A talajok fizikai tulajdonságai II. Vízgazdálkodási jellemzık Hı- és levegıgazdálkodás
Vízmozgás a talajban •Víz megkötése, visszatartása a talajban: Talajnedvesség egy része a szemcsék felületéhez tapadva, másik része a pórustérben helyezkedik el. •Víz adszorbcióját a vízmolekulák dipólus jellege és a talajrészecskék elektromos töltése idézi elı. •A pórustérbe jutott vizet csak a szők kapillárisok tudják visszatartani, a nagyobb méretőek gyorsan kiürülnek.
A kapillárisok vízvisszatartó, vízemelı képessége függ: adhéziós (adszorbciós) erıktıl és a vízmolekulák közti vonzóerıtıl, az un. kohéziós erıtıl.
A víz megkötése és visszatartása a talajban • Ha a víz-talaj-levegı
rendszerben az adhézió nagyobb, mint a kohézió -> a kapilláris meniszkusz homorú. •A víz emelkedése a kapillárisban addig tart, míg a vízoszlop súlya egyenlı nem lesz a kohéziós és adhéziós erık által meghatározott emelı/húzó erıvel. •A kapilláris csı szívóereje annál nagyobb, minél kisebb a keresztmetszete.
A talaj vízgazdálkodása, pF pF: Schofield: a pF érték a víz adott részlegének elszívásához szükséges erı vízoszlop cm-ben. (Az elsz. szüks. erı azonos a víz visszatartására kifejtett erıvel.) 1 cm H2O = 98.1 Pa Pl. 98.1 kPa~1000 cm H2O~103 cm H2O-> ennek 10-es alapú log-át véve -> 3-as pF
pF
hy1 higroszkóposság HV holtvíztartalom DV hasznosíható vízkészlet VkSZ mi nimális vízkapacitás (levegıkapacitás) VkT teljes vízkapacitás PT összporozitás
7
6
hy1
5 HV
DV
4
3
VKS Z Vk min
2
víz
levegı
1 VKT { PT 0 0
10
20 30 40 50 nedvességtartalom (térfogat %)
A pF görbe ( Búzás I. nyomá n)
60
Fontosabb pF értékek
Vízzel telített talaj pF értéke: 0 Kiszárított talajé 7 v. annál nagyobb. Hervadás pont: pF=4.2 Kapilláris víz: pF=2.3 – 4.2 Gravitációs víz: pF= 1.8
A talaj vízkapacitása
Vízkapacitás: az a vízmennyiség, amit a talaj különbözı körülmények között befogadni/visszatartani képes. (tömeg%, térfogat%) Szabadföldi vízkapacitás (VKSZ): Az a vízmennyiség, amit a talaj beázás után a gravitációval szemben visszatart. Függ a szemcseösszetételtıl, szerkezettıl, rétegzettségtıl, talajvízszint elhelyezkedésétıl stb… (~ pF 2,5 szívóerıvel szemben visszatartott vízmenny.) Maximális vízkapacitás (VKMax): A talaj pórusterét teljesen kitöltı víz mennyisége. A talaj ekkor kétfázisú. Minimális vízkapacitás (VKMin): A talaj vízvisszatartó képessége laboratóriumi körülmények között, a gravitáció érvényesülése esetén: VKMax-ig telített eredeti szerkezető mintát száraz homokon állni hagyjuk súlyállandóságig. Ahol a talajvíz mélyen van, ott a felsı rétegben a VKSZ ~ VKMin. Ha a talajvíz közel van: VKSZ > VKMin.
Nedvességformák a talajban I.
Kötött víz:
Kémiailag kötött, un. szerkezeti víz: talajásványok alkotó része, 105 oC-os szárítás során sem távozik el. Fizikai erıkkel kötött (adszorbeált) víz: A kolloidok felületén és a pórusok falán megkötıdı kb. 1-1000 vízmolekula vastagságú réteg. A kötıerı nagysága a felülettıl távolodva csökken -> megkülönböztetünk erısen kötött vizet (1-100 vízmolekula vastagság) és lazán kötött vizet (az adszorbeált vízhártya külsı része, max. 1000 vízmolekula vastagság)
Nedvességformák a talajban II. Kapilláris víz: A 0,2-10 µm átmérıjő kapillárisokban és a talajrészecskék érintkezési pontjainál visszatartott un. pórusszögletvíz (kötıerı: 2,5-4,2 pF). A kapillárisok feltöltıdése felülrıl, vagy alulról történhet:
Támaszkodó kapilláris víz: a talajvízbıl táplálkozó kapillárisok által felszívott nedvesség. Felszínhez közeli talajvíz esetén az anyagforgalom döntı tényezıje (szikesek sóprofilja). Függı kapilláris víz: a kapillárisok a beszivárgó csapadékvízbıl (öntözıvíz) felülrıl töltıdnek fel, a kapilláris zóna nincs kapcsolatban a talajvízzel.
Szabad víz:
Kapilláris – gravitációs víz: 10-50 µm átmérıjő pórusokban -> a víz lassan lefelé áramlik Gravitációs víz: 50 µm-nél nagyobb pórusokban -> víz gyorsan mozog lefelé. (mozgása az oldott anyagok és diszpergált kolloidok lemosódását eredményezi) Talajvíz
A talaj fıbb vízgazdálkodási típusai
Kilúgozási típus: a felszínre jutó víz egy része a talajvízbe jut (BET) Egyensúlyi típus: a csapadék víz nem jut el a talajvízig, a beázási rétegben migrál (csernozjom) Párologtató típus: felszínre jutó víz + talajvíz párolog (szikes talajok)
A talaj levegı gazdálkodása
A talajlevegı összetétele
A talajlevegı fı komponensei: N2 ,O2, CO2 és a vízgız. A talajlevegı vízgıztartalma nagyobb a légkörinél. Relatív páratartalma csak ritkán csökken 95% alá.
A talaj hıgazdálkodása A talaj hıenergiához juthat: Napsugárzás Föld belsejébıl kiáramló hı Szervesanyagok lebontása során keletkezı hı Talajba kerülı víz (csapadék, termálvíz)
A talaj hıgazdálkodása
A talajban lejátszódó fizikai, kémiai és biológiai folyamatok (pl. víz halmazállapotának megváltozása) is hıfelszabadulással, vagy hıelvonással jár. Párolgás -> energia felhasználással jár -> hıenergia távozik a talajból. Vízpára kondenzációja -> hıenergia válik szabaddá. (Hasonlóan fagyás, olvadás.)
