen, nem a növény tápanyag-dinamikájához igazodó, például a tavasziak alá is őszi kiadagolás); – nem megfelelő bedolgozás a talajba; – felszín közeli, a felszíni beázás határfelületével érintkező talajvízszint; – N-kimosódás a talaj repedésein, ún. „biológiai csatornáin” (gyökér- és állatjáratain) keresztül, amely a beázási rétegnél mélyebb talajszinteket és talajvizeket is érinthet; –

N-transzport a felszíni lefolyással (∼P), vagy oldalirányú talajoldat szivárgással.

Az ésszerű műtrágyahasználat nem, vagy csak kismértékben lehet veszélyes vízkészleteinkre. Annak során ugyanis csak annyi műtrágyát juttatunk a talajba, amennyire a termesztett növény zavartalan tápanyagellátásához az adott körülmények (időjárás, domborzat, talajviszonyok) között szükség van; minimálisra csökkentjük a műtrágyázással kiadagolt tápanyagok veszteségeit; és maximálisan biztosítjuk azok hatékony érvényesülésének feltételeit. A hazai átlagos műtrágyázási gyakorlat sajnos ettől sok esetben még messze van, annak ellenére, hogy Magyarországon korszerű, tudományosan megalapozott és nemzetközileg is elismert műtrágyázási szaktanácsadási rendszer áll a mezőgazdasági gyakorlat rendelkezésére. Az utóbbi években a korszerű termőhelyspecifikus precíziós növényi tápanyagellátás érdekében tett erőfeszítéseknek azonban minden bizonnyal hamarosan meglesz az eredménye. 4. Talajhasználat és a talaj sókészlete E területen két ellentétes környezeti probléma jelentkezhet: a) Ha a talajszelvényben lefelé irányuló vízmozgás biztosításával (öntözés, beszivárgási feltételek javítása) elősegítjük a talaj vízoldható sókészletének csökkenését, úgy a kilúgzás során vízoldható sókban feldúsuló drénvíz elhelyezése jelent gyakran megoldhatatlan feladatot. Ha viszont a drénvíz nem dúsul fel sókban, akkor a talaj sókészletének kilúgzása volt eredménytelen. b) Sokkal gyakoribb a Magyar Alföldön a valamilyen ok (szivárgás burkolatlan tározókból és földcsatornákból; lokális túlöntözés okozta szivárgási veszteségek stb.) miatt megemelkedő szintű, pangó, sós talajvízből történő sófelhalmozódás, szikesedés veszélye. Ennek előrejelzésére és megelőzésére hazánkban egy korszerű talajfelvételezési–talajvizsgálati–talajtérképezési ellenőrző rendszer került kifejlesztésre és eredményes felhasználásra. 5. Talajszennyez(őd)és és a vízkészletek A hígtrágya, a szerves- és műtrágyák elsősorban „tápanyagterhelésükkel” jelentenek veszélyt a környezetre, mégpedig elsősorban vízkészleteinkre, s ezen belül is ivóvízbázisunkra. A talajra kihelyezett, vagy a talajba juttatott különböző eredetű és kémiai összetételű hulladékok, szennyvizek és szennyvíziszapok viszont elsősorban toxikus alkotórészeikkel, nehézfém- és detergenstartalmukkal szennyez(het)ik azokat. A szennyez(őd)és és káros következményeinek felmérésére, értékelésére és megelőzésére számos nemzetközi program indult, s azokban Magyarország is jelentős szerepet vállal. 134


8.4. TALAJSZENNYEZŐDÉS ÉS SZABÁLYOZÁSA A Földön előforduló elemek nagy része megtalálható a talajban. Mennyiségük, minőségük, oldhatóságuk, mozgékonyságuk; mikroorganizmusok, növények, állatok és az ember által történő felvehetőségük igen különböző. Számos elem ezek közül nélkülözhetetlen az élő szervezetek számára, bizonyos koncentráció-küszöböt meghaladó mennyiségük azonban káros, sőt toxikus lehet – ugyanazon élőszervezet számára is. Ezen elemek (pl. nehézfémek, vagy más – potenciálisan toxikus – elemek, mint az Al, As, F, stb.; szerves szennyezők; vízoldható sók; nitrátok, P- és S-vegyületek; stb.) megjelenése vagy felhalmozódása származhat „természetes” forrásokból, mint a – levegő (NOx, SOx stb.): száraz és nedves légköri ülepedés; – víz (B, Na, N stb.): talajvíz, öntözővíz; – talaj és geológiai képződmények (P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Al, Mn, As, Co, Cu, Ni, Se, Zn stb.): helyi mállási és talajképződési folyamatok; vagy különböző emberi tevékenységekből (ipar, energiatermelés és energia-felhasználás, mezőgazdasági termelés, településfejlesztés, urbanizáció, közlekedés, háztartási és kereskedelmi tevékenység, katonai tevékenység stb.), amelyek öntözővizet, szerves trágyát, hígtrágyát, műtrágyát, talajjavító anyagokat; szennyvizet, szennyvíziszapot vagy egyéb hulladékokat termelnek vagy éppen hasznosítanak. A fenti forrásokból származó elemtöbbleten kívül a talaj „szennyeződés-terheléséhez” jelentős mértékben hozzájárulhat a talajban eddig oldhatatlan (immobilis) formában jelenlévő anyagok mobilizációja bizonyos talajtulajdonságok megváltozása (savanyodás, szikesedés, szerkezet-leromlás, szervesanyag-tartalom és pufferkapacitás csökkenése stb.) miatt. Ez az ún. „kémiai időzített bomba” (CTB) effektus. A talaj – bizonyos határig – képes a talajba jutó szennyező anyagok kedvezőtlen hatását tompítani, megakadályozva azok oldódását, mozgását, s ezáltal felszíni vagy felszín alatti vizekbe jutását, illetve azok növény általi felvehetőségét, s ezáltal a növény → állat → ember táplálékláncba kerülését. A toxicitás talaj(?)-, növény-, állat-, illetve ember-specifikus fogalom, amit a szóban forgó elem összes mennyiségén túlmenően az oldhatóság, mozgékonyság és felvehetőség határoz meg (65. ábra). Ezek viszont nagymértékben függnek a talaj vízháztartásától. Az oldhatóság egyrészt a szóban forgó vegyület kémiai jellemzőitől, másrészt a környezet, jelen esetben a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaitól (elsősorban pufferkapacitásától, és kémhatásviszonyaitól) függ, és ezek függvényében igen széles határok között változhat. Épp a talajtulajdonságok, vagy azok változása miatt csökkenhet az oldhatósága (s így természetesen hatékonysága) a növényi tápanyagokat tartalmazó talajba juttatott vegyületeknek (például műtrágyáknak); vagy válhatnak oldhatóvá a talajban addig is jelenlévő, de oldhatatlan nehézfémvegyületek. Ami nem oldódik, az korlátozott mozgékonyságú, hisz oldatkénti mozgása kizárt, s csak szemcseként, vagy talajszemcsékhez kötve képes elmozdulásra. Ami viszont nem mozgékony, az nem vándorolhat (nagyobb távolságra), nem lúgozódhat ki, nem halmozódhat fel, nem juthat a felszíni, még kevésbé a felszín alatti vizekbe, és nem felvehető a növények számára. Amit nem vesz fel a növény, az nem juthat a táplálékláncba, tehát eleve nem lehet toxikus. Kivételt ez alól csak a növényre rakódó szennyező anyagok jelentenek; a nagy gépjárműforgalmi utak menti, kipufogógázok aeroszoljából származó ólomszennyeződés, vagy a gyökérre jutó króm- és higanyszennyeződés. A táplálékláncra viszont veszélyt jelentenek azok az elemek, – amelyeket a növény zavartalanul felvesz, sőt bizonyos szerveiben felhalmoz, de amelyek a növény fogyasztása esetén állatra és emberre károsak lehetnek; – amelyeket a növény felvesz, az állat károkozás nélkül elfogyaszt, esetleg bizonyos szerveiben felhalmoz, de amelyek az emberre (vagy a húsevő állatra) károsak, s a hús, állati termék, vagy éppen az elemet felhalmozó szerv fogyasztása esetén egészség-károsodást okozhatnak. A környezetszennyezés–talajszennyezési folyamatok vázlatát mutatjuk be a 65. ábrán. Fentiekből következik, hogy a talajszennyez(őd)és szabályozására a talajban lévő, ott felhalmozódó potenciálisan toxikus elemek (vegyületek) káros hatásának megelőzésére alapvetően két lehetőség van (66.ábra):

135


65. ábra A környezeti szennyez(őd)és lépcsői

66. abra Talajszennyez(őd)és szabályozásának lehetőségei. (CS = csökken(t)és; N = növekedés, növelés) 136


1.

A talajt érő „terhelés” (ülepedés) mennyiségének a csökkentése: – a külső forrásokból származó szennyező anyagok talajra vagy talajba jutó mennyiségének csökkentése (emisszió, imisszió, száraz és nedves légköri ülepedés csökkentése); – a talajban eddig oldhatatlan formában jelenlévő potenciális szennyező anyagok mobilizálódásának megakadályozása vagy mérséklése ("az időzített kémiai bomba felrobbanásának" megakadályozása).

2.

A talaj, a víz vagy az ökoszisztéma szennyezőanyag-terheléssel szembeni érzékenységének, „sérülékenységének” csökkenése (például a pufferkapacitás komponensei – karbonátok, agyag, szerves anyag – mennyiségének növelésével); káros következmények, kedvezőtlen környezeti mellékhatások nélküli „terhelhetőségének” („kritikus koncentráció” vagy „kritikus mennyiség”) növelése. Ezáltal azonos szennyezőanyag-terhelés (lásd előző pont) ritkábban haladja meg a káros következményeket okozó „kritikus terhelés” küszöbértékeket.

Mivel a talajra vagy a talajba egyre több forrásból egyre nagyobb számú és típusú szennyező anyag jut, s a talajhasználat következtében megváltozó talajtulajdonságok a talajban lévő oldhatatlan vegyületek egyre nagyobb hányadát mobilizálhatják (tehetik oldhatóvá, mozgékonnyá és a növény számára felvehetővé), a talaj szennyeződésének pontos és folyamatos, de legalább rendszeres nyomon követésére megfelelő észlelőhálózat, monitoring rendszer kiépítése szükséges. Ez hívja fel a figyelmet a veszélyre, s nyújt egyben lehetőséget a talajszennyeződés időben történő megelőzésére, kivédésére. Hazánkban az 1993 óta mintegy 1200 megfigyelési ponton rendszeresen észlelő Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer (TIM) működik, s szolgáltat a makro-, mezo- és mikrotápanyagokra, valamint a különböző talajszennyező anyagokra vonatkozó adatokat. 8.5. PROGNOSZTIZÁLT KLÍMAVÁLTOZÁSOK HATÁSA A TALAJRA Az ember sokoldalú tevékenysége jelentős változásokat eredményezett a Föld természeti viszonyaiban. A bioszférát érintő változások különösen az utóbbi évszázadban, s ezen belül is az utóbbi évtizedekben gyorsultak fel, okoznak egyre fenyegetőbb veszélyeket. A várható klímaváltozások talajtani–mezőgazdasági földhasználati–vízgazdálkodási következményei vázlatosan az alábbiakban foglalhatók össze: Prognosztizált klímaváltozások. Elsősorban a gyorsan szaporodó emberiség robbanásszerűen fokozódó, sokoldalú tevékenységének hatására jelentős mértékben változott légkörünk összetétele. A levegő CO2-koncentrációja az iparosodás óta eltelt 100–120 év alatt 25–30 %-kal nőtt (250–270 ppm → 320–350 ppm) és évi növekedési üteme jelenleg 0,5 % körüli. A főleg fosszilis tüzelőanyagok felhasználásából és az erdőirtásokból adódó fokozott emissziót (6,5–7,5 Gt szén évente) az óceánok és a terresztris ökoszisztémák CO2-fogyasztása (3,5–4,0 Gt/év) nem tudja ellensúlyozni, a fennmaradó különbözet +3,0–3,5 Gt/év. De ugyanígy növekszik a többi ún. „üvegházhatású gáz” koncentrációja is légkörünkben. A levegő összetételének megváltozását követő ún. „üvegházhatás” eredményeképpen a szakemberek a következő 50–100 évben mintegy 2–5 °C-os (0,1–0,8 °C/10 év mértékű) átlagos globális felmelegedést prognosztizálnak. Az előrejelzésekhez használt globális cirkulácios modellek arra is rámutatnak, hogy ez a hőmérséklet-változás nagy tér- és időbeni változatosságot mutat. Legnagyobb mértékű felmelegedés a sarkvidékek közelében (Eurázsia és Észak-Amerika északi kontinentális területein) várható, s az a trópusok felé csökken. Viszonylag nagyobb nyári és kisebb téli felmelegedés várható mind az északi, mind a déli féltekén. A hőmérséklet térbeni variabilitása tehát bizonyos mértékig csökken, fokozódik viszont szezondinamikája, időbeni szélsőségei. Erre vonatkozóan az említett modellek azonban már meglehetősen bizonytalan választ adnak, s inkább csak várható tendenciákat jeleznek. Még bizonytalanabb természetesen a csapadékviszonyok előrejelzése. A feltételezett felmelegedés első időszakában az átlagos globális csapadék mennyisége várhatóan csökken, s egyidejű1eg fokozódik tér- és időbeni variabilitása. A kevesebb csapadék és a nagyobb (potenciális) evapotranszspiráció miatt nő a globális ariditás: egyre nagyobb területeken és egyre gyakrabban kell aszály bekövetkezésével számolni. Később a világtengerekből történő fokozott párolgás miatt jelentősen módosul az egész Föld cirkulációs rendszere, s ez ismételten és jelentősen átrendezi a szárazföldekre hulló csapa137


dék mennyiségét és eloszlását. De a páratartalom és felhőzet módosításán keresztül mindez visszahat a hőmérséklet-viszonyokra is. A többszörösen áttételes hatások prognosztizálása ma még nem megoldott, s az ezt célzó modellek igen nagy bizonytalansággal terheltek. Ha már az éghajlati elemek (hőmérséklet, csapadék, s azok tér- és időbeni megoszlása) előrejelzése is ilyen bizonytalan, akkor érthető, hogy a talajtani–földhasználati–vízgazdálkodási prognózis reálisan nem vállalkozhat többre, mint néhány lehetséges, feltételezhető éghajlati helyzet következményeinek a felvázolására.

67. ábra Globális klímaváltozások lehetséges hatása a talajra Q = csapadék évi átlagos mennyisége; I = a csapadék intenzitása; Dit = csapadék tér- és időbeni eloszlása; E = fizikai párolgás; T = a növény párologtatása.

A 67. ábrán az éghajlat fontosabb elemeinek (levegő összetétele, hőmérséklet és időbeni ingadozása; csapadék formája, mennyisége, intenzitása, tér- és időbeni megoszlása) közvetlen és közvetett hatásait foglaltuk össze a talajképződési folyamatokra. Ezek közül legfontosabbak a következők: 1. A hőmérséklet-változások hatására a nagy természetes vegetációs övezetek határa a sarkvidékek felé tolódik. Például az észak-amerikai kontinensen a tűlevelű erdők zónájának 25–200 km/l00 év „sebességű” északra tolódását prognosztizálják. Mivel a természetes vegetációnak nem minden eleme képes ilyen gyors változásokat követni, várható fajösszetételének, diverzitásának, populáció-dinamikájának, produkciójának, sőt esetleg típusának megváltozása is. Az ökoszisztéma változásai pedig természetesen a talajok anyagforgalmának megváltozásában is kifejezésre jutnak. 138


2.

A felmelegedés hatására elolvad a sarkvidékek jégsapkáinak egy része (részben helyben, részben a leúszó jéghegyek olvadásán keresztül); megváltozik a talajfagy határa, s „kienged” az állandó talajfagy által helyhez kötött talajnedvesség egy hányada; végül feljebb tolódik a hegyvidékek örök hóhatára, a gleccserek egy része elolvad, megváltoztatva a hóolvadékból származó lefolyás-viszonyokat, az ebből táplálkozó folyókon levonuló árhullámok jellegét, nagyságát, tartósságát, időpontját.

3.

Fenti okok, valamint a világtengerek felmelegedését követő térfogat-növekedés miatt azok átlagos vízszintjének 0,2–1,4 méteres emelkedésével lehet számolni. Ez néhány országban (például Hollandiában) igen komoly megelőző intézkedéseket követel; széles, kis esésű, lapos tengerpartok közvetlen víz alá kerülését jelenti; végül nagykiterjedésű területeken eredményezi sós és szikes talajok kialakulását az időszakos tengervízborítás, valamint a tengervízzel kapcsolatban álló sós talajvíz szintjének megemelkedése hatására. A sófelhalmozódási és szikesedési folyamatoknak egyébként a növekvő ariditás is kedvez, tehát azok terjedésére és erősödésére a szárazföldi területeken is számítani kell.

4.

Az éghajlati elemek és a növényzet megváltozása természetesen jelentős mértékben befolyásolja a területi vízmérleget és a talaj vízháztartását (57. ábra, 7. fejezet). A növekvő hőmérséklet például: a) növeli a fizikai párolgást; valamint a transzspirációt (ha a növényállomány kialakulását és párologtató képességét nem akadályozza csapadékhiány, vagy talajtani okok miatti szárazság); b) fentiek miatt mérsékli a felszíni lefolyást, a beszivárgást és a talajban hasznosan tározott víz mennyiségét, növeli az adott termőhely aszályérzékenységét; c) csökkenti a fagyhatást, s annak kedvező (rögaprózás) és kedvezőtlen (beszivárgás, és növényi vízfelvétel akadályozása) következményeit. A csökkenő mennyiségű csapadékból a) kevesebb folyik el a felszínen, de a talajba is kevesebb szivárog és kisebb mennyiség áll a növények rendelkezésére; b) nő a termőhely aszályérzékenysége; c) kisebb a víz okozta, de nagyobb a szél okozta erózió veszélye. Mivel a várható klímaváltozások különböző éghajlati változatokat (szcenáriókat) (leegyszerűsítve hideg–nedves, hideg–száraz, meleg–nedves; meleg–száraz) eredményezhetnek, a talajtani prognózisokat azok lehetséges alaptípusaira egyaránt el kell készíteni (23. táblázat). A külön23. táblázat Feltételezett globális klímaváltozás-helyzet hatása a talaj vízháztartására Tényező (57.ábra) CS F, f S, s G, g I i N E T D d

Hideg és nedves N N n N n n CS CS n -

Hideg és száraz Meleg és nedves éghajlati változat (szcenárió) CS CS cs cs CS cs E E n

N N n N (n) (N) E n (N) -

Meleg és száraz CS CS CS CS CS CS N N N

Tényezők jelmagyarázatát: lásd 57. ábra (7. fejezet). A tényezőben bekövetkező változás: N = erős növekedés; n = gyenge növekedés; E = egyensúly; CS = erős csökkenés; cs = gyenge csökkenés 139


böző globális cirkulációs modellek a Föld különböző területeire vonatkozóan nagyon különböző talajnedvesség-változásokat prognosztizálnak, pedig a növényzet hatásait gyakorlatilag nem is veszik figyelembe. 5.

6.

7.

Az éghajlat, a növényzet és a területi vízmérleg változásaival együtt jár a talajban végbemenő anyag- és energiaforgalom, a talajképződési és talajpusztulási folyamatok megváltozása. Az ezek eredményeképpen a talajtulajdonságokban bekövetkező változások tulajdonképpen két tényezőtől függnek: a hatás(ok) mértékétől, valamint az adott talajtulajdonság stabilitásától, változékonyságától, ami igen széles határok között mozog. Egyes talajtulajdonságok változása évezredeket vesz igénybe (pl. a szervesanyag-tartalom, agyagásvány-összetétel, adszorpciós viszonyok); ismét mások évek során változnak (pl. a kémhatásviszonyok, mészállapot, szikesedési viszonyok); vagy éppen jellegzetes szezondinamikát mutatnak, esetleg egyes emberi beavatkozások hatására gyorsan módosulnak (szerkezeti állapot, tömődöttség, nedvességtartalom, tápanyagtartalom). A globális előrejelzés a változékony talajtulajdonságokra vonatkozóan értelmetlen és szükségtelen. Még a változások tendenciáinak prognosztizálása is meglehetősen bizonytalan valószínűsítés csupán. Ilyen valószínűsítést kíséreltünk meg a 68. ábrán összefoglalni arra vonatkozóan, hogy a feltételezhető négy alapvető éghajlati szcenárió bekövetkezése várhatóan milyen változásokat eredményez a legfontosabb talajdegradációs folyamatokban. A termőhelyi viszonyokban bekövetkező változásokra az ember kétféleképpen reagálhat: vagy megváltoztatja (megelőzi, módosítja) azokat, vagy racionális talajhasználattal alkalmazkodik azokhoz. A megváltoztatás egyrészt csak bizonyos határok között lehetséges, többnyire költséges, másrészt gyakran káros környezeti mellékhatásokkal jár. Globális változások esetében ezért ennek az alternatívának korlátozottak a reális esélyei. Az alkalmazkodás ugyanakkor felkészülést igényel, szocio-ökonómiai következményekkel, társadalmi mozgásokkal jár. Megváltoznak a mezőgazdasági termelés lehetőségei és korlátai, s ennek természetesen jelentős társadalmi következményei vannak. Mindezek azután visszahatnak az egész körfolyamatra, legalábbis annak jelentős részére, s így jönnek létre a tényleges változások.

68. ábra Különböző éghajlati szcenáriók hatása a talajdegradációs folyamatokra

Magyarország kezdettől fogva eredményesen vesz részt a globális éghajlati változások talajtani következményeinek elemzését célzó nemzetközi programokban, így a Nemzetközi Talajtani Unió (IUSS) 140


(korábban Nemzetközi Talajtani Társaság, ISSS), a Nemzetközi Alkalmazott Rendszerelemzési Intézet (IIASA), valamint a Nemzetközi Geoszféra Bioszféra Program (IGBP) ez irányú tevékenységében. Magyarországra vonatkozóan a globális klímaváltozások hatásai még nehezebben prognosztizálhatóak, hisz a Kárpát-medence három fő éghajlati zóna (atlanti, mediterrán, kontinentális) találkozási területe, ahol ezek hatásai gyakran keverednek, módosulnak, térben és időben igen változatos időjárási helyzeteket eredményeznek. Mivel azonban gazdaságunk és életünk, mezőgazdasági termelésünk lehetőségei és korlátai, valamint környezetünk állapota nagymértékben ennek a függvénye, a várható változásokra nekünk is időben kell felkészülnünk, megfelelő beavatkozási–alkalmazkodási alternatívákkal. A hazai törekvéseket (például „AGRO-21 program” stb.) eredményesen segítheti a nemzetközi együttműködés. Néhány nyugati ország (pl. Nagy-Britannia) azért kezdeményez ilyet, hogy az ott várható globális klímaváltozások jövő-modelljét Magyarország jelenlegi természeti viszonyain tanulmányozza. Összehangolt hazai mezőgazdasági vízgazdálkodási kutatásainknak a globális klímaváltozások közvetlen (hazánkban bekövetkező) és közvetett (más térségekben bekövetkező klímaváltozások gazdasági következményei) hatásainak elemzésére és kezelésére egyaránt megfelelő módszereket, válaszokat kell kidolgoznia.

141

9. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁS-SZABÁLYOZÁSÁNAK CÉLJA ÉS TALAJTANI MEGALAPOZÁSA

9. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSÁNAK CÉLJA ÉS TALAJTANI MEGALAPOZÁSA 9.1. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSÁNAK CÉLJA, ELEMEI A talaj sokoldalú funkcióit biztosító, a talaj állagának romlását megelőző vagy megakadályozó beavatkozások az esetek többségében a talaj vízháztartásának szabályozására irányulnak. A talaj vízháztartás-szabályozásának célja ennek megfelelően a talaj zavartalan funkcióképességének biztosítása a fenntartható környezetkímélő talajhasználat érdekében: a) a természetes növényzet és a termesztett növények folyamatos és optimális vízellátásának minél teljesebb megközelítése; b) a növény egyéb ökológiai feltételei kielégítésének elősegítése; c) a talaj anyagforgalmi folyamatainak kedvező irányú befolyásolása: – a tápanyagforgalom (a talajban lévő és/vagy oda kijuttatott növényi tápanyagok hatékony érvényesülésének biztosítása → zavartalan növényi tápanyagellátás); – sóforgalom (a talaj káros sótartalmának csökkentése); – szervesanyag-forgalom (a humusztartalom csökkenésének megakadályozása stb.); – a talaj mikrobiális tevékenységének optimalizálása; – különböző talajszennyező anyagok forgalmának szabályozása (mennyiségének csökkentése, immobilizációja); d) a talajhasználat vízkészletekre gyakorolt káros hatásainak megelőzése, kiküszöbölése, minimalizálása; – vízkészletek mennyiségi szélsőségeinek (aszály, belvíz, árvíz) mérséklése; – felszíni és felszín alatti vízkészletek minőségének megóvása; e) f)

biodiverzitás fenntartása; megfelelő körülmények (elsősorban nedvességállapot) biztosítása a különböző agrotechnikai műveletek időben és megfelelő minőségben történő energiatakarékos elvégzéséhez.

Mindezt káros környezeti mellékhatások nélkül. Anélkül, hogy kedvezőtlen változások következnének be az adott területen vagy annak környezetében, pillanatnyilag, a közeljövőben, vagy távlatilag. A talaj vízháztartás-szabályozásának szükségességét, lehetőségeit, korlátait, elemeit, feltételeit és körülményeit az éghajlati viszonyok, a domborzat, a termesztett növények igényei, valamint az agrotechnikai rendszer mellett a talaj nedvességforgalma szabja meg. Ennek alapvető tényezői a talajszelvény felépítése, a talajfelszín és a talajvízszint közötti rétegek egymásutánisága, vastagsága, települési viszonyai és vízgazdálkodási tulajdonságai: nedvességtartalma, a talajnedvesség állapota, kémiai összetétele, vertikális és horizontális mozgása (29. ábra, 6. fejezet). A talaj vízháztartásának szabatos jellemzéséhez a felsorolt tényezők pontos és kvantitatív ismeretére van szükség, mégpedig azok térbeli eloszlását és időbeni dinamizmusát jellemző valószínűségi és gyakorisági értékekkel együtt. E tényezőktől függ a talaj vízmérlege, tehát hogy a talaj felszínére jutó víz milyen hányada szivárog be a talajba, ennek milyen hányada jut – esetleg repedéseken keresztül vagy a talajszelvényen átszivárogva – a talajvízig, milyen hányada tározódik, s e hányadnak milyen része válik a növények számára hasznosíthatóvá. A vízháztartás-szabályozási beavatkozások szükségességének elbírálásához; elemeinek kiválasztásához; várható hatásának előrejelzéséhez; racionális sorrendjének megállapításához, ütemezéséhez; módszereinek kidolgozásához, megválasztásához, tervezéséhez, kivitelezéséhez; bekövetkező hatásának regisztrálásához, nyomon követéséhez, ellenőrzéséhez; karbantartásához; maximális hatékonysággal történő kihasználásához megfelelő talajtani információ-anyag szükséges, mégpedig a beavatkozások minden szintjén (országos, regionális, üzemi és táblaszinten) és minden fázisában (döntéshoza-

143


tal, tervezés, kivitelezés, ellenőrzés). Ezen sokoldalú igények minél teljesebb körű kielégítésére az utóbbi évtizedben egy korszerű, élénk nemzetközi érdeklődést is kiváltó talaj–felvételezési– talajvizsgálati–adatértékelési–térképezési–monitoring–prognózis rendszer került kidolgozásra és széles körű gyakorlati alkalmazásra Magyarországon. Ennek a nemzetközi érdeklődést is kiváltó rendszernek legfontosabb elemei a következők: (1) Vizsgálati rendszer és korszerű számítógépes adatbázis megalkotása a legfontosabb talajfizikai– talaj vízgazdálkodási jellemzők meghatározására, a vizsgálati eredmények „tárolására” és értékelésére. (2) A talaj vízgazdálkodási tulajdonságok (teljes és szabadföldi vízkapacitás, holtvíztartalom, hasznosítható vízkészlet, víznyelés sebessége, kétfázisú talaj hidraulikus vezetőképessége) szerinti kategória-rendszerének (17. és 18. táblázat, 6. fejezet) megalkotása homogén és rétegezett talajszelvényekre, valamint e kategóriák 1:100 000 méretarányú térképének (14. ábra, 2. fejezet) megszerkesztése. (3) Hazai talajok főbb vízháztartási típusainak elkülönítése, jellemzése és 1:500 000 méretarányú térképen történő ábrázolása (15. ábra, 2. fejezet). (4) Hazai talajok főbb anyagforgalmi típusainak meghatározása, jellemzése és 1:500 000 méretarányú térképen történő ábrázolása (58. ábra, 7. fejezet). (5) Módszer kidolgozása a talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak és vízháztartási jellemzőinek részletes (nagyléptékű) térképezésére és adatbázisba szervezésére a térinformatika és a távérzékelés nyújtotta korszerű új lehetőségek integrált kihasználásával. (6) Modellek alkotása a talaj nedvességforgalmának kvantitatív leírására és előrejelzésére; a talajvízből a talajvízszint feletti rétegekbe jutó víz (oldat, oldott anyagok) mennyiségének meghatározására; a növények jó minőségű talajvízből történő kapilláris vízellátás-kiegészítő „optimális talajvízszint”, valamint a nagy sótartalmú és kedvezőtlen ionösszetételű talajvízből történő sófelhalmozódást és szikesedést megelőző „kritikus talajvízszint” meghatározására és térképezésére. Mindezek alapján lehetővé válik egy–egy talajféleség, egy–egy táj, körzet, üzem, esetleg egyéb természeti, adminisztratív vagy térképezési területi egység talajainak korszerű vízgazdálkodási jellemzése, s a talaj vízháztartás-szabályozására megfelelő intézkedések foganatosíthatók. A talajok vízháztartásának környezetvédelmi szempontból is sokoldalú és megkülönböztetett jelentősége van. Elsősorban ezektől függ például a mezőgazdasági termelésre alkalmas területek ésszerű és környezetkímélő hasznosítása; a vizes élőhelyek visszaállítása a biodiverzitás és tájképi szépség megőrzése szempontjából; a térség településszerkezetének ökonómiai és ökológiai szempontokat öszszehangoló fejlesztése; a meglévő természeti és történelmi értékek megőrzése. Nem túlzás azt állítani, hogy a Magyar Alföld regionális fejlesztése az egész ország fejlődésének egyik kulcskérdése. Mivel nagy biztonsággal előrejelezhető, hogy a mezőgazdaságnak és a környezetvédelemnek ebben a térségben egyaránt a vízellátás, a szélsőséges vízháztartási helyzetek (belvízveszély, aszály-érzékenység) gyakoriságának és mértékének (súlyosságának) fokozódása lesz egyik legnagyobb problémája, meghatározó eleme, ezért levonható az a következtetés, hogy ezek megoldása kiemelt jelentőségű, s kezelése fontosságának megfelelő prioritást érdemel. A térben és időben változatos (sőt szélsőséges) nedvességforgalom sajátos „kétirányú” talajnedvesség-szabályozást igényel: – a felesleges vizek elvezetését; – a hiányzó víz öntözéssel történő pótlását. Az aktív (közvetlen) nedvességszabályozás gyakran egymás mellett, vagy egymást gyorsan követően szükséges. Kétségtelen, hogy mindkettőnek komoly korlátai vannak: – vízelvezetés: a talaj kis vízáteresztő képessége, kedvezőtlen természetes drénviszonyok, a drénhálózat, ill. drénvíz-befogadók hiánya, szikesedési problémák; – öntözés: domborzat, a növénytermesztésre rendelkezésre álló, jelenleg is korlátozott és tovább csökkenő felszíni és felszín alatti vízkészletek, valamint az egyéb szektorok növekvő vízigénye. 144


Ezért egyértelműen levonható az a következtetés, hogy a térség fejlesztésének a vízfelhasználás hatékonyságának növelése, illetve a talaj vízháztartás-szabályozása lesz egyik megkülönböztetett jelentőségű kulcsfeladata. Ezért mindent el kell követni: – a talaj hasznosítható vízkészletének – káros környezeti mellékhatások kockázata nélküli – növelése; – az evaporációs, felszíni lefolyás és szivárgási veszteségek csökkentése; – a talaj, ill. a terület vertikális és horizontális drénviszonyainak javítása, a túlnedvesedés, ill. belvízveszély megelőzése vagy mérséklése érdekében. A talaj hazánk legnagyobb kapacitású természetes víztározója. Magyarország talajtakarójának egy méteres rétege mintegy 35–40 km³ víz befogadására és 25–30 km³ víz raktározására képes, amelynek hozzávetőlegesen 55–60 %-a „holtvíz”, 40–45 %-a pedig „hasznosítható víz”. [Összehasonlításul az ország területére hulló 550–600 mm évi csapadék mintegy 50–55 km³, az érkező felszíni vízfolyások évi hozama 110–120 km³, a Balaton víztömege pedig 1,5–2 km³.] Vagy egy másik adat: a jó minőségű talajvízből kapillárisan a talajvízszint feletti rétegekbe jutó víz mennyisége az ország teljes öntözési kapacitásának több mint kétszerese. E hatalmas potenciális nedvességtározó tér hatékony hasznosítása érdekében elsősorban a talaj tulajdonságait (és a környezeti tényezőket) kell úgy befolyásolni, hogy: – a felszínre jutó csapadékvíz minél nagyobb hányada jusson a talajba (felszíni lefolyás és párolgás csökkentése); – a talajba jutó víz minél nagyobb hányada tározódjon a talajban (vízraktározó képesség növelése, „szivárgási veszteségek” csökkentése); – a talajban tározott víz minél nagyobb hányada váljon a termesztett növények által hasznosíthatóvá. Ezek lehetőségei a felszíni elfolyás, a párolgási és szivárgási veszteségek csökkentése, a talajvíztáplálás és talajvízszint-emelkedés megakadályozása vagy mérséklése, a víz talajba szivárgásának és a talajban történő hasznos tározásának elősegítése; jórészt kidolgozott és ismert – de nem mindig (megfelelően) alkalmazott – módszerei pedig a megfelelő földhasználat (művelési ágak, vetésszerkezet), agrotechnika (elsősorban talajművelés) és talajjavítás. A talaj nedvességforgalom szabályozásában ugyanis a közvetlen vízelvezetés (felszíni vízrendezés, drénezés) és vízpótlás (öntözés) lehetőségei természeti és/vagy gazdaságossági okok miatt korlátozottak – s csak bizonyos területeken vehetők reálisan számításba. Ennek lehetőségeit, módszereit és környezeti hatásait foglaltuk össze a 22. táblázatban (8. fejezet). Mint a táblázatból is kitűnik, a lehetséges beavatkozások egyben – szinte kivétel nélkül – eredményes és hatékony környezetvédelmi intézkedések is, nélkülözhetetlen elemei a vízminőség-védelemnek, valamint a „fenntartható tájgazdálkodásnak”. 9.2. A TALAJ VÍZHÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSÁNAK KÖZVETLEN LEHETŐSÉGEI A talaj vízháztartás-szabályozásának közvetlen lehetőségei: – a hiányzó víz pótlása (öntözés); – a felesleges és káros vizek elvezetése (drénezés). Tulajdonképpen közvetlen beavatkozást jelent a lefolyási-, párolgási- és szivárgási-veszteségek megakadályozása vagy mérséklése is. 9.2.1. BELVÍZRENDEZÉS, LECSAPOLÁS

A belvízképződés oka, hogy a talaj felszínére időegység alatt több víz jut, mint amennyi onnan eltávozni képes (57. ábra, 7. fejezet): [CS + Ö + F + G] > [E + f+ I +i]

Ez az eset előfordulhat hirtelen nagy intenzitású záporok, tartós esőzések, vagy hirtelen hóolvadás (nagy CS), jelentős mértékű felszíni odafolyás (F), vagy felszín alatti odaszivárgás (G), illetve nem megfelelő öntözés (túlzott vízadagok, túl gyors kiadagolás) következtében, mikor e tényezők összhatá145


sát az evaporáció (E); a felszíni elfolyás vagy mesterséges felszíni vízelvezetés (f) és a talajba szivárgás (I és i) nem képes egyensúlyban tartani. Leegyszerűsítve, a felszíni vízborítás veszélye attól függ, hogy a felszínre jutó víz be tud-e szivárogni a talajba. A talajba szivárgás mértéke (I és i) közvetlenül a talaj szabad hézagtérfogatától és attól függ, hogy a talaj milyen sebességgel képes a vizet e szabad (levegővel telt) pórusokba (IR), majd (feltöltődés után) azokon keresztül a talajvízbe vezetni (K), illetve a horizontális talajvízmozgással a területről eltávolítani. A túl nedves talajállapot fokozatai és főbb következményei az alábbiak: – „Sáros” talajállapot: agrotechnikai műveletek akadályozása; különösen nagy érzékenység szerkezet-leromlásra és tömörödésre. – Nem megfelelő aeráció: pórusokban jelenlévő levegő nem biztosítja a növények levegőigényének kielégítését, a talaj kedvező redox-viszonyait, a növényi tápanyagok kedvező dinamikáját. – Pórusok teljes telítődése vízzel: akut levegőhiány és előbbi pontban összefoglalt következményei. – Felszíni vízborítás. Következményei attól függnek, hogy milyen hosszú ideig tart a vízborítás és milyen gyakran ismétlődik. Bizonyos „tűrési határon” túl nemcsak a növény szenved el jóvátehetetlen károsodásokat, hanem a talaj is (felszín eliszapolódása, szerkezet leromlása, pórusok eltömődése → redukciós folyamatok → kedvezőtlen változások a talaj biológiai tevékenységében (táp)anyagforgalmában). A lecsapolások többnyire gyökeres változást jelentenek a terület (sőt a környezet) vízháztartásában és anyagforgalmában, közvetlenül és közvetve (mező- vagy erdőgazdasági hasznosítás lehetővé tételével) egyaránt. E sokat vitatott beavatkozások gazdasági és ökológiai hatásainak értékeléséről számos szakirodalmi forrásmunka áll rendelkezésre. 9.2.2. DRÉNEZÉS

A drénezés a talaj vízháztartás-szabályozásának egyik hatékony eszköze. A hatására bekövetkező változások közül legfontosabbak az alábbiak: a) Csökken a felszíni lefolyás mértéke. b) A talajszelvényben erősödik a lefelé irányuló vízmozgás Ezeknek megfelelően: – csökken az erózióveszély; – csökken a belvízveszély (kisebb felszíni odafolyás a környező területekről, jobb beszivárgási körülmények); – csökken a káros sófelhalmozódási és szikesedési folyamatok veszélye (süllyedő talajvízszint → lefelé és felfelé irányuló vízmozgás arányának eltolódása előbbi javára → élénkülő „talajvíz-csere” → betöményedés lehetőségének csökkenése, sőt esetleg talajvízhígulás → csökkenő sótartalom, ezen belül is Na-só tartalom a talajvízben és a talajban); – lehetővé válik a szikes talajok komplex meliorációja (drénezés+kémiai, biológiai és agrotechnikai talajjavítás + öntözés), sótartalmának kilúgzása, a területről történő eltávolítása. Hazánkban a drénezésnek elsősorban a vizenyős, belvízképződésre, túl bő nedvességviszonyok kialakulására különösen érzékeny völgytalpi területek, dombvidékek közti zárt mikromedencék káros pangóvíz-feleslegének eltávolításában; a nyugat-dunántúli Őrség, Kemeneshát, stb. pszeudoglejes barna erdőtalajok, a nehéz mechanikai összetételű, felszín közeli talajvízszintű réti talajok, valamint a Duna–Tisza közi és tiszántúli szikes talajok mezőgazdasági hasznosítását lehetővé tevő komplex meliorációban, valamint a kedvezőtlen talajvízszint-emelkedések megakadályozásában lehetne jelentősége. Jelenleg azonban ezt gazdasági okok nem indokolják. Még kevésbé a nagyon költséges talajcsőrendszerek telepítését, vagy a talajtani és környezetvédelmi szempontból sok vitát kiváltó kettős hasznosítású drénrendszerek kiépítését.

146


A felesleges és káros vizek elvezetését biztosítani hivatott drénezés szükségességének elbírálásánál, a racionális drénrendszerek megválasztásánál, műszaki paramétereinek meghatározásánál a meteorológiai, domborzati és hidrológiai viszonyok mellett jelentős, gyakran döntő és meghatározó szerepe van a talajviszonyoknak, amelyre vonatkozóan megfelelő talajtani információk szükségesek. 9.2.3. ÖNTÖZÉS

Az öntözés szükségességét és körülményeit az öntözés célja, az éghajlat, időjárás (elsősorban a csapadék-, hőmérséklet- és párolgási viszonyok), a domborzat (lejtésviszonyok, kitettség, mikrorelief), a talajvíz-viszonyok (talajvízszint terep alatti mélysége, ingadozása, talajvíz utánpótlódásának körülményei, kémiai összetétele) és a talajhasználat módja (művelési ágak, vetésszerkezet, agrotechnikai rendszer) mellett a talajviszonyok határozzák meg. Elsősorban a talaj rétegezettsége, a termőréteg vastagsága, az egyes rétegek fizikai, vízgazdálkodási és kémiai tulajdonságai. Az öntözés lehetőségei mindenek előtt a rendelkezésre álló, megfelelő minőségű, vízkészletektől és a terület domborzatától függnek, de számos esetben jelentik annak technikai vagy gazdaságossági akadályát a talajviszonyok (pl. túl nagy szivárgási veszteségek; termékenységet korlátozó tényezők; „száraz-gazdálkodásban” rejlő lehetőségek kihasználatlansága stb.) Ilyen akadályt jelent az is, ha az öntözés hatására kedvezőtlen talajtani változások (elvizenyősödés, láposodás, szikesedés stb.) prognosztizálhatók. Egyebek mellett talajtulajdonságok határozzák meg az egy alkalommal kiadagolható és kiadagolandó öntözővíz mennyiségét, ezek az öntözés gyakoriságát, illetve – ebből következőleg – az öntözési módot. Minderről részletesebben a 10. fejezetben foglalunk össze néhány irányelvet. 9.3. VÍZHÁZTARTÁS-SZABÁLYOZÁSI BEAVATKOZÁSOK TALAJTANI INFORMÁCIÓ BÁZISA A talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak, valamint vízháztartásának térképezéséhez Magyarországon igen nagy, sokoldalú és tartalmas információ-anyag áll rendelkezésre. Legfontosabbak ezek közül a következők: – a Kreybig-féle 1:25 000 méretarányú átnézetes talajismereti térképek (1935–1955 között készültek el az ország egész területére); – az 1:10 000 méretarányú genetikus üzemi talajtérképek (nagyrészt 1960–1970 között készültek el, az ország területének kb. 60 %-ára, az ország egész területére való elkészítésükre – az új földértékelési rendszer bevezetése keretében – 1987-ben országos program indult; – a speciális célokra készített 1:10 000–1:25 000 méretarányú tematikus talajtérképek; – a Magyarország termőhelyi adottságait meghatározó talajtani tényezők 1:100 000 méretarányú térképe (1971–1979); – a Magyarország 1:100 000 méretarányú agrotopográfiai térképe (1985– ). A felsorolt térképek (térképsorozatok), az azokat kiegészítő adatanyag, valamint egyéb információ (leírások, monográfiák, távérzékelési anyagok stb.) alapján készültek el a következő térképek: – Magyarország talajainak vízgazdálkodási tulajdonságai (M = 1:100 000); – Magyarország talajainak vízháztartási típusai (M = 1:500 000); – A belvízképződésre ható talajtani tényezők Magyarországon (M = 1:100 000); – Az öntözés talajtani lehetőségei és feltételei Magyarországon (M = 1:100 000). Ezek a térképek elsősorban az országos és regionális szintű mezőgazdasági vízgazdálkodási beavatkozások talajtani megalapozását szolgálják. Az üzemi és táblaszintű vízháztartás- és nedvességforgalom-szabályozáshoz természetesen ennél sokoldalúbb, részletesebb és pontosabb talajtani információk szükségesek. E célra dolgoztuk ki 1982ben a talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságait, valamint vízháztartását ábrázoló nagy méretarányú (1:10 000–1:25 000) térképezés (Fizikai és Vízgazdálkodási tulajdonságok, Vízháztartás: FVV) módszertanát. Az FVV térkép három (hasonló méretarányban megszerkesztett) alaptérképre épül, amelyek – kódszámokkal – a következő tényezőkről nyújtanak információkat: 147


a)

Talajtérkép: a talaj típusa és altípusa; kémhatása, mészállapota; a humuszos réteg vastagsága; az egyenletesen elhumuszosodott réteg szervesanyag-tartalma; a termőréteg vastagsága. b) Szikesedési térkép: a talaj átlagos vízoldható sótartalma; a sóprofil maximális vízoldható sótartalma és elhelyezkedésének mélysége; a Bl-szint kémhatása; az A-szint vastagsága; a kicserélhető nátriumszázalék az A- és B-szintben; a talaj sóösszetétele. c) Talajvíztérkép: a talajvízszint átlagos, minimális és maximális terep alatti mélysége; a talajvíz átlagos sótartalma; kation és anion szerinti típusa; Na-százaléka. Természetesen a b) térkép elkészítése csak szikes vagy a szikesedés veszélyével fenyegető területeken; a c) térkép csak a nem mély talajvizű területeken szükséges. Az FVV térképen –10-jegyű kódszámmal – a következő tényezőket tüntetjük fel: (1) Fizikai talajféleség –10 kategória; (2) Térfogattömeg (g/cm³) –5 kategória; (3) pF 0 (teljes vízkapacitás, VKT, összes porozitás, PT) – 7 kategória; (4) pF 2,5 (szabadföldi vízkapacitás, VKsz), – 10 kategória; (5) pF 4,2 (holtvíztartalom, HV), – 10 kategória; (6) Hasznosítható vízkészlet (DV = VKsz-HV), – 8 kategória; (7) A kétfázisú (vízzel telített) talaj hidraulikus vezetőképessége (K = cm/nap) –10 kategória; (8) A kapilláris vízutánpótlás a talajvízből (mm/év) – 6 kategória; (9) A talaj rétegzettségét kifejező kódszám –10 kategória; (10) A talajvízszint átlagos terep alatti mélysége – 7 kategória. Az FVV térkép kategória mátrixát mutatjuk be a 24. táblázatban.

< 10 10–15 15–20 20–25 25–30 30–35 35–40 40–45 45–50 > 50

<2 2–5 5–10 10–15 15–20 20–25 25–30 30–35 35–40 > 40

<2 2–5 5–10 10–15 15–20 20–25 25–30 > 30

7.

8.

< 0,01 <0 0,01–0,1 < 50 0,1–0,5 50–100 0,5–1 100–150 1–5 150–200 5–10 > 200 10–50 50–100 100–500 > 500

9.

10. A talajvízszint átlagos terep alatti mélysége, m

6.

Rétegváltozáskód

5.

Kapilláris vízutánpótlás talajvízből, mm/év

Hasznosítható vízkészlet (térf.%)

< 35 35–40 40–45 45–50 50–55 55–60 > 60

< 1,0 1,0–1,2 1,2–1,4 1,4–1,6 > 1,6

4.

Hidraulikus vezetőképesség, K = cm/nap

pF 4,2 (térf.%) holtvíztartalom, HV

h h hv v av a na l t dv

3.

pF 2,5 (térf.%) szabadföldi vízkapacitás, VKsz

A feltalaj fizikai félesége

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

2.

pF 0 (térf.%) összes porozitás, Pö teljes vízkapacitás, VKT

1.

Térfogattömeg, g/cm³

Kód

Kategória

24. táblázat A talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságai (FVV) térkép kategóriamátrixa

= -2 >-2 +2 >+2 -k +k +K c r

< 0,5 0,5–1 1–2 2–3 3–4 4–6 >6

Jelmagyarázat: h = homok; hv = homokos vályog; v = vályog; av = agyagos vályog; a = agyag; na = nehéz agyag; l = lápos; t = tőzeg; dv = durva vázrészek Rétegváltozás kód (9. Oszlop) kategóriái 1: homogén szelvényfelépítés; 2: mechanikai összetétel (mö) a mélységgel mérsékelten könnyebbé válik; 3: mö a mélységgel erősen könnyebbé válik; 4: mö a mélységgel mérsékelten nehezebbé válik; 5: mö a mélységgel erősen nehezebbé válik; 6: könnyebb mö réteg közberétegződése; 7: mérsékelten nehezebb mö réteg közberétegződése; 8: erősen nehezebb mö réteg közberétegződése; 9: „termőréteg vastagságát” korlátozó szint fordul elő a talajszelvényben; 10: többszörösen rétegezett talajszelvény 148


A felsorolt térképek teljes információ-anyaga bekerült a Magyar Tudományos Akadémia Talajtani és Agrokémiai Kutató Intézetében kidolgozott számítógépes talajinformációs rendszerbe. Mivel a rendszerbe inputként összefüggéseket megfogalmazó egyenletek, modellek is bevihetők, annak output lehetőségei igen széles körűek: kívánt szempontok szerint rendezett, csoportosított adatok, tematikus térképek, tervezési paraméterek stb. A rendszer fejlesztésének fontos lépését jelenti különböző távérzékelési információk rendszerbe építésének megoldása, amely egyrészt a különböző talajtulajdonságok területre vonatkoztatásában (térképezésében), másrészt azok időbeli dinamizmusának nyomon követésében, az azokban különböző hatásokra bekövetkező változások folyamatos regisztrálásában (monitoring) nyit meg eddig nélkülözött új lehetőségeket. A talajinformációs rendszerbe kerülő verifikált modellek alapján lehetővé válik bizonyos folyamatok előrejelzése, különféle emberi beavatkozások, így az öntözés várható hatásainak prognosztizálása. Ennek alapján lehet azután a lehetőségek közül az adott viszonyoknak és követelményeknek leginkább megfelelő alternatívákat, variánsokat kiválasztani; elősegíteni a kedvező hatások minél teljesebb érvényesülését, s megfelelő intézkedéseket foganatosítani a nemkívánatos, káros mellékhatások időben való megelőzésére. Az öntözés és öntözéses gazdálkodás eredményességének és hatékonyságának egyik fontos feltétele az öntözés közvetlen és közvetett hatására bekövetkező talajtani változások regisztrálása, folyamatos nyomon követése. Az ezt célzó monitoring rendszernek három fő része van: 1. Észlelőrendszer. Megfelelően telepített vagy mozgó műszer(érzékelő)-hálózat a különböző tulajdonságok folyamatos mérésére, vizsgálatára. Az észlelőrendszer kétféle típusú adatot szolgáltat: – pontszerű (a terület bizonyos pontján, a talaj bizonyos rétegében regisztrált) adatokat; – térbeli információkat (pl. távérzékelési adatok: különböző légi fényképek, spektrális űrfelvételek, mikrohullámú nedvességmérés, termális infravörös technika stb.). 2.

3.

Adatgyűjtő-adatfeldolgozó-adatértékelő rendszer. A regisztrált (mért, számított vagy becsült adatok térinformatikai feldolgozásra is alkalmas korszerű digitális adatbázisba szervezhetők. Interpretációs rendszer. Ez magában foglalja a regisztrált és feldolgozott adatok kívánt célra való interpretációját, valamint az adott helyzetet létrehozó okok és tényezők elemzését. Ennek alapján lehet a beavatkozás szükségességét, módját és várható eredményességét elbírálni.

Az öntözéses gazdálkodásban a rövid- és a hosszú távú talajtulajdonság-monitoring rendszer kialakításának egyaránt megkülönböztetett jelentősége van. Az előbbire jó példa a talaj nedvességtartalmának folyamatos regisztrálása az optimális nedvességállapot biztosítása céljából (öntözés automatizálása); vagy a talaj (esetleg a növény) tápelemtartalmának (pl. ásványi N-tartalmának) folyamatos regisztrálása a termesztett növény zavartalan tápanyagellátása érdekében. A hosszú távú talajtulajdonság-monitoring az öntözés hatására bekövetkező káros, a talaj termékenységét csökkentő, degradációs folyamatokra (a talajszerkezet leromlására, a felszín eliszapolódására, a másodlagos szikesedésre; az elvizenyősödésre, a láposodásra stb.) hívhatja fel a figyelmet, lehetőséget nyújtva ezzel azok megelőzésére, kiküszöbölésére, vagy bizonyos tűrési határig való mérséklésére. A térképezési módszerek közül ki kell emelni azt „az öntözés talajtani lehetőségei és feltételei” térképrendszert, amely 1:25 000 méretarányú térképlapokon először a Kiskörei Vízlépcső és Öntözőrendszer hatásterületére, majd – 1:100 000 méretarányban – az egész ország területére elkészült a MÉM NAK illetékes Talajtani Laboratóriumaiban. A térkép egyszerűsített vázlatát mutatjuk be a 69. ábrán. A munka célja, hogy az Öntözőrendszer tervezése körültekintő tudományos megalapozottsággal történjék, megelőzve olyan – potenciálisan bekövetkezhető – káros környezeti hatásokat, mint amilyenek a Tiszalöki Öntözőrendszerben – megfelelő talajtani hatástanulmányok hiányában – a nem megfelelő körültekintéssel, gondossággal tervezett, kivitelezett és üzemeltetett öntözés hatására sajnos bekövetkeztek: másodlagos szikesedés 120 000 hektáron, másodlagos láposodás 15 000 hektáron, további 20 000 hektáron pedig a két folyamat összefonódva. A munka során 6 tematikus térképből álló sorozat készült. Négy lap „termőhelyi” információkat, kettő pedig ezek alapján megfogalmazott feltételeket, javaslatokat tartalmazott:

149


150


1. 2. 3. 4.

A talaj genetikai típusa, altípusa és változata; fizikai talajféleség; talajképző kőzet. A talaj fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságai. A talaj szikesedési viszonyai. A talajvízszint terep alatti mélysége; a talajvíz sótartalma és ionösszetétele.

A 4 térkép alapján két további térkép készült: 5. A kritikus talajvízszint terep alatti mélysége. 6. Az öntözés talajtani lehetőségei és feltételei (talajvízszint-szabályozás teendői); javaslatok a kiadagolható és kiadagolandó öntözővíz mennyiségéről; az öntözés gyakoriságára és az öntözési módra vonatkozóan. A térképanyag eredményesen került gyakorlati felhasználásra az öntözések tervezésénél és kivitelezésnél. S ahol a javasolt intézkedéseket betartották, ott nem is következtek be káros talajdegradációs folyamatok.

151

10. AZ ÖNTÖZÉS TALAJTANI VONATKOZÁSAI

10. AZ ÖNTÖZÉS TALAJTANI VONATKOZÁSAI Az öntözés szükségességét és körülményeit az éghajlati viszonyok, a domborzat, a termesztett növények igényei, valamint az agrotechnikai rendszer mellett a talaj vízháztartása szabja meg, az öntözés feltételeit viszont jelentős mértékben befolyásolják a talaj egyéb tulajdonságai. 10.1. A TALAJ – ÖNTÖZÉS SZEMPONTJÁBÓL FONTOS – KÉMIAI TULAJDONSÁGAI 1. A talaj kémhatása, pH. Meghatározása 1:2,5 arányú desztillált vizes és/vagy N KCl-os szuszpenzióban történik a helyszínen vagy laboratóriumban, kolorimetriásan vagy elektrometriásan. Ismerete a talajban végbemenő anyagforgalmi folyamatok és a növény igénye szempontjából, valamint az öntözővízzel szemben támasztott minőségi igény megállapításakor egyaránt nélkülözhetetlen. A szélsőségesen lúgos vagy savanyú kémhatás gyakran korlátozza a talaj termékenységét, s tesz szükségessé a szélsőségeket tompító melioratív beavatkozásokat. A fenolftelein-lúgosság helyszíni kvalitatív és laboratóriumi kvantitatív meghatározása a szikes talajok szélsőségesen lúgos kémhatásáról nyújt részletesebb felvilágosítást. 2. Karbonáttartalom és mészállapot. Egyaránt fontos a karbonátok mennyiségének, szelvénybeli eloszlásának és megjelenési formájának ismerete. Ez utóbbi lehet a talaj anyagában többé-kevésbé egyenletesen eloszló karbonáttartalom, biogén és pedogén okok együttes hatására kiváló kolloidális finomságú mész, a talajaggregátumokat stabil morzsákká ragasztó anyag, a szerkezeti elemek felületén megjelenő (és azokat a víz hatásával szemben ellenállóvá impregnáló) mészbevonat, a gyökerek mentén kiváló mészerek, hidromorf hatásokra utaló mészgöbecsek, a talaj sekély termőrétegűségét okozó „atkás” rétegek vagy tömör mészkőpadok. A különböző formák talajtani szerepe, hatása az öntözés körülményeire és következményeire természetesen szintén nagyon különböző. 3. Redoxviszonyok. A talaj átnedvesedésének mértékét, gyakoriságát, körülményeit, az aerob és anaerob folyamatok arányát tükrözik, amelyek a talaj anyagforgalmának fontos tényezői. Ezek határozzák meg ugyanis bizonyos elemek oxidált vagy redukált állapotát (ezen keresztül oldékonyságát, mozgásának lehetőségeit, a növények általi felvehetőségét), valamint a biológiai transzformáció folyamatait. A talaj nedvesség-szabályozásának egyik célja épp a redoxviszonyok optimalizálása: megfelelő levegőzöttség és nedvességállapot egyidejű biztosítása. 4. A vízoldható sók mennyisége, kémiai összetétele. A talaj sóforgalmának szabatos jellemzéséhez a következő tényezők pontos ismerete szükséges: – a talaj sótartalma; – a sótartalom kémiai összetétele; – a sótartalom térbeli (vertikális és horizontális) eloszlása; – a sókészlet időbeni dinamikája. A talaj összes vízoldható sótartalma meghatározható a talajoldat, illetve különböző talajkivonatok (telítési kivonat, 1:5 arányú vizes kivonat) vagy a telített talajpép elektromos vezetőképességének mérése alapján. A vízoldható sók kémiai összetétele talajoldatból, telítési kivonatból vagy vizes kivonatból határozható meg. Az ionösszetétel elemzése során a kationok közül általában a Ca2+, Mg2+, Na+ és K+, az anionok közül pedig a CO32- (szódalúgosság). HCO3 (összes lúgosság), Cl- és SO42- meghatározására kerül sor. Az elemzési adatok alapján jelölhető meg a talaj sókészletének az uralkodó kationok és anionok szerinti típusa : Ca HCO3 Mg Cl

153


Na Ca-Mg Ca-Na Mg-Na Ca-Mg-Na

SO4 HCO3-Cl HCO3-SO4 Cl-SO4 HCO3-Cl-SO4

A kivonatok (s természetesen a talajoldat vagy a természetes vizek) összetételének jellemzésére általánosan használt a talajtani gyakorlatban a nátrium adszorpciós arány (Sodium Adsorption Ratio = SAR), amely a Ca2+-, Mg2+- és Na+-ionok milligramm egyenérték/literben (me/l) kifejezett menynyisége alapján a következő szerint számítható ki : SAR =

Na + Ca 2 + + Mg 2 + 2

A talaj sókészletének időbeli dinamikájáról, a sóforgalomról a sómérlegek nyújtanak részletes képet. A sómérlegek számszerűen foglalják össze a sókészlet mennyiségi és minőségi változásait. Készülhetnek egy–egy talajféleségre (talajtérképezési egységre) vagy egy–egy területre (táblára, öntözőfürtre, öntözőrendszerre, vízgyűjtő területre, tájra stb.); a talaj talajvízszintig terjedő teljes rétegvastagságára („globális sómérleg”) vagy a talajszelvény egyes szintjeire, rétegeire („rétegenkénti sómérleg”, „sóprofilmérleg”); rövidebb vagy hosszabb időszakokra (egy–egy öntözés, öntözési idény, vegetációs periódus, évszak, év, többéves periódus); a teljes sókészletre vagy bizonyos ionokra. A sómérlegek döntő jelentősége abban van, hogy feltárják a sókészlet növelése, illetve a sókészlet csökkentése irányában ható tényezőket, és mennyiségileg is jellemzik azokat. Ezáltal lehetővé teszik a sókészletet növelő folyamatok megelőzését, megakadályozását, megszüntetését vagy mérséklését, illetve a sókészletet csökkentő folyamatok elősegítését, kialakítását vagy gyorsítását. A sómérlegek alapegyenlete hasonló a vízmérleghez, a vázlatosan a következők szerint írható le : S = [T + CS + Ö + F] -[cs + ö + m + f + t], ahol: S = a talaj sómérlege T = a talajvízből CS = a csapadékvízből Ö = az öntözővízből F = a felszíni vizekből

⎫ ⎬ ⎭

származó sófelhalmozódás

cs = a csapadékvízzel Ö = az öntözővízzel

⎬

kilúgozott sók mennyisége

m = a növények termesztésével f = a felszíni vizekkel t = a talajvízzel

⎫ ⎬ ⎭

a területről elszállított sók mennyisége

A korszerű „sókészlet-monitoring” tulajdonképpen elemző sómérlegek megfelelő hosszúságú időszakra, megfelelő gyakorisággal (esetleg folyamatosan) való elkészítését jelenti, és szikes vagy szikesedésre hajlamos területeken nélkülözhetetlen eleme a káros mellékhatások kiküszöbölését szavatoló öntözésirányításnak. A sókészletre vonatkozó információk szükségesek az ún. „kritikus talajvízszint”, illetve „kritikus talajvíz dinamika” meghatározásához is. A talajvízszint ennél mélyebben tartása kizárja, megelőzi a talajvízből történő „másodlagos” sófelhalmozódás és/vagy szikesedés veszélyét. 5. Adszorpciós kapacitás, kicserélhető kationok. A talaj szilárd- és folyadékfázisa közötti dinamikus kölcsönhatás törvényszerűségeinek megfelelően a talajoldat koncentrációja és ionösszetétele meghatározza a talaj adszorpciós komplexusának telítettségét, valamint az adszorbeált (kicserélhető) kationok összetételét. Ezek számos talajtulaj154


donságra hatnak: a kémhatásviszonyokra, „pufferkapacitásra”; a szerkezeti állapotra és a stabilitásra; a talajnedvesség energiaállapotára, a pF-görbére, a kétfázisú talaj hidraulikus vezetőképességére (K), a háromfázisú talaj kapilláris vezetőképességére (k); a tápanyagok felvehetőségére stb. Ismeretük ezért a talaj jellemzéséhez feltétlenül szükséges. A kicserélhető kationok közül a talaj anyagforgalma szempontjából legfontosabbak a Ca2+, a Mg2+ és a Na+. A talaj adszorpciós komplexusának Ca2+-telítettsége a talaj kedvező kémiai (kémhatásviszonyok, tápanyagforgalom) és fizikai–vízgazdálkodási (stabil morzsás szerkezet; kedvező vízbefogadó, víztározó és víztartó képesség) tulajdonságaival jár együtt. A nagy kicserélhető Mg2+-tartalom kedvezőtlenül befolyásol néhány vízgazdálkodási jellemzőt, például növeli a talaj holtvíztartalmát, csökkenti hasznosítható vízkészletét. A kicserélhető Na+-tartalom a szikesedés (szolonyecesedés) egyik legfontosabb mutatója. Ha a talaj kicserélhető Na+-%-a (ESP= Exchangeable Sodium Percentage) <5 a talaj nem szikes, 5–15 a talaj szolonyeces, 15–25 a talaj erősen szolonyeces, >25 a talaj szolonyec. A nagy kicserélhető Na+-tartalom természetesen számos kedvezőtlen kémiai (erősen lúgos kémhatás, tápanyag-antagonizmusok), fizikai (erős duzzadás, zsugorodás, repedezés, szerkezet-leromlás; diszperzió–peptizáció) és vízgazdálkodási (nagy vízmegkötő képesség; nagy holtvíztartalom; kis hasznosítható vízkészlet) tulajdonsággal jár együtt. Ismeretére és folyamatos ellenőrzésére ezért a szikesedésre hajlamos területek öntözésekor a másodlagos szikesedés megelőzése céljából feltétlenül szükség van. A kicserélhető Na+-tartalom meghatározására sajnos nincs egy univerzálisan alkalmazható tömegvizsgálati módszer. Így sok esetben csak megközelítő érvényességű becslések állnak a gyakorlati felhasználó rendelkezésére. A szilárd- és folyadékfázis közti kölcsönhatások törvényszerűségeinek megfelelően pl. a talaj kicserélhető Na+-%-a (ESP) jól megközelíthető a következő egyenlettel: ESP =

100 ⋅ (− 0,0126 + 0,01465SAR ) 1 + (− 0,0126 + 0,01475SAR )

10.2. AZ ÖNTÖZÉS HATÁSA A TALAJRA Az öntözés talajra gyakorolt hatása sokrétű és bonyolult. Különösen akkor, ha nemcsak az öntözés közvetlen hatásait, hanem az öntözéses gazdálkodás közvetlen és közvetett hatásait egyaránt számba vesszük. E hatások négy nagyobb csoportba foglalhatók össze: – az öntözővíz kitermelésének a hatása; – az öntözővíz tározását, kormányzását és szétosztását szolgáló műszaki berendezések hatása; – az öntözés hatása; – az öntözéses gazdálkodás hatása. A hatások egyaránt lehetnek célul kitűzött kedvező hatások vagy nem kívánatos, káros mellékhatások; a talaj–víz–növény rendszer bármely elemét, elemeit vagy egészét érintők; az öntözött területen vagy annak környezetében érvényesülők. Mindezek alapján nem túlzás azt állítani, hogy az öntözés az egyik legközvetlenebb és legerősebb beavatkozás a talaj vízháztartásába és anyagforgalmába, olyan eszköz, amely eredményesen hozzájárulhat nemcsak a növényi terméshozamok növeléséhez, az agrotechnikai műveletek megfelelő minőségben való energiatakarékos elvégzéséhez, hanem a talajtermékenység megőrzéséhez, sőt fokozásához is; viszont a talaj termékenységét csökkentő, káros anyagforgalmi folyamatok megindulását, terjedését, erősödését és/vagy elmélyülését is okozhatja. A továbbiakban ezeket a hatásokat foglaljuk össze.

155


10.2.1. AZ ÖNTÖZÉS HATÁSA A TALAJ FIZIKAI TULAJDONSÁGAIRA

Az öntözés hatása a talaj fizikai tulajdonságaira kétirányú: – Kedvező hatás: kedvezőbb nedvességállapot → kedvezőbb biológiai tevékenység → jobb növényfejlődés → jobban fejlett gyökérrendszer → jobb talajszerkezet, nagyobb szerkezeti stabilitás. – Kedvezőtlen hatás: a vízcseppek vagy az áramló víz szerkezetromboló hatása; túl nedves állapot → kedvezőtlen mikrobiális folyamatok; fokozódó tömörödés- és szerkezetleromlás-érzékenység; másodlagos szikesedés → peptizáció, szerkezet-leromlás. A kedvezőtlen hatások közül legelterjedtebb a talaj szerkezetének leromlása, a szerkezeti elemek, aggregátumok szétiszapolódása. Okozhatja ezt az öntözővízcseppek mechanikai romboló hatása (elsősorban a nem megfelelő szórófej-megválasztás, kiadagolás intenzitás, esetleg a szeles időben végrehajtott esőszerű öntözés esetén); okozhatja a mozgó „öntözővíz-lepel” vagy a csörgedező víz morzsaromboló hatása felületi öntözési módok (árasztásos, sávos csörgedeztető, barázdás öntözés) alkalmazása esetén; vagy az alulról fokozatosan benedvesedő aggregátumok „pneumatikus” (a víz által kiszorított levegő hatására történő) szétrobbanása csepegtető öntözés vagy felszín alatti öntözés esetén; végül az ember vagy a gépek taposó hatása, amely a nedves öntözött talajokban fokozottan érvényesül(het). A gyakran nagyon gyorsan és drasztikusan végbemenő szerkezet-leromlás csak részben reverzibilis folyamat; hisz a szerkezetregenerálódás még kedvező esetben is hosszabb időt vesz igénybe, mint a leromlás. A szétiszapolódott felszín akadályozza, lassítja a víz talajba szivárgását, ami már viszonylag kis csapadék- vagy öntözésintenzitáskor is túlnedvesedést, tócsásodást, belvízveszélyt okoz; már igen kis mikrorelief-különbségek esetén is felszíni lefolyást, sőt talajlehordást eredményez („mikroerózió”); tovább szabdalja a felszínt; lejtős területen növeli a felszíni lefolyást, súlyosbítja a talajeróziót. A felszínen elfolyt és/vagy a felszínről elpárolgott víz mennyiségével csökkentett talajba szivárgó és talajban tározott nedvességhányad ugyanakkor csak rövidebb csapadékmentes időszakra fedezi a növény vízigényét. A szétiszapolódott, nedvesen, pépesen kenődő, kiszáradva cserepesedésre, kéregképződésre hajlamos felszín akadályozza a talajművelési és növényápolási munkákat (pl. a magágykészítést) és a zavartalan növényfejlődést (pl. a kelést). A szerkezeti elemek szétesése egyrészt tömörödést, másrészt kedvezőtlen pórusméret-átrendeződést okoz. Fokozza ezt a diszpergálódott kis (esetleg kolloidális) méretű elemi szemcsék durvább pórusokba mosódása, azokat kitöltő, eltömítő („clogging”) hatása. A pórusméret-átrendeződés csökkenti a talajnak a víz hasznos tározására alkalmas pórusterét, levegőellátási zavarokat okozhat (természetesen ezek kedvezőtlen következményeivel együtt), a talaj hidraulikus vezetőképességének nagymértékű, kapilláris vezetőképességének kisebb mértékű csökkenéséhez vezet. Mindezek a hatások együttesen a talaj vízháztartásának szélsőségessé válását idézik elő mindkét irányban: egyaránt fokozódik a belvízveszély és az aszályérzékenység, csökken a csapadék- és öntözővíz érvényesülésének hatásfoka. Ha az öntözés sófelhalmozódási és szikesedési folyamatokat okoz, természetesen valamennyi kedvezőtlen talajfizikai hatás még élesebben jelentkezik, s ezekhez társul (különösen nehéz mechanikai összetételű, nagy duzzadó agyagásvány-tartalmú talajokban) a duzzadás–zsugorodás–repedezés is, tovább súlyosbítva a vízháztartási szélsőségeket (fokozódó szivárgási veszteségek, mélyebb kiszáradás). 10.2.2. AZ ÖNTÖZÉS HATÁSA A TALAJ KÉMIAI TULAJDONSÁGAIRA

Az öntözés hatása a talajok sóforgalmára, sómérlegeire igen különböző, gyakran teljesen ellentétes is lehet. Ezt a következő összeállítás igazolja: Kedvező hatások: a sómérleg csökkentése irányában ható tényezők – a talaj sótartalmának kilúgozása – a növények kedvező fejlődésének elősegítése

156


→ jobb gyökérfejlődés → jobb természetes drenázs

Kedvezőtlen hatások: a sómérleg növelése irányában ható tényezők – az öntözővíz sótartalmának felhalmozása – a talajvízszint megemelése → a talajvíz sótartalmának felhalmozása → a mélyebb talajrétegek sótartalmának felhalmozása a felszín közeli rétegekben → az öntözővíz sótartalma kilúgozódásának meggátolása Hogy adott viszonyok között e hatások közül melyik, mikor és milyen mértékben jelentkezik, azt elsősorban a természeti viszonyok (éghajlat, domborzat, geológiai viszonyok, hidrológiai viszonyok, talajviszonyok), a talajhasználat módja és az öntözés körülményei (az öntözővíz mennyisége, kémiai összetétele; az öntözések gyakorisága, az öntözési mód) szabják meg. Az öntözött talajok sóforgalom-szabályozásának gyakorlatában két fő cél tűzhető ki: – a talaj sókészletének csökkentése; – a talaj sókészletének stabilizálása (egyensúlyban tartása). A talaj sókészletének csökkentésére vagy a nagy sótartalmú talajok kimosásos meliorációjakor vagy a tenyészidőszakban felhalmozódott sók kilúgzással való eltávolításakor lehet szükség. A „kimosás” lényege megfelelő minőségű víz olyan mennyiségének („kilúgzási vízszükséglet” = „leaching requirement”, „leaching fraction”) kijuttatása a területre, amely biztosítja: a talajban felhalmozódott sók kilúgzását a talajszelvényből; a talaj sótartalmának a termeszteni kívánt növények sótűrési küszöbértékei alá szorítását az egész talajszelvényben vagy az aktív gyökérzónában, legalábbis bizonyos rövidebb–hosszabb időszakra: a vegetációs periódusra vagy annak kritikusan sóérzékeny szakaszaira; lehetővé téve ily módon a kilúgzott sók eltávolítását a területről megfelelő horizontális drénrendszeren keresztül. A sók kimosásának előfeltételei a következők : a) megfelelő minőségű és mennyiségű víz a kilúgzási vízszükséglet kielégítésére; b) a sók kimosásának lehetőségét biztosító talajviszonyok – könnyű mechanikai összetétel, jó vízáteresztő képesség, kedvező vertikális drénviszonyok; – klorid-szulfát típusú sófelhalmozódás (→ mérsékelt lúgosság → az adszorpciós komplexus mérsékelt Na+-telítődése → a sófelhalmozódási folyamat reverzibilitása); c) tenyészidőszakon kívüli fagymentes periódus; d) megfelelő befogadó a sótartalomban feldúsult és a horizontális drénhálózaton keresztül a területről eltávolított drénvizek összegyűjtésére. A kimosás csak valamennyi feltétel együttes fennállása (vagy megteremtése) esetén lehet eredményes. A kimosás másik alkalmazási területe a talaj (vagy a gyökérzóna) sómérlegének egyensúlyban tartása. Ilyen esetben a tenyészidőszakban – reverzibilisen – felhalmozódott sók kilúgzását egy tenyészidőszakot követő „kilúgzó öntözéssel”, vagy egyszerűen csak az öntözővíznél nagyobb vízadag kijuttatásával érik el, s tartják a talaj sókoncentrációját (legalább a gyökérzónában és a vegetációs periódus kritikus időszakaiban) a termesztett növények sótűrési küszöbértéke alatt. Magyarországon a sóforgalom-szabályozásnak ezek a módszerei sajnos nem alkalmazhatók, hisz nincsenek meg a sók kimosásának alábbi feltételei: – nem áll rendelkezésre a kilúgzási vízszükségletnek megfelelő mennyiségű és minőségű víz; – az Alföld öntözött talajainak túlnyomó része nehéz mechanikai összetételű, nagy duzzadó agyagásvány-tartalmú, igen gyenge vízáteresztő képességű; – a talaj sófelhalmozódása szódás, szódás–szulfátos típusú (→ erős lúgosság → az adszorpciós komplexus erős Na+-telítődése – a közel irreverzibilis szikesedési folyamatok); 157


– –

hiányzik a tenyészidőszakon kívüli fagymentes időszak; nincs megfelelő drénvízbefogadó (tenger, mezőgazdaságilag nem hasznosítható terület), s a sós drénvizekkel felszíni vízfolyáshálózatunk sem terhelhető (hisz egyrészt öntözésre is ezek vizét használjuk, másrészt garantálnunk kell az országot elhagyó vizek megfelelő minőségét).

Ezért az Alföld öntözésfejlesztése során nincs más alternatíva, mint az öntözés hatására bekövetkező sófelhalmozódás megelőzése, minimálisra csökkentése. Ez a következő intézkedéseket kívánja meg: a) Az öntözővízből származó sófelhalmozódás megelőzése. A Magyarországon jelenleg érvényben levő öntözővíz minőségi normák ezt – elvileg – szavatolják. Hogy lehetősége mégsem kizárható, az annak a következménye, hogy az öntözővizet a vízkivétel helyén minősítik. Az itt még megfelelő minőségű öntözővíz összetételében azonban a felhasználás helyéig (tábla) való vezetése során jelentős változások következhetnek be, hisz csatornáink zöme burkolatlan földcsatorna, s nem kizárt a vízkormányzás során más vizekkel való keveredés veszélye sem. b) A talajvízből történő sófelhalmozódás megelőzése tulajdonképpen három módon lehetséges: – a talajvíz horizontális mozgásának elősegítése („pangás”, betöményedés megakadályozása); – a talajvízszint stabilizálása (süllyesztése vagy megemelkedésének megakadályozása); – az öntözés közvetlen vagy közvetett hatásaira bekövetkező fokozott talajvíztáplálás megakadályozása (egyenletes vízelosztás, a túlöntözés elkerülése, a szivárgási veszteségek csökkentése; a tározók vagy csatornák szivárgási veszteségeinek csökkentése). A Magyar Alföldön a szikesítő sók fő forrásai a talajvizek. Következésképpen az öntözés hatására (az öntözött területeken vagy azok környezetében) bekövetkező másodlagos sófelhalmozódási, szikesedési folyamatok túlnyomó része a talajvízszint megemelkedésének következménye. Magyarországon egy nemzetközi elismerést kiváltó szisztematikus talajfelvételezési–vizsgálati–térképezési– monitoring–adatértékelési–előrejelzési rendszer került kidolgozásra és eredményes gyakorlati alkalmazásra e káros folyamatok előrejelzésére és időben való megelőzésére a Kiskörei Vízlépcső és Öntözőrendszer szélesebb értelemben vett hatásterületén. Az öntözés káros mellékhatásai közül világszerte legsúlyosabb és legelterjedtebb a másodlagos szikesedés. Minden kontinensen előfordul, több millió hektárnyi területet érint, és sajnos – megfelelő preventív intézkedések hiányában – terjedését mind a mai napig nem sikerült megakadályozni, sőt jelentős mértékben mérsékelni sem. A másodlagos szikesedés leggyakoribb folyamatai a következők: a) Másodlagos sófelhalmozódás. b) Másodlagos szolonyecesedés: a talaj adszorpciós komplexusának Na+-telítődése a feltalajban és/vagy a talaj mélyebb rétegeiben. c) Szologyosodás. Sajátos talajdegradációs folyamat, amelynek során megbomlik a talaj organominerális komplexuma: a szerves anyag – oldhatóvá válva – vagy a felszínen elfolyik, vagy a mélyebb rétegekbe lúgozódik → a talaj humuszanyagokban tovább szegényedik; de megbomlik a talaj ásványi része is: a másfélszeres oxidok (Al2O3, Fe2O3) a B-szintbe lúgozódnak, a gyengén oldódó kovasav a felszínen marad és fehér por formájában halmozódik fel a talaj felszínén, a mikromélyedésekben vagy a szerkezeti elemek (például a B-szint oszlopainak) felületén. Az Alföldön a három folyamat többnyire kombináltan jelenik meg, a talajok mozaikosan tarka térbeli variabilitását okozva. Az öntözés hat a talaj további anyagforgalmi folyamataira is, amelyek közül legfontosabbak a következők: a) A karbonátok migrációja, mészakkumulációs szintek kialakulása. Öntözött területen a talaj többször és alaposabban átnedvesedik. Hidromorf vonásai tehát erősödnek, különösen ha az öntözővíz hatásához a felemelkedő talajvíz hatása is hozzáadódik. Az erősödő hidromorfizmus élénkebb vasdinamikával, valamint jellegzetes mészprofilok kialakulásával jár együtt. Öntö-

158


zött talajokban gyakran megfigyelhető ún. „függő mészprofilok”, mészakkumulációs szintek kialakulása, a lefelé és felfelé irányuló oldatmozgás együttes hatásának következtében; b) Szervesanyag-forgalom. Az öntözés két okból is elősegíti a talaj szervesanyag-tartalmának gyarapodását: – jobb nedvességellátás → nagyobb fitomassza-produktum → több talajban visszamaradó tarló- és gyökérmaradvány; – erősebb átnedvesedés → mérséklődő aerob mineralizáció → lassúbb szervesanyag-lebomlás. c)

A rétiesedés, láposodás. A két talajképződési folyamat tulajdonképpen az átnedvesedés erősödésének két fokozata. A rétiesedés folyamán ez még csak a magasabb talajvízszintben, a hidromorf vonások erősödésében, a szervesanyag-lebomlás sebességének mérséklődésében fejeződik ki (→ réti talajok); a láposodás során azonban már a rendszeresen ismétlődő felszíni vízborításokban és az erős szervesanyag-felhalmozódásban is. A rétiesedés száraz évjáratokban kedvező (→ jobb vízellátás), nedves évjáratokban kedvezőtlen (→ túl nedves állapot, belvízveszély) folyamat a talaj termőképessége szempontjából. A láposodás–mocsarasodás viszont egyértelműen kedvezőtlen, hisz az eredményes növénytermesztést megakadályozza, kérdésessé, kockázatossá teszi. Másodlagos láposodási–mocsarasodási folyamatok mintegy 10 ezer hektáron következtek be a Tiszalöki Öntözőrendszer hatásterületén (részben a szikesedéssel összefonódva), elsősorban rosszul kezelt vagy felhagyott rizstelepeken, felszámolt halastavak helyén és környezetében, magas vezetésű csatornák mentén – azok szivárgása miatt.

d) A talaj tápanyagforgalma. Az öntözött talajok kedvezőbb és kiegyensúlyozottabb nedvességforgalma kedvezően hat a talaj tápanyagkészletének feltáródására, a talajba juttatott tápanyagok érvényesülésére, és végeredményben a növény tápanyagellátására. Az öntözés előbbiekben említett káros mellékhatásai azonban a tápanyagforgalmat is kedvezőtlenül befolyásolják: időszakosan anaerob körülmények → redukciós viszonyok, csökkenő biológiai aktivitás → a tápanyagok növény által való felvehetőségének romlása, a növényeket fiziológiailag károsító mérgező anyagok (nitritek, szulfidok, metán stb.) felhalmozódása. Az öntözés elősegíti a tápanyagoknak a mélyebb rétegekbe vagy a talajvízbe való kilúgzódását. A tápelemek közül a legmozgékonyabb N kilúgzási veszélye a legnagyobb, ami nemcsak tápanyagveszteség, hanem a felszín alatti vizek „nitrátszennyeződésének” egyik forrása is. A P kilúgzódása jelentéktelen, gyakran fordul elő viszont, hogy az a felszíni lefolyással kerül – talajszemcsékhez kötve, sőt műtrágyaszemcsék formájában – a felszíni vizekbe, s okozza azok káros eutrofizációját. Ez egyrészt környezetvédelmi probléma, másrészt a nedvességszabályozó rendszer zavartalan üzemeltetésének nehezen megoldható feladata: csatornák begyomosodása → feliszapolódásának gyorsulása → gyakoribb tisztítás és karbantartás szükségessége. A K mozgékonysága az N és a P között helyezkedik el. Esetenként számítani lehet a Ca kilúgzódására is. Kis karbonáttartalmú, kis pufferkapacitású (kis agyag- és szervesanyag-tartalmú), semleges vagy gyengén savanyú kémhatású talajokon ez a talaj savanyodásának veszélyét rejti magában, annak káros következményeivel (tápanyag-antagonizmusok; fokozódó fixáció és immobilizáció stb.) együtt. 10.2.3. AZ ÖNTÖZÉS HATÁSA A TALAJ VÍZHÁZTARTÁSÁRA

A felszíni vizek öntözésre való felhasználásának nincs jelentősebb közvetlen hatása a talaj vízháztartására, legfeljebb a vízminőség esetleges megváltozásán keresztül. A felszín alatti vizek kitermelése a talaj vízháztartásában a következő változásokat okozhatja (a jelek magyarázatát lásd az 57. ábrán, 7. fejezet): – ha horizontális utánpótlása (G) kisebb, mint a kitermelés mértéke, süllyeszti a talajvízszintet (d); – ennek következménye az i és kisebb mértékben a K csökkenése; az i csökkenése mérsékli (vagy megszünteti) az esetleges sókilúgzás lehetőségeit a talajszelvényből a talajvízbe; a K csökkenése jó minőségű talajvíz esetén kedvezőtlen (csökkentve a növényzet alulról, a talajvízből való vízellátásának mértékét), rossz minőségű talajvíz esetén viszont előnyös (csök159


kentve a talajvízből a talajvízszint feletti talajrétegekbe jut[hat]ó vízoldható sók mennyiségét, mérsékelve a másodlagos szikesedés veszélyét); – a mélyebb talajvízszint feletti háromfázisú zóna nagyobb abszolút és vízzel nem telített (tehát víz befogadására alkalmas) hézagtere növeli és gyorsítja a felszínre hulló víz talajba szivárgását (I), csökkenti a belvízveszélyt és a túl bő nedvességviszonyok előfordulásának valószínűségét és gyakoriságát. Az öntözést szolgáló műtárgyak és egyéb műszaki létesítmények (tározók, csatornák, duzzasztók, vízelosztó rendszerek stb.) hatása a talaj vízháztartására elsősorban azok szivárgási veszteségeiből adódik. Ide sorolhatók a nem megfelelő szigetelésű, burkolatlan vagy nem eléggé vízzáró talajon létesített tározók, a – helyenként magas vezetésű – burkolatlan földcsatornák szivárgási veszteségei vagy a nem egyenletes vízelosztásból és az ennek következményeként előforduló túlöntözésből adódó szivárgási veszteségek. Ez utóbbiak különösen rizstelepeken és felületi öntözéseknél lehetnek jelentősek. Ilyen talajvíztáplálás-többlet még megfelelő horizontális talajvízmozgás esetén is talajvízszintemelkedést okoz, még inkább természetesen a lassú horizontális szivárgású, „pangó” talajvizek esetében. Jól megfigyelhető volt ez a hatás például a Keleti-főcsatorna és a Tiszalöki Öntözőrendszer több nagyobb öntöző- és belvízlevezető csatornái mentén, a nagyobb tározók és halastavak környezetében, továbbá a Hortobágy–Berettyó vidékén, ahol a szivárgási veszteségek okozta talajvízszint-emelkedés helyenként 1–2 méter/év értéket is elért. A talajvízszint-emelkedés azután számos helyen másodlagos szikesedési folyamatok megindulását, erősödését vagy elmélyülését okozta. Az öntözésnek a talaj nedvességtartalmára gyakorolt (lehetséges) hatásai a következők: a) Az öntözővíz egy része (szivárgási veszteségként) eljut a talajvízig (i). Jól drénezett területen ez nem okoz talajvízszint-emelkedést, csupán a horizontális talajvízáramlást (g) erősíti, esetleg a mesterséges drénhálózatot terheli. Kedvezőtlen drénviszonyok (sík „talajvíz-domborzat”, kis hidraulikus vezetőképesség → „pangó” talajvíz stb.) esetén azonban a fokozott talajvíztáplálás – legalábbis időszakosan – talajvízszint-emelkedést (D) okoz. Ez viszont a talajvízből történő párolgás (K, E) lehetőségének növekedésével jár, ami sófelhalmozódási és szikesedési folyamatok megindulásához vezethet. b) Az öntözés megváltoztatja a talajvízjárást. Öntözött területeken (különösen kedvezőtlen drénviszonyokkal rendelkező, mélyebb fekvésű részeken, többé-kevésbé lefolyástalan öblözetekben, pangóvizes medencékben) a talajvízszint általános emelkedési trendje mellett nő annak évi ingadozása (180–200 cm), eltolódik a talajvízjárás: a talajvízminimumok január–februárra, a talajvízmaximumok július–augusztusra tolódnak. Különösen ez utóbbinak van jelentős anyagforgalmi következménye, hisz ilyen esetekben a felszín közeli talajvízszint nagy felfelé irányuló nedvességpotenciál-gradienssel találkozik (nyári időszakban a fizikai párolgás és a rendszerint jelentős növényi párologtatás hatására kiszárad a felszín és a gyökérzóna), és ez jelentős felfelé irányuló kapilláris vízmozgást, „pangó” sós talajvíz esetén sószállítást idéz elő: fokozza a másodlagos szikesedés veszélyét. c) Az öntözés ugyanakkor – a talaj felső rétegének nedvesen tartásával – csökkenti a kapilláris vízmozgást létrehozó tenziógradienst, így csökkenti a talajvízből kapillárisan a talaj felszínére jutó víz mennyiségét, a „talajvízpárolgást”, s ezáltal némileg mérsékli a talajvízszint megemelkedésének káros hatásait, csökkenti a „kritikus talajvízszint” mélységét. d) Az öntözővíz bizonyos része a talajban tározódik, s lehetővé teszi az evapotranszspiráció fokozódását. Előfordulhat azonban, hogy az öntözés az ezt követő esők csapadékmennyiségének beszivárgását akadályozza, a belvízképződést, a felszíni lefolyást erősíti (növekvő f és F, esetleg F > f). Ez jelenti az idényen kívüli „tározó” öntözések kétségtelen kockázati tényezőjét. e) Az öntözővíz egy része (optimális esetben – megfelelő öntözési intenzitás mellett – jelentéktelen hányada) közvetlenül a felszínről lefolyik (f) és/vagy a felszíni vízhálózatba jut, vagy a mélyebb fekvésű területeken összegyűlve onnan elpárolog. f) Az öntözés – megfelelő drenázzsal kiegészítve – fokozza a lefelé irányuló vízmozgást a talajban, segíti a kilúgzási folyamatokat, s ezért megfelelő vízadagok alkalmazása esetén, valamint megfelelő agrotechnikai és meliorációs intézkedésekkel kiegészítve, hozzájárulhat a szikes talajok kimosásos javításához.

160


A nemkívánatos mellékhatások megfelelő körültekintéssel tervezett és helyesen kivitelezett öntözés esetén kiküszöbölhetők vagy minimálisra csökkenthetők, különösen, ha az öntözést a talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak javítását célzó meliorációs vagy agrotechnikai beavatkozásokkal (talajjavítás, megfelelő talajművelés stb.) kapcsoljuk össze. Speciális hatást gyakorol a talaj vízháztartására a rizstermesztés és halastó-gazdálkodás. A rizstermesztés vízáteresztő talajon (gazdaságossági szempontból előnytelen nagyobb vízfogyasztás mellett), megfelelő vízelvezető rendszer kiépítése esetén jelentős kilúgzást okozhat, ami szikes talajokon feltétlenül kedvező. Megfelelő vízelvezető rendszer hiányában azonban jelentős talajvízszintemelkedést okoz a rizstelepeken és azok környékén, ami az árasztóvíz leeresztése után, illetve a nem árasztott környező területeken sófelhalmozódási és szikesedési folyamatok megindulásához, erősödéséhez vezethet. Érvényesek az elmondottak a halastavakra is, azzal a különbséggel, hogy a halastó állandó vízborítása alatt természetesen nem következhet be sófelhalmozódás, annál inkább a tó környékének szivárgó vizektől nem védett, megemelkedő talajvízszintű területein. Hasonló környezeti mellékhatásokra (túlnedvesedés, sófelhalmozódás), ill. azok megelőzésére, kivédésére kell felkészülni a Vásárhelyi-terv szükségtározóinak („vésztározóinak”) feltöltése esetén is, azok „védett” környezetében. 10.2.4. AZ ÖNTÖZÉS HATÁSA A TALAJ BIOLÓGIAI ÉS AGRONÓMIAI TULAJDONSÁGAIRA

Öntözött talajokban a kedvezőbb és kiegyensúlyozottabb nedvességellátás eredményeképpen nő a talaj mikrobiális tevékenysége, biológiai aktivitása: – nő a mikroorganizmusok (baktériumok, gombák, sugárgombák, algák stb.) száma és fajdiverzitása; – nő a talaj mikrobiális aktivitása (szervesanyag-lebontás, légzés és CO2-produkció, enzimaktivitás stb.); – erősödnek a talajban végbemenő és a talajtermékenység szempontjából kedvező biológiai folyamatok, így a tarló- és gyökérmaradványok lebontása; a humuszképződés; a szerves nitrogénformákat ammónia-nitrogénné lebontó ammonifikáció; az ammónia-nitrogént nitrátnitrogénné transzformáló nitrifikáció; a légköri N megkötése szimbionta (rhizobiumok, mikorrizák) és szabadon élő mikroorganizmusok (Azotobacter, kék–zöld algák) által; a talaj eredeti, de a növények számára nem felvehető tápanyagtőkéjét mobilizáló folyamatok. Az elmondottak alapján nem túlzás annak előrejelzése, hogy a jövőben a nedvességforgalomszabályozás egyik fontos céljává válik a talaj biológiai tevékenységének szabályozása, optimalizálása. A talaj vízháztartásában és anyagforgalmában komoly jelentősége van a talajfauna (férgek, giliszták, kisemlősök stb.) tevékenységének. Ezek egyrészt fontos szerepet töltenek be a talaj anyagának keverésében, homogenizálásában; hozzájárulnak a vízzel és a művelőeszközökkel szemben ellenálló morzsás talajszerkezet kialakításához, stabilizálásához, regenerálásához (pl. a földigiliszták tevékenysége); végül különböző méretű vertikális és horizontális járataik részt vesznek a víz, illetve a talajoldat vezetésében, jelentősen javítva ezzel pl. a nehéz mechanikai összetételű, leromlott szerkezetű talajok vízelnyelő és vízáteresztő képességét, a természetes drénviszonyokat. Hasonló szerepet töltenek be az élő és elhalt gyökérzet szerves anyaggal impregnált járatai is. Igaz azonban az is, hogy ezeken a „biológiai csatornákon”, valamint a talaj repedésein keresztül a talaj felszínére kerülő víz értékes hányada jut(hat) – szivárgási veszteségként – a talajvízbe, a talaj tulajdonképpeni átnedvesítése, beáztatása nélkül („bypass flow”). Ez a szivárgás-típus lehetővé teszi a víz, valamint az oldott, sőt a szuszpendált „szennyező” anyagok (oldott anyagok, talajszemcséhez kötött anyagok, sőt közvetlenül peszticidés/vagy műtrágyaszemcsék) mélybe szivárgását, sőt talajvízbe jutását, nem ritkán jelentős mértékű szennyezőanyag- vagy tápanyagterhelést jelentve talajaink és felszín alatti vizeink számára. 10.2.5. A VÍZHÁZTARTÁS SZABÁLYOZÁSI BEAVATKOZÁSOK KÖRNYEZETI HATÁSAI

A vízháztartás-szabályozás elemeinek túlnyomó része egyben környezetvédelmi beavatkozás. Ezt mutattuk be a 22. táblázatban (8. fejezet). A talaj vízháztartásának és anyagforgalmának szabályozását célzó beavatkozások túlnyomó részének környezeti hatásai kedvezőek, s egy sincs, amelyik megfelelő tervezéssel és kivitelezéssel óhatatlanul környezeti problémát okozna. Sokkal több az ellentétes példa: 161


az erózió elleni védelmet nyújtó racionális talajhasználat és talajvédő gazdálkodás pl. csökkenti a mélyebb fekvésű területek szedimentációs károsodásait, mérsékli a belvíz- (sőt az árvíz-) veszélyt, de csökkenti felszíni vizeink felszíni lemosódásból származó P-terhelését, s az ezt követő környezeti problémákat (eutrofizálódás, feliszapolódás stb.) is. A víztakarékos öntözési módok nem, vagy csak csekély mértékben emelik a talajvízszintet, mérséklik ennek esetleges kedvezőtlen hatásait (túlnedvesedés, másodlagos láposodás, belvízérzékenység, szikesedés). Racionális műtrágyázással kiküszöbölhető vagy a tűrési határig mérsékelhető ivóvízforrásaink ebből származó „nitrátszennyeződése”. A felesleges vizek elvezetése nemcsak agrotechnikai feltétel, hanem megelőzi a káros redukciós folyamatokat, s a levegőtlenség kedvezőtlen tápanyagforgalmi és mikrobiológiai következményeit egyaránt. A káros környezeti mellékhatásokat többnyire a nem megfelelő körültekintéssel tervezett vagy a nem megfelelően végrehajtott vízháztartás-szabályozási beavatkozások jelentik. Ilyen a nem megfelelő öntözés (a vízfelhasználás helyén nem megfelelő minőségű öntözővíz; túlzott vízadagok, egyenetlen vízelosztás; felszín közelbe emelkedő. pangó, sós talajvíz; visszaduzzasztott vagy helyi forrásokból felhasznált nagy sótartalmú drénvíz stb.) hatására bekövetkező másodlagos szikesedés, láposodás vagy éppen tápanyag-kilúgzódás; a drénhálózat nem megfelelő működéséből adódó túlnedvesedés, vagy éppen ellenkezőleg, a fokozódó szárazságérzékenység; a lejtős területek nem megfelelő területhasználatából (erdőirtások, lejtőirányú művelés stb.) adódó eróziós–szedimentációs károk, felszíni tápanyaglemosódás stb. A korszerű, a talaj–víz–növény rendszer megfelelő adatokon és tapasztalatokon nyugvó ismeretére alapozott vízháztartás-szabályozási beavatkozásokkal a káros hatások megelőzhetők, kiküszöbölhetők. Ezért azoknak be kell épülniük a környezetkímélő, egyben energiatakarékos növénytermesztési technológiák rendszerébe. 10.2.6. AZ ÖNTÖZÉS(ES GAZDÁLKODÁS) TERVEZÉSÉNEK TALAJTANI ALAPJAI

Az öntözés – szükségességének és lehetőségeinek elbírálásához; – várható kedvező és kedvezőtlen hatásainak előrejelzéséhez; – feltételeinek és körülményeinek meghatározásához; – módjának megválasztásához; – az öntözőrendszerek tervezéséhez, kivitelezéséhez, üzemeltetéséhez, operatív irányításához, ellenőrzéséhez, karbantartásához; – az öntözés egyértelműen kedvező hatását és hatékonyságát biztosító talajhasználati, meliorációs és agrotechnikai rendszer kidolgozásához; – az öntözés hatására bekövetkező változások regisztrálásához, folyamatos nyomon követéséhez megfelelő tartalmú és részletességű talajtani információ-anyag szükséges, mégpedig a beavatkozások minden szintjén (országos, regionális, üzemi és táblaszinten) és minden fázisában. A jól definiált, pontos fizikai tartalmú, könnyen mérhető vagy jó megközelítéssel kiszámítható, egzakt és kvantitatív paraméterek iránti igény mennyiségében és sokoldalúságában egyaránt rohamosan nő, és ezeket az igényeket a talajtani tudomány és talajvizsgálati gyakorlatunk egyre inkább és egyre teljesebb körűen képes korszerűen, megbízhatóan és pontosan kielégíteni. Ennek szemléltetésére mutattuk be 69. ábrán (9. fejezet) azt az egyszerűsített térképvázlatot, amelyen – részletes felmérések alapján és valamennyi rendelkezésre álló ez irányú információ felhasználásával – a hazai öntözés talajtani lehetőségeit és feltételeit tüntettük fel. A 25. táblázatban azt mutatjuk be, hogy az öntözés szükségességének elbírálásához, időpontjának, az egy alkalommal kiadagolható, illetve kiadagolandó öntözővíz mennyiségének, az öntözés gyakoriságának, a kiadagolás intenzitásának meghatározásához, az öntözési mód megválasztásához, valamint az öntözést kiegészítő felszíni vízrendezés és felszín alatti vízelvezetés szükségességének és körülményeinek megállapításához milyen talajtani paraméterek nyújtanak, illetve nyújthatnak egzakt alapokat. A táblázat alapján csupán néhány kiragadott példa: az öntözés talajtani szempontból akkor válik szükségessé, ha a talaj aktuális nedvességtartalma majdnem a holtvíztartalomig csökken, hisz ilyen esetben

162


25. táblázat Az öntözés tervezéséhez szükséges talajtani paraméterek

Mikrodomborzat A talaj típusa, altípusa, változata A talaj rétegezettsége pH Lúgosság jellemzői CaCO3-tartalom Vízoldható sótartalom (átl.%) Vízoldható sótartalom maximum A vízoldható sótartalom összetétele Kicserélhető Na+-tartalom Fizikai talajféleség (KA, hy, mech. összetétel) Térfogattömeg Teljes vízkapacitás, pF 0 Szabadföldi vízkapacitás, pF 2,5 Holtvíztartalom, pF 4,2 Hasznosítható vízkészlet, DV A beázási réteg vastagsága Vízelnyelés sebessége, IR Hidraulikus vezetőképesség, K Kapilláris vezetőképesség, k Nedvességtartalom Fe-tartalom A talajvízszint terep alatti mélysége A talajvíz sótartalma és sóösszetétele Az öntözővíz sótartalma és sóösszetétele

+ + +

+

+

+

+ + +

A felszín alatti vízelvezetés szükségessége és körülményei

A felszíni vízrendezés szükségessége

+ +

+

+

+

+

+

+

+ + +

+ + +

+

+ +

+

+

+

+

+ + + + + + +

+

+

+

+

+

+

+

+

+ + + +

+ + + + + +

+ + +

+ + +

+ + +

+ + + + + + + +

+ + +

+ + + +

Az öntözővíz minősége

Az öntözési mód

Az öntözővíz kiadagolásának intenzitása

Az öntözés gyakorisága

Az egy alkalommal kiadagolandó öntözővíz menny.

Az egy alkalommal kiadagolható öntözővíz mennyisége

Az öntözés időpontja

Talajtani paraméter

Az öntözés szükségessége

Az öntözés körülményei

+

+

+ +

+

+

+

+ + +

+ + + + + + + + + + + +

+ + + +

+ +

+

+

nincs a talajban a növények számára hasznosítható vízkészlet. Az egy alkalommal kiadagolható öntözővíz mennyiségének maximumát (Ömax) a víz befogadására alkalmas pórustér (VKT, PT: pF 0) határozza meg. Az egy alkalommal kiadagolandó víz mennyiségét (öntözési norma) a szabadföldi vízkapacitás (VKsz: pF 2,5) és a talaj aktuális nedvességtartalma (Θ) determinálja. A talajban tározott víz növények számára hozzáférhető hányada (DV = VKsz-HV) szabja meg elsősorban, hogy ez a vízmenynyiség milyen időtartamra fedezi a növények zavartalan vízellátását, tehát az öntözést valószínűsíthetően milyen gyakorisággal szükséges megismételni. A kiadagolás intenzitásának a talaj vízelnyelő képessége (IR), hidraulikus és kapilláris vezetőképessége (K, illetve k) szab korlátokat. A felsorolt tényezők együttes értékelése alapján választható meg a talajviszonyoknak leginkább megfelelő öntözési mód. Ennek főbb szempontjait a 26. táblázatban külön is összefoglaltuk. A felhasználható öntözővíz minőségét a növények sóérzékenysége mellett a talajszelvény és a terület drénviszonyai, a talajvízviszonyok (terep alatti mélység, ingadozás, horizontális mozgás, sótartalom, sóösszetétel), valamint a talaj szikesedési viszonyai (sótartalom, sóprofil, sóösszetétel, sóforgalom, sómérlegek; az adszorpciós komplexus Na+-telítettsége), a talajoldat koncentrációja és kémiai összetétele befolyásolják elsősorban. 163


26. táblázat Az öntözési mód megválasztásának főbb szempontjai Tényezők Speciális cél (nedvességellátáson túlmenően) Domborzat Talajviszonyok: Fizikai talajféleség A termőréteg vastagsága A vízelnyelés sebessége A talaj vízraktározó képessége (vízkapacitás) Művelési ág, növény

A kiadagolható vízmennyiség Az öntözés gyakorisága Veszteség: Felszíni elfolyás Szivárgás Párolgás Szükséges kiegészítő intézkedések Káros mellékhatások veszélye: Felszíni elfolyás Szerkezetrombolás Túlnedvesedés Talajvízszint-emelkedés Szikesedés*

Öntözési mód felszín alatti esőszerű

felületi sókimosás

mikro(csepegtető)

talajvízszintszabályozás

aszúsító, színező; fagyvédő, frissítő; kelesztő öntözések

víztakarékosság

sík vagy egyirányú egyenletes lejtő (max. 15–20%)

sík

változatos

változatos

agyagos vályog, agyag

vályog, agyagos vályog

homok, homokos vályog

mély vagy közepes kicsi vagy közepes

mély –

sekély nagy

homokos vályog, vályog, agyagos vályog változatos közepes

nagy

nagy vagy közepes

kicsi

kicsi vagy közepes

rizs, rét–legelő; nagy vízigényű, magas növényű kultúrák

nagy vízigényű, magas növésű kultúrák

vízigényes, nagyértékű kultúrák

nagy kicsi

nagy közepes

igényes, gyakori öntözést igénylő, nem magas növésű kultúrák kicsi nagy

nagy nagy kicsi tereprendezés

– nagy – tereprendezés; talajvízszint-szabályozás

kicsi kicsi nagy –

nincs nagyon kicsi nincs -

nagy közepes közepes nagy közepes

– kicsi nagy igen nagy (igen) nagy

kicsi nagy kicsi kicsi kicsi

kicsi mérsékelt kicsi nincs nincs

kicsi nagy

* Pangó, sós kedvezőtlen kémiai összetételű talajvíz esetén

Az összefoglalt tényezőkre vonatkozó információk a nagyméretarányú talajtérképek korszerű adatbázisában kivétel nélkül megtalálhatók, s a talajtani laboratóriumhálózat megfelelő vizsgálati gyakorlattal rendelkezik. Az öntözés körültekintő megalapozásához tehát a szükséges feltételek adva vannak vagy biztosíthatóak.

164

11. A FENNTARTHATÓ (MEZŐGAZDASÁGI) FEJLŐDÉS TALAJHASZNÁLATTAL ÉS MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁSSAL ÖSSZEFÜGGŐ LEGFONTOSABB ELEMEI

11. A FENNTARTHATÓ (MEZŐGAZDASÁGI) FEJLŐDÉS TALAJHASZNÁLATTAL ÉS MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁSSAL ÖSSZEFÜGGŐ LEGFONTOSABB ELEMEI A hatékony, jövedelmező, szociálisan elfogadható és környezetkímélő fenntartható mezőgazdasági fejlődés ésszerű talajhasználatának és (mezőgazdasági) vízgazdálkodásának legfontosabb alapelemei a következők: (1) Az agroökológiai viszonyok (termőhelyi adottságok) és a termesztett (illetve termeszteni kívánt) növények agroökológiai igényeinek jobb területi összehangolása, a termelési célkitűzések, valamint a rövid-, közép- és hosszú távú környezetvédelmi követelmények együttes mérlegelésével: – a földhasználat és vetésszerkezet optimalizálása az adott (és nehezen szabályozható, megváltoztatható) természeti viszonyoknak megfelelően; – az adott termőhelyi viszonyoknak legmegfelelőbb növények (vetésforgók) megválasztása: különböző ökológiai korlátozó tényezőkkel, így faggyal, talajsavanyúsággal, szikesedéssel, szárazsággal, víztöbblettel, szélsőséges fizikai talajféleséggel, talajtömörödéssel szemben ellenálló, azokra kevésbé érzékeny fajok, fajták, genotípusok kiválasztása, előállítása, a modern növénynemesítés és biotechnológia nyújtotta új lehetőségek felhasználásával; – a talaj tulajdonságainak, agroökológiai viszonyainak javítása (melioráció, talajjavítás, talajvédelem, talajnedvesség-szabályozás: öntözés és drénezés; megfelelő agrotechnika) a termeszteni kívánt növények ökológiai igényeinek megfelelően. (2) A mezőgazdasági táblák területi szerkezetének racionalizálása (a kialakuló tulajdonviszonyoknak és birtokszerkezetnek figyelembe vételével): – a táblák ésszerű – és az adott természeti viszonyoknak és gazdálkodási rendszernek legjobban megfelelő – nagyságának, alakjának, térbeli elrendezésének kialakítása (egyaránt eleget téve az egységes művelés és agrotechnika által megkívánt homogenitás, valamint a biodiverzitás követelményeinek); termőhely-specifikus precíziós agrotechnika minél szélesebb körben történő bevezetése; – megfelelő mezőgazdasági infrastruktúra kialakítása: utak, csatornák, fasorok, épületek stb. ésszerű táblaszerkezet kialakítását lehetővé tevő, illetve a tájképi összhatás követelményeit is kielégítő területi elhelyezése. (3) A mezőgazdasági termelés melléktermékeinek és hulladékainak (növényi maradványok; állattenyésztési melléktermékek, mint az istállótrágya, hígtrágya; és egyéb hulladékok, pl. a termékfeldolgozás hulladékai stb.) csökkentése, minimalizálása, illetve minél teljesebb körű, környezeti kockázatok nélküli visszajuttatása az anyagforgalom körfolyamatába (recycling). (4) A jelenlegi agroökológiai viszonyok javítása, mindenekelőtt a talaj termékenységét csökkentő, s a környezetre is káros talajdegradációs folyamatok eredményes és hatékony megelőzése. A talaj termékenységét gátló legfontosabb tényezők, amelyek célra orientált, racionális agrotechnikával, illetve különböző meliorációs beavatkozásokkal (talajjavítás, talajvédelem, vízrendezés stb.) eredményesen megszüntethetők vagy mérsékelhetők, a következők: – szélsőségesen könnyű mechanikai összetétel (kis szervetlen és szerves kolloidtartalom); – talajsavanyúság és káros következményei;

165


– – – – –

sófelhalmozódás, szikesedés és káros következményei; sófelhalmozódás és szikesedés a talaj mélyebb rétegeiben; szélsőségesen nehéz mechanikai összetétel (nagy agyagtartalom, erősen duzzadó agyagásványok nagy aránya); időszakos felszíni vízborítás vagy túlnedvesedés; víz- vagy szélerózió okozta talajpusztulás.

Egy adott területen vagy annak környezetében komoly talajhasználati és környezeti problémákat jelentő káros talajdegradációs folyamatok a következők: – víz vagy szél okozta talajerózió; – talajsavanyodás; – sófelhalmozódás és/vagy szikesedés; – a talaj fizikai degradációja, mint a talajszerkezet leromlása, tömörödés, cserepesedés, felszíni kéregképződés; – szélsőséges vízháztartás: egyaránt fokozott belvízveszély (túlnedvesedés-kockázat) és aszályérzékenység; – a talaj biológiai degradációja, mint a talaj élővilágának károsodása, fajösszetételének szűkülése, aktivitásának kedvezőtlen irányú megváltozása; szervesanyag-tartalmának csökkentése; – kedvezőtlen változások a talaj biogeokémiai körforgalmában, elsősorban növényi tápanyagforgalmában (kilúgzás, kilúgzódás, abiotikus és biotikus immobilizáció, volatilizáció stb.); – a talaj pufferkapacitásának csökkenése, talajszennyeződés, „toxicitás”. E folyamatok és káros következményeik – időben történő felismerésük és pontos előrejelzésük esetén – többnyire megelőzhetők, kivédhetők, vagy legalábbis bizonyos tűrési határig mérsékelhetők. (5) A mezőgazdasági vízgazdálkodás hatékonyságának növelése, eredményes talajnedvességszabályozás. Ennek fő célkitűzései a talaj hasznos vízraktározó képességének növelése, káros környezeti mellékhatások nélkül: – a talaj felszínére, illetve a talajba jutó csapadék és/vagy öntözővíz evaporációs, felszíni lefolyási és szivárgási veszteségeinek csökkentése; – a talaj hasznosítható vízkészletének növelése: a víz talajba szivárgásának elősegítése; a talaj vízraktározó képességének növelése; a talaj holtvíztartalmának, immobil nedvességkészletének csökkentése; – a szóban forgó terület, illetve talaj vertikális és horizontális drénviszonyainak javítása (a belvízveszélynek, illetve a talaj túlnedvesedésének megelőzése). Magyarországon a szeszélyes időjárás, változatos mikrorelief és mozaikosan tarka talajtakaró miatt nagyon változatos (és szélsőségekre hajlamos) talajnedvesség-viszonyok speciális „kétirányú” talajnedvesség-szabályozást tesznek szükségessé: – a felesleges vizek elvezetésének biztosítását, illetve lehetővé tételét – a hiányzó víz öntözéssel történő pótlását ott és akkor, amikor az szükséges – sok esetben ugyanazon a területen ugyanabban az évben, illetve vegetációs időszakban. Mivel az országban a közvetlen vízháztartási beavatkozások, tehát a drénezés és öntözés lehetőségei egyaránt nagyon korlátozottak, az eredményes mezőgazdasági vízgazdálkodásnak nincs más alternatívája, mint a vízfelhasználás hatásfokának növelése a talaj nedvességforgalmának szabályozásával, fizikai és vízgazdálkodási tulajdonságainak javításával.

166


(6) Termőhely-specifikus precíziós növényi tápanyag-ellátás: – a növény igényeinek (tápanyag-felvételi dinamikájának), az időjárásnak, a talajnak, illetve a nedvességviszonyoknak egyaránt megfelelő ésszerű műtrágyahasználat; – a növényi maradványok és a szerves trágya hatékony hasznosítása, minél nagyobb hányadának visszajuttatása az anyagok természetes körfolyamatába (recycling); – a különböző emberi tevékenységek során keletkező hulladékok tápanyag- és szervesanyagtartalmának ártalommentes hasznosítása. Az ésszerű, termőhely-specifikus precíziós növényi tápanyagellátás nem jelent veszélyt a környezetre, mert az esetleges káros környezeti mellékhatások megfelelő szerves- és műtrágyahasználattal és szigorúan ellenőrzött melléktermék/hulladék „visszacsatolással” eredményesen kiküszöbölhetők, megelőzhetők. Az ésszerű növényi tápanyagellátásnak a növény igényeihez (a termesztett növények, fajták, esetleg genotípusok tápanyagigényéhez és tápanyagfelvételi dinamikájához); a talaj tápanyagállapotához (tápelemek összes mennyisége; mobilizálódásának lehetséges mértéke, intenzitása; aktuális „felvehető” tápanyagtartalom); a talaj egyéb tulajdonságaihoz (elsősorban nedvességforgalmához és kémhatás-viszonyaihoz); valamint a termőhely egyéb adottságaihoz (mikroklíma, időjárás, átnedvesedés körülményei) kell igazodnia. (7) Talajszennyeződés megelőzése, mérséklése. A talajszennyezés megelőzésének, mérséklésének legfontosabb területei a következők: – emisszió/imisszió csökkentés: a levegőből, száraz és/vagy nedves ülepedés, felszíni vagy felszín alatti vizekből, vagy különböző emberi tevékenységek (alkalmazott agrokemikáliák; szennyvíz-, szennyvíziszap- és hulladékelhelyezés) következményeként a talajra vagy a talajba jutó (potenciális) szennyező anyagok mennyiségének csökkentése; – a potenciálisan káros elemek vagy vegyületek mobilizálódásának megelőzése („a kémiai időzített bomba” hatástalanítása, „felrobbanásának” megakadályozása); – a talaj szennyező anyagokkal szembeni érzékenységének/sérülékenységének csökkentése: a talaj pufferkapacitásának és detoxikáló képességének növelésével, így különböző szennyező anyagokkal történő, káros következmények nélküli „terhelhetőségének” növelése, vagy legalább megőrzése. Ezen célkitűzések megvalósítása az állam, a különböző szintű döntéshozók, a földtulajdonosok és földhasználók közös feladata, de az egész társadalomnak közös érdeke. Csak ezek az erőfeszítések és együtt gondolkozások/munkálkodások vezethetnek egy jövedelmező és a természettel harmonizált kapcsolatban lévő fenntartható mezőgazdasági termelés mezőgazdasági vízgazdálkodás és talajhasználat kialakításához, amely életminőségünk, kellemes környezetünk és bíztató jövőnk egyik nélkülözhetetlen feltétele.

167

IRODALOM

IRODALOM Antal E., Járó Z., Somogyi S., Várallyay Gy., 2000. A XIX. Századi folyószabályozások és ármentesítések földrajzi és ökológiai hatásai Magyarországon. MTA Földrajztudományi Kutatóintézet. Budapest. 302 old. Buzás I. (Szerk.), 1993. Talaj- és agrokémiai vizsgálati módszerkönyv 1. A talaj fizikai, vízgazdálkodási és ásványtani vizsgálata. INDA 4231 Kiadó. Budapest. 358 old. Cselőtei L., Harnos Zs. (Szerk.), 1994. Éghajlat, időjárás, aszály. I. MTA Aszály bizottság. Budapest. 129 old. Ijjas I., 2002. Területi vízgazdálkodás. In: Somlyódy L.: A hazai vízgazdálkodás stratégiai kérdései. 245–276. Magyar Tudományos Akadémia. Budapest. Láng I., Csete L., 1992. Alkalmazkodó mezőgazdaság. Agricola. Budapest. 210 old. Láng I., Csete L., Harnos Zs., 1983. A magyar mezőgazdaság agroökológiai potenciálja az ezredfordulón. Mezőgazd. Kiadó. Budapest. 265 old. Magyarország Nemzeti Atlasza, 1989. Akadémiai Kiadó. Budapest. 395 old. Pálfai I. (Szerk.), 2000. A víz szerepe és jelentősége az Alföldön. A Nagyalföldi Alapítvány kötetei. 6. Békéscsaba. 219 old. Petrasovits I., 1982. Síkvidéki vízrendezés és -gazdálkodás. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. 332 old. Somlyódy L., 2002. A hazai vízgazdálkodás stratégiai kérdései. Magyar Tudományos Akadémia. Budapest. 402 old. Stefanovits P., 1992. Talajtan. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. 380 old. Szabolcs I., 1961. A vízrendezések és öntözések hatása a tiszántúli talajképződési folyamatokra. Akadémiai Kiadó. Budapest. 358 old. Szabolcs I. (Szerk.), 1966. A genetikus üzemi talajtérképezés módszerkönyve. OMMI. Budapest. 360 old. Szabolcs I., Várallyay Gy., 1978. A talajok termékenységét gátló tényezők Magyarországon. Agrokémia és Talajtan. 27. 181–202. Szalai Gy. (Szerk.), 1989. Az öntözés gyakorlati kézikönyve. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. 473 old. TIM Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer, 1995. I. kötet: Módszertan. FM Növényvédelmi és Agrárkörnyezetgazdálkodási Főosztálya. Budapest. 92 old. Várallyay Gy., 1985. Magyarország talajainak vízháztartási és anyagforgalmi típusai. Agrokémia és Talajtan. 34. 267–298. Várallyay Gy., 1988. Talaj, mint a biomassza-termelés aszályérzékenységének tényezője. Vízügyi Közlemények. LXX. (3) 46–68. Várallyay Gy., 1989. Az öntözéses gazdálkodás talajtani alapjai. In: Szalai Gy. (Szerk.) Az öntözés gyakorlati kézikönyve. 27–99. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. Várallyay Gy., 1994. Talaj–talajhasználat–talajvédelem. ELTE Természettudományi Kar „Természeti és Társadalmi Környezetünk” c. kiadványa. Budapest. 3–71. Várallyay Gy., 1997. A talaj és funkciói. Magyar Tudomány. XLII. (12) 1414–1430. Várallyay Gy., 2000. Talajfolyamatok szabályozásának tudományos megalapozása. In: Székfoglalók 1995–1998. III. kötet. 1–32. Magyar Tudományos Akadémia. Budapest. Várallyay Gy., 2001. A talaj vízgazdálkodása és a környezet. Magyar Tudomány. XLVI. (7) 799–815. Várallyay Gy., Szücs L., Rajkai K., Zilahy P., Murányi A., 1980. Magyarországi talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak kategória rendszere és 1:100 000 méretarányú térképe. Agrokémia és Talajtan. 29. 77–112.

169

TARTALOMJEGYZÉK

TARTALOMJEGYZÉK Bevezetés 1. A talaj és funkciói 2. A talajképződés tényezői és a főbb talajképződési folyamatok Magyarországon 2.1. A talajképződés tényezői 2.1.1. A földhasználat és vízrendezések hatása a talajviszonyokra és a táj arculatára 2.2. Talajképződési folyamatok 2.3. Talajfolyamatok szabályozása 2.4. Magyarország talajai 3. Korlátozott és felértékelődő vízkészletek 4. A talaj szerepe a mezőgazdasági vízgazdálkodásban 5. A talaj fizikai tulajdonságai 5.1. Szemcseösszetétel, fizikai talajféleség 5.2. Talajszerkezet 5.2.1. A talajszerkezet kifejezettségének mértéke 5.2.2. A talajszerkezet típusai, genetikai talajszerkezet 5.2.3. Agronómiai talajszerkezet, a talajszerkezet stabilitása 5.3. Porozitásviszonyok 5.4. Egyéb talajfizikai tulajdonságok 6. A talaj vízgazdálkodási tulajdonságai 6.1. A talaj nedvességtartalma, nedvességforgalma 6.2. A talajnedvesség állapota, a talajnedvesség potenciálja, pF 6.3. Vízmozgás kétfázisú talajban 6.4. Vízmozgás háromfázisú talajban 6.5. A talaj vízgazdálkodási tulajdonságainak kategória rendszere és térképe 7. A talaj vízháztartásának tényezői és típusai 7.1. A területi vízmérleg 7.2. A talaj vízháztartási típusai 7.3. A belvízképződés talajtani tényezői 7.4. A talaj anyagforgalmi típusai 7.5. A talaj vízháztartásának és anyagforgalmának szabályozási lehetőségei 8. A talaj háztartásának környezeti hatásai 8.1. Talajtermékenységet gátló tényezők 8.2. Talajdegradációs folyamatok 8.3. A talaj és a talajhasználat hatása vízkészleteinkre 8.4. Talajszennyeződés és szabályozása 8.5. Prognosztizált klímaváltozások hatása a talajra 9. A talaj vízháztartás szabályozásának célja és talajtani megalapozása 9.1. A talaj vízháztartás szabályozásának célja, elemei 9.2. A talaj vízháztartás szabályozásának közvetlen lehetőségei 9.2.1. Belvízrendezés, lecsapolás 9.2.2. Drénezés 9.2.3. Öntözés 9.3. Vízháztartás szabályozási beavatkozások talajtani információ bázisa 10. Az öntözés talajtani vonatkozásai 10.1. A talaj – öntözés szempontjából fontos – kémiai tulajdonságai 10.2. Az öntözés hatása a talajra

3 5 11 11 13 16 20 23 37 41 43 44 49 49 50 52 53 56 59 61 66 73 81 91 103 103 105 110 111 114 119 119 124 131 135 137 143 143 145 145 146 147 147 153 153 155

1

TARTALOMJEGYZÉK

10.2.1. Az öntözés hatása a talaj fizikai tulajdonságaira 10.2.2. Az öntözés hatása a talaj kémiai tulajdonságaira 10.2.3. Az öntözés hatása a talaj vízháztartására 10.2.4. Az öntözés hatása a talaj biológiai és agronómiai tulajdonságaira 10.2.5. A vízháztartás szabályozási beavatkozások környezeti hatásai 10.2.6. Az öntözés(es gazdálkodás) tervezésének talajtani alapjai 11. A fenntartható (mezőgazdasági) fejlődés talajhasználattal és mezőgazdasági vízgazdálkodással összefüggő legfontosabb elemei Irodalom

2

156 156 159 161 161 162 165 169

A MEZŐGAZDASÁGI VÍZGAZDÁLKODÁS TALAJTANI ALAPJAI

Recommend Documents