A talajok légáteresztő képesség mérésének alkalmazási lehetőségei

Pannon Egyetem
Növénytermesztéstani
és Talajtani Tanszék
Tanszékvezető: Prof. Dr. Sárdi Katalin egyetemi tanár
A talajok légáteresztő képesség
mérésének alkalmazási lehetőségei
Készítette: Dunai Attila
Témavezető: Dr. Tóth Zoltán egyetemi docens
Pannon Egyetem Georgikon Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani
Tanszék

Talajok légáteresztő képességének jelentősége I.
O 2 -ellátottság akkor megfelelő, ha a talaj pórusterének kb. 15-20%-át foglalja el a
levegő
O 2 -hiány => 5% alatti levegő
CO 2 koncentráció és jelentősége => talajlégzés (gyökérlégzés, mikrobiális
tevékenyég, szerves anyagok lebomlása) – összefüggés a talaj szerkezeti állapotával,
és a szervesanyag-tartalommal =>termékenységi mutató
redukciós és oxidációs folyamatok => redoxállapot ismeretének jelentősége
A talaj lazultsági állapotának változtatása befolyásolja a talajlégzés intenzitását és a
levegőzöttség dinamikáját!

Talajok légáteresztő képességének jelentősége II.
Légáteresztés – következtetés a levegőzöttségre – talaj-mikrobiológiai folyamatok! Pl.
N-ellátottság kapcsolata az NH 4 -koncentrációval, denitrifikáció
Gyökerek-mikrobák O 2 -ellátottsága és dinamikája nyomon követhető
Szerves szennyezőanyag-terjedési és degradációs folyamatok => peszticidek, egyéb
szerves vegyületek
Kármentesítési eljárások => SVE

Kutatási tevékenység I. (2006-)
NAPL=Nonqaueous Phase Liquid (nemvizes fázisú folyadék)
LNAPL = Light NAPL
Maradék szennyezőanyag
NAPL
Felszín alatti zóna
Talajvíz tükör
Oldott szennyezőanyag
Alapkőzet
Talajvíz áramlás

A talajok szervesfolyadék vezetőképességének becslése
Kozeny-Carman (1957) egyenlettel
Kiindulási feltételek:
K so = K sw . (μ w . r o ) / (μ o . r w )
Ahol:
K so = szerves folyadékvezető
képesség
-A talajok pórusrendszerének
változatlansága
(ideális porózus rendszerek)
-nincs semmilyen kölcsönhatás a közeg
és az áramló folyadék között
K sw = hidraulikus vezetőképesség
μ w és μ o = a víz és a szerves folyadék
viszkozitása
r o és r w = a víz és a szerves folyadék
fajlagos tömege

„Pedotranszferfüggvények”
•Szervesfolyadék
vezetőképesség
•Hidraulikus
vezetőképesség
• Mechanikai
összetétel
• Humusztartalom
• Porozitás
• Légáteresztő
képesség

Célkitűzések:
- „folyadékvezetés” mérések
‣ vízzel,
‣ szerves folyadékkal
‣ levegővel
- szerves folyadékvezető képesség és légáteresztő
képesség kapcsolata
- a szerves folyadékvezető képesség becslésének –
a légáteresztő képesség mérésén alapuló - lehetőségei

Módszerek:
1. (Telítettségi) folyadékvezető képesség mérése
- csökkenő folyadéknyomás módszere („falling head method”)
(MSZ-08-0205:1978)
• Vízzel (1457 db mérés)
• DUNASOL 180/220 folyadékkal (1457 db mérés)

2. Légáteresztő képesség mérése
- PL-300 típusú permeaméterrel
Homogén légáramot
biztosító mérőkamra

Vizsgálati eredmények és értékelésük
A talajok hidraulikus- és szerves folyadékvezető képességének, valamint
légáteresztő képességének mérési eredményei
R 2 = 0,92
R 2 = 0,10

A lineáris regresszióval végzett becslés és a mérés eredményeinek
összehasonlítása az OMTK-talajmintákon
R 2 = 0,933
Regressziós egyenlet
y: K so
(m/s)
x 1
: K a
(légáteresztő képesség)(ms -1 ); x 2
: P össz
(összporozitás)(%); x 3
: A (agyag) (%); x 4
: H (homok) (%).
y = 0.02 . x 1
0.78 .
x 2
-0.875 .
EXP(0.012 . x 3
- 0.011 . x 4
) 0.933 1457
R 2
n

A lineáris regresszióval végzett becslés és a mérés eredményeinek
összehasonlítása a keveréksor elemein
R 2 = 0,905
Regressziós egyenlet
y: K so
(m/s)
x 1
: K a
(légáteresztő képesség)(ms -1 ); x 2
: P össz
(összporozitás)(%);
x 3
: A (agyag) (%); x 4
: H (homok) (%).
y = 10 -7.8 . X 1
1.252 .
X 2
4.273 .
EXP(0.031 . x 3
- 0.006 . x 4
) 0.905 170
R 2
n

pF
pF
pF
pF
pF
pF
pF
pF
A szint
A szint
PL
(cm/s)
7
6
5
4
3
2
1
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
(tf%)
nedvességtartalom (tf%)
7
6
5
4
B szint
B szint
PL
(cm/s)
3
2
1
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
nedvességtartalom (tf%)
(tf%)
-szignifikáns eltérés a minták légáteresztő
képesség értékei között különböző pF-értékeknél
-pF3-nál mért nagyobb légáteresztő képesség
értékek => pórusrendszer víztartalmának
részleges leürülése
-légáteresztő képesség-különbségek az egyes
genetikai szintek között => eltérő fizikai sajátosságok
BC szint
BC szint
PL
(cm/s)
7
6
5
4
3
2
1
Regressziós egyenlet
y: K a (cm/s)
x 1 : (agyag) (%); x 2 : por (%) x 3 : térfogattömeg (g/cm 3 )
R 2
n
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
(tf%)
nedvességtartalom (tf%)
C szint
C szint
PL
(cm/s)
y = -2,12 . x 1 0,18 . x 2 -10,18 . x 3 + 20,41 0.62 36
7
6
5
4
3
2
1
0
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
(tf%)
nedvességtartalom (tf%)
pF3 pF2,5 eredeti nedv.
tartalmú minta

Következtetések
- a talajok légáteresztő képessége szoros kapcsolatban áll a talajok
szerves folyadékvezető képességével.
- További talajfizikai paraméterek (összporozitás, mechanikai összetétel)
felvétele a becslő egyenletbe különböző mértékben javíthatja a
becslés pontosságát.
- Az illesztett többváltozós lineáris regressziós egyenletek
nagy megbízhatósága egy új, indirekt becslési módszer
kidolgozásának lehetőségére utal.

Kutatási tevékenység I. A jelen és a jövő
Víz- és szerves folyadékvezető képesség vizsgálatok => jelenleg is
Fal melletti elszivárgás vizsgálata és kiküszöbölése szigeteléssel
(eredeti szerkezetű minták)
További helyszíni légáteresztő képesség vizsgálatok

A talaj szervesanyag tartalom és talajfizikai állapot összefüggéseinek
vizsgálata tartamkísérletben – PhD-téma
Kezdete: 2010. szeptember
Kutatási tevékenység II. A jelen és a jövő
Feladat: különböző növény összetételű vetésforgóknak és az eltérő
trágyatípusoknak, ill. -adagoknak a talaj szervesanyag tartalmára, és talajfizikai
paraméterekre gyakorolt hatásának, valamint az ezen paraméterek közötti
összefüggések vizsgálata
Helyszín: keszthelyi szabadföldi tartamkísérletek (további tartamkísérletek bevonhatók)
Tervezett vizsgálatok:
•agronómiai szerkezet
•a talajmorzsák vízállósága (nedves szitálás – aggregátumstabilitási
vizsgálatok)
•penetrációs ellenállás vizsgálata
•talaj légáteresztő képesség mérése
•pF görbe felvétele stb.

Kukorica monokultúra tartamkísérlet (1969)
Beállítás éve: 1969 - Kováts András
Tényezők: - tápanyagadagok (“A”)
- N kijuttatás időpontja (“B”)
Ismétlések száma: 4
Parcellák száma: 48
Parcellák bruttó alapterülete:
“A” parcella: 266,4 m 2
“B” parcella: 88,8 m 2
Tápanyagadagok (“A”):
- a 1 : 0 kg NPK/ha
- a 2 : 300 kg NPK/ha
- a 3 : 600 kg NPK/ha
- a 4 : 900 kg NPK/ha
N kijuttatás időpontja (“B”):
- b 1 : tavasszal egy adagban
- b 2 : ősszel egy adagban
- b 3 : tavasszal két adagban

NPK
0
NPK
0
NPK
0
NPK
300
NPK
300
NPK
300
NPK
600
NPK
600
NPK
600
NPK
900
NPK
900
NPK
900
NPK
900
NPK
900
NPK
900
NPK
600
NPK
600
NPK
600
NPK
0
NPK
0
NPK
0
NPK
300
NPK
300
NPK
300
NPK
300
NPK
300
NPK
300
NPK
0
NPK
0
NPK
0
NPK
900
NPK
900
NPK
900
NPK
600
NPK
600
NPK
600
NPK
600
NPK
600
NPK
600
NPK
900
NPK
900
NPK
900
NPK
300
NPK
300
NPK
300
NPK
0
NPK
0
NPK
0
N tavasszal
1 adagban
N ősszel
1 adagban
N tavasszal
2 adagban
Kukorica monokultúra tartamkísérlet (1969)

Vetésforgó tartamkísérlet
Beállítás éve: 1963 - Kemenesy Ernő
Két tényező: -tápanyagadagok (“A”)
-vetésforgók (“B”)
Ismétlések száma: 4
Parcellák száma: 160
Parcellák bruttó alapterülete: 129,2 m 2
Tápanyagadagok:
• a 1 : 0 kg NPK/ha/5 év
• a 2 : 520 kg NPK/ha/5 év
• a 3 : 2080 kg NPK/ha/5 év
• a 4 : 2080 kg NPK + 35t #/ha/5 év )
Vetésforgók:
őszi búza
lucerna
lucerna
őszi búza
kukorica
szudánifű
őszi búza
zabosbükköny
őszi búza
kukorica

lucerna-2
lucerna-1
zabosbükköny
őszi búza
őszi búza
kukorica
őszi búza
lucerna-2
lucerna-1
szudánifű
kukorica
őszi búza
zabosbükköny
őszi búza
őszi búza
kukorica
őszi búza
szudánifű
kukorica
őszi búza
zabosbükköny
őszi búza
őszi búza
kukorica
őszi búza
lucerna-2
lucerna-1
szudánifű
kukorica
őszi búza
őszi búza
kukorica
őszi búza
lucerna-2
lucerna-1
szudánifű
kukorica
őszi búza
zabosbükköny
őszi búza
tápanyag adagok tápanyag adagok tápanyag adagok
NPK: 2080 kg/5 év + 35 t/ha #
NPK: 2080 kg/5 év
NPK: 520 kg/5 év
NPK: 0 kg/5 év
NPK: 2080 kg/5 év + 35 t/ha #
NPK: 2080 kg/5 év
NPK: 520 kg/5 év
NPK: 0 kg/5 év
NPK: 2080 kg/5 év + 35 t/ha #
NPK: 2080 kg/5 év
NPK: 520 kg/5 év
NPK: 0 kg/5 év

Talajművelési tartamkísérlet
őszi búza - őszi búza – kukorica - kukorica
Beállítás éve: 1972
Elrendezés: osztott parcellás
2 tényező: - talajművelési rendszerek (“A”)
- N műtrágyázás (“B”)
Ismétlések száma: 4
Parcellák száma: 120
Bruttó parcellaméret: 87 m 2
Talajművelési rendszerek:
hagyományos
(őszi mélyszántás)
sekély
(sekély tárcsás alapművelés)
minimális
(vetés előtti tárcsázás)
Műtrágya adagok:
‣N: 0 - 120 - 180 - 240 – 300 kg/ha
- kukorica
‣N: 0 - 120 - 160 - 200 – 240 kg/ha
– ő. búza
‣P 2 O 5 : 100 kg/ha
‣K 2 O: 100 kg/ha

Nemzetközi szerves- és N műtrágyázási kísérlet
(IOSDV) (beállítás éve: 1983)

Köszönöm a figyelmet!