Talajképző folyamatok: szikesedés és a szikes talaj javítása Blaskó Lajos phD-kurzus 2014.04.17
A szikesdés kb. 3.8 millió hektárra terjed ki Európában
Szikes talajok Európában (Forrás: Szabolcs I., 1974)
Európában szikes talajok A Kárpát-medencében, Romániában, Bulgáriában, Ukrajnában, Oroszországban Franciaországban és az Ibériai félszigeten fordulnak elő
Kontinentális és mediterrán klímaövezetek
A szikesedés költségei Európában Yearly cost of salinisation in selected countries (million €) (LB: lower bound; UB: upper bound) Spain
On-site costs
Off-site costs
Total
Agricultural yield losses
Hungary
Bulgaria
LB
UB
LB
UB
LB
UB
42.71
137.64
70.16
133.91
1.08
5.38
Infrastructure damage
12.08
18.23
1.32
Environmental damage
4.83
7.29
0.53
59.62
154.55
95.68
159.43
2.93
7.23
min max Luca Montanarella EUROPEAN COMMISSION JOINT RESEARCH CENTRE Institute for Environment and Sustainability TP 280I-21020 Ispra (VA), Italy
Szikesedés Na felhalmozódás a talajoldatban és/vagy a kolloidok felületén
Szikesedés/sófelhalmozódás (Várallyay et al.,2005) Felhalmozódás Na+ ! !
a szilárd ! és/vagy folyadék !
fázisban
Mg2+
kics. Na+: ESP (szolonyec) lúgos kémhatás (pH)
! Korlátozott termékenység:
fiziológiai víz tápanyag toxicitás
fizikai: extrém vízgazdálkodás !!
Oldható sók(semleges, lúgosahidrolizáló) (szoloncsák)
felvétel
Salinity/sodicity accumulation of Na+ ! !
Salt-affected soils are soils that contain considerable amounts of exchangeable sodium-ions and/or soluble salts.
in the solid ! and/or liquid !
phases of the soil
Mg++
exch. Na+: ESP (sodicity)
soluble salts (salinity)
A magnézium hatása Mg2+ has the largest hydrated radius among all cations although its ionic radius is the smallest.
A kedvezőtlen hatás oka: a Mg-ion hidratált ionátmérője nagyobb, mint a kalcium ioné. Következésképp a a kicserélhető magnéziumot tartalmazó talaj több vizet adszorbeál. A magnézium növeli a talajrészecskék duzzadását, diszperzióját, csökkenti az aggregátumok stabilitását. Rontja a talaj vízvezető képességét.
http://www.clays.org/journal/arc hive/volume%2043/43-4433.pdf
Keren, R. 1991. Specific effect of magnesium on soil erosion and water infiltration. Soil Sci. Soc. Am. J. 55:783787.
Magnézium szikesedés
Néhány külföldi irodalmi forrás a Mg talajfizikai hatásáról
• S. NARASIMHA RAO AND PAUL K. MATHEW: EFFECTS OF EXCHANGEABLE CATIONS ON HYDRAULIC CONDUCTIVITY OF A MARINE CLAY http://www.clays.org/journal/archive/volume%2043/43-4-433.pdf • Keren, R. 1991. Specific effect of magnesium on soil erosion and water infiltration. Soil Sci. Soc. Am. J. 55:783-787. • Summer, M. E. 1993. Sodic soils: new perspectives. Aust. J. Soil Res. 31:683 - 750.
A kedvezőtlen hatások nagy Mg-telitettség mellett mutathatók ki.
Saját vizsgálatok magnézium fizikai hatásairól Jelentősebb kedvezőtlen hatás: A humuszminőség (a Ca-mal telített humusz aránya) romlott Mg kezelés hatására.
A magnéziumra visszavezethető talajfizikai hatások; úgymint a duzzadás/zsugorodás, peptizációs hajlam, higroszkóposság, holtvíztartalom növekedés, nem túl jelentősek. A magnézium talajfizikai tulajdonságokban is megnyilvánuló károsításával elsősorban a Na és Mg együttes hatásaként kell számolnunk.
•
Blaskó L. Karuczka: Zárójelentés: A T-022704 OTKA nyilvántartási számú “A magnézium felhalmozódás okainak és talajtani hatásainak kutatása. című témáról (1997-2000.)
A Mg hatásai Többváltozós regresszió analízis az AL-oldható Ca, Mg, Na kapilláris vízemelésre gyakorolt hatásáról réti szolonyec talajon Független változó: X1=AL-Ca, X2=AL-Mg, X3=AL-Na meé/100 g Függő változó: kapilláris vízemelés (5 óra) R2 = 0,632447
Paraméter
(A) b1(Ca) b2(Mg) b3(Na) •
Érték
Hiba
t-érték
Prob>/t/
8,64247 0,004 -0,0971 -1,6367
0,2284 0,00589 0,07569 0,10611
37,8386 0,67886 -12831 -15,424
0,0001 0,498 0,20097 0,0001
Blaskó L. Karuczka: Zárójelentés: A T-022704 OTKA nyilvántartási számú “A magnézium felhalmozódás okainak és talajtani hatásainak kutatása. című témáról (1997-2000.)
Szikes Kicserélhető Na>5 % Kicserélhető Mg>30 %
Só-felhalmozódást okozó természeti tényezők:
• Nátriumot tartalmazó ásványok mállása, a keletkező nátrium sók korlátozott kílúgzódása • Talajvízszint emelkedés természetes hatásra. • A klímatikus vízhiány (PET-Cs) növekedése • A terület elárasztása nagy sótartalmú vizekkel. • Széllel szállított nagy sótartalmú talajrészecskék lerakódása (Tengerpart menti sávokban).
A terület elárasztása nagy sótartalmú vizekkel
.
2004: The total inundated zone is estimated at ca. 60 000 sq. km. http://eusoils.jrc.ec.europa.eu/library/themes/salinization/
Az emberi tevékenységre visszavezethető sófelhalmozódás: • Öntözés nagy sótartalmú vizekkel. • Emelkedő talajvízszint emberi tevékenység következtében (béleletlen csatornákból való szivárgás, víztározók, mesterséges tavak az öntözővíz egyenetlen kijuttatása, nem megfelelő vízelvezetés). • Trágyák, javítóanyagok használata, különösen intenzív agrotechnika körülményei között és korlátozott kilúgzás esetén; • Hulladékvizek (termálvíz, stb.) kihelyezése szennyvizzel való öntözés. • A talaj szennyezése sós vizekkel és ipari melléktermékekkel.
A szikesedés következményei: (Várallyay et al.,2005
)
• Nővényi élet (talajtermékenység, mezőgazdasági termelés: termeszthető növények és ezek termése; természetes vegetáció, ökoszisztémák) • A talajélet (biodiverzitás /biológiai sokféleség/ ); • A talajok érzékenysége (megnövekedett eróziós potenciál, sivatagosodás, szerkezet leromlás, aggregátumok szétesése, talajtömörödés); • Hidrológiai ciklus, vízgazdálkodás (az extrém víháztartási helyzetek (árvíz, belvíz, túlnedvesedés, aszály) növekvő kockázata –gyakoriság, tatama, erőssége); • Az elemek megváltozott bio-geokémiai körforgalma (növényi tápanyagok, szennyezők, és egyéb káros elemek, vegyületek)
Talaj-degradációs folyamatok kölcsönhatásai Erózió Szerves anyag
Tőmőrödés
Árvíz, belvíz, főldcsuszamlás
Biodiverzitás csökkenése
Lokális és diffuz szennyeződés
Szikesedés Talajkérgesedés
(Várallyay et al.,2005)
TALAJDEGRADÁCIÓS RÉGIÓK
Magyarország talajai Genetikailag szikes talajaink területe 560 ezer ha. A másodlagosan szikesedéstől veszélyeztetett területek mélyben sós nagysága elérte a 400 ezer ha-t.(KSH,1986), vagyis a szikesedés problémája mintegy 960 ezer ha területet érint .
A szikes talaj kialakulása: csapadék kevesebb, mint a párolgás PÁROLOGTATÓ TÍPUSÚ TALAJ -magas talajvíz -a talajvíz sós
0,2-2m talajvíz
- benne sok Na
párolgás
Na+
Na+ Na+
Na+ Na+
Kapilláris emelkedés meghatározó szerepe a sók felemelkedésében A porozitás teszi lehetővé, hogy a víz megtalálja útját az talajban.
A víz a kapillárisok ereje révén szívódik fel az anyagban. A kapilláris nedvesség felszívódása mérhető. Ez az erő a víz molekuláinak a pórusok vége felé törekvő tulajdonsága révén alakul ki.
Felszálló nedvesség - Kapillárisok r h = 2 x felületi feszültség r x sűrűség x gravitáció
h Normál esetben ez azt jelenti, hogy h = 0.000014 m2 r
A nedvesség felszívódásának magassága (h) fordítottan aránylik a kapilláris sugarához (r). Ha a pórus mérete 0,1 mm, a nedvesség 14 cm magasra emelkedik, de ha 0,01 mm a pórus mérete, a nedvesség magassága 1,4 m is lehet. A talajbankialakuló pórusok akár 0,001 mm-esek is lehetnek, tehát >> sok lehetőség van a felszálló nedvesség kialakulására.
Önszabályozó visszacsatolási folyamat? A Na-tartalom növekedése csökkenti a kapilláris emelkedést
Önszabályozó folyamat? A Na-tartalom növekedése csökkenti a kapiilárisemelkedést
Mi a helyzet a nyomás alatt levő talajvízzel? Az AL- Na és a kapilláris emelés között meghatározott lineáris összefüggés alapján becsülve a karcag-pusztai réti szolonyec talajon talajon 5,5 meq/100g ALoldható Na tartalomnál (a kicserélő kapacitás 14-15%ának megfelelő Na) peptizálódnak a talajrészecskék olyan mértében, hogy a talaj kapilláris emelőképessége lecsökken
Geomorfológiai és hidrológiai jellemzők, • amelyek befolyásol(hat)ják a szikesedést
Medence jelleg
Medence jelleg
A medence két kapuja
Dévény gate
Dévényi kapu
Iron gate
Vaskapu
A Kárpát medence geológiai múltja Mi töltötte fel a medencét?
H A R M A D K O R
N E G Y E D K O R
M I 25 millió év O C É N
P L I O C É N P L E I S Z T O C É N
Kárpátok
Tiszia masszivum
10 millió év Nyílt tenger
600 ezer év Lösz Homok
Pannon tenger Lefolyástalan tó Folyóvízi üledék Feltöltődési folyamatok
Holocén 12 ezer év
Talajképző kőzet
Talajképző kőzetek Alaphelyzet Lösz Ca-ban gazdag Folyóvízi üledék Alpokból eredő: sok Ca Kárpátokból:kevés Ca Homok: Duna-Tisza köze:Caos Nyírség: kevés Ca Az elárasztás, a folyók vándorlása változatos kombinációkat hozott létre. A Nagykunságban szigetszerű löszmaradványok, víz által szállított „átmosott löszön” és folyóvízi üledékeken indult meg a talajképződés.
A tengeri eredetű sók elhelyezkedése
A medence szélén: a felszínhez közel
a medence belsejében: több száz méteres takaróréteg alatt
Magyarország vízzel borított és árvízjárta területei a folyószabályozási munkálatok előtt. 1 - időszakosan vízzel borított területek 2 - állandóan vízzel borított területek
Vízrajzi múlt
A nagykunsági zálogbirtok térképe Mikoviny Sámuel (1731) Hadtörténelmi Térképtár
A
A
Mirhó fok, Kakat ér- Kakat mocsár ----Az első gátépítési helyszín
Mirhó fok
Kakat ér
Kakat mocsár
1785
Madaras Űllő
Hortobágyi híd, Zádor híd
A Zádoron vezető fábol készlült hidat először 1783-ban említik. 1805-ben újabb fahíd épült. 1806-1809 között épült meg a 9 nyílású kőhíd. Építésekor az ország leghosszabb boltozott kőhídja volt. Ezt a nagyszerű építményt pusztította el az 1830-as nagy árvíz. A hatalmas víztömeg sodorta el a Zádor-híd 2-2 szélső nyílását. A híd pusztulása miatt az országos közlekedés is megbénult egy ideig. A forgalom helyreállítása halaszthatatlan érdek volt, így amíg az árvíz nem vonult le, a híd pótlására egy fahidat építették Szvitek Ignác szolnoki ácsmester 24 nap alatt elkészítette az új hidat. A kőhíd helyreállításához 1833-ban kezdtek hozzá.
A nagykunsági zálogbirtok térképe Mikoviny Sámuel (1731) Hadtörténelmi Térképtár
A
A
A nagykunsági zálogbirtok térképe Mikoviny Sámuel (1731) Hadtörténelmi Térképtár Karcag A
Űllő
A
Mirhó fok, Kakat ér- Kakat mocsár ----Az első gátépítési helyszín
Mirhó fok
Kakat ér
Kakat mocsár
1785
Madaras Űllő
Az egykori medreken keresztül a folyók ma is befolyásolhatják a felszínalatti vizeket.
Karcag környékének vízborítottsági állapota a folyószabályozás előtt Száraz
Német sziget Szt. Ágota halom
Időszakos vízborítás
Tolvaj hát Kápolna hát Túri hát Apavára sziget
ÁllanÁ vízdó l borítás
Hegedűs hát
Sárga halom
Magyarka halom
Kara János sziget
Karcag környékének talajtípusai Mezőségi Szikes Réti
A megközelítés módszere:
Talaj és vízforgalmi (csapadék, elfolyás, ráfolyás, talajvíz) folyamatok összefüggései catena
A megközelítés módszere:
Talaj és vízforgalmi (csapadék, elfolyás, ráfolyás, talajvíz) folyamatok összefüggései catena
Miért nem szikes a réti talaj? (a szikesedés éghajlati és hidrológiai feltételei fennállnak) Ráfolyás? Kisebb sótartalmú talajvíz?
Catena---talaj összefüggés
Réti talajok
az időszakos átnedvesedés hatására keletkeznek, az időszakos levegőtlenség jellegzetes szervesanyagképződéssel jár. Az aneorob mikroorganizmusok fekete ragacsos humuszt hoznak létre, a mennyisége 3-6%. Az A-szint szemcsés, sokszögletű, szürkés színű. A B-szint hasábos, rozsdafoltok, vasborsók és glejfoltok mutatják a redukciót. Ezek a talajok nehezen művelhetők.
Vas kiválások réti talaj B-szintjében
Láptalajok: az év nagy részében vagy állandóan vízzel borított területeken buja lápi növényzet alakul ki, és jellemző a tőzegképződés. A talajvíz süllyedése után a láptalaj erősen zsugorodik, fokozódik a levegőzés, és a tőzeg rostos szerkezete átalakul, sötét humusz keletkezik, majd ez tovább bomolva kotu-vá alakul. A tőzeg alatt gyakran találunk mésziszapot. - mohaláp talajok: a tőzegmoha szerves anyagának felhalmozódása és humifikálódása útján keletkeznek. - rétláp talajok: különböző tulajdonságú és vastagságú tőzegrétegek építik fel. Legfelül van a koturéteg, alatta a szuroktőzeg, alatta glejes iszapot találhatunk. A humusztartalom a fölső rétegben 10-15%, az alatta levőben 20%. - lecsapolt és telkesített rétláp talajok: az emberi beavatkozás annyira megváltoztatta, a tulajdonságaikat hogy külön csoportba kell foglalni őket.
szoloncsákos réti talajok: ezt a talajtípust a réti talajfejlődés, és a sófelhalmozódás jellemzi. - szolonyeces réti talajok: a réti talajképző folyamatokhoz kismértékű szikesedés társul, amit a kicserélhető Na értékei jeleznek. - típusos réti talajok: löszös alapkőzeten, vagy karbonátos illetve mentes laza üledéken képződnek. A talajvíz szintje 3m-nél magasabban van. - öntés réti talajok: olyan öntésterületen alakul ki, mely mentesült az ismétlődő vízborítás alól, de a talajvíz közelsége vagy a régi elöntések még éreztetik a hatását. A talajfejlődés réti jellegű, de a szelvény morfológiájában az öntési eredet jól felismerhető. - lápos réti talajok: kialakulásukban mind a láposodási, mind a rétiesedési folyamat szerephez jutott. A vízgazdálkodása kedvező, a tápanyagellátottsága jó. - csernozjom réti talajok: olyan réti területek, melyek hosszabb ideje mentesek a felszíni-, és a talajvíz hatása alól.
Talajképző kőzet
A talajszelvény rétegzettsége Abádszalók: réti öntés
Karcag: Réti mezőségi Asz. 6 szelvény: Iszap
Iszap
Agyag
Agyag
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0
10 714 0 C
%
70 80
50 60
30 40
10 20
cm
BC
B 60 34 -1 -6 07 0c cm m
A
033 cm
Homok
90 10 0
C2
C1 B2 B1 10 78 A 50 20 5010 14 -7 -5 20 8 0 5 0 cm cm cm cm 0 cm
Kg. 9 szelvény:
Homok
%
A megközelítés módszere:
Talaj és hidrológiai folyamatok összefüggései Catena
Éghajlati feltétel • A Kárpát-medencét övező hegyvidéki területeken a csapadék meghaladja a lehetséges párolgást, ezért itt nagymérvű éghajlati vízfelesleg alakul ki. • A medence belseje felé haladva a vízfelesleg nagysága csökken, sőt a medence belsejét elfoglaló síkvidéki területeken - ahol a lehetséges párolgás sokévi átlagban meghaladja a csapadékot - jelentékeny éghajlati vízhiány lép fel.
A talajok vízfogalmának alaptípusai Erős felszíni elfolyás
Kilúgzásos típus
Egyensúlyi típus Párologtató típus
Szikesedés a párologtató vízforgalmú talajokon
Átlagos csapadék és párolgás adatok Karcagon Jan I.
Feb II.
Már Ápr III. IV.
Máj Jun V. VI.
Jul VII.
Okt X.
Nov XI.
Dec XII
∑ IXII
42
48
45
36
527
79
40
12
0
678
+33
+36
-151
Aug Sze VIII IX.
Csapadék (mm)
24
27
32
43
54
68
56
52
Párolgás (mm)
0
0
17
50
96
120
141
123
Csapadék-párolgás (mm) = éghajlati vízhiány
+24
+27
+15
Kilúgozás
-7
-48
-52
-85
-71
Felfelé irányuló vízmozgás
-37
+8
Kilúgozás
Talajvíz áramlás a medence belsejébe
Szikes talajok Magyarországon (Szabolcs,1974)
Kloridos/szulfátos szoloncsák Szódás szoloncsák
Szódás szoloncsákszolonyec Meszes réti szolonyec Meszes szolonyeces réti Réti szolonyec
Szteppesedő réti szolonyec Szolonyeces réti
Mélyben sós csernozjom Potenciálisan szikes
A szikes talajok típusai
Szoloncsák
Réti szolonyec talaj
Szoloncsák
Folyamatok: Jellemző: sófelhalmozódás az Aszintben Talajvíz-szint ≤1m Nagy sókoncentráció Sókivirágzáok Monoton profil szoloncsák talajok: magasan elhelyezkedő talajvíz hatására alakulnak ki, a talajszelvény fehér vagy világosszürke
Kifejezett hidromorf bélyegek
Szoloncsák a víz hatására kialakult hidromorf talajok, a tulajdonságaikat a talajvíz
közelsége, illetve a benne oldott Na-sók határozzák meg. A vízben oldható sók mennyisége szerint megkülönböztetjük: - kevesebb, mint 0,05% : a termesztett növények nem érzékenyek rá. - 0,05-0,15% : gyengén szoloncsákos, a só-érzékeny növények nem termeszthetők. - 0,15-0,4% : szoloncsákos, csak kevés só-tűrő növény él meg.
- 0,4-nél nagyobb % : erősen szoloncsákos, kultúrnövények nem termeszthetők.
A felfele áramló nedvesség hatására a talajoldat betöményedik, és a talajkolloidok felületén az Na-ion adszorbeálódik. A kicserélhető ionok mennyisége nem éri el az 5%-ot, akkor a talaj nem szikes. 5-15% között gyengén szikes, 15-25%-ig a talaj szikes és 25%-felett a talaj erősen szikes. A kolloidok felületén megkötött Naionok miatt a talaj nedvesen szétfolyó, szárazon pedig kőkemény. A Nasók milyensége alapján megkülönböztetünk semleges kémhatással oldódó sókat, és lúgosan hidrolizáló sókat. Az utóbbiak inaktiválják a lecserélt Ca-ionokat. A szikes talaj vízgazdálkodása, és a levegőzöttsége egyaránt rossz. -szoloncsák talajok: magasan elhelyezkedő talajvíz hatására alakulnak ki, a talajszelvény fehér vagy világosszürke. - szoloncsák-szolonyec talajok: a szintekre való tagozódás már felismerhető: - az A-szint 5cm körüli, szerkezet nélküli. - A B-szint szerkezete hasábos, tömött színe sötétebb, szürkésbarna. Humusztartalma 1%, a vízgazdálkodása rossz.
High soluble salt content: • Saline soils • In the context of agricultural problem soils, saline soils are soils in which a high salt content dominates the problems related to agricultural land use. • They are characterized by an electrical conductivity (EC) of typically more than 15 dS/m. • In the World Reference Base (WRB) soil classification system saline soils mainly occur in the Reference Soil Group of Solonchaks.
-
Réti szolonyec talajok
-
a mélyebben fekvő talajvízszint csak az alsóbb szinteket tudja táplálni sókkal. Az A-szintben a Na-ionok helyett a Ca-ionok veszik át a szerepet, így kialakulhat a morzsás szerkezet. A humusztartalom 2-3%, a vízgazdálkodásuk kedvezőbb az előbbieknél.
-
- sztyeppesedő réti szolonyec talajok: a talajvízszint még mélyebben van, emiatt az A-szint vastagabb, a szikesedést okozó sók mélyebbre húzódnak. A humusztartalma 2-3%, és jelentős mértékben Ca-mal telített. - másodlagosan elszikesedett talajok: azok a talajok, melyek az emberi beavatkozás hatására. Ez a folyamat kétirányú lehet, másodlagos szolonyecesedés, és másodlagos szoloncsákosodás.
A szolonyec típusú szikesek kialakulása
Előfeltételek: Száraz és nedves viszonyok váltakozása Kis vízben oldható sótartalom Duzzadó/zsugorodó agyag
Átlagos értékek: ESP 5-15% gyengén fejlett szerkezeti elemek ESP>15% oszlopos szerkezet Lekerekített tetejű oszlop: kilúgozás
Lekerekített tetejű oszlop: kilúgzás
High exch. Na+: ESP (sodicity): • Sodic soils • In the context of agricultural problem soils, saline soils are soils in which a high sodium content dominates the problems related to agricultural land use. • They are characterized by a natric horizon associated with humus-rich surface horizons and saline subsoils • In the World Reference Base (WRB) soil classification system sodic soils mainly occur in the Reference Soil Group of Solonetz. .
Duzzadás/ zsugorodás/ repedezés szerepe a talaj képződésében
KgRM
100
98
98 KiuR
96
96
KpRsz
94
94
LkMM
92
92
90
90
88
88
86
60
Asz
50 40 30 20 10 Nedvességtartalom (W%)
86
0
Zsugorodás(%)
100
Száradó szikes talaj
A réti szolonyec talaj altípusai
A 0cm A 7cm
Kérges
A 8cm
A 15 cm
Közepes
A 16cm
Mély
A szolonyec típusú szikes talaj termékenysége* a kilúgozott A-szint mélységétől függ.
*víz és tápanyag tározó képesség, gyökérzóna mélysége
A Na-sók milyensége alapján megkülönböztetünk semleges kémhatással oldódó sókat, és lúgosan hidrolizáló sókat. Az utóbbiak inaktiválják a lecserélt Ca-ionokat. A szikes talaj vízgazdálkodása, és a levegőzöttsége egyaránt rossz.
A szikesedést okozó sók:NaCl,Na2SO4, Na2CO3, NaHCO3
pH(H2O)
A Na-sók milyensége alapján megkülönböztetünk semleges kémhatással oldódó sókat, és lúgosan hidrolizáló sókat. Az utóbbiak inaktiválják a lecserélt Ca-ionokat. A szikes talaj vízgazdálkodása, és a levegőzöttsége egyaránt rossz. 10,2 10,0 9,8 9,6 9,4 9,2 9,0 8,8 8,6 8,4 8,2
pH(H2O) Lin. Y=8,67+5,08X R=0,8357 n=131 p<0.0001
0,00
0,05
0,10 0,15 Na2CO3 %
0,20
0,25
Na-karbonát és a kicserélhető Na lúgosító hatása
A LÚGOS KÉMHATÁS (Na2CO3 NaHCO3, kicserélhetőNa) FIZIKÓ-KÉMIAI HATÁSAI
• Lúgos kémhatás • A talajkolloidok duzzadása nő • A duzzadt agyag a vizet nem engedi át • A sók nem moshatók ki • A szódás szikesedés nehezen, ill. nem visszafordítható folyamat
Só és kicserélhető Na Talajfizikai hatások
Na a talaj/víz rendszerben
Vízoldható só
Kicserélhető Na Indikátorok:
só% elektromos vezetőképesség (EC) dS/m
Kics.NaT% = Kics. Na * 100 / T), Kics.NaS% = (KicsNa Na * 100 / Σ (Kics. Ca+Mg+K+Na)
SAR = [Na +]/([Ca 2+ ]+[Mg 2+ ]) ½
Koagulált kolloidokat tartalmazó talajban a víz az aggregátumok közötti nagy pórusokban mozog
A diszpergált talajrészecskék eltömik a pórusokat és akadályozzák a víz beszivárgását
Másodlagos szikesedés • Okok: Talajvíz-szint emelkedés • Öntözés • Víztározók • Halastavak • Sós vizek kijuttatása
A másodlagos szikesedés jellemző esetei
…Ok:
rossz Minőségű öntözővíz
M É L Y S É G
M É L Y S É G
Ok: talajvízszint emelkedés
and/orSAR Só és/vagy kicserélhető and/orSARNa-tartalom növekedés A másodlagos szikesedés helye
Öntözővíz minősége Oldott anyagok: összes sótartalom (mg/l) vagy vezetőképesség; Na %; SAR érték; szódában kifejezett fenolftalein lúgosság. .
Sótartalom Veszély
TDS (ppm or mg/L)
dS/m or mmhos/cm
Nincs
<500
<0.75
Kicsi
500-1000
0.75-1.5
Mérsékelt
1000-2000
1.5-3.00
Komoly
>2000
>3.0
http://www.lenntech.com/applications/irrigation/salinity/salinityhazard-irrigation.htm#ixzz1u49HDgqk
Öntözővíz minősége Összes sótartalom: általában nem következik be sófelhalmozódás, ha az öntözővíz sókoncentrációja 500 mg/l-t nem haladja meg. Mély talajvizű, laza talajokon 500-1000 mg/l megengedett.
Az öntözővíz só-tatalma • Az öntözés jelentős só-terhelést okoz még jó minőségű öntözővíz használata esetén is, amely általában 200-500mg/l oldható sót tartalmaz. • 500 mg/l sótartalmú víz 1000m3-rében 0,5 t só van. 6000-10000m3/ha víz kiöntözése 3-5 t/ha só-terhelést okoz évente.
Öntözővíz minősége Na %: kationok közötti nátrium részarányt fejez ki Na Na% 100 (Ca 2 ) ( Mg 2 ) ( Na ) ( K )
Ha a víz hidrokarbonátos: a Na % maximum 35%. Ha a víz klorid, vagy szulfátos: a Na % maximum 45%.
Öntözővíz minősége Na2CO3 (szóda) tartalmú vizek fenolftalein lúgosságot mutatnak: Lúgos vizek hatására a Ca és Mg-ionok kicsapódnak és a Na-ionok válnak uralkodóvá. a Na arány nő, SAR-érték Lúgos közegben a talaj peptizálódik, az adszorpciós felület nagyobb lesz, Na adszorpció történik. A talajkolloidok duzzadása megnő
Öntözővíz minősége SAR érték: nátrium adszorpciós arány SAR
Na Ca 2 Mg 2 2
Szikesítő hatást fejezi ki. A víz koncentrációjának emelkedésével a szikesedés veszélye fokozódik.
Öntözővíz vezetőképessége (ECw) (dS/m 25°C) és SAR-értéke •
(ECw)
•
< 0.75 Kis só-tatalom (elfogadható) 0.75 – 3.0 Növekvő kockázat (közepes minőség) > 3.0 Súlyos kockázat (rossz minőség)
• •
SAR érték: < 10: elfogadható 10 – 25: közepes minőség > 25: rossz minőség)
talaj ECe talajkivonat (dS/m at 25°C) < 2 Kis hatás, ill. nincs hatása a növényekre 2 – 4 Csak az érzékeny növényekre hat 4 – 8 A legtöbb növényre kedvezőtlen hatású 8 – 16 A toleráns növényekre is hat > 16 A nagyon toleráns növényekre is hat
ESP érték < 10 elfogadható 10 – 35 közepes > 35 sok
From: Plant Nutrient Management in Hawaii’s Soils, Approaches for Tropical and Subtropical Agriculture J. A. Silva and R. Uchida, eds. College of Tropical Agriculture and Human Resources, University of Hawaii at Manoa, ©2000
Sótartalom átszámítások • • • • • • • • • •
Vezetőképesség 1 S cm-1 (1 mho/cm) = 1000 mS/cm (1000 mmhos/cm) 1 mS/cm-1 (1 mmho/cm) = 1 dS/m = 1000 mS/cm (1000 micromhos/cm) Vezetőképesség mmol (+) per liter: mmol (+)/1 = 10 × EC (dS/m) Öntözővíz és talajkivonat 0.1-5 dS/m.tartományban Vezetőképesség átszámítása ozmótikus nyomásra (OP): OP(bar) = 0.36 × EC ( dS/m) Vezetőképesség átszámítása mg/l-re: mg/l = 640 × EC (dS/m) Forrás: http://www.fao.org/docrep/x5871e/x5871e04.htm
A kritikus talajvízszint meghatározás elvei
Só mérleg számításon alapuló módszer:
„kritikus” =
Az a talajvízszint mélység, amely adott sótartalmú talajvíz, illetve a kilúgozást befolyásoló talajtulajdonságok mellett még nem okoz só felhalmozódást - Legfontosabb meghatározó tényezői: - talaj és öntözővíz sótartalma - a talaj vízgazdálkodási típusa - Eredmény: táblázatos, illetve grafikus formában a vizsgált talajra leolvasható a kritikus talajvízszint mélysége - Jellemző esetek: üzemi öntözőcsatornából történő öntözésben a mélyebb rétegek só felhalmozódása. Jó minőségű öntözővíz, de béleletlen földmedrű csatornák, csőkútból való öntözés többnyire rossz minőségű víz feltalaj másodlagos szikesedés.
A talajvízszint emelkedésre visszavezethető másodlagos szikesedés
A 2000 évi és az1956-1960 évek átlagos talajvíz-állás különbsége Forrás: Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Rt. Hidrológiai Intézet
Öntözési monitoring
Az emelkedő talajvíz-szint által okozott másodlagos szikesedés néhány jellemző esete Talajtípus Sótartalom Sótartalom Hely Öntöző növekedés növekedés gép t/ha
t/ha
0-40cm
40-100cm
Besenyszög
Réti talaj
Waldhauser
0
9.52
Kuncsorba
Réti talaj
Linear
0.28
0.28
Kisújszállás
Csernozjom-réti
Bauer
1.1
3.34
Jász- Nagykun- Szolnok megyei öntözési monitoring 1989-1992 -62 vizsgált szelvényből 29-ben volt só-tartalon növekedés -20 pozitív szelvény eredetileg is mélyben sós volt -A sótartalom növekedés többnyire a mélyebb rétgekben(40-100cm) volt -A sótartalom ott nőtt, ahol a talajvíz-szint 180-100 cmig emelkedett
Vízborításos sáv a csatorna mentén Karcag-Kisújszállás 2005 tavaszán
Rossz minőségű öntözővíz* által okozott másodlagos szikesedés Növekvő kicserélhető Na * Németéri csatorna
Elektromos vezetőképesség (EC)=0.953.67mS/cm Na adszorpciós arány (SAR)=7.89-50.34 Na%=77-96
Karcag „Kunmező”
A szikesedés napjainkban Fő tendenciák: • Csökkenő csapadékmennyiség
• Növekvő párolgás • Növekvő klimatikus vízhiány • Csökkenő/ növekvő talajvízszint
•A szikesedési folyamatokra gyakorolt hatás: Só-felhalmozódás vagy kilúgzás?
20
csapadékhiány
20000
15000
csapadék 10
párolgás
1201410000
vízhiány 5
5000 0 0 -5 -5000
-10
6627: 23=288
6627
19 84 .0 6. 15 19 86 .0 6. 1 19 88 5 .0 6. 15 19 90 .0 6. 15 19 92 .0 6. 15 19 94 .0 6. 15 19 96 .0 6. 15 19 98 .0 6. 15 20 00 .0 6. 1 20 02 5 .0 6. 15 20 04 .0 6. 15 20 06 .0 6. 15
-15
-10000
Össz. érték (mm)
Vízhiány (P-E0) (mm)
15
Halmozott csapadék, párolgás és klimatikus vízhiány adatok 18642 (Karcag, 1984-2007)
A 2000 évi és az 1956-1960-as évek átlagos talajvízállásának különbsége
red
Éghajlati és hidrológiai tendenciák Csökkenő csapadék
Korlátozott kilúgozás
Növekvő párolgás
Növekvő klímatikus vízhiány
Talajvíz-szint csökkenés
Növekvő öntözési igény
Felfelé irányuló víz és só mozgás
A kapilláris felemelkedés lehetősége csökken
Másodlagos szikesedési veszély
Az ellentétes hatású folyamatok eredője: kilúgozás vagy só-felhalmozódás?
Liziméter
Réti szolonyec talaj sómérlege liziméteres kísérletben (Kauczka) Talajvízből Talajvízből
Növény kiv. Növény kiv. Talajvízbe
.
Talajvízbe
Dréncsövön
Mérleg komponensek; SB:talajvízből bejutott; SK:Talajvízbe kijutott; SD:drénen keresztül ; SN;növény által kivont; SÖ:öntözővízzel bevitt; SE:felszíni vízzel elvitt; SF:műtrágyával bevitt; SM:összes só-mérleg
Só-mérleg száraz és csapadékos évben (Karuczka,1999)
1,6
Talajvíz-mélység:170, 120, 90cm Évjárat: Sz: száraz, N: nedves
Kacagi puszta Réti szolonyec
1,2
Sómérleg (t/ha)
0,8
!
0,4 0,0 -0,4 -0,8 -1,2 170 Sz
170
N
120 Sz
120
N
90 Sz
90
Talajvíz-mélység (cm), évjárat (Sz,N)
N
Talajvíz-szint ( cm)
Talajvíz-szint és sótartalom változás a Tisza tó hatásterületén Abádszalók térségében
-100 -150 -200 -250 -300 -350 -400 -450 -500 -550 -600
NK1/6
2062
1660
Abádszalók Nk1/6 2062 1660 221
221
1996 1997 1998 1999 2000
A Talajvédelmi Információs és Monitoring (TIM)
• A talajmonitoring célja a talajtulajdonságok térbeni eloszlásának és időbeni változásainak szisztematikus regisztrációja. • A hazánkban 1992 óta üzemel Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer. 1236 pont. Ebből 865 ponttal reprezentálja az ország mezőgazdasági művelésű területeinek talajállapotát
1236 pont. Ebből 865 ponttal reprezentálja az ország mezőgazdasági művelésű területeinek talajállapotát
A speciális mérőhelyek a veszélyeztetett, illetve már szennyezett területek jellemzését szolgálják 188 ponton, amelyek kijelölését
A speciális pontok típusai: - Degradálódott területek. Főleg mezőgazdasági művelésű területeken elsősorban a természeti erők, valamint az ember tevékenységével létrehozott degradációs folyamatok által veszélyeztetett talajok: szél és víz okozta erózió, savanyodás, sófelhalmozódás, szikesedés, tömörödés, talajszerkezet leromlás, biológiai degradáció, talajszennyezés
55 monitoring pont közül
38 esetében sótartalom csökkenés volt kimutatható az 1 mes talajrétegben
Rétegenkénti sótartalom változás az 55 pont átlagában 1.sz.1992 1.sz.1998 -2.sz1992 2.sz1998 -3.sz.1992 3.sz.1998 -4.sz1992 4.sz1998 -5.sz.1992 5.sz.1998
0,00
Sótartalom változás 1992-1998 között Jász Nagykun Szolnok megyei TIM pontok alapján
0,02
Só% ...sz.:1. 2. 3 .4. 5. talajszint TIM 1992-1998 Jász- NagykunSzolnok m
0,04
0,06 Só (%)
0,08
0,10
0,12
Szikes talajok javítása
Előadás anyagát készítették: Dr. Blaskó Lajos
A talajjavítás fogalma • Talajjavításon, azoknak az eljárásoknak az összességét értjük, • amelyek a talaj termékenységét tartósan növelik valamely talajhiba kiküszöbölésével, • vagy valamely eddig hiányzó kedvező talajtulajdonság létrehozásával
A talajjavítás módjai, eszközei • A megcélzott állapot eléréséhez felhasznált eszközöket tekintve • kémiai, • mechanikai • és biológiai talajjavításról beszélünk. • A teljes javítási és vízrendezési eszköztár térségi szemléletű együttes alkalmazása az ún. “komplex melioráció”.
• A kémiai javítás a talaj kémhatásának 5,5-8,2pH értékek között tartását, és kicserélhető kalcium uralkodóvá tételét célozza. • A mechanikai javítás olyan lazítási eljárásokat jelent, amelyek a talaj tömődöttségét a szokásos művelt rétegnél mélyebben (60-90cm) mérséklik. • A biológiai javítás fogalomkörébe tatoznak mindazon eljárások, amelyek a talaj biológiai aktivitását, szervesanyag készletét növelik, és ezáltal javítják fizikai, kémiai és kolloidikai tulajdonságait. • A teljeskörű vízrendezés a felesleges vizek elvezetését, a talajvízszint szabályozását és esetenként a hiányzó víz öntözéssel való pótlását jelenti
Mit kezdjünk szikes talajaikkal? Történeti visszatekintés A szikes talajok hasznosításának és a különböző hasznosítás érdekében szükséges talajjavítási módszerek alkalmazásának kérdése a folyószabályozások, a szántóföldi növénytermesztésnek a korábban vízzel elöntött területekre való kiterjesztése óta napirenden van..
A szikes talajok hasznosításának és a különböző hasznosítás érdekében szükséges talajjavítási módszerek alkalmazásának kérdése a folyószabályozások, a szántóföldi növénytermesztésnek a korábban vízzel elöntött területekre való kiterjesztése óta napirenden van..
1785 Mirhó fok
Kakat ér
Kakat mocsár
Madaras Űllő
A talajjavításnak Magyarországon több mint 200 éves múltja van
• Az első útmutató : • TESSEDIK, S. (1804): Über die Kultur und Benützung der so genannten Székes-felder in der Gegend an der Theiß. • Lübeck, I.R. Patriotisches Wochenblatt f. Ungarn.
Kb.160-170 év: Hogyan javítsuk a szikes talajt?
• Száraz, vagy kimosásos, öntözéses • Mész, digóföld vagy gipsz Irinyi volt az első tudós, aki a gipszet talajjavításra ajánlotta. Eugene W. Hilgard (1833-1916)
Irinyi János (1817-1895)
University of Berkeley Hilgard Hall
A kémiai és fizikai korlátozó tényezők összefonódása
„Fizikai szikes” Nagy agyagtartalom Duzzadó/zsugorodó agyag Felszíni kérgesedés és cserepesedés Korlátozott vízmozgás a talaj tömegében, gyors átfolyás és kiszáradás a repedéseken keresztül
Szikes talajok javításának történeti áttekintése
• • Tessedik Sámuel (1742-1820) meszes altalajterítés (digózás) • • •
• szikes talajra a sárga altalajból felhozott meszes, agyagos földet terítenek• a szolonyec típusú szikesek egyik javítási módja. A szikes terület közelében (v. altalajában) szénsavas meszet és gipszet bőven tartalmazó ún. sárgaföld van. Ezt a (valaha olasz kubikosokkal kitermeltetett és ezért digóföldnek is nevezett) réteget terítik el és keverik össze a szolonyeces feltalajjal. • Nagyváthy János (1755-1819)–mészkőpor, égetett mész
• • Irinyi János (1819-1895) szódás szikeseken –gipsz •
A konyári tó" (1839), amelyben az ott található sziksóval és annak előállításával foglalkozott. Ebben a szikes talajok javítására is kitért, kalciumsókkal (kalcium-klorid, kalcium-nitrát, mészkő, gipsz) akarta megkötni a sziket. A magyar szódás szikesek gipsszel történő javítását, amely később általánosan alkalmazott eljárás lett, először Irinyi javasolta.
•
• 1975
• •
a mésszel javítható szikesek javítása befejeződött • Szikes talajok mélylazítása • Komplex meliorációs rendszerek kialakítása
Irinyi János (1817-1895) 1817-május 17-én született a Bihar vármegyei Nagylétán (ma: Létavértes). Apja, id. Irinyi János kiváló mezőgazdász volt. Nagyváradon végezte középiskoláit, majd a Debreceni Kollégium joghallgatója lett.1836-ban a bécsi Politechnikumban folytatta tanulmányait, ahol főleg kémiával foglalkozott. Fontosabb évfordulói: 1840 Gyufagyárat alapított 1848 Kossuth kinevezte az állami gyárak főfelügyelőjévé 1849 A szabadságharc leverése után börtönbe került 1863-1882 között a debreceni István gőzmalom igazgatója lett. 1895-december 17-én hunyt el Vértesen. Találmánya mellett tudományos tevékenysége a kémiára és a mezőgazdaságtanra terjedt ki. Egyik első terjesztője volt Magyarországon a korszerű kémiának. Első munkája, "Über die Theorie der Chemie" (Berlin, 1838) a kémia elméleti kérdéseivel foglalkozik. Tankönyvét, "A vegytan elemei"-t háromkötetesre tervezte, de csak egy kötete jelent meg Nagyváradon 1847-ben.
Irinyi volt az első tudós, aki a gipszet talajjavításra ajánlotta.
A zajtalan és robbanásmentes biztonsági gyufát 1836-ban a magyar Irinyi János szabadalmaztatta még vegyészhallgató korában. Professzora, Meissner Pál egyik sikertelen kísérlete gondolkodtatta el, és a kálium-klorátot ólomperoxiddal cserélte fel. A foszfort meleg vízben oldotta fel, majd a kicsapódott foszforszemcséket ólom-szulfiddal és gumiarábikummal elegyítette. A fenyőfa gyufaszálak fejét a képlékeny masszába mártogatta, majd hagyta keményre száradni. Találmányát és a gyártási jogokat eladta Rómer István bécsi gyógyszerésznek, aki az Irinyi-féle biztonsági gyufa gyártásán meggazdagodott, míg Irinyi szegénységben halt meg 1895-ben.
Értekezett a szikes talajok javításáról is. A magyar szódás szikesek gipsszel történő javítását először Irinyi javasolta.
Eugene W. Hilgard (1833-1916) •
From Wikipedia, the free encyclopedia:
• Eugene W. Hilgard BornJanuary 5, 1833 Zweibrücken, Germany Died January 8, 1916 (aged 83) Berkeley, California Residence U.S.Fields soil science • Institutions • University of Mississippi University of Michigan
University of California, Berkeley • Alma mater Royal Mining School University of Zurich University of Heidelberg Doctoral advisor Robert Bunsen • Eugene Woldemar Hilgard (January 5, 1833, Zweibrücken, Germany – January 8, 1916, Berkeley, California) was a German-American expert on pedology (the study of soil resources). An authority on soil chemistry and reclamation of alkali soils, he is considered the father of modern soil science in the USA.
University of Berkeley
A szikes talaj javítása
A só-felhalmozódás folyamatának megszakítása A sók kilúgzásának javítása
A kicserélhető kationok megfelelő arányának beállítása A talaj fizikai vízgazdálkodási tulajdonságainak javítása
A talajjavítás első üteme réti szolonyec talaokon • a Tessedik-i kezdetektől az 1960-as évekig • a mélyebb A-szintű, semleges, legfeljebb gyengén lúgos kémhatású, következésképp CaCO3tartalmú, javítóanyagokkal (meszes altalaj, cukorgyári mésziszap, őrölt mészkőpor) javítható réti szolonyec és szolonyeces réti talajok javítására került sor. • Kísérletek, próbálkozások kedvezőtlenebb adottságú területeken is voltak, de a sikertelenség miatt ezeket csak rövid ideig folytatták.
Szikes talajok javítása különböző javítóanyagokkal 2000-2006
Terület, ha
Talajjavító anyag 2000 őrölt gipszkő
2001
2002
40
20
lignites gipsz gyári gipsziszap mészkő őrlemény cukorgyári mésziszap
1
50
243
hulladék mésziszap egyéb összesen
20002006
2003
2004
266
90
20
2006
összesen
25
40
27
152
0
0
0
0
60
50
11
121
209
366
0
106
0
343
281
368
156 22
2005
0
775 2 010 0
156
558
932
621
55 2 188
1 142
1 318
1 079
1 077 4 992
Talajjavítás és vízrendezés kapcsolata
Ca- tartalmú javítóanyag
Porózus Ca-talaj A só-felhalmozódás folyamatának megszakítása A sók kilúgzásának javítása A kicserélhető kationok megfelelő arányának beállítása A talaj fizikai vízgazdálkodási tulajdonságainak javítása
Nátrium
Ca
Diszpergált Na-talaj A rendszerből távozó Na-ion
A szikes talajok hasznosítása és a különböző hasznosítás érdekében szükséges talajjavítási módszerek alkalmazása
• Az 1950-es1960 években a szikes talajú gyepek feltörése • A jelen : 1985-ben még 2700 ha-n végeztek szikes talajjavítást, 1995 óta megjavított szikes talaj csak néhány száz hektár. • Magyarországon a szántóterület a közeljövőben várhatóan 1 millió hektárral fog csökkeni. A szikes talajok területe közel1 millió hektár. • Kivonandó terület= Szikes talaj???
Javítsuk-e a szikes talajt?
• Ellenérvek: • Elegendő jó minőségű talajjal rendelkezünk. • A jobb talajokra irányuló befektetések sokkal nagyobb hatékonysággal térülnek meg. • A növénytermesztés ökonómiai mutatói kedvezőtlenek.
A szántóhasznosítás és a talajjavítás melletti főbb érvek
• A szikes talajok aránya egyes tiszántúli kistérségeken belül a 70%-ot is meghaladja. • Legeltetés, állatlétszám? • A kis mértékben szikes talajokon jó minőségű búza termelhető
A szántóhasznosítás és a talajjavítás melletti főbb érvek
• A szikes talajok aránya egyes tiszántúli kistájakon belül a 70%-ot is meghaladja. • A kis mértékben szikes talajokon jó minőségű búza termelhető
A Nagyalföld kistájai, a szikesek területének részarányával
.
A hasznosítási módok hatása a juheltartó képességre AchilleoFestucetum pseudovinae gyeptársulásban (1996-2000)
Hasznosítás
Legeltetéses Kaszálásos
Vegyes SzD5%
Juheltartó képesség (db/ha) Szárazanyaghozam alapján
Nyersfehérjehozam alapján
2,55 2,07
3,29 2,21
3,01 0,36
3,37 0,82
Csízi I.: A hasznosítási módok hatása a növényi összetételre, a termésre és a juheltartó képességre extenzív kezelésű gyeptársulásban http://www.date.hu/acta-agraria/2003-10/csizi.pdf
Legeltetés, állatlétszám? A gyepet hasznosító állatállományok létszámának nagyarányú csökkenése maga után vonta a gyepről származó takarmány iránti igény mérséklődését, amely következtében drasztikusan visszaesett a gyepek hozamának hasznosítása A jelenlegi juh létszám igényét 280000ha fedezné. (Feltételezve, hogy a juhállomány 70%a szikes legelőn legel.)
Ahol nem kérdés a szikes talaj javítása: Alkali Soils Reclamation
Land development along with 30cm high bunds to ensure rainwater storage and uniform distribution of irrigation water
Uniform gypsum application (10-15 t/ha ) in upper 10 cm depth
Soil sampling for determination of gypsum requirement
Ponding of water for a minimum of one week before transplanting of rice
A szikes talaj javíthatóságának alapkérdései Biztosítható-e drénezés nélkül hosszabb távon a negatív só mérleg? Milyen a javulás sebessége? Melyik a leghatékonyabb javítási mód? Milyen növénnyel hasznosítható a javított szikes talaj?
Szikes talajok típusai és javításuk Kialakulásukban és tulajdonságaikban a vízben oldható sók döntő szerepet játszanak. ( talajoldatban oldott állapotban,talajkolloidok felületén, kristályos sók alakjában) •Szoloncsák talajok •Szoloncsák-szolonyec talajok •Réti szolonyec talajok •Sztyeppesedő réti szolonyec talajok •Másodlagosan elszikesedett talajok
Szoloncsák talajok
• Felsőbb szintjeire a vízben oldható Na sók felhalmozódása jellemző. • Szelvényfelépítésük nem mutat erős tagolódást.a vízben oldható sók mennyisége legtöbbször már a feltalajban eléri a 0.3-0.5%ot és a sófelhalmozódás maximuma is a feltalajban van (szóda, ritkán NaCl, vagy NaMg-szulfát). • Legtöbb esetben már a feltalajban van szénsavas mész. Kémhatása erősen lúgos. A pH sokszor 9-nél nagyobb.
Előfordulásuk / meszes szódás szikesek / • Duna-Tisza közén,főleg a Kiskunságban,Szeged környékén,Kiskunfélegyháza környékén, valamint a tiszántúlon kisebb foltokban (Nyírség)
• Talajvíz:80 cm körül • Növényzet:Sziki mézpázsit /Puccinellia limosa/,pozsgás zsázsa /Lepidium cartilegineum/, útszéli zsázsa /L.draba/ • Szántóföldi hasznosításra nem alkalmasak! Vízgazdálkodásuk igen kedvezőtlen. • Javításuk gipszezéssel (90%-os gipszkőpor) • Legelőnek, rétnek, skatulyázással és nitrogén trágyázással javíthatók a kedvezőtlen tulajdonságai.
Szoloncsák-szolonyec talajok
• Hasonló az előző típushoz, a talajvíz mélyebben (-1-1.5 m körül) helyezkedik el. • A szintekre való tagozódás határozottan felismerhető,a sok vízoldható sót tartalmazó B szint nehezen ázik át, glejfoltok, rozsdásak, helyenként humuszbemosódás. • Egyes változatoknál szologyosodás.
Előfordulásuk, növényzetük
• Összefüggő területeket főleg a Duna völgyben találunk. Kisebb szigetszerű foltokban a szoloncsákos legelő területekből kiemelkedve. • Sovány csenkesz (Festuca pseudovina), cickafark (Achillea millefolium) • Szántóföldi hasznosításra nem alkalmas talajok.
Réti szolonyec talajok • Hazánk legelterjedtebb szikes talaja. • A legfelső szintekben megindulhat a kilúgzás-a só lefelé mozdul,a sós szint mélyebbre helyeződikszolonyecesedésről beszélünk. • A kilúgzási A szint gyengén savanyú v. semleges körüli kémhatású,viszonylag kis só-és és kicserélhető Na tartalmú, kedvezőbb vízgazdálkodású.Felszínét sokszor fehér por borítja. • Oszlopos szerkezetű B szint! A talajvíz 1,5-3 m között változik.
•Talajvíz-szint változás réti csernozjom (RCS) és réti szolonyec talaj (RSZ) alatt • 1994-2011 között
•18/8X
•18/5 X
Összefüggés a talajvíz mélysége és sótartalma között
7 E C m é rt Y = 4 ,8 2 - 0 ,0 0 6 4 X R = - 0 ,5 0 7 0 n = 9 6 P < 0 .0 0 0 1
E C (m S /c m )
6 5 4 3 2 0
50
100
150
200
T a la jv íz m é ly s é g (c m )
250
Réti szolonyec talajok előfordulása, javítása
• Főleg a Tiszántúlon,Nyugati főcsatorna mentén, Hortobágyon,JNK-Szolnok megye területén,Debrecen,Körös-Berettyó,Békéscsaba, Hódmezővásárhely,Szeged,Tisza jobb partja mentén Tokajtól a Zagyváig kisebb foltokban.Duna-Tisza közén főleg karbonátos változata. • Sótűrő gyepnövényzet, szántóföldi művelésre a mély esetleg közepes réti szolonyec alkalmas, • ő. árpa, búza, cirok, lucerna, köles, napraforgó. • Meszezés, gipszezés, sárgaföld-terítés
Sztyeppesedő réti szolonyec
• A talajvíz mélyebben helyezkedik el (3 m –nél mélyebben),ezért egy szántóföldi hasznosítás szempontjából kedvezőbb kilúgzási folyamattal találkozunk. • Talajvízszint csökkenés oka lehet: folyók bevágódása,teraszok kialakulása, lecsapolás,ármentesítés. • Legjobb tulajdonságú, termősziknek nevezzük. • Oldható sók és a mész is mélyebben van.(C szint)
Sztyeppesedő réti szolonyec Növényzet, javítás
• Könnyen javítható szikesek,meliorációval termékenységük javítható.(meszezés, sárgafölddel való terítés, gipszezés) • Előfordulása a Tisza völgyéhez kötött,Tiszántúl, Nagykunság,Körösök környéke, Tisza jobb partján, karbonátos változatok a Duna-Tisza közén • Általában szántóföldi művelés alatt álló területek,v. jó minőségű legelők. • Sziki pozdor, fehér tippan, réti ecsetpázsit,sziki utifű, veresnadrágcsenkesz
Talajvízszint szabályozás: A magyarországi szikes talajokban a só-felhalmozódás legfőbb forrása, a felszín közelébe emelkedő sós talajvíz.
A talajvíz felemelkedése és ezzel a szikesedés végérvényes megszüntetése olyan területeken, ahol talajvízszint emelkedési tendenciák hatnak csak altalajcsövezéssel vagy nyílt árkos drénezéssel oldható meg teljes biztonsággal.
Felszíni víz elvezetése: A szikes talajok többsége rossz vízáteresztő képessége következtében még olyan területeken is, ahol a talajvíz mélyebben van felszíni vízborítástól is veszélyeztetett.
A mélyebb
talajvizű, de belvízképződésre hajlamos talajon nélkülözhetetlen a művelési eljárás a felszíni víz elvezetését biztosító felszínalakítás, amit a tervezett vízvezető vápa vonalában folyamatos szétszántással, valamint vetést követően a csatornanyitó eke használatával oldhatunk meg.
•Tervszerű, megelőző jellegű, száraz talajállapotban elvégzett felszínalakításra lenne szükség
Céldrén a felszíni vizek elvezetésére
A vízfelesleg lecsapolása • A talajban tárolt túlzott mennyiségű víz elvezetése és a talajvízszint felszín közelbe való emelkedésének megakadályozására a nyílt árkos lecsapolás, illetve az alagcsövezés, a vakonddrénezés, illetve ezen eljárások kombinációja szolgál.
Mezőszerű drén
• a szívócsövek szabályosan, többnyire párhuzamosan futva csapolják le a felesleges vizet, illetve akadályozzák meg a talajvíz felemelkedését.
A dréncsövek mélységének megválasztása • Figyelembe kell venni az alábbi hatásokat: Minél mélyebb a dréncső, annál hatékonyabb és nagyobb mélységben szabályozza a talajvizet, de emellett • számos hátránya is van a mélyebb fektetésű szívó- és gyűjtőrendszernek: – Több vizet visz el és hosszabban üzemel, ezért működése drágább. – Az elvitt nagyobb mennyiségű víz a száraz periódusban hiányozhat. – A mély fekvésű dréncső kötött talajokon csak a talajvizet szabályozza, de nem képes elvezetni a felszíni vizeket, mert nem lehet a dréncső fektetési mélységéig lazítani a talajt.
Nagy agyagtartalmú talajokon sekély drénezés • Az előnyök és a hátrányok mérlegelése kötött talajokon az ún. sekély, kb. 1-1,5 m fektetési mélységű dréncsövek javára dőlt el. • A sekély drén melletti legfőbb érv, hogy a kötött, nagy agyagtartalmú talajok vízvezető képessége mélylazítás és kémiai javítás nélkül rendkívül rossz. A fizikai és kémiai javítás maximális mélységét a rendelkezésre álló mélylazítók határozzák meg. A hazánkban megtalálható mélylazítók többsége legfeljebb 60 cm mélységig képes a talajt meglazítani
Miért „sekély drén”? • A sekély drén melletti legfőbb érv, hogy – a kötött, nagy agyagtartalmú talajok vízvezető képessége mélylazítás és kémiai javítás nélkül rendkívül rossz. – A fizikai és kémiai javítás maximális mélységét a rendelkezésre álló mélylazítók határozzák meg. – A hazánkban megtalálható mélylazítók többsége legfeljebb 60 cm mélységig képes a talajt meglazítani
Drénezés és talajlazítás kapcsolata • Az árok vízáteresztő anyagát olyan magasságig kell visszatölteni, hogy az mélylazítóval elérhető legyen. A felső lazított talajréteg, a drénárok anyaga és a dréncső között létrejövő vízvezetési kapcsolat lehetővé teszi a felszíni vizek viszonylag gyors levezetését.
Szikes gyepterületeken a víz visszatartás
• Jól bevált módja a “skatulyázás” néven ismert eljárás, amikor a rétegvonalak mentén ekével létrehozott barázdákkal gátolt 150200 m2-es parcellákat hoznak létre, amelyek megakadályozzák a felszíni víz elfolyását.
A talajjavítási döntések megalapozásában első lépés a hidrológiai viszonyok tisztázása. A szikes talajokat a talajvízzel való kapcsolat szempontjából SZABOLCS (1979)
az alábbi csoportokba sorolta. 1.csoport: A talajvíz kapilláris emelkedéssel jelenleg is eléri a felszíni rétegeket, a felszíni réteg sótartalma 0,2 %-nál több. Az ide tartozó talajok csak drénezéssel, a sótartalom jó öntöző vízzel való kimosásával, valamint kémiai anyagokkal javíthatók. 2.csoport: A talajvíz csak időnként emelkedik a felszíni rétegekig. A felszíni réteg sótartalma 0,2 %-nál kevesebb. A drénezés nem mindig szükséges, a kémiai és mechanikai talajjavítás általában hatásos, de nedvesebb, magas talajvízállású években a növénytermesztés sikertelen lehet. 3.csoport: A talajvízszint süllyedési tendencia tartósan érvényesül. A felszíni rétegek sótartalma maradvány jellegű. A felhalmozódási szintek kicserélhető Na tartalma 10-15 %-nál kevesebb. A kilúgzott réteg vastagsága 15-20 cm-nél mélyebb. Altalaj-drénezés nem, de felszíni vízelvezetés szükséges, az olcsóbb kémiai és mechanikai talajjavítási eljárások sikeresen alkalmazhatók
Talajjavítás a talajvíz helyzete szerint Genetiai tipus
1 Szoloncsák-szolonec Réti szolonec szologyos talajok (sekély és közepes) 2 Szteppesedő réti szolonec szologyos talajok
3 Mély szolonyec és szology, Szolonyeces réti talajok
Talajvíz
Állandó magas talajvízhatás
Időszakos
talajvíz-hatás
Nincs
talajvíz-hatás
A felszíni réteg Talajavítás vízoldható sótartalma Több,mint 0.2 % (kb. 4 mS)
Drénezés és kémiai javítás
kb 0.2 % (kb. 4 mS)
Kémiai javítás, mélylazítás és drénezés, ha szükséges
Kevesebb, mint 0.2 % (≤4mS)
Kis mennyiségű javítóanyag, megfelelő agrotechnika és növény (mélylazítás, lucerna stb.)
A javítóanyag megválasztása • A szikes talajok sokfélesége miatt a javítóanyag meghatározásának módszere sem lehet egységes minden talajon. • Az alkalmazható javítóanyagféleségek eldöntéséhez szükség van a feltalaj kémhatásának és a mészmentes réteg mélységének ismeretére. • 7,20 pH-ig, ha a karbonátos réteg 30 cm-nél mélyebben van: CaCO3-tartalmú javítóanyag (digóföld, mészkőpor, cukorgyári mésziszap, lápi mész) alkalmazható. • 7,21-8,20 pH értékek között CaCO3 CaSO4 * 2H2O tartalmú kombinált javítóanyag alkalmazható. (A gipszből származó Ca aránya pH-tól függően 10-30 % között változik.) • pH>8,21: CaSO4, 2H2O, CaCl2, Fe,SO4, Al(SO4)3 savak, lignit és más kéntartalmú anyag alkalmazására van szükség.
Javító anyag féleség megválasztása és a számítás alapja
Ca CO3
Ca SO4
Ca SO4
Ca Cl2 H2SO4
Szteppesedő réti szolonyec Mély réti sz. Közepes réti sz.
S Ca CO3
Ca CO3
Szoloncsák Kérges réti szolonyec
7,20 pH-ig, ha a karbonátos réteg 30 cm-nél mélyebben van: CaCO3-tartalmú javítóanyag (digóföld, mészkőpor, cukorgyári mésziszap, lápi mész) alkalmazható. 7,21-8,20 pH értékek között CaCO3 CaSO4 * 2H2O tartalmú kombinált javítóanyag alkalmazható. (A gipszből származó Ca aránya pH-tól függően 10-30 % között változik.) pH>8,21: CaSO4* 2H2O, CaCl2, Fe,SO4, Al(SO4)3 savak, lignit és más kéntartalmú anyag alkalmazására van szükség
A kémia talajjavítás fő célja szikes talajokon Szikes talajokon: a szikes talajok kémiai javításának fő célja az adszorbeált nátrium kicserélése, és a telítetlen állapot megszűntetése. Ezzel a talaj fizikai tulajdonságai is javulnak. MÓDJAI: altalajterítés (sárgaföld terítés, digózás) a gipszezés azoknak a lúgos talajoknak a megjavítására alkalmas, melyek már feltalajukban tartalmaznak szénsavas meszet és vízben oldható sókat. kombinált eljárásról beszélünk, ha a meszezést, vagy az altalajterítést egészítjük ki kisebb-nagyobb gipsz adagokkal. a lignitporos talajjavítást elsősorban lúgos kémhatású szikesek javítására használják. Biológiai talajjavítás során a talaj kedvezőtlen tulajdonságait termesztett növény segítségével szüntetjük meg. Ilyen módszer a zöldtrágyázás.
A szikes talajok javítás szerinti osztályozása Genetikai típus Szteppesedő réti szolonyec (mély)
Szteppesedő réti szolonyec (mély és közepes)
Javítás szerinti osztályozás Mésztelen, gyengén savanyú
Javítási eljárás Meszezés, vagy meszes altalajterítés (digóföld)
Mésztelen, semleges Meszezés, vagy kémhatású meszes altalajterítés (digóföld)
A szikes talajok javítás szerinti osztályozása (2) Genetikai tipus
Javítás szerinti osztályozás
Szteppesedő réti szolonyec (közepes) Közepes és sekély réti szolonyec
Mésztelen, gyengén lúgos
Javítási eljárás a)Meszezés, vagy mész+gipsz b)digózás) 1)Feketeföld aláterítéssel 2)Gipszezéssel kombinálva
Feketeföld: a digóbányák humuszos talajú fedőrétege)
A szikes talajok javítás szerinti osztályozása (3)
Genetiai tipus
Javítás szerinti osztályozás
Javítási eljárás
Közepes és sekély réti szolonyec, szódás szolonyec
Lúgos, vagy meszes szódás (szekezetes Bszinttel)
solonchaksolonetz
Meszes szódás Lignit por, vagy CaCl2, H2SO4, HCl (szekezetsB-szint tartalmú javítóanyag, vagy nélkül) melléktermék
Lignit por, vagy CaCl2, H2SO4, HCl tartalmú javítóanyag, vagy melléktermék
Szikes talajjavítás
Terület, ha
Talajjavító anyag 2000
őrölt gipszkő
2001
40
lignites gipsz gyári gipsziszap mészkő örlemény cukorgyári mésziszap
1
50
243
hulladék mésziszap egyéb összesen
2002
20
2003
2000-2006
2004
266
90
összesen
2006
25
40
27
152
0
0
0
0
60
50
11
121
0
106
0
209
366
343
281
368
775
2 010
0
0
156
156 22
2005
558
932
621
55
2 188
20 1 142
1 318
1 079
1 077
4 992
A javítóanyag mennyiségének meghatározása 7,2 pH érték alatti talajokon a savanyú réti talajokkal megegyező számítási eljárást alkalmazzuk: Mészszükséglet = y1 * 0,1 * KA * 1,73
7,21 – 8,20 pH tartományon belül a MEHLICH-módszerrel meghatározott kicserélhető Na-mal egyenértékű Ca mennyiséget adjuk a talajhoz. 8,21 pH érték fölött: A HERKE módszerével meghatározott kicserélhető + szóda formában levő Na-mal egyenértékű Ca-mennyiségével számolunk. A javítóanyag mennyiségi számításhoz szükség van a javítandó réteg mélységének ismeretére. A talaj térfogattömegét 1,3 g/cm3-nek feltételezve 1 meé Na kicserélésére 1 cm mélységben 65 kg/ha CaCO3, illetve 112 kg/ha CaSO4 * 2H2O-val számolunk. Kis sótartalmú talajokon (0,1 % alatt) alkalmazható a HERKE-féle ülepítéses eljárás, amikor az 1:2,5 talaj: víz arányú talajszuszpenzióhoz növekvő mennyiségű javítóanyagot adunk és a sorozat azon tagját vesszük alapul, ahol a szuszpenzió kitisztul.
Gipsz Szilárd ionos vegyület, amely kalcium kationokból (Ca 2+) és szulfát anionokból (SO42-) épül fel, emellett szerkezetében két molekulányi víz (H2O) is helyet kap: összetétele CaSO4•2 H2O.
A kalcium (Ca 2+ ) szulfát (SO42-) ionok kettős rétegeket alkotnak, és a kettős rétegeket vízmolekulák (H2O) kettős rétege választja el egymástól.
CaSO4*2H2O
(Égetett gipsz: (CaSO4*1/2H2O)) • A gipsz (CaSO4*2H2O) óvatos hevítésével keletkezik. Az égetett gipsz az alábbi exoterm reakció szerint visszaalakul CaSO4*2H2O-vé. CaSO4*1/2H2O + 3/2H2O => CaSO4*2H2O Ha a kristályvizes kalcium-szulfátot annyira kihevítjük, hogy az összes kristályvizét elveszíti, agyonégetett gipszet (CaSO4) kapunk. • Az agyonégetett gipsz nem köti meg a vizet, így nem alkalmas építészeti és gyógyászati célokra.
Savak hatása
Gipsz hatása
Gipsz mennyiség számítás 1meé Ca-t szogátató gipsz CaSO4*2H2O
Elem/vegyület
Relatív tömeg
A gipszben levő db
A gipszben levő tömeg mg/100g
Ca S
40 32
1 1
40 32
O H2O Összes tömeg
16 18
4 2
64 36 172
1 Ca 2Na-ot cserél le Így 172/2=86mg CaSO4*2H2O/100g talaj kell 1meé/100g talaj Na kicseréléséhez 86mg/100g=860mg/kg=0,86g/kg
A javítandó talaj tömege • 1cm-es réteg 1ha terület (kg) • Térfogattömeg(Tt g/cm3)*100000 • Gipsz(t/ha)=0,86*Tt (g/cm3)*Kicserélendő Na (meé/100g)*javítandó réteg(cm)*10
Kicserélendő Na számítása • • • • •
Mért T-érték Kics Na % Cél Na % Példa: T-érték 30 meé/100g talaj
• • • • • •
Kicserélhető Na %=18 Javítási cél: Kicserélhető Na legyen 4% Na 18%=30*0,18= 5,4meé/100g Na 4% =30*0,04=1,2meé/100g Kicserélendő Na=5,4-1,2=4,2 meé/100g talaj
Szikesek B szintjének javítása 1960-as évek: Intenzív melioráció a Bszint javítása érdekében:
Őszi búza termése réti szolonyec talajon 4 év átlagában különböző meliorációs módszerek alkalmazásával
Kezelés
Termésátlag t/ha
Terméstöbblet %
t/ha
Kezeletlen
2.42
100
-
CaCO3 a feltalajba
2.69
111
0,27
CaCO3 a feltalajba/0,5CaSO4B-szintbe
2.99
123
0,57
CaCO3 a feltalajba/1,0 CaSO4B-szintbe
3.20
132
0,78
A szikes talaj javíthatóságának alapkérdései
Biztosítható-e drénezés nélkül hoszabb távon a negatív só mérleg? Milyen a javulás sebessége? Melyik a leghatékonyabb javítási mód? Milyen növénnyel hasznosítható a javított szikes talaj?
Történeti áttekintés Az 1970-es évektől: Komplex melioráció
Kinagyított felszíni egyenlőtlenség
A karcagpusztai tartamkísérlet
Run-off/run-on situations (SURFER 7.0)
A 6-os parcella átlagsótartalmának és a két mintavételi pont sótartalmának változása 1977-1995 között
A 2-es parcella átlagsótartalmának és a két mintavételi pont sótartalmának változása 1977-1995 között
84,3 84,2
84,3
47,85
30
84,28 84,26 25,05
29,4 25,05
84,24
mBf (m)
40
20 84,22
15,6
Sótartalom (t/ha)
84,1
28,95 25,95
84 20,4
20
83,9
18,6
14,55 13,95
10
83,8 83,7
10,5
84,2 0
83,6 0
84,18 1977
1981
207
203
1989
Parcella átlag
1977
1995 mBf_207
605
mBf_203
613
A 2-es parcella kis sótartalmú termőrétegének változása 1977-1995 között (átlag- és a két mintavételi pont) 84,32 1989
1995
0
84,3
-10
-10
84,28 -20 -26,7 -30
-30 -40
84,24 84,22
-40
-50
84,26
-50
84,2 84,18
-60
-60
-70
84,16 84,14
Átlagmélység (cm)
207
203
mBf_207
mBf_203
Kis sótartalmú (<0,1%) termőréteg mélysége (cm)
0 1981
mBf_605
mBf_613
A 6-os parcella kis sótartalmú termőrétegének változása 1977-1995 között (átlag- és a két mintavételi pont)
mBf (m)
Kis sótartalmú (<0,1%) termőréteg mélysége (cm)
0 1977
Parcella átlag
83,5 1995
Drénezett
Drénezés nélkül
0
0 1989
1981
0 1977
84,3 1981
1989
1995 84,2
-20 -30
84,1
-30 -32,9
-40
84
-50 -60
-60 -68,3
-70 -80
-60 -68,6
83,9 83,8
-80
-90
-90
-100
83,7 83,6
Átlagmélység (cm)
605
613
mBf_605
mBf_613
mBf (m)
49,05
Sótartalom (t/ha)
40
84,32 55,35 52,05
mBf (m)
60
A sótartalom változása 1977-2000 között
2/
A kicserélhető Na-tartalom(meq6100g) változása 1977-1989 között
Mélység cm
DIGO
CaSO4 D/0
CaSO4 CaSO4 D/0
CaSO4 CaSO4 D/5 m
D/0
0-20
-6.71**
-5.56**
-5.17**
-5.81**
20-30
-6.67**
-8.14**
-6.79**
-9.60**
30-40
-6.60**
-4.93**
-3.93**
-9.77**
80-90 90-100
2.00 2.47*
3.17** 3.68**
6.33** 4.54*
-0.33 -3.17*
100-110
2.74*
2.46
5.36**
-1.83
**Szignifikáns p= 1 % D/0=drénezés nélkül
* Szignifikáns p= 5% D/5m=5m szívótávolságú drén
Drénezés hatása
A-szint
A réti szolonyec típusú szikes talaj altípusai:
B-szint
A kilúgzott A-szint mélyülésének sebessége?
Kapilláris emelés cm/2 h
Mikor tekinthető „kis Na tartalmúnak”, kilúgzottnak
8
?
y = 5,529 - 0.99646x r = 0,7058 n = 200 p < 0,0001
6
4
2
0
mért kap. em. Lin. ill. 1 2 3 4 AL-Na meq /100g
5
6
A kilúgzott A-szint mélyülésének sebessége különböző talajjavítási kezelések hatására 2 A:CaCO3(Digóföld)/B:0:/D0 4 ACaSO4/BCaSO4/D0
7 ACaCO3/BCaSO4/D5m
3
3
Mélység (cm)
0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -120 1975
6 ACaCO3/B0/D5m/
3 A:CaSO4/B:0/D0 5 ACaCO3/B0/D0
D5m
4 2 7
5 D5m
1980
1985
1990
1995
6
2000
Termőréteg mélység és a különböző növények termése közötti összefüggés
7
Õ. búza Köles
Napraforgó Cirok
Lucerna sz. Õ. árpa
Termés(t/ha)
6 5 4 3 2
cirok õszi búza õszi árpa
lucerna sz.
napraforgó köles
1 0
0 20 40 60 80 100 120 140 A kis Na tartalmú talajréteg mélysége (cm)
A kis Na tartalmú réteg mélysége és a termés közötti összefüggés
: 2006, mért napraforgó termés (t/h)
2,4
4,0
:Y = -0,75368 + 0,08626*X -5,47391E-4*X^2 R =0,5713 N=15 P=0,0062 2
3,5
2,2
Termés(t/ha)
2,0 1,8
2007,m értõsziborsóterm és(t/h) Parabolaillesztés
1,6
2
R=0,04597
Termés (t/ha)
3,0 2,5 2,0 1,5 1,0
n=14 P=0,77194
0,5 0,0
1,4 20
40
60
80
100
Term õrétegm élység(cm )
Őszi borsó
120
20
40
60
80
Termõréteg mélység (cm)
Napraforgó
100
120
Különböző javított réti szolonyec altípusokon mért átlagtermések
Meliorációs kezelés
Altípus
17 évi átlagtermés *
7 évi őszi búza
Jav.előtt
Jav.után 4.év
Jav.után 12.év
GE t/ha
átlagtermés t/ha **
Meszes altalaj terítés (2)
Kérges
Mély
Mély
2,66
A.gipszezés (3)
Kérges
Közepes
Közepes
2,55
A.gipszezés (17)
Kérges
Közepes
Közepes
2,03
3,90 3,82 3,14
A.mész/ B. gipsz D/5 m (7)
Kérges
Mély
Mély
3,19
4,45
*17 évi átlag: őszi búza, őszi búza, lucernaszéna, lucernaszéna + mag, lucernaszéna + mag, lucernaszéna, őszi búza, őszi búza, köles őszi búza, őszi repce, lucernaszéna, lucernaszéna, őszi búza, köles napraforgó, szegletes lednek
növényi sorrend GE-ben kifejezett átlagtermése.
A szikes talajokon termeszthető növények
A szikes talajon termeszthető növények körét elsődlegesen a
sótűrő-képesség határozza meg: Tűrőképesség
Növény
Erősen sótűrő
cukorrépa, takarmányrépa, lucerna, spárga, spenót
Mérsékelten sótűrő
cirok, árpa, búza, zab, rizs, kukorica, paradicsom, burgonya, hagyma, uborka
Sóra érzékeny
vöröshere, borsó, bab
Relative Tolerance of some Crops to Soil ESP Tolerant ESP, 35-50 Rice (Oryza sativa) Sugarbeet (Beta vulgaris)
Moderately tolerant ESP, 15-35
Sensitive ESP <15
Wheat (Triticum aestivum) Barley (Hordeum vulgare) Oat (Avena sativa) Lucerne (Medicago sativa) Turnip (Brassica rapa) Sunflower (Helianthus annus) Onion (Allium cepa) Garlic (Allium sativum)
Lentil (Lens esculenta) Soybean (Glycine max) Pea (Pisum saccharatum) Maize (Zea mays)
A növények kiválasztásánál a sótűrő-képesség mellett figyelembe kell venni a vetési időben leggyakrabban előforduló talajállapotot
Az őszi gabonafélék vetésének idején a szikes talaj viszonylag jól járható és megmunkálható állapotban van.
A nyár végi - kora őszi vetésű növények, mint pl. a repce vetési idején a talaj túlságosan száraz, és elegendő nedvesség hiányában vontatott lehet a kelés. A nyár végi telepítésű lucerna kiválóan alkalmas a talaj biológiai javítására is. A kora tavaszi vetésű növények (pl. takarmányrépa, szegletes lednek) talajmunkáit a nagyobb nedvességtartalom és a talajon járás nehézkessége késleltetheti. A késő tavaszi vetésidejű növények (cirok, szudánifű, köles) vetésének idején a talaj állapota többnyire megfelelő a magágy készítésre
A főbb szántóföldi növények vetésszerkezeten belüli aránya (%)
Jász- Nagykun- Szolnok megyében 1984-1988 között, a nagyüzemi gazdálkodás utolsó éveiben (2218 tábla adata)
Növény
Mezőségi talajon
Szikes talajon
Réti talajon
Őszi búza
49,6
50,2
42,0
Kukorica
14,5
2,4
10,8
Napraforgó
16,7
11,7
15,6
Cukorrépa
4,2
0,2
2,0
Őszi árpa
2,7
3,0
4,6
Borsó
1,0
1,0
0,6
88,7
68,5
75,6
6 növény együttesen
A fő növények mellett termesztett egyéb növények
Mezőségi talajon (11%)
Szikes talajon (34%)
Réti talajon (24%)
1.Rozs
1.Ugar
1.Rozs
2.Köles
2.Zab
2.Tavaszi árpa
3.Cirok
3.Köles
3.Zab
4.Dohány
4.Cirok
4.Köles
5.Káposztarepce
5.Rizs
5.Cirok
6.Olajlen
6.Lóbab
6.Rizs
7.Mustár
7.Káposztarepce
7-8.Lóbab, Csicseri borsó
8.Burgonya
8.Olajlen
9.Káposztarepce
9.Fénymag
9.Szója
10.Szója
10.Fejeskáposzta
10.Mustár
11-12.Ricinus, Mustár
11.Dinnye
11-12.Lucerna, Vöröshere
13-14.Cirok, Szudánifű
12.Zöldbab
13.Fűmag
15.Édes kömény
13.Paprika 14.Csemegekukorica
15-16.Lucerna, Vöröshere
A főbb szántóföldi növények talaj főtípusonkénti 5 éves(1984-1989)
termésátlaga (t/ha) Jász- Nagykun- Szolnok megyében a nagyüzemi gazdálkodás utolsó éveiben
Növény
Őszi búza Kukorica Napraforgó Cukorrépa Őszi árpa Borsó
Mezőségi talajon
Szikes talajon
Réti talajon
451 tábla
481 tábla
1286 tábla
4,38 5,65 2,02 34,90 3,25 3,41
4,11 1,77 3,8 2,41
4,58 5,77 2,03 24,8 3,79 2,54
Őszi búza szikes talajon
Kukorica már a kismértékű szikesedésre is jelentős terméscsökkenéssel reagál
.
Őszi árpa Szikesebb talajfolt Jobb talajfolt
Nagy szerves-anyag tömeget adó növények: Évelő rozs réti szolonyec talajon (Karcagi puszta 2005 170cm
)
ÉVELŐ ROZS 2005 novemberében szikes talajon
A talajt nitrogénnel gazdagító növények: Szegletes lednek és őszi borsó
Kűlönböző növények relatív termése az öntözővíz só-tartamától, (ECw) illetve a talaj telítési kivonat vezetőképességétől (ECe) függően Növény
100%
(Ayers and Westcot, 1988) 90% 75% 50%
0%
Sótűrőképe sség
ECe
ECw
ECe
ECw
ECe
ECw
ECe
ECw
ECe
ECw
Árpa
8.0
5.3
10
6.7
13
8.7
18
12
28
19
Toleráns
Cukorrépa
7.0
4.7
8.7
5.8
11
7.5
15
10
24
16
Toleráns
Cirok
6.8
4.5
7.4
5.0
8.4
5.6
9.9
6.7
13
8.7
Mérsékelten toleráns
Durum búza
5.7
3.8
7.6
5.0
10
6.9
13
8.7
20
13
Mérsékelten toleráns
Kukorica
1.7
1.1
2.5
1.7
3.8
2.5
5.9
3.9
10
6.7
Mérsékelten érzékeny
Zöldbab
1.0
0.7
1.5
1.0
2.3
1.5
3.6
2.4
6.3
4.2
Érzékeny
Õ. búza Köles
7
Napraforgó Cirok
Lucerna sz. Õ. árpa
6
Termés( t/ha)
5
cirok õszi búza
4 õszi árpa
3
lucerna sz.
napraforgó
2
köles
1 0 0
20 40 60 80 100 120 140 A kis Na tartalmú feltalaj mélysége (cm)
A cirok mint energianövény réti szolonyec talajon • Csak a gyengén szikes alkalmas • Olcsóbb N források szukségesek
Sucrosorgho szikes talajon 2008
Becsült zöldtömeg átlag: 40 t/ha Szórás terjedelme: 13-71 t/ha
T e r m é s (t/h a )
Cukorcirok zöldtermése a talaj Natelítettségének függvényében m é rt lin .ill. Y = 4 7 ,9 4 -2 ,3 9 X r= -0 ,7 4 1 6 7 n = 1 4 p = 0 ,0 0 2 3 9
50 40 30 20 10
0
5 10 A L -N a (T % )
15
A szántóföldi hasznosítás szempontjából fontosabb talajtípusok művelésének irányelvei Szikes talajok A talaj művelését befolyásoló talajtulajdonságok:
a talaj legfontosabb jellemzője a nátriumsók jelenléte a talaj oldatban, kristályos só alakjában vagy a kolloidok felületén ionos formában, sok esetben mindehhez nagy agyagtartalom párosul, fizikai, kémiai, kolloidikai tulajdonságai igen kedvezőtlenek,
A szántóföldi hasznosítás szempontjából fontosabb talajtípusok művelésének irányelvei Szikes talajok A talaj művelését befolyásoló talajtulajdonságok: tömődött, levegőtlen, nagymértékű a duzzadása ill. a zsugorodása, rossz a vízbefogadó képessége,
nátriumsók miatt víz hatására a talaj szétfolyósodik, száraz körülmények között pedig nehezen elmunkálható hantok keletkeznek.
A szántóföldi hasznosítás szempontjából fontosabb talajtípusok művelésének irányelvei Szikes talajok A talaj művelését befolyásoló talajtulajdonságok: nehéz a művelhetősége, ellenállása nagy, a művelhetőség nedvességintervalluma szűk (perc talaj), a túl nedves talajállapotban végzett művelés évekre elronthatja a talaj állapotát,
Alapművelés: törekedni kell a talaj lehető legmélyebb művelésére,
Réti szolonyec típusú szikes talajon a forgatásos művelés nem lehet mélyebb a kilúgzott A-szint mélységénél.
Ellenkező esetben a szántás felszínre hozza a szolonyeces Bszint anyagát, amely nagyobb agyag, kicserélhető nátrium és víz-oldható humusztartalma miatt rendkívül kedvezőtlen kémiai és fizikai tulajdonságú, ezért szikes talajon különösen fontos a forgatás nélküli lazító eljárások alkalmazása
a mélyművelés egyetlen lehetséges módja a mélylazítás,
Mélylazítási kutatások eredményei az 1960-s 1970-es években
Kedvező – esetenként a kémiai javítással egyenértékű eredménnyel zárultak a réti szolonyec talajon kémiai javítás nélküli mélylazítási kísérletek is (SIPOS, 1966; SIPOS és BOCSKAI, 1966; BOCSKAI, 1972; SIPOS, 1973; HALÁSZ, 1973), jelezve, hogy ezeken a talajokon a szikesség elsősorban a fizikai - vízgazdálkodási tulajdonságok leromlása révén korlátozza a növénytermesztést.
minden művelés, így a mélylazítás is, az optimális nedvességi határértékeken (a VK 60-70%-áig) telített talaj) belül történjen, ha ez nem lehetséges, akkor az optimális nedvességhatárértéknél szárazabb állapotban műveljük a talajt, nedvesebb talaj művelése legtöbbször mozgási nehézségei miatt lehetetlen.
a
gépek
Alapművelés elmunkálása, magágy készítése: mivel a talaj eliszapolódásra való hajlama igen nagy, ezért az ősszel felszántott területet nem célszerű finomra elmunkálni,
tavasszal rendszerint nedves és tömörödött a talaj felső rétege, simító és kultivátor nem használható, a tavaszi művelés munkagépe a tárcsa és a nehéz rögtörő henger, vetőágyat is kissé rögösre kell hagyni, mivel a talaj eső hatására elfolyósodik és ezt a réteget a növény nem tudja áttörni.
Talajhasználati lehetőségek
A=0-10cm
A=10-20cm
1/3 rész „erdős sztyepp„ rehabilitáció
A>20cm
1/3 rész eredeti állapot
1/3 rész szántó, főleg gabona
Réti szolonyec talaj gyeppel történő hasznosítási lehetőségei
Az „erdős sztepp” rehabilitáció lehetőségei
A szikes talajok nagyon változatosak.
A változatosság okai
• • • • • • •
Különbségek a mechanikai összetételben? Különbségek a kémiatulajdonságokban? Különbségek a vízgazdálkodásban? A mikró-domborzat? Talajvíz minőség és mélység? Állatok? …………….?
Melyik a döntő?
Hipotézis: A különbségek fő oka a domborzat és ebből adódóan a vízgazdálkodás különbözősége
Mély fekvésű
Átmeneti fekvésű
Magas fekvésű
Különböző fekvésű területek vízborítottsága és természetes vegetációja kora tavasszal Magas/Száraz fekvés
A nedves periódusban a mélyebb fekvésű helyek vízzel vannak elöntve Festuca pseudovina
Mély/ nedves fekvés
Alopecurus pratensis
Természetes vegetáció késő tavasszal
Száraz
/
sót tűrő
fajok Erodált folt
Festuca pseudovina Veresnadrág csenkesz A ráfolyó víz a mélyfekvésű részt sokáig nedvesen tartja.
Eroded freckle
Nedves körülményeket kedvelő fajok
Alopecurus pratensis Réti ecsetpázsit
Különböző fekvésű szikes talaj humusztartalma
Mélység (cm)
0 -10
Rmé
Rma
-20 -30 Rá:
átmeneti fekvés Rmé: mélyebb fekvés R ma: magasabb fekvés
-40 -50 0
1
2
3
4
Humusz%
5
6
7
A szén megkötődésének helyei CO2 megkötés Légkör
Talaj szerves anyag Óceánok Tengeri üledékek
Mennyiség milliárd tonna 578 (1700-as évek) - 766 (1999ben)
1500 -1600 38 000 – 40 000 66 000 000 -100 000 000
Szárazföldi növények
540 - 610
Fosszilis üzemanyagok
4000
http://www.physicalgeography.net/fundamentals/9r.htmlalG
A gyepek és erdők szénraktározó képessége (minimum-maximum C Gt )
Ökoszisztéma
Vegetáció
Talaj
Összesen
C t/ha
14-18
281
295-329
271-303
Közepes szélességi kör
17-56
140
158-197
79-98
Alacsony szélességi kör
40-126
158
197-284
91-131
Összesen
71-231
579
650-810
123-154
Erdők
132-457
481
613-938
211-324
Agroökoszisztémák
49-142
264
313-405
122-159
Egyéb
16-72
160
177-232
46-60
Föld összesen
268-901
1484
1752-2385
120-164
Gyepek Magas szélességi kör
Forrás: D. J. Gibson: Grasses & Ggrassland Ecology Oxford University Press 2009 books.google.hu/books?isbn=0198529198.
Domborzat (vízellátás) szerepe a szén talajbani tárolásában
A felső 30 cm-es talajréteg C tartalma mintavételi helyenként (t/ha)
Magas
71,13
Mély
123,45
95,13
76,79
83,99 101,56
81,69 106,65 153,49
89,37
99,16
Átlag(t/ha)
88,5
97,53 126,42
93,21
88,04 108,98
A 100 cm-es talajréteg C tartalma (t/ha)
Magas Mély
131,7 163,38 128,34 145,24 183,34 216,94 144,47
-
226,25 167,99 192,08 263,31 153,68 203,98 247,85 192,46
159,06 205,95
Blaskó L., Czimbalmos R., Őri N., Lengyel H. (2011) Domborzattól függő C-készlet alakulása a szikes gyep talajában. In: Lóki J. (szerk.) Az elmélet és a gyakorlat találkozása a térinformatikában II. Térinformatikai Konferencia és Szakkiállítás. Debrecen. Kapitális Nyomdaipari Kft. ISBN: 978-963-318-116-4. 35-42.p.
Humusz felhalmozódás
A kilúgzási folyamat felgyorsul
Különböző fekvésű szikes talaj sóprofilja
A fásítás lehetősége
Az erdősáv-telepítés lehetőségei szolonyec talajú szikes gyepen
• Érvek az erdősáv-telepítés mellett: szélhatás mérséklés- evaporáció csökkentés • Bakhátas erdőtelepítési technológia • Talajtani tényezők – alkalmas fafajok • Na- és szódatartalom hatása
A fásítás lehetősége
Fásításra alkalmas fajok
Fásításra alkalmas fajok
Az ezüstfa spontán szaporodásra is képes
2012 rendkívüli aszály: Magyar kőris szikes talajon
Sík vidéki fafaj. Jelentős szerepet játszik a síkvidéki égerlápokban, a tölgy-kőris-szil ligeterdőkben és a gyertyános tölgyesekben; a kőrises égerláp növénytársulás névadó fafaja. A szennyezett levegőt jól tűri; ilyen vidékeken erdősávok védőerdők telepítésére is alkalmas.
Jelentősebb fahozam a szikesekkel komplexet alkotó kisebb sótartalmú talajokon
Nyárfasor a szikes terület mélyebben fekvő részén
Szikes mezőségi talaj átmeneti zónájában telepített erdő fahozama
0
1200 Fatömeg (m /ha)
-20 -40
3
-60 -80
1000 800 600 400 200
-100
0.6
sótartalom (%)
0.8
1.0
Jó
0.4
Kö ze pe s
0.2
öz e
0.0
Gy .k
-120
pe s
0 Gy en ge
Mélység (cm)
1400
gyenge gyenge-közepes közepes jó
29/2006. (IV. 10.) FVM rendelet a talajtani szakvélemény készítésének részletes szabályairól . § (1) A termőföldön folytatott mezőgazdasági tevékenységekkel, illetve beavatkozásokkal, valamint a termőföld igénybevételével járó vagy arra hatást gyakorló beruházásokkal kapcsolatos talajvédelmi követelmények meghatározásához talajtani szakvélemény készítése szükséges a következő tevékenységekhez:
•
1
•
a)
• • • • • • • • • • • •
a savanyú, a szikes és a homoktalajok javításához, b) a tereprendezéshez, c) az ültetvények telepítéséhez (szőlő és gyümölcs) mint mezőgazdasági beruházáshoz, d) a mélyforgatáshoz, e) a termőföldön történő beruházások megvalósítása során a humuszos termőréteg mentéséhez, f) a mezőgazdasági célú hasznosítást lehetővé tévő rekultivációhoz, újrahasznosításhoz, g) az öntözéshez, h) a hígtrágya termőföldön történő felhasználásához, i) a szennyvíz és szennyvíziszap mezőgazdasági felhasználásához, j) a mezőgazdasági területek vízrendezéséhez, k) a nem veszélyes hulladékok termőföldön történő felhasználásához, 1) az erózió elleni műszaki talajvédelem megvalósításához.
Szikes talajok talajjavítási talajtani szakvéleménye • A talajjavítás indokolt: • Meszezéses szikjavítás esetén, ha • a 0-30 cm-es talajrétegben a pH (H2O) értéke kisebb, mint 6,8 és a hidrolitos aciditás nagyobb, mint 5, • - a vízben oldható összes sótartalom kisebb, mint 0,2%, • - a kötöttségi szám (KA) nagyobb, mint 30, • - az oldható és kicserélhető Na+ nagyobb 1,0 mgeé/100 g talajnál.
Szikes talajok talajjavítási talajtani szakvéleménye (2) • Gipszezéssel javítható szikes talajok esetén, ha • a felszíni és az alatta levő (50 cm-ig) talajrétegben a pH (H2O) értéke nagyobb, mint 8,0, illetve a fenolftalein lúgosság nagyobb, mint 0,05%, • - a vízben oldható összes sótartalom nagyobb, mint 0,2%, • - a kötöttségi szám (KA) nagyobb, mint 30, • - az oldható és a kicserélhető Na+ nagyobb, mint 1,0 mgeé/100 g talaj.
Helyszíni talajmintavétel rendje • Minimum 5 hektáronként, szükség esetén javítandó foltonként, 1 db 150 cm mélységű talajszelvény feltárása, genetikai szintenként mintavétel, talajvíz viszonyok megállapítása, szükség esetén talajvíz mintavétel. • Laboratóriumi vizsgálatok: • Minden esetben vizsgálandó: • kémhatás pH (H2O), • - vízben oldható összes sótartalom (%), • - fenolftalein lúgosság, • - összes karbonát tartalom (CaCO3%), vagy hidrolitos aciditás (y1), • - kötöttségi szám (KA), • - humusztartalom (%), • - báziscsere vizsgálat.
Szakmailag indokolt esetben vizsgálandó
:
• - 1:5 vizes talajkivonatból a sótartalom és só-összetétel (0,2% vízben oldható sótartalom felett), • - talajvíz sótartalma és só-összetétele.
Tartalmi követelmények:
• • • •
A szakvéleménynek tartalmaznia kell - a talajjavítás szükségességének megállapítását, - a javasolt talajjavító anyag féleségét, - a szükséges hatóanyag dózist (t/ha) területegységenként, • - az összes javítóanyag szükségletet, • - a talajjavítás kiviteli technológiáját, • - a rendezett vízállapot megállapítását. • Mellékletként csatolni kell: • azonosítható térképvázlatot a javítandó területek dózisonkénti lehatárolásával
ELŐADÁS/GYAKORLAT ELLENÖRZŐ KÉRDÉSEI • • •
Ismertesse a szikes talajok javítására felhasználható javítóanyagokat, a javítóanyag szükséglet számításának módjait! Ismertesse a szikes talajok Szántóföldi növényekkel és gyeppel történő hasznosításának lehetőségeit! Válasszon kémiai javítóanyag-féleséget és határozza meg a szükséges javítóanyag adagját a mellékelt vizsgálati eredményekkel jellemzett talajra!
ELŐADÁS/GYAKORLAT ÖSSZEFOGLALÁSA • A szikes talajok tulajdonság szerint különbözőek, a javítási eljárásoknak, a javítóanyag-féleségeknek igazodnia kell a változatos tulajdonságokhoz. A szikes talajok javítás után is elsősorban gabonatermesztésre alkalmasak.
ELŐADÁS/GYAKORLAT Felhasznált forrásai
• •
Prettenhoffer I.: Hazai szikesek javítása és hasznosítása (tiszántúli szikesek). Akadémiai Kiadó, Budapest. 1969. Szabolcs I.: European solonetz soils and their reclamation. Akadémiai Kiadó, Budapest. 1971.
