A talaj, mint víztározó; talajszárazodás
Prof. Dr. Várallyay György MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet (MTA TAKI), Budapest
„Az aszály és szárazodás Magyarországon” Konferencia Kecskemét, 2009. október 7.
Az emberi élet minőségének 3 alap-jellemzője • megfelelő mennyiségű és minőségű egészséges élelmiszer; • jó minőségű, „tiszta” víz; • kellemes környezet. Mindhárom szorosan és sokoldalúan kapcsolódik • talaj • víz
készleteinkkel történő ésszerű és fenntartható gazdálkodáshoz
• minőségének megóvásához
Magyarország viszonylag kedvező agro-ökológiai adottságokkal rendelkezik fenntartható biomassza-termelés céljára
de •
• • •
e kedvező adottságok igen nagy, gyakran kiszámíthatatlan, s így nehezen előrejelezhető tér-beni változatosságot mutatnak időszeszélyesek szélsőségekre hajlamosak érzékenyen reagálnak természeti okok miatti, vagy stresszemberi tevékenységből adódó hatásokra
A viszonylag kedvező agroökológiai adottságokat elsősorban az alábbi tényezők veszélyeztetik • Szélsőséges vízháztartási helyzetek • Talajdegradációs folyamatok • Elemek növényi tápanyagok szennyező anyagok kedvezőtlen biogeokémiai körforgalma
A klímaváltozás prognózisok bizonytalanságaik • tér- és időbeni variabilitás – globális → lokális [hol?] – trend → évszakos, éves, évtizedes, még hosszabb távú dinamika [mikor?] • erősség, „súlyosság” [milyen mértékű?] mellett egy tekintetben teljesen egyetértenek:
a szélsőséges időjárási és vízháztartási helyzetek árvíz belvíz túlnedvesedés szárazság aszály
bekövetkezésének valószínűsége gyakorisága tartama mértéke következményeinek „súlyossága”
egyaránt növekedni fog
!!
Magyarországon • Az életminőség javítását célzó társadalmi fejlődésnek; • a fenntartható mezőgazdaság- és vidékfejlesztésnek; • a környezetvédelemnek egyaránt a
víz lesz meghatározó tényezője; • a vízfelhasználás hatékonyságának növelése; • a talaj vízháztartás szabályozása pedig megkülönböztetett jelentőségű kulcsfeladata.
Korlátozott vízkészletek légköri csapadék mennyiség forma intenzitás kémiai összetétel
térnagy
-beni variabilitás idő-
felszíni vizek →
?
→
mennyiség szélsőségek minőség
↑↓
felszín alatti vizek minőség (koncentráció, ion-összetétel) terep alatti mélység vízszint-ingadozás
növekvő társadalmi igény, sokoldalú vízfelhasználás
Átlagos évi csapadékmennyiség Magyarországon
+ •negatív vízmérleg •nagyon változékony térbeli/időbeli eloszlás •akkumulációs folyamatok
Évi átlagos csapadék
Az éves csapadékösszegek változása Varga-Haszonits, 2003
900
mm
800 700 600 500 400 y = - 0,8313x + 2223,9
300 200 100 0
1900
'10
'20
'30
'40
'50
'60 trend
'70
'80
'90
2000
Sokéves átlag- és 2008. évi országos havi átlag csapadékösszegek 120 100 80 Sokéves 2008. Évi
60 40 20
D ec .
O kt . N ov .
A ug . Sz ep t.
Ja n. Fe br .
0
Sokéves évi átlag: 607,8; 2008. évi átlag: 588,5 mm (-19,3 mm)
Átlagos, legkisebb és legnagyobb csapadékösszegek 2008-ban Sokéves 2008. évi Legkisebb Hónap havi országos mennyiség átlag átlag mm mm Hely Jan. Febr. Márc. Ápr. Máj. Jún. Júl. Aug. Szept. Okt. Nov. Dec. Év
36,8 34,0 37,1 46,3 63,0 72,2 65,2 65,4 46,4 39,3 56,2 45,3 607,8
19,6 5,6 55,0 38,8 45,6 102,4 95,9 36,4 54,1 27,3 32,6 65,2 588,5
2,5 0,6 24,1 12,7 15,5 30,1 32,7 5,3 25,9 11,2 14,4 30,3
Zalaegerszeg Budapest Tiszadob Balatonboglár Királyegyháza Tarnaméra Jánoshalma Kölesd Szentpéterfa Dereske Boldogkőváralja Sátorhely
Legnagyobb mennyiség mm
hely
48,3 24,2 97,6 95,7 126,1 299,7 263,5 159,3 111,8 76,9 75,8 127,6
Rajka Jászkmajtis Bakonyszűcs Sonkád Gyula Sopron Bánkút Sopron Kárász Iharos Szokolya Bakonyszűcs
Napi csapadékeloszlás ingadozása 2008 júniusában Sopron Kurucdomb (Kd) és Fertőrákos (F) állomásokon 80 70
Június havi összes csapadék: KD: 246,5; F : 196,3 mm
60 50 Kd
40
F
30 20 10
29 .
27 .
25 .
23 .
21 .
19 .
17 .
15 .
13 .
11 .
9.
7.
5.
3.
1.
0
[„eső-bomba” (Szicília, 2009)]
Talajvízszint terep alatti mélysége
+ • sótartalom • kis kapilláris transzport Mélység (m)
Magyarország talajai
A talaj fizikai félesége
A talajok agyagásvány-összetétele
A talajok vízgazdálkodási tulajdonságai
felszín kilúgzás 3-fázisú zóna
talajvíz
nedvességtározás
kapilláris vízmozgás
mélybe szivárgás talajvíz szint
sz iv ár gá s
evaporáció
fe le l s z fo ín ly i ás
csapadék
öntözővíz
ta ár laj am víz lá s
transzspirá ció
Várallyay
•
A talaj (Magyarország) legnagyobb
potenciális természetes
vízraktározója, felső 0–100 cm-es rétege potenciálisan 300–350 mm víz (550–600 mm-es csapadék több mint fele) tározására (lenne) képes,
de:
Csernozjom talaj
Magyarország talajainak vízgazdálkodása, és annak okai Nagy homoktart. (10,5 %) Nagy agyagtart. (11%) Szikesedés (10%)
Jó
Láposodás (3%)
Kedvezőtlen
Sekély termőréteg (8,5 %)
Könnyű textúra (11%)
Közepes
Agyag-felhalmozódás (12%) Mérsékelt szikesedés (3%)
Jó vízgazdálkodás (31%)
de: e lehetőség kihasználását akadályozzák • a víz talajba szivárgásának korlátai – a pórustér vízzel telítettsége („telt palack” effektus); – a feltalaj fagyott volta („befagyott palack” effektus); – közel vízátnemeresztő réteg a talaj felszínén vagy felszín közeli rétegében („ledugaszolt palack” effektus); • a víz talajban történő hasznos tározásának korlátai – gyenge víztartó képesség („lyukas palack” effektus)
A növény vízellátását korlátozó talajtani tényezők - I. 1. Lassú (gátolt) talajba szivárgás A) Vízátnemeresztő réteg (kéreg) a talaj felszínén a) sókkal összecementált kéreg (nátriumsók, gipsz, mész) b) helytelen agrotechnikával összetömörített réteg – túlművelés, nehéz erőgépek – helytelen öntözés B) Sekély beázási réteg (kis vízraktározó képesség) a) szilárd kőzet b) tömör „padok” (vaskőfok), orstein mészkőfok, összecementált kavics stb.) c) kicserélhető. Na+, agyag, CaCO3 vagy más anyagok által összecementált réteg d) helytelen művelés következtében loalakuló réteg („eketalp-réteg”) ⇒ Szélsőséges vízgazdálkodás [túlnedvesedés, aerációs problémák) belvízveszély [felszíni lefolyás, vízeróziós károk aszály- (szárazság) érzékenység
Szikes talaj „ledugaszolt palack”
A növény vízellátását korlátozó talajtani tényezők – II. 2. Repedezés (duzzadás–zsugorodás) Száraz állapotban (zsugorodás, repedezés) → szivárgási veszteségek → emelkedő talajvízszint → túlbő nedvességviszonyok (túltelítődés, belvízveszély) → a talajvízből történő másodlagos só-felhalmozódás, szikesedés (pangó, sós talajvíz esetén) → párolgási veszteségek (mélyebb rétegek kiszáradása) Nedves állapotban (duzzadás) a) nagy agyagtartalom b) táguló rétegrácsú (duzzadó) agyagásványok nagy mennyisége c) nagy Na+-telítettség (kicserélhető Na+-tartalom)
A növény vízellátását korlátozó talajtani tényezők – III. 3. Kis hasznosítható vízkészlet 1. Kis hasznosítható vízkészlet (DV = VK + HV) a) nagy agyagtartalom b) elemi szemcsék erős diszpergálódása c) erős lúgosság, nagy Na+-tartalom d) rossz talajszerkezet e) igen kis agyagtartalom 2. Kis hasznosítható vízkészlet (a nagy ozmózis potenciál, ψ miatt) a) nagy sótartalom ψs = 0,32 (0,8+0,109 C1)1.03 C1 = Cl- konc., me/liter 3. Kis transzport koefficiensek (k, D) hervadás: V < ET a) kis nedvességtartalom b) nagy víztartó képesség c) erős lúgosság, nagy Na+-tartalom d) rossz talajszerkezet
Homoktalaj
„alul lyukas palack”
Szélsőséges vízháztartási helyzetek árvíz belvíz túlnedvesedés
vízfelesleg
szárazság, aszály
vízhiány
Okok: légköri csapadék nagy és szeszélyes tér- és időbeni variabilitása eső-hó arány, hóolvadás körülményei domborzat [makro, mezo, mikro] talajviszonyok vegetáció talajhasználat
Következmények: vízveszteség ~ párolgás ~ felszíni lefolyás ~ szivárgás talajveszteség [szerves anyag, tápanyagok …] biota- és biodiverzitásveszteség növényveszteség (pusztulás, károsodás) termésveszteség (mennyiség, minőség) energiaveszteség
Vízháztartás térkép
Aszály térkép
Belvíz térkép
Magyarország talajainak vízgazdálkodási tulajdonságai, aszályérzékenysége és belvíz-veszélyeztetettsége
A talaj termékenységét gátló tényezők (Magyarország összes területének %-ban)
Nagy homoktart. (8%) Savanyú kémhatás (12,8 %) Szikesedés (8,1 %) Szikesedés a mélyben (2,6 %) Nagy agyagtartalom (6,8 %) Láposodás, mocsarasodás (1,7 %) Erózió (15,6 %) Felszínnél tömör kőzet (2,3 %) Nem károsított (42,1 %)
Talajdegradációs régiók
Szárazodás hatása néhány talajfolyamatra 1. Szervesanyag-forgalom • •
kedvezőtlen vízellátás → kisebb biomassza-produktum → kevesebb talajba visszajutó növényi maradvány anaerob → aerob folyamatok → gyorsabb
szervesanyagtartalom csökkenése
2. Biológiai tevékenység csökkenése ( ?) 3. Erózió – Víz-okozta erózió: kevesebb csapadék nagyintenzitású záporok („esőbomba”) – Szélerózió: nő
→ csökken → nő
4. Sófelhalmozódás/szikesedés fokozott párolgás → talajoldat betöményedés kilúgzás csökkenése vagy megszűnése talajvízszint süllyedése → sós talajvízből történő kapilláris oldat-transzport csökkenése vagy megszünése
sófelhalmozódás növekedése
0
sófelhalmozódás mérséklődése
<
>
Szélsőséges vízháztartási helyzetek „kezelésének” lehetőségei • előrejelzés, prognózis • felkészültség • időbeni „riasztás” („early warning”) • megelőzés, prevenció
• • •
elhárítás, védelem bekövetkező károk mérséklése kártalanítás
bekövetkezés kockázatának csökkentése
Krízis-kezelés okozott károk kijavítása
Felkészülés a klímaváltozás (talaj)vízháztartási következményeire I. 1 A talaj felszínére jutó víz
csapadékvíz: eső, hó, „ufo” öntözővíz egyéb víz
talajba szivárgásának elősegítése → beszivárgás gyorsítása → több idő biztosítása a beszivárgásra •
• • •
Növényborítás – művelési ág (szántó → gyep → erdő) – vetésszerkezet (évelő takarmánynövények → gabona → kukorica) Talajművelés (mélyművelés → minimum tillage → no tillage) Taposás → tömörödés elkerülése, minimalizálása Felszíni mikrodomborzat alakítása (rétegvonalas művelés → teraszolás → mulch)
Felkészülés a klímaváltozás (talaj)vízháztartási következményeire II. 2 A beszivárgott víz talajban történő hasznos tározásának elősegítése – a talaj vízraktározó képességének növelése – a talaj víztartó képességének optimalizálása ~ ne engedje tovább ↓ ← ~ de engedje felvenni az élőszervezeteknek (biota, növény)
• könnyű talajok gazdagítása szerves és szervetlen kolloidokkal – szervestrágyázás – talajjavítás • ésszerű talajművelés ( ) • talaj vízkészletét jobban hasznosító növényállomány
Felkészülés a klímaváltozás (talaj)vízháztartási következményeire III. 3 Káros környezeti mellékhatások (másodlagos szikesedés, elvizenyősödés, láposodás, vízminőség romlás stb.) nélküli öntözés lehetőségeinek kihasználása (Korlátok: megfelelő minőségű víz; domborzat; technikai és gazdaság(osság)i tényezők). 4 A felesleges (!!!) vizek elvezetését biztosító drénrendszer kiépítése és üzemeltetések. (Korlátok: medence-fekvés; drén-vízbefogadó hiánya; technikai és gazdaság(osság)i tényezők)
A víz talajban történő hasznos tározásának kedvező agronómiai és környezeti hatásai •
nagyobb hasznosítható vízkészlet → növény jobb vízellátása
• kisebb
lefolyási párolgási mélybeszivárgási
vízveszteség
• Szélsőséges éghajlati és vízháztartási helyzetek árvíz belvíz – aszály túlnedvesedés ~ bekövetkezési valószínűségének ~ kedvezőtlen/káros/katasztrofális következményeinek gazdasági/környezeti/társadalmi mérséklése • nagyobb termésbiztonság a klímaváltozás szeszélyes és szélsőséges viszonyai között is
Zárókövetkeztetés; feladatok – I. • Ésszerű talajhasználattal a klímaváltozás és a szélsőséges vízháztartási helyzetek kedvezőtlen/ tlen káros/katasztrofális gazdasági/környezeti/ökológiai/ társadalmi hatásai eredményesen megelőzhetőek/ ek kivédhetőek/mérsékelhetőek. • A beavatkozási lehetőségek túlnyomórészt ismertek, s azokra megfelelő technológiák állnak rendelkezésre. Pontosításukra, továbbfejlesztésükre, korszerűsítésükre folyamatos figyelmet kell fordítani. • A beavatkozások rendszerét a termőhelyi adottságok figyelembe vételével kell kidolgozni és alkalmazni, kerülve azok indokolatlan/túlzott/sematikus általánosítását.
Zárókövetkeztetés; feladatok – II. • Megfelelő jogszabályokkal, érdekeltségi rendszerrel és egyéb intézkedésekkel kell a megfelelő módszerek alkalmazására/bevezetésére ösztönözni. • Olyan környezet-tudatos társadalmi morált kell kialakítani, amelyben az egyén akkor is cselekszik a köz érdekében, ha ez pillanatnyi saját érdekeivel ellenkezik. • Végre tenni is kell(ene) a különböző programokban szépen megfogalmazottak megvalósításáért!!
Köszönöm megtisztelő figyelmüket!
