A felszín közeli geológiai rétegek víztározó képességét is figyelembe véve a talajvizek formájában tárolt édesvíz-készletek mintegy két nagyságrenddel meghaladják a felszíni édesvíz-készletek mennyiségét. E tározó funkció következtében a talajfelszínre hulló csapadék időszakos vízellátó jellege kiegyenlítődik és a növények gyökerei számára többé-kevésbé folyamatosan rendelkezésre állnak a biomassza-termeléshez nélkülözhetetlen vízkészletek. A talajban tárolt hasznos vízkészletek jelentősen mérsékelhetik azokat a szélsőséges vízháztartási helyzeteket (aszály, belvíz), melyekre a prognosztizálható globális éghajlatváltozás következtében egyre gyakrabban és egyre hosszabb időtartamban számíthatunk. A talajok és a felszín közeli geológiai rétegek vízháztartásának szabályozása – a pórusrendszer vízzel történő feltöltődésének biztosítása és feltöltöttségének megőrzése – a fentieket figyelembe véve Földünk (és hazánk) vízgazdálkodásának és ezáltal a fenntartható fejlődésnek meghatározó eleme (Várallyay, 2001). A talajok vízgazdálkodása nemcsak a természetes növénytakaró vagy a termesztett növénykultúra vízellátásán keresztül hat a talajok termékenységére. A talajon és talajban mozgó víz (mint oldószer, reagens és mint szállító közeg) a be- és elszivárgás vagy az evapotranspiráció révén meghatározza a talajképződési (anyagvándorlási és átalakulási) folyamatok irányát és sebességét, melyek viszont a növények tápanyagellátásával, illetve a talaj- és talajvíz degradációs folyamatokkal hozhatók kapcsolatba. A talajok vízgazdálkodásának szabályozása összetett feladat, melyhez elengedhetetlenül szükséges a talaj vízgazdálkodási jellemzőinek és/vagy a vízgazdálkodást befolyásoló egyéb talajparamétereknek az ismerete.

A talajok vízgazdálkodási jellemzőinek helyszíni és laboratóriumi meghatározására a nemzetközi és hazai talajfizikai szakirodalom egyre korszerûbb és pontosabb mérési módszereket javasol. Mivel azonban e mérések egyre inkább drágák és időigényesek, sok esetben nincs lehetőségünk az alapvető vízgazdálkodási paraméterek (víztartó és vízvezető-képesség) kimérésére sem. Ilyen esetekben helyettesíthetjük a méréseket különféle becslési módszerekkel.

A talajok vízgazdálkodási jellemzőinek, így elsősorban a talajok víztartó és vízvezető képességének indirekt módon történő meghatározására (az egyszerûbben mérhető vagy rutin vizsgálati szinten rendelkezésre álló talajtulajdonságok alapján való becslésére) számos kísérlet történt. A pedotranszfer függvény definíciója szerint a rendelkezésre álló adatokat mintegy „átfordítja” a számunkra szükséges adatokká, vagyis egy olyan függvény, mely meghatározott talajtulajdonságokat becsül egyéb könnyen, rutinszerûen vagy olcsón mérhető tulajdonságok alapján.

A számítástechnika fejlődésével és az egyre összetettebb modellek megalkotásával a talajok víz- és oldatszállításának modellezése is gyors fejlődésnek indult (Farkas et al., 2008). E modellek egyaránt jól használhatóak a talajok termékenységének vizsgálatában és a különféle környezetvédelmi problémák megoldásában. A számítógépes modellek elterjedésével egyre növekedett az igény a talajok víztartó és vízvezető képességének ismeretére, hiszen e paraméterek a víz- és oldatterjedési modellek legfőbb talajtani input paraméterei. A megnövekedett igényeket egyre újabb és pontosabb pedotranszfer függvényekkel igyekeznek kielégíteni.

A víztartó képesség becslésére kifejlesztett pedotranszfer függvényeket az alábbi három típusra oszthatjuk fel:

1. Pontszerû becslések: ezek a pedotranszfer függvények egy jól definiált vízpotenciálra becslik a talaj víztartalmát. A pontszerû becslések terjedtek el leginkább hazánkban is (Rajkai et al., 1981).

2. Paraméter becslések (görbebecslések): a parametrikus pedotranszfer függvények megalkotása azon a feltételezésen alapszik, hogy a pF görbék megfelelő pontossággal leírhatók egy zárt formájú, többparaméteres egyenlettel. A paraméter becsléseket előszeretettel alkalmazzák a talajvíz-forgalmi modellekben, hiszen e becslések eredményeképpen – a modellekbe könnyen beépíthető – folyamatos nyomás-víztelítettség függvényt kapunk (Rajkai & Kabos, 1999).

3. Fizikai-tapasztalati modellek: ebben a megközelítésben fizikai összefüggések alapján képezik a talajjellemzőkből a víztartó képesség görbéket. Ilyen lehetőség pl. a mechanikai összetétel adatok alapján talaj pórusméret-eloszlás számítása, majd a pórusméret-eloszlásból a kapillaritás törvényei alapján víztartó képesség görbe becslése.



A vízvezető képesség becslések képezik a pedotranszfer függvények másik fontos csoportját. A talajok telítetlen vízvezető képességének (kapilláris vezetőképesség függvény) becslésére általában a van Genuchten-Mualem modellt alkalmazzák, mely a számításhoz a talaj illesztett vagy becsült víztartó képessség függvényének paramétereit és a víztelített talaj vezetőképességi értékét (hidraulikus vezetőképesség) használja fel. Sok esetben a hidraulikus vezetőképesség mérésére sincs mód, ilyenkor merül fel a pedotranszfer függvények alkalmazásának szükségessége. Ezek a függvények a hidraulikus vezetőképességre nem adnak ugyan túlságosan pontos becsléseket, ám a talaj vízforgalmi modellek pontosságának sok esetben megfelelnek. A legáltalánosabban alkalmazott, hazai viszonyok közt is leginkább elterjedt Campbell-féle (1985) pedotranszfer függvény a talajok agyag-, por- és homokfrakciójának, valamint a térfogattömegnek ismeretében exponenciális alakú összefüggéssel számolja a hidraulikus vezetőképességet.

A pedotranszfer függvények kidolgozásának alapja a megfelelő nagyságú, pontosságú és reprezentativitású talajtani adatbázisok megléte. Részletes talajfizikai-vízgazdálkodási adatbázist fejlesztettek ki az USA-ban (UNSODA) és fejlesztés alatt áll egy nagy ausztrál adatbázis is. 1999-re hozták létre 12 európai ország 20 intézetének talajvizsgálati adatait felhasználva az egységes európai adatbázist (HYPRES). Az adatbázisok részletes információkat tartalmaznak az adatok származási helyéről (talajtípus, szelvényleírás, éghajlati és domborzati leírás, térinformatikai azonosító kódok); az egyszerûen mérhető talajvizsgálati paraméterekről (agyag%, por%, homok%, szerves szén%, térfogattömeg, egyéb alapvizsgálati eredmények); a mechanikai összetétel, víztartó képesség és vízvezető képesség értékekről. Az európai adatbázis 1:1 000 000 léptéknek megfelelő részletessége európai szintû tervezésekhez, modellekhez nyújthat csupán információkat, az országos részletes adatbázisok és pedotranszfer függvények létrehozását és kidolgozását semmi esetre sem helyettesítheti. Hazai viszonylatban jelenleg az MTA TAKI talajtani adatbázisa az egyetlen olyan ellenőrzött adatállomány, mely talajfizikai, vízgazdálkodási becslésekre felhasználható. Az adatbázis 270 db (az extrém talajtulajdonságok kiszûrése után 230 db) talajminta vizsgálati eredményeit tartalmazza. Az adatbázison kifejlesztett pedotranszfer függvények a magyar Alföld mezőgazdasági mûvelésbe vont területeit, illetve a mezőföldi réti csernozjomokat reprezentálják.

2006-ban indított kutatómunkánk elsődleges célja egy részletes hazai talajfizikai adatbázis (MARTHA: Magyarországi Részletes Talajfizikai és Hidrológiai Adatbázis) megteremtése. Az adatbázisba össze kívánjuk gyûjteni és egységes rendszerbe kívánjuk szervezni a hazai talajfizikai laboratóriumokban mért és jelenleg fellelhető talajfizikai és vízgazdálkodási méréseket. Reprezentativitása kiterjedne az ország egész területére (a mezőgazdaságilag mûvelt területekre). Alkalmassá kívánjuk tenni országos és területi pedotranszfer függvények előállítására éppúgy, mint az úgynevezett „csoport-” vagy „taxonómiai osztály” függvényeknek (a talajrendszertan kategóriaszintjeire jellemző vízgazdálkodási paraméterek) a becslésére. Ezáltal jól hasznosítható eszköztárává válhat a hazai talajtani, agrokémiai valamint környezetvédelmi kutatásnak és gyakorlatnak, de lehetőséget nyújt a jelenleg kidolgozás alatt lévő (és elsődlegesen a taxonómiai egységeken alapuló) korszerû hazai földminősítő rendszer (D-e-Meter) további pontosítására is. Végezetül – területi reprezentativitása révén – összekapcsolható lesz az európai talajtani és vízgazdálkodási adatbázissal (HYPRES), elősegítve annak továbbfejlesztését. Jelenleg az adatbázis-építés első szakasza lezárult. Egységes adatbázis-rendszerbe foglaltuk a Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer (TIM) talajfizikai (és általános talajtani) adatait, az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet és a Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar talajfizikai adatállományát. Mindezt kiegészítettük egy országos adatgyûjtéssel: a Növény- és Talajvédelmi Szolgálat (új nevén: Mezőgazdasági Szakigazgatási Hivatal) Talajvédelmi Csoportjainál fellelhető talajfizikai (és a hozzájuk kapcsolódó általános talajvizsgálati) adatok egységes adatrögzítő programmal, egységes útmutató szerint az ország 19 megyéjében rögzítésre kerültek. A különféle talajtani szakvéleményekből származó mintegy 7500 genetikai talajszint rendelkezésre álló adatait rögzítettük. Így összesen a mai napig mintegy 10 000 talajréteg talajfizikai és általános talajtani adatait gyûjtöttük össze és rendszereztük. A begyûjtött adatok feldolgozása során azt tapasztaltuk, hogy az adatsorok területi megoszlása meglehetősen heterogén: megyénként, illetve talajtani csoportonként változott a begyûjtött talajvizsgálati adatok száma. Mindezek alapján a következő években célirányos adatgyûjtéseket kívánunk elvégezni az ország „adathiányos” területein.

Elkészítettük a MARTHA adatbázis számítógépes adatbázis kiszolgáló felületét (Firebird 2.0). Az egyszerûen kezelhető felület lehetővé teszi a talajszelvények gyors térképi megjelenítését (internetes környezetben közvetlenül GoogleMap alapon), bemutatja (ha készült) a talajszelvény fotókat, a talajvizsgálati adatokat szelvényenként vagy szelvénysoportonként. Egyszerû szûrési és statisztikai vizsgálatokra is képes, illetve export-import szolgáltatást tartalmaz.

Kutatásunk második fázisában a létrehozott adatbázison olyan pedotranszfer függvényeket kívánunk kifejleszteni, melyek a talajok víztartó és vízvezető képességének becslésére alkalmasak. A létrehozandó adatbázis mérete lehetőséget ad arra, hogy a becslő függvényeket nem csupán a teljes adatállományra, hanem különböző mintacsoportokra is elkészíthessük. Így a pF-görbe pontjait számoló (pontszerû becslések) és a teljes görbére felírható (görbe- vagy paraméter becslés) függvényeket, valamint a hidraulikus vezetőképességet becslő pedotranszfer függvényeket az ország tájegységei és talajtani rendszertani egységek szerint is vizsgálni kívánjuk.



Kutatásunkat a T048302. és 62436. számú OTKA pályázatok támogatásával végeztük.

Makó András–Tóth Brigitta

Pannon Egyetem Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszék