Ugrás a tartalomhoz

Az agroökológia modellezéstechnikája

Huzsvai László (2005)

Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum

5. fejezet - A talaj szerepe a talaj-növény-légkör rendszerben

5. fejezet - A talaj szerepe a talaj-növény-légkör rendszerben

A talaj a földkéreg legkülső határrétege, amely a földfelszíni kőzet málladékán alakul ki éghajlati és biogén hatások eredményeként. A növényi élő szervezetek élőhelye, víz és tápanyagforrása a talaj. Az elhalt növényi szervesanyagok a talajra és a talajba kerülve bomlanak le. Eredményeként a talajok humuszanyagokban és az ásványi tápelemként hasznosított elemekben gazdagodnak, és ennek következtében termékenységgel is rendelkeznek. A termékenység azonban több talajjellemző összhatásaként (hasznosítható víz-, levegő, tápanyag készlet, megfelelő mechanikai jellemzők a növényi gyökérfejlődéshez, stb.) alakul ki.

A talaj összetett rendszerének itt csupán a növényfejlődés modellezéséhez feltétlenül szükséges főbb jellemzőit foglaljuk össze.

A talajtani tanulmányokból ismert, hogy a mállási- és a biogén talajfolyamatok eredményeként keletkező anyagok a talajszelvényben a vízáram révén oszlanak szét. A megoszlás hosszú időtávú folyamatának eredményeként alakul ki a talajok vertikális és horizontális rétegzettsége, pl. az agyag-kilúgzás eredményeként létrejövő agyagfelhalmozódási szint ideje 10000 év, míg a podzolosodásé legkevesebb 500 év.

A víz bármely formája - csapadék, lefolyás, jégképződés és olvadás, kis-, vagy nagy hozamú felszíni vízfolyás, tenger, talajvíz és talajnedvesség - talajban történő áramlása mind a talajképződés, mind a növényi víz- és tápanyagellátás alapvető tényezője, a folyamatok időléptéke azonban eltérő. A következőkben csupán a növényi víz- és tápanyagellátás időléptékébe eső anyagszállítási (transzport) folyamatokkal foglalkozunk.

A talaj vízforgalma

A talajon adott időszakban átáramló víz mennyiségét értjük talajvízforgalom alatt. A talajvízháztartási típusok a talajvízmérleg alapján kerültek kialakításra. A vízmérleg a talaj adott térfogatába érkező és az onnan eltávozó vízmennyiség, valamint a talaj indulási vízkészletében bekövetkezett változás eredményeként írható fel:

5.1. egyenlet - A vízmérleg

VK = V CS + V ö + V kap + V inf + VK i m V e m V t m V outf


ahol: VK : talajvízkészlet a vizsgálati időszak végén (mm) Vcs : csapadék (mm) Vö : öntözővíz (mm) Vkap : talajvízbőli kapilláris víztranszport (mm) Vinf : felszíni és felszínalatti vízbetáplálás (mm) VKi : talajvízkészlet a vizsgálati időszak kezdetén (mm) Ve : talajvízpárolgás (mm) Vt : növényi vízfelvétel (mm) Voutf : felszíni és felszínalatti vízelfolyás (mm)

A talajvízforgalom vízmérleg típusú leírásának előnye az egyszerűség, hátránya pedig, hogy abban a vízforgalom talajszelvényre, gyökérzónára vagy talajrétegre vonatkozó sebessége, intenzitása nem szerepel.

A talaj vízmérlegét alakító részfolyamatok sebessége, intenzitása is jelentős és meghatározó a növények víz és tápanyagellátásában. A víz és tápanyagtranszport folyamatok hajtóereje a talajnedvesség potenciálkülönbsége. A talajban végbemenő lamináris (örvénymentes) vízáramlást a Darcy törvény Richards által általánosított, telítetlen áramlási egyenlete írja le:

5.2. egyenlet - A Darcy törvény Richards által általánosított, telítetlen áramlási egyenlete

q víz = m k víz ( P P P z m 1 ) m D p P c p P z


ahol: b : vízpotenciál (cm), k : vízvezető képesség (cm×s-1), c : a talajlevegő páratartalma, q : vízáram intenzitás (cm×s-1), D : a talajpára diffúziós együtthatója, z : távolság (cm)

A (112) egyenlet anyagmegmaradást is magában foglaló formája:

5.3. egyenlet - A (112) egyenlet anyagmegmaradást is magában foglaló formája

P t P t = m P q viz P z + s viz


ahol: s : a vízforrást vagy a vízkivételt, pl. a növényi vízfelvételt jelentő tag.

Mind a vízmérleg mind a vízáramlás sebességét leíró folyamatok alapvetően két talajtulajdonság, illetve talajfizikai függvény - a víztartó- és vízvezető képesség függvények - ismeretét teszik szükségessé. Ezek ismertetése következik.