Ugrás a tartalomhoz

Az agroökológia modellezéstechnikája

Huzsvai László (2005)

Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum

7. fejezet - A talaj-növény-légkör rendszer modellezése

7. fejezet - A talaj-növény-légkör rendszer modellezése

A talaj-növény-légkör rendszer egyes alrendszerein belül és alrendszerei között anyag- és energiaáramlás megy végbe. Az energiaáramlás módja és eredménye is jellemző a rendszerre. A légáramlás anyagszállítása csapadékeseményként, porfelhőként, a légáram szélként, a levegővel szállított hőmérséklet hőáramként, stb. ismert. A talajban végbemenő anyagmozgások eredménye a talajfejlődés és a talajtípusok kialakulása, a talajféleségre jellemző víz- és tápanyagforgalom pedig a talaj termőhely jellegének kialakításában vagy mezőgazdasági termőképességében nyer jelentőséget. A növényi anyagcsere-folyamatok a növény egyedfejlődésével és termésmennyiségével összefüggésben szerepelnek. A növény a talaj és a légkör közötti anyagforgalom meghatározó közegeként jelenik meg, ezért a talajfolyamat modellek hangsúlyos részét képezi. A 26. táblázat a talajfolyamatokra vetített talaj-növény-légkör rendszerfolyamatok szintjeit, időléptékét és felosztását tartalmazza.

7.1. táblázat - A fontosabb talajfolyamatok koncepcionális felosztása


A 26. táblázatban szereplő felosztásban például a hőmérséklet hatása az egyes részfolyamatok és azok összekapcsoltsága jól nyomon követhető. A talajban a hőáramlás kulcsfontosságú minden, a talajban végbemenő egyéb folyamatot tekintve (pl. a szervesanyag lebomlása, vagy a növények tápanyagfelvétele). A talaj hőmérséklete a növény növekedésére is meghatározó. A talajtulajdonságokat a hőmérséklet különböző időléptékben befolyásolja annak ellenére, hogy a hőmérsékletnek napi, vagy annál rövidebb időléptékű változása van. Modellezési célból a talajszelvényben végbemenő hőtranszport felírható, a talajrétegek változó hőmérséklete pedig az ott végbemenő anyagforgalmi folyamatok kinetikájában jelenik meg. A modellezésben a talajfolyamatok kapcsolatrendszere is megjelenik, amelyet az alábbi felosztás mutat:

A modularitás, vagyis egyedi részekből felépítettség. A részfolyamatokat leíró modellek idő- és térléptéke egymástól független. A függetlenséget az indokolja, hogy amennyiben a szakmai ismeretek egy részfolyamatra vonatkozóan bővülnek és a modellbe beépítésre kerülnek, hatásuk ne legyen egy másik modellrész folyamataival ellentmondásban. A talaj genetikai fejlődését leíró szimulációs modell például moduláris felépítésben működtethető. A 34. ábra öt elsődleges talajfolyamat modellt szemléltet. A második szint az eseményeket rendezi össze időben, és a futási eredményeket mutatja be a történések sorrendjében. A harmadik szint lehetőséget ad a modellezőnek arra, hogy megszabja a modellezési eredmények lekérdezésének módját, formáját és időléptékét.

7.1. ábra - Példa a talajfolyamat modell szerkezeti felépítésére

Példa a talajfolyamat modell szerkezeti felépítésére


Az egyes talajtani részfolyamatok leírására specifikus modellek állnak rendelkezésre. A részmodellek önálló modellként például a talaj fizikai-, vagy kémiai folyamatainak leírására alkalmasak.

A következőkben a talajtani folyamatmodellek jellemzőit és elvi megoldásait tekintjük át.

Talajfolyamat-modellek

A talajképződés az anyakőzet mállási- és biogén folyamataiként megy végbe adott éghajlati és emberi hatások alatt. A mállási- és biogén talajfolyamatok eredményeként keletkező anyagok a talajszelvényben a vízáram révén oszlanak szét. A megoszlás térbeli és időbeli eredményeként jön létre a talajok vertikális és horizontális rétegzettsége. A talajképződés hosszú időtávú folyamat. Az agyag-kilúgzás eredményeként létrejövő agyagfelhalmozódási szint kialakulásának idejét 10000 évre, míg a podzolosodás idejét legkevesebb 500 évre teszik.

A víz bármely formájára (csapadék, lefolyás, jégképződés és olvadás, kis-, vagy nagy hozamú felszíni vízfolyás, tenger, talajvíz és talajnedvesség) vonatkozó vízáramlás hajtóereje a talajképződés alapvető tényezője.

Egy adott folyamatot leíró modell mindig csupán egy meghatározott mérettartományra érvényes. Ezért a modellalkotásnál, illetve a modell kiválasztásánál a modellezendő folyamat léptéke, érvényességi tartománya meghatározó.

A talajfolyamat-modellek ismertetése előtt a modellek általános típusait tekintjük át.