Ugrás a tartalomhoz

Az agroökológia modellezéstechnikája

Huzsvai László (2005)

Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum

A talaj vízvezető képessége

A talaj vízvezető képessége

A talajban a vízáramlás sebességét a nedvességpotenciál gradiens nagysága és a talaj vízvezető képessége határozza meg. A vízvezető képesség függvény felírható talajban lévő vízmennyiség vagy a vízpotenciál függvényeként is. Mindkét esetben a vízvezető képesség a vízmennyiség (víztelítettség) irányában növekvő értékű. A függvény felső korlátját a talaj teljes pórusterét kitöltő kétfázisú állapot vízvezető képesség értéke jelenti, amelyet Ks-nek jelölnek. Mértkegysége sebesség dimenziójú: m/nap.

A vízvezető képesség becslése

A talaj víztartó képesség függvényéből a van Genuchten-Mualem módszer szerint becsülhető a vízvezető képesség függvény. A módszer alkalmazásához a telítési vízvezető képesség érték (Ks) eredeti szerkezetű talajmintán történő meghatározása szükséges. A hazai gyakorlatban erre Várallyay állandó- és a csökkenő víznyomás módszerét alkalmazzuk. A 100 cm3 térfogatú és a 20 cm2 keresztmetszetű talajminta mérési eredményeinek a szórása általában több nagyságrendet meghaladó. A több nagyságrendet meghaladó szórású talaj telítési vízvezető képességét a 80-as évek közepétől a Campbell által a talajmátrix vízvezető képességére kidolgozott pedotranszfer függvénnyel számítjuk:

5.8. egyenlet - A talajmátrix vízvezető képességére kidolgozott pedotranszfer függvény I.

K s = 4 s 10 m 3 ( 1 . 3 r b ) 1 . 3 b exp ( m 6 . 9 s m c m 3 . 7 s m s )


ahol: Ks : a telítési vízvezetés (cm/nap) ρb : a térfogattömeg (g/cm3) mc : az agyag mennyiség (%) ms : a vályog mennyiség (%)

5.9. egyenlet - A talajmátrix vízvezető képességére kidolgozott pedotranszfer függvény II.

b = m c s ln ( 0 . 001 ) 2 + m s s ln ( 0 . 026 ) 2 + m sa s ln ( 1 . 025 ) 2 m a 2


ahol: msa : a homok mennyiség (%)

A számításban feltételezzük, hogy a talajok szemcsemérete lognormális eloszlású. A feltételezésből következik, hogy az agyag, vályog és homok szemcseméret csoportok két eloszlás paraméterrel, a mértani átlag szemcseátmérővel (dg) és a mértani szórással (σg) jellemezhetők.

A 118. és 119. függvényekben szereplő mennyiségek és szemcseeloszlási átlag és szórás összefüggése a következő:

5.10. egyenlet - A 118. és 119. függvényekben szereplő mennyiségek és szemcseeloszlási átlag és szórás összefüggése

d g = exp ( a ) s g = exp ( b )


Tapasztalataink szerint a Campbell-féle Ks pedotranszfer függvény és a laboratóriumi mérési eredmények nagyságrendileg általában megegyezők. A Campbell-féle pedotranszfer-függvénynek a modellezéshez szükséges talajfizikai paraméterei számíthatók. A talaj szemcseösszetétele, térfogattömege, és szervesanyag-tartalma alapján a víztartó képesség függvény értékei valamint a vízvezető képesség függvény paraméterei jól becsülhetők.

A Herceghalmi Gazdaság talajára számított víztartási értékeket, függvényt, telítési vízvezető képesség értéket a 30. ábra, 31. ábra és 24. táblázat mutatja be.

5.3. ábra - Kumulált szemcsefrakció és szemcseméret

Kumulált szemcsefrakció és szemcseméret


A Herceghalmi Gazdaság területén gyűjtött 448 db talajminta közül a búzatáblák jellemzésére feltárt talajszelvény szántott rétegére (10-15 cm) mért kumulált szemcsefrakció és szemcseméret értékeket, valamint az illesztett lognormál eloszlásfüggvényt mutatja be a 31. ábra. A közel 1 500 ha-os gazdaság területén 448 ponton a felszínről (kb. 5-10 cm) gyűjtött minták szemcseösszetétel adataira csoportillesztéssel meghatározott átlag szemeloszlás függvényt is feltüntettük.

A 32. ábra a laboratóriumban a Várallyay módszerrel mért telítési, valamint a víztartó képesség értékekre illesztett van Genuchten függvény paraméterei és a Várallyay módszerrel mért telítési vízvezető képesség alapján meghatározott vízvezető képesség függvényeket mutatja be.

5.4. ábra - A Herceghalmi Gazdaság búzatáblájára mért és becsült víztelített, illetve közel víztelített vízvezető képesség értékek illetve azokra becsült telítetlen vízvezető-képesség függvények

A Herceghalmi Gazdaság búzatáblájára mért és becsült víztelített, illetve közel víztelített vízvezető képesség értékek illetve azokra becsült telítetlen vízvezető-képesség függvények


Az ábra jól szemlélteti egy meghatározott talaj esetében a különböző módszerekkel mért és a szemcseösszetétel, illetve a víztartó képesség alapján becsült vízvezető képesség értékek és függvények különbözőségét.

Az 32. ábra jól mutatja azt is, hogy a szemcseeloszlás és a térfogattömeg alapján a Campbell módszerrel becsült - makropórus nélküli - vízvezető képesség a mért értékeknél kisebb. A 24. táblázatban megadott és Várallyay módszerrel mért értékek közül az 1 cm/nap értéknél kisebb Ks értékek nyilvánvalóan nem reális. Az 5 párhuzamos mintából 3 mintára mért kis érték nem mintavételi hibára, hanem a talaj aggregátumok gyenge vízállósága következtében előálló porozitás- és vízvezető képesség csökkenésre utal.

A mért és a becsült vízvezető képesség értékeket összehasonlítva látható, hogy a van Genuchten-Mualem becslés közel egy nagyságrenddel nagyobb vízvezető képesség értékű közel a teljes nedvességpotenciál tartományban.

5.5. táblázat - A Herceghalmi Gazdaság búzatábláján gyűjtött mintákon mért és szemcseösszetétele és térfogattömege alapján számított telítési vízvezető képesség értékek (Ks cm/nap)

Várallyay módszer - Csökkenő víznyomásBeszivárgás mérőCampbell pedotranszfer függvénnyel számított
143,644,13,53
0,1236,0 
13,714,4 
0,32  
0,13  


A megállapítás felhívja a figyelmet arra, hogy a vízvezető képesség érték-, illetve a függvénybecslés lényegesen nagyobb körültekintést és óvatosságot tesz szükségessé, mint az egyéb talajparamétereké.

A bemutatott mérési és becslési módszerek és a talaj vízforgalmáról, a vízforgalmat meghatározó vagy befolyásoló talajjellemzőkről szolgáltatnak mennyiségi információt, amelyek a talajvízforgalmat leíró modellek paramétereiként is alkalmazhatók.