Informatikai rendszer kialakí kialakítása a mező mezőgazdasá gazdasági mű művelé velésbő sből adó adódó terhelé terhelések minő minősítésére és a talaj kö környezeti állapotá llapotának nyomon követé vetésére Szabó József MTA ATK TAKI
AZ ORSZÁGOS KÖRNYEZETI INFORMÁCIÓS RENDSZER (OKIR) TALAJDEGRADÁCIÓS ALRENDSZERÉNEK (TDR) KIALAKÍTÁSA 2010. 05. 01. – 2012. 10. 31. Kedvezményezett: MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet
Az Európai Unió és a Magyar Állam által nyújtott támogatás összege 282 647 000Ft.
A projekt az Európai Unió támogatásával, a Kohéziós Alap / Európai Regionális Fejlesztési Alap társfinanszírozásával valósul meg.
A projekt felépítése • Kedvezményezett: MTA ATK Talajtani és Agrokémiai Intézet • Projekt szereplők:
konzorcium
Szent István Egyetem (konzorcium vezető) HELION Kft. • Terradegra régió felelősei és megyei hálózata
Nemzeti Élelmiszerlánc-biztonsági Hivatal
Miért…? Kíváncsiság…
Lehetőség…
Premisszá Premisszák: • A mezőgazdálkodás talajdegradációs folyamatokat okoz(hat). • Az eltérő gazdálkodás különbözően terheli a talajokat. • A különböző termőhelyeken a terheléseknek mások a degradációs hatásai.
A vizsgá vizsgálataink cé célja: A különböző gazdálkodási típusok terheléseit és a terhelések talajra gyakorolt hatásait állapot indikátorokkal (pl. nitrát felhalmozódás a talaj mélyebb rétegeiben; határérték feletti nehézfém megjelenése; káros tömörödöttség; stb.) akarjuk kimutatni, mértéküket számszerűsíteni.
A talaj érté rtékelé keléshez EUEU-s módszertani keret áll rendelkezé rendelkezésre (DPSIR).
R – „Válaszintézkedések” Törvényi szabályozás és jogi háttér
D – „Hajtóerők” Szektorok •Turizmus, Mezőgazdaság, Közlekedés, Ipar/Energetika, Bányászat
•Európai és Nemzeti Talajvédelmi Stratégia •KAP reform •Nitrát direktíva •Szennyvíziszapok mg.-i felhasználása •Vízkeret irányelv
Természet •Természeti jelenségek •Klímaváltozás
Fogyasztás •Népesség •Vízfogyasztás
P – „Terhelés” Területhasználat •Település fejlesztés •Infrastruktúra
Földhasználat •Intenzív mezőgazdasági gyakorlat (trágyázás, művelés, …)
Környezeti terhelés •Szennyezőanyagok •Időjárási szélsőségek
Talaj S – „Állapot” Talajdegradáció •Szennyezés •Savanyodás •Szikesedés •Tápanyag feldúsulás/csökkenés •Fizikai leromlás •Biológiai leromlás Talajveszteség •Beépítés •Talajerózió
I – „Hatás” Közvetlen (talajfunkciók) •Termőképesség változása •Puffer- és regenerálódó képesség változása Közvetett (más hatófelszínek) •Biodiverzitás csökkenés •Termés csökkenés •Klímaváltozás •Népesség változás •Közegészség •Egyéb hatófelszínek szennyezése
(D)Hajtóerők: Az „antropogén stressz-hatások” köre egyre szélesebb. (P)Terhelés: A terhelések döntően a területhasználatból és környezeti változásokból adódnak (S)Állapot: A talajok mennyiségi- és minőségi paramétereinek változása Talajdegradá Talajdegradáció ció: a felmérés időpontjában a degradációs folyamatok típusainak, mértékének és területi kiterjedésének megállapítása (minőségi változás). Talajvesztesé Talajveszteség: az előző állapotfelmérés óta bekövetkező mennyiségi változás megállapítása. (I)Hatás: A talaj nem tekinthető egy korlátlan hulladék befogadónak, vagy szennyvíztisztítónak. (R)Válasz: A társadalom védelmi intézkedései a talaj rendszer harmonikus működésének elősegítésére.
R – „Válaszintézkedések” Törvényi szabályozás és jogi háttér
D – „Hajtóerők” Szektorok •Turizmus, Mezőgazdaság, Közlekedés, Ipar/Energetika, Bányászat
•Európai és Nemzeti Talajvédelmi Stratégia •KAP reform •Nitrát direktíva •Szennyvíziszapok mg.-i felhasználása •Vízkeret irányelv
Természet •Természeti jelenségek •Klímaváltozás
Fogyasztás •Népesség •Vízfogyasztás
P – „Terhelés” Területhasználat •Település fejlesztés •Infrastruktúra
Földhasználat •Intenzív mezőgazdasági gyakorlat (trágyázás, művelés, …)
Környezeti terhelés •Szennyezőanyagok •Időjárási szélsőségek
Talaj S – „Állapot” Talajdegradáció •Szennyezés •Savanyodás •Szikesedés •Tápanyag feldúsulás/csökkenés •Fizikai leromlás •Biológiai leromlás Talajveszteség •Beépítés •Talajerózió
I – „Hatás” Közvetlen (talajfunkciók) •Termőképesség változása •Puffer- és regenerálódó képesség változása Közvetett (más hatófelszínek) •Biodiverzitás csökkenés •Termés csökkenés •Klímaváltozás •Népesség változás •Közegészség •Egyéb hatófelszínek szennyezése
Talaj…változás • Talajfunkciók • Talajtulajdonságok • Talajban ható folyamatok…időbeli változás… • Termőföld: magántulajdonban van!
(a)
Feltételesen megújuló természeti erőforrás.
(b) A többi természeti erőforrás (sugárzó napenergia, légkör, felszíni és felszín alatti vízkészletek, biológiai erőforrások) hatásának integrátora, transzformátora, reaktora. Életteret és termőhelyet biztosít. (c)
A primér biomasszatermelés alapvető közege, a bioszféra primér tápanyagforrása.
(d) Hő, víz és növényi tápanyagok (és –kényszerből– hulladékok) természetes raktározója. (e) A talajt (és terresztris ökoszisztémákat) érő, természetes vagy emberi tevékenység hatására bekövetkező stresszhatások puffer közege. (f)
A természet hatalmas szűrő- és detoxikáló rendszere.
(g)
A bioszféra jelentős gén-rezervoárja, a biodiverzitás nélkülözhetetlen eleme.
(h) Földtörténeti és történelmi örökségek hordozója.
A talaj fizikai tulajdonságai szemcseösszetétel, szerkezet, porozitás (hő-, levegő- és vízgazdálkodás…) A talaj kémiai tulajdonságai vízben oldható sók mennyisége, minősége, kolloidkémiai reakciók, kémhatás, redoxi viszonyok (tápanyag-, és vízgazdálkodás, pufferkapacitás, toxicitás…) A talaj szerves anyaga humuszanyagok mennyisége és minősége (talajszerkezet, hő-, levegő- és vízgazdálkodás…)
Szervesanyag felhalmozódás - elbomlás Nedvesedés - száradás Kilúgozás - sófelhalmozódás Agyagosodás - agyagszétesés Agyagvándorlás - kicsapódás Oxidáció - redukció Savanyodás - lúgosodás Szerkezetképződés - szerkezetromlás Erózió - szedimentáció
40.00
Y1
35.00
pH Kreybig1K Kreybig2K
35.00 30.00
Kreybig1K Kreybig2K
30.00
25.00
25.00 20.00
20.00 15.00
15.00 10.00
10.00
5.00
5.00 0.00
0.00
4-4.5
4.5-5
5-5.5
5.5-6
6-6.5
6.5-7
7-7.5
7.5-8
8-8.5
0-5
5-10
10-15
15-20
20-25
25-30
30-35
35-40
40-45
45-50
50-55
55-60
60-65
A mezőgazdasági termelés a magántulajdonban lévő termőföldön történik… • Mezőgazdasági termelés környezeti kockázata... • Profitorintált gazdálkodás (gazdálkodó) • Környezeti kockázatok minimalizálása (állam)
Érzékelt hiányosságok •
•
•
•
Nem áll rendelkezésre teljes kö körű talaj terhelé terhelésisi- és talaj állapot monitoring rendszerű adatbázis Nem megfelelő a nyilvá nyilvánossá nosság tájékoztatá koztatását biztosító talajinformáció szolgáltatás… Nincs közvetlen kapcsolat a Talajvé Talajvédelmidelmi- és a Környezetvé rnyezetvédelmi informatikai rendszerek között, Van termő termőföld tö törvé rvény: ny de 2007óta nem hozta létre az állam az egysé egységes talajtani és talajvé talajvédelmi adatbá adatbázist. zis
Miért…? Kíváncsiság…
Lehetőség…
OKIR Adatbá Adatbázis és Web
OKIR
OKIR-TDR
Talajdegradá Talajdegradáció ció
Megvalósítás…* • Informatikai fejleszté fejlesztés: – OKIR-TDR adatbázis – Terradegra: az adatgyűjtés teljes körű információ menedzsmentje (GPS, mobil internet, vonalkód, geotagelt fotók, web-es felhasználói felületek…) •
Adathiány pótlás: – Célterületek (a magyarországi gyakorlatot reprezentáló üzemek) kiválasztása (mg. üzem és termőhely) • 10-20 üzem megyénként • 2-8 tábla üzemenként • 1-3 RPR (5 ha) táblánként = cc. 2000 db RPR
• •
– Protokollok (mg. potenciális szennyezés, talajállapot védelme) – Talajtani felvételezés: 2011 tavasz és ősz, GN adatgyűjtés (2008-2010) Elemzések OKIR-TDR Web-es adatpublikáció
OKIR-TDR: Adatbázis-szerkezet TDR adatbázis részletes specifikációja •Táblák, nézettáblák, szinonimák és szekvenciák listája •Tábla kapcsolatok áttekintő táblázata •Mező definíciók •Érvényességi szabályok •Kulcsok
Megvalósítás…** •
Informatikai fejleszté fejlesztés: – OKIR-TDR adatbázis – Terradegra: Terradegra: az adatgyűjtés teljes körű információ menedzsmentje (GPS, mobil internet, vonalkód, geotagelt fotók, web-es felhasználói felületek…)
• Adathiá Adathiány pó pótlá tlás:
• •
– Célterületek (a magyarországi gyakorlatot reprezentáló üzemek) kiválasztása (mg. üzem és termőhely) • 10-20 üzem megyénként • 2-8 tábla üzemenként • 1-3 RPR (5 ha) táblánként = cc. 2000 db RPR – Protokollok (mg. potenciális szennyezés, talajállapot védelme) – Talajtani felvételezés: 2011 tavasz és ősz, GN adatgyűjtés (2008-2010) Elemzések OKIR-TDR Web-es adatpublikáció
Adatgyűjtés-munkaszervezés teljes körű információ menedzsmentje • • •
Térképi adatkezelés (tábla, RPR) Terhelési (GN) adatgyűjtés (Állapot)Felvételezés: – (terepi) Vizsgá Vizsgálat (jegyzőkönyv, azonosítás – Minta (vétel, azonosítás, mintakövetés) – Laborvizsgálat
•
Minőségbiztosítás – – – –
•
WEB-es felhasználói felület Munkaszervezés Vonalkód Geotaggelt fotó
Moduláris felépítés – Bővítés (Új elemek beépítése) – Rugalmas továbbfejlesztés
Hasznosulás*: Talajvé Talajvédelmi Informá Információ ciós és Monitoring Rendszer (TIM) kereteinek újragondolá jragondolása… sa… • Későbbi bővítés, rugalmas továbbfejlesztés könnyű megvalósíthatósága – Új mérés, vizsgálat csak az adattáblák bővítését és nem az adatbázis szerkezet és a WEB-es felület szoftverének módosítását jelenti
• Nébih, mint projektpartner… – Adatintegráció – Közös platform – WEB- és információ szolgáltatás
Hasznosulás**: AKG hatá hatás indiká indikáció ciós monitoring rendszer tá támogatá mogatása… sa… • Nébih, mint projektpartner… – TDR rendszer kialakításának tapasztalatai – Állapot indikátorok meghatározása – Mintavételi parcellák (vizsgálati helyszín elrendezés) – 2011. évi terhelés-állapot adatok – Elemzési tapasztalatok – OKIR-AIR interfész – OKIR-TDR WEB-es publikáció
A projekt keretei • Informatikai fejleszté fejlesztés: – OKIR-TDR adatbázis – Adatgyűjtés teljes körű információ menedzsmentje (GPS, mobil internet, vonalkód, geotagelt fotók, web-es felhasználói felületek…)
• Adathiány pótlás: – Célterületek (a magyarországi gyakorlatot reprezentáló üzemek) kiválasztása (mg. üzem és termőhely) • 10-20 üzem megyénként • 2-8 tábla üzemenként • 1-3 RPR (5 ha) táblánként = cc. 2000 db RPR
– Protokollok (mg. potenciális szennyezés, talajállapot védelme) – Talajtani felvételezés: 2011 tavasz és ősz, GN adatgyűjtés (2008-2010)
• Elemzések • OKIR-Web-es adatpublikáció
Munkacsomagok… Informatikai fejlesztés Vizsgálati terv kidolgozása
Agrárgazdálkodás i tipizálás
Talaj felvételezési és vizsgálati protokollok kidolgozása
Termőhely tipizálás
Adatgyűjtés (regionális/megyei szakértők)
Gazdálkodói adatgyűjtés
Terepi felvételezé s Laboratóriumi vizsgálatok
Adatbázis feltöltés Elemzés
Publikálás
WP5: TDR-Adatbázis ~ 700 000 adat Tavasz 2011. 05.07-05.27. •100 TDR üzem •200 TDR tábla, 200 BIO-FIZ RPR •400-400 BIO-FIZ minta •65 TDR tábla, 65 ERO RPR •260 ERO minta •3612 fénykép Ősz 2011. 07.22-11.29. •285 TDR üzem •1802 TDR tábla, 1960 RPR •5813 NIT minta •59 NOV minta •24 463 fénykép
TDRTDR-Adatbá Adatbázis (ORACLE szerver)
Terradegra (leké (lekérdezé rdezés)
GN adatgyűjtés •4530 üzemi + TDR tábla •2008, 2009, 2010 gazdálkodási év •~ 250 000 ha
WP5: TDR-Adatbázis-Terradegra lekérdezés
WP5: TDR-Adatbázis-Térbeli elemző környezet ~ 700 000 adat Tavasz 2011. 05.07-05.27. •100 TDR üzem •200 TDR tábla, 200 BIO-FIZ RPR •400-400 BIO-FIZ minta •65 TDR tábla, 65 ERO RPR •260 ERO minta •3612 fénykép
TDRTDR-Adatbá Adatbázis (ORACLE szerver)
Ősz 2011. 07.22-11.29. •285 TDR üzem •1802 TDR tábla, 1960 RPR •5813 NIT minta •59 NOV minta •24 463 fénykép
ArcGIS (kapcsolat)
GN adatgyűjtés •4530 üzemi + TDR tábla •2008, 2009, 2010 gazdálkodási év •~ 250 000 ha
WP5: TDR-Elemzés ~ 700 000 adat Tavasz 2011. 05.07-05.27. •100 TDR üzem •200 TDR tábla, 200 BIO-FIZ RPR •400-400 BIO-FIZ minta •65 TDR tábla, 65 ERO RPR •260 ERO minta •3612 fénykép Ősz 2011. 07.22-11.29. •285 TDR üzem •1802 TDR tábla, 1960 RPR •5813 NIT minta •59 NOV minta •24 463 fénykép GN adatgyűjtés •4530 üzemi + TDR tábla •2008, 2009, 2010 gazdálkodási év •~ 250 000 ha
Terhelé Terhelési indiká indikáció ció •Értékelő algoritmusok: –
Talajművelés…
– Tápanyag utánpótlás –
….
WP5: TDR-Elemzés ~ 700 000 adat Tavasz 2011. 05.07-05.27. •100 TDR üzem •200 TDR tábla, 200 BIO-FIZ RPR •400-400 BIO-FIZ minta •65 TDR tábla, 65 ERO RPR •260 ERO minta •3612 fénykép
Állapot indiká indikáció ció •Értékelő algoritmusok: –
Nitrát feldúsulás…
– Talaj biodiverzitás csökkenése –
....
Ősz 2011. 07.22-11.29. •285 TDR üzem •1802 TDR tábla, 1960 RPR •5813 NIT minta •59 NOV minta •24 463 fénykép GN adatgyűjtés •4530 üzemi + TDR tábla •2008, 2009, 2010 gazdálkodási év •~ 250 000 ha
WP6: OKIR-TDR Web-es Publikálás • A szakmai közvélemény és a nyilvánosság tájékoztatását biztosító Web-es talajtani adat- és információszolgáltatással, az elemzési eredmények bemutatásával publicitást kívánunk teremteni a talajvédelem jelentőségének hangsúlyozására. • Az adatbázis egyes elemeihez hozzáférési lehetőséget is biztosítunk a tudományos kutatásoktatás számára.
OKIR-TDR Web
Talajdegradá Talajdegradáció ció
A kapott adatok
feltöltésre kerülnek a TDR adatbázisba.
Terepi adatgyűjtés és mintavétel < 10
NO3-N tartalom (mg/kg) 10-25 25-50 50-100
0-30
SANO_36
60-90
SANO_69
Homok, vál yog é s agyag
0-30 30-60 60-90
Indikátorok térképi megjelenítés
http://okir-tdr.helion.hu
nincs veszé ly
2
mé rs ékelt ve szé ly
3
van ve szél y
1
0-30 30-60 60-90
1
0-30 30-60 60-90
Modell
Homok
Vályog
Agyag
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
1
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
1
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
0-30 30-60 60-90
Publikálás
1
Homok, vályog és agyag
0-30 30-60 60-90
0-30 30-60 60-90
> 100 BNO_03
30-60
Terepi mérések és laborvizsgálatok
2
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
1
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
2
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
0-30 30-60 60-90
3
2
A TDR adatbázisban lévő adatokból meghatározott modellek alapján tetszőleges talajállapot és terhelési indikátorok számíthatók. Az adatbázis folyamatos töltésével a lekérdezések folyamatosan frissülnek.
Paraméter tábla
Nitrát bemosódás Terhelési indikátor (1): Felhasznált N műtrágya hatóanyag (kg/ha) (2010/2011) • Intenzív dózisok: az ország 38%-án
Nitrát bemosódás Terhelési indikátor (2): Trágyázási szaktanácsadás N egyenlege /környezetkímélő ajánlás/ (kg/ha) (2010/2011) N egyenleg a Proplanta alapján szántóföldeken (2010/11) 300
N Hiány (medián és 25-75%) Kiugró érték N Többlet (medián és 25-75%) Kiugró érték
250
„<”39%
„>”26%
• Növényfajtánként eltérő • Mennyire volt precíz a tápanyag gazdálkodás?
Nitrogén egyenleg (kg/ha)
• „=”35%
200 150 100 50 0 -50 -100 -150 -200 -250 -300 Igen gyenge
Gyenge
Közepes N ellátottság
n (N-hiány) = 608; n(N-többlet) = 811
Jó
Igen jó
Nitrát bemosódás Állapot indikátor (1): A talaj mobilis nitrogén készlete • 3 réteg vizsgálata alapján • N készlet 0-30 cm • N készlet 30-60 cm • N készlet 60-90 cm • N készlet összesítve A 100 kg/ha-os mobilis nitrogén készlet indokolatlan nagy N dózisú trágya terhelésekre utal, mely a nem szakszerű tárgyázási gyakorlat hosszú távú eredménye.
Nitrát bemosódás Állapot indikátor (2): Nitrát bemosódásának veszélye • Potenciális bemosódás valószínűsége nagy = „veszélyes helyzet” • Bemosódási veszélye a táblák 13,1 %-ban Vagyis a vizsgált táblák 13,1 %-án a nitrát a gyökérzóna alá mosódhat, így tovább haladva nitrát szennyezést okozhat a talajvízben megjelenve.
d l Pé
a
Nitrát bemosódás Összegezve: • Vannak intenzíven műtrágyázott táblák (38%), ahol a Nitrogén feldúsulás/bemosódás veszélye magasabb. • A túlzott műtrágya dózisok kihelyezése miatt szintén megvan a veszélye a N bemosódásnak (26%), annak ellenére, hogy sok helyen éppen kevesebb kihelyezés történt. A hibás N gazdálkodás dominál, csak 35%-nál volt egyenlő a kihelyezett és elvitt N mennyiség. • Ugyanezt mutatják az állapotindikátorok is: • a táblák 30%-án magas N készletet találtunk, ahol ha a következő gazdálkodási években nem történik magasabb N felvétel, akkor felgyorsulhat a bemosódás, elérve a telített zónát, ill. a talajvizet, vízszennyezést okozhat. • A táblák 13,1%-án már a mélyebb talajszintekben is veszélyesen magasabb az N mennyiség.
Köszönöm a figyelmet!
http://projects.rissac.hu/tdr/ http://okir-tdr.helion.hu/
