A talaj szilárd fázisa (ásványi vagy élő és holt szerves anyag) közti pórusteret víz (talajoldat) vagy levegő tölti ki. A termesztett növényeknek kedvező ha a pórustér kétharmadát-háromnegyedét víz, egyharmadát-egynegyedét levegő tölti ki. A vízhiány (aszály) és a víztöbblet (belvíz) kárt okoz.



A víz- és levegőgazdálkodást döntően befolyásolja a pórusok össztérfogata és a különféle méretû hézagok aránya. A pórusok össztérfogatát jellemzi például a talaj térfogattömege, mely a száraz talajminta tömegének és térfogatának hányadosa. Mértékegysége például kg/dm3, átlagértéke 1,45. A térfogattömeg a fizikai talajféleségtől és a talaj tömörödöttségétől erősen függ, 0,8–1,7 kg/dm3 között van. A pórusok, a szilárd részek közti tér összes térfogata egységnyi talajban az összporozitás.

A homoktalajok összporozitása 40, a vályogtalajoké 45, az agyagtalajoké 55% körüli.

A két milliméternél kisebb szemcséket a hazai gyakorlat az Atterberg-féle rendszer szerint méret alapján így csoportosítja:



2,0–0,2 mm: durva homok,

0,2–0,02 mm: finom homok,

0,02–0,002 mm: iszap,

0,002 mm alatt agyag.

A talajszemcsék közti pórusteret vízgazdálkodás szempontjából feloszthatjuk a következő mérettartományokra:

• 0,0002 mm (0,2 mikrométer) alatt: finom pórusok, a kötött víz pórustere. A vízhártya olyan erősen kötődik a talajrészecskékhez hogy azt a növények nem tudják elszívni.

• 0,0002–0,01 mm között: közepes pórusok, kapilláris pórustér. Az itteni vizet pórusszögletvíznek is mondják, mert a talajrészecskék az érintkezési pontjaiknál tartják vissza. Ez a tartósan tárolható és a növények számára rendelkezésre álló vízmennyiség.

• 0,01–0,05 mm között: kapillár-gravitációs pórustér. A kapilláris szívóerő kisebb a gravitációnál, a víz lassan lefelé áramlik és a pórustér levegővel telítődik.

• 0,05 mm fölött: durva és igen durva pórusok, gravitációs pórustér. A víz gyorsan elhagyja, levegővel telített.

A talajpórusok nem szabályosak, a megadott méretek hajszálcsövekre vonatkoznak. Belátható, hogy nagyobb talajszemcsék között több a nagyobb hézag, agyagban több a kisebb pórustér. Talajvízről vagy kétfázisú talajról akkor beszélünk, ha valamennyi talajhézagot víz tölt ki.

Ha a nagyobb pórusokban levegő, a kisebbekben víz van, akkor a vizet talajnedvességnek hívjuk. A növénytermesztésben a talajnedvességet képviselő két vízmennyiségnek kitüntetett szerepe és saját neve van: szabadföldi vízkapacitás és holtvíz.

A szabadföldi vízkapacitás az a vízmennyiség amit a talaj átázás után a gravitációval szemben vissza tud tartani.

A 0,01 mm-nél nagyobb pórusokban már levegő van. A holtvíz a 0,0002 mm alatti pórusokban levő víz.

A pórusátmérő helyett használhatjuk az elszívásukhoz szükséges szívóerőt. Régi mértékegységben atm, ma bar vagy MPa, illetve pF. A pF vízoszlop cm tízes alapú logaritmusa. A szabadföldi vízkapacitás értéke pF 2,5, azaz 330 cm vízoszlop, 0,33 bar. A holtvíz értéke pF 4,2, 15 bar. Ekkora erővel tartja vissza a talaj a vizet a gravitációval szemben, illetve ekkora erővel tudják a termesztett növények gyökerei azt elszívni. A növények között vannak kisebb különbségek, például a káposzta szívóereje kisebb a búzáénál. A szabadföldi vízkapacitás és a holtvíz (pF 2,5–4,2) közötti vízmennyiséget hasznosítható vagy diszponibilis víznek nevezzük.

Mennyi ez? A talajban lévő víz mennyiségét kifejezhetjük a talaj száraz tömegéhez viszonyítva (tömeg %) vagy megadhatjuk az egységnyi talajtérfogatban lévő víztérfogathányadot (térfogat %).

Egy térfogat % 1 mm nedvességet jelent 10 cm vastag talajrétegben, így az adott vastagságú talajrétegben levő víz mennyisége könnyen kiszámítható. Például egy 1m3 térfogatú 20 térfogat % nedvességtartalmú talajban 200 liter víz van.

A talajban levő víz nem egyenletesen oszlik el vertikálisan a szelvényben és mennyisége időben változik. Tavaszra az őszi-téli csapadék a szabadföldi vízkapacításig vagy annak nagyrészéig feltölti a talajt. Hirtelen nagy esőkor vagy gyors olvadáskor a talaj nem tudja elég gyorsan elnyelni a vizet, belvizek keletkeznek. Belvizek keletkeznek folyók mentén árhullámok idején vagy dombvidéken felszíni vagy felszín alatti oldalirányú folyással. A túl sok víz elfolyik vagy leszivárog a talaj mélyebb rétegeibe, esetleg az alapkőzetbe, a többi pedig fölfelé indul fogyásnak. A mi klímánkon a vegetációs időszak csapadéka kevesebb, mint a párolgás (evaporáció) és a növények párologtatása (transzspiráció). A kettőt együtt hívjuk evapotranszspirációnak. Ahol lehetőség van, alulról a talajvíz vagy általában fölülről az öntözés biztosít többlet nedvességet. Oda kell figyelni ezen vizek sóösszetételére is.

A talajban lévő víz mennyisége sem térben, sem időben nem állandó. A talaj nedvességtartalma a környezeti hatásokra változik. A változás mértéke és dinamikája a talajban végbemenő folyamatokra jellemző. A talaj nedvességtartalom változása a talajfolyamatok irányát és sebességét is jellemzi.

A talaj vízmérlege számolható:

ΔW=Cs+Ob+Kv-Mb-E-T-Oe, ahol:

ΔW: a talajnedvesség-tartalom változása,

Cs: a csapadék (és öntözés),

Ob: az oldal irányú vízbetáplálás,

Kv: a kapilláris vízemelés,

Mb: a mélybeszivárgás,

E: a párolgás,

T: a transzspiráció,

Oe: az oldal irányú vízelfolyás.

A talajok nedvességtartalma és annak változása mérhető laboratóriumban és terepen. Laboratóriumokban a jól vett mintából lehetőség van a mintavételkori nedvességtartalmon túl például a talaj szabadföldi vízkapacitás és holtvízértékének meghatározására is. A terepi mérőeszközöket laboratóriumi módszerekkel kalibrálni és időnként ellenőrizni kell. Ezek után képesek viszonylag gyorsan és olcsón sok adatot biztosítani. Általában izotópos vagy elektromos talajnedvesség mérő mûszereket használunk. A kiépített mérőhelyek néha traktorok áldozatai, mert csak kicsit állnak ki a földből és a jelzőkarók gyorsan eltûnnek. Az izotópos mûszerek közül a neutron szonda a leggyakoribb. A szonda csöve alulról zárt, fölül nyitható, a talajba szinte tetszőleges mélységig lefúrt fémcső. A csőben leengedett mûszerből gyors neutronok lépnek ki és a talaj hidrogénatomjain lelassulnak. A lassú neutronokat mérik. A hidrogén atommagok elsősorban a vízből származnak, a regisztrált lassú neutronok száma arányos a talaj nedvességtartalmával. A módszer a neutronforrás körüli képzeletbeli gömb talajtömegének átlagos nedvességtartalmát regisztrálja. Ez a gömb száraz talajban mintegy 30 cm, nedves talajban 15 cm sugarú. Az izotópos mûszerek alkalmazása a sugárzásvédelmi előírások (és azok be nem tartása) miatt visszaszorult.

Az elektromos eszközök egyik fajtája kapacitív elven mûködik. A Magyar Tudományos Akadémia Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézetében kifejlesztett BR 150 típusú kapacitív készüléket mutatom be. Mélyszondás mûszer. Állandó mérőhelyeken, talajba lefúrt mûanyag béléscsőben használjuk. Két, egymástól 15 cm távolságra levő gyûrûelektródáról elektromágneses tér indul. Áthatol a cső falán és változása arányos a talaj víztartalmával. Beállítható a talaj térfogat %-ban kifejezett nedvességtartalmának kijelzésére. 0,3%-nál több összes sót tartalmazó talajon nem használható. Kisebb testvére a BR-30 jelû nedvességmérő, mely 30 cm mélyen szúrható a talajba (gödör falába vízszintesen is!). Ezek a mûszerek nem csak a talaj nedvességtartalmát, hanem a közelben levő gyökerekét is érzékelik, féregjáratok, talajhézagok pedig csökkentik a mért nedvességértékeket.

Az új és drága készülékek TDR módszerrel mûködnek. A „Time Domain Reflectometry” módszer nagy rezgésszámú elektromágneses hullám terjedési sebességének mérésén alapul. Meghatározható, hogy a talajminta ismert hosszán a kibocsátott hullám mennyi idő alatt halad oda–vissza, ezáltal meghatározható a sebessége. A vákuumban mérhető terjedési sebességhez viszonyított lassulás egyértelmû összefüggésben van a talaj nedvességtartalmával.

A talajban gyakran szó szerint fû alatt zajló események érzékelése, mérése nehéz, de szükséges feladat. A talaj vízháztartása meghatározza a talaj levegő- és hőháztartását, biológiai tevékenységét, tápanyagforgalmát, hat a technológiai tulajdonságokra. A talaj termékenységét, a növényi produkciót (biomasszát) korlátozó tényezők nagy része közvetlenül vagy közvetve a talaj vízháztartásával kapcsolatos. A talajvízháztartási beavatkozások (például öntözés, belvízrendezés) egyik nélkülözhetetlen elemét jelentik a vizek védelmének, a fenntartható gazdálkodásnak.

Koltay Gábor



Felhasznált irodalom:

Stefanovits P. – Filep Gy. – Füleky Gy.: 1999. Talajtan.

Mezőgazda Kiadó, Budapest, 470 p

Rajkai, K.:

2004. A víz mennyisége, eloszlása és áramlása a talajban.

MTA TAKI, Budapest, 208 p

Várallyay Gy.:

2002. A mezőgazdasági vízgazdálkodás talajtani alapjai.

Kézirat, Budapest, 170 p

A cikk szerzője: Koltay Gábor