A talaj vízgazdálkodása a benne levő víz mennyiségét, állapotát, mozgását, formáját, ezek tér- és időbeli változását jelenti, a talaj termékenységének egyik legfontosabb tényezője. Befolyásolja a talaj levegő- és hőháztartását, művelhetőségét.

A talaj vízgazdálkodási jellemzőit befolyásoló tényezők:

- a talaj szemcseösszetétele,
- a talajok víznyelő- és áteresztőképessége,
- térfogattömeg, porozitás, víztartalom,

A. A talaj szemcseösszetétele

Egy talaj mechanikai-, vagy szemcseösszetételét az alkotó fizikai részek nagysága határozza meg. A részecskéket ekvivalens átmérőjük szerint frakciókba soroljuk. Legáltalánosabban használt az Atterberg-féle besorolás, mely az alábbi kategóriákat tartalmazza.

>2 mm átmérőjű szemcsék a kavicsok, melyek a talaj számára nem hasznosak. Bővizű kutak létesíthetők ilyen területeken, a vízhozam elérheti a 10000 l/perc értéket is.

2-0,2 mm átmérőjű szemcsék a vizet jól áteresztik, de keveset tartanak belőle vissza, ez a frakció a durva homok. Nagyon jó vízadó réteg, ha mélyebb rétegben található, a vízhozam elérheti a 800-6000 l/perc értéket.

0,2-0,02 mm átmérőjű szemcsefrakció a finom homok, a vizet jól átereszti és 1 m-es réteg már 50 mm vizet képes visszatartani. A várható vízhozam 150 l/perc.

0,02-0,002 mm-es frakció a por (vagy kőliszt) a vizet nehezen ereszti át, de jól visszatartja, kisebb ionmegkötés is tapasztalható.

<0,002 mm-es frakció az agyag, mely a vizet nagyon nehezen, vagy egyáltalán nem engedi át, de igen erősen visszatartja, a vizes oldatból sok iont köt meg.

A talajok fizikai féleségét a magyarországi talajtani gyakorlat általában nem a mechanikai összetétel alapján határozza meg, hanem más talajfizikai jellemzőkből következtetnek rá.

Így

- az Arany-féle kötöttségi számot,
- a higroszkópossági értékszámot,
- a leiszapolható részek mennyiségét és
- a talajok ötórás kapilláris vízemelését

jellemző értékeket veszik alapul a besoroláshoz.

B. A talajok víznyelő- és áteresztőképessége

A talaj felszínét vízzel árasztva víznyelőképességről beszélünk addig, míg a talaj pórusai levegőt is tartalmaznak beszivárgása során. A pórusok telítődése után az időegység alatt átfolyt víz mennyisége csökken és a vízáteresztés hamarosan stabilizálódik.

A vízáteresztés mértéke leginkább a pórusok összmennyiségétől, ezen belül

- a különböző átmérőjű csoportok arányától,
- a talajalkotók tulajdonságaitól,
- a beszivárgó víz sókoncentrációjától és
- az ionok arányától függ.

A sok montmorillonit agyagásványt tartalmazó talaj érzékenyebb az öntözővíz minőségére, mint az illit és kaolinit tartalmúak.

Ha a víz sótartalma kisebb, mint EC (elektromos vezetőképesség, Electrical Conductivity) = 0,2 mS/cm (kb. 130 mg/l), úgy a vízáteresztőképesség jelentősen csökken. Mivel az esővíz sókoncentrációja gyakorlatilag nulla, a beszivárgást magas koncentrációjú víz öntözésével tudjuk növelni az esőzés alatt.

Magasabb sókoncentráció esetén, magasabb SAR érték engedhető meg az áteresztés mértékének változatlansága mellett.

 

1.2.1 ábra. Számított és mért beszivárgás, valamint az összegzett vízfogyás agyagos-vályog talajon, Kenderes 4. tábla, 08. hó
(TÓTH, Á.: 1996. Az öntözés hatása a talaj kémiai és fizikai tulajdonságaira a Közép-Tisza mentén.
Egyetemi doktori dolgozat, Agrártudományi Egyetem, Debrecen.
http://www.ontozesmuzeum.hu/doktori_ta.pdf)

A 1.2.1 táblázatban található a billenőkaros szórófejek üzemeltetésekor a különböző talajokon általában használt intenzitás értékei.

1.2.2 ábra. Billenőkaros szórófej
(http://zeus.nyf.hu/~jmgt/letolt/novgep_1/ontozes_gepei.pdf)

1.2.1 táblázat. A különféle fizikai talajféleségeken alkalmazható intenzitás értékei

A talaj térfogattömeg értéke magában foglalja

- a szilárd- (Θ_s),
- a folyékony- (Θ_l) és
- a gázfázis (Θ_g)

tömegét.

Mivel a gázfázis tömege 1 m³ talajban elhanyagolható (0,13-0,65 kg), így a számításokból rendszerint kimarad.

Amennyiben a szilárd- és folyékony fázis együttes tömegét osztjuk a térfogattal, úgy a talajok nedves térfogattömegét (nedves tömődöttség, wet bulk density) kapjuk.

                                       a szilárd- és folyékony fázis együttes tömege
nedves térfogattömeg =  ——————————————————————
                                                               a térfogat

Ha a szilárd fázis tömegét osztjuk a térfogattal, akkor a száraz térfogattömeg (T_s, tömődöttség, dry bulk density) értéket kapjuk.

                                      a szilárd fázis tömege
száraz térfogattömeg =  ———————————
                                                a térfogat

A talaj sűrűségét (ρ - ró) a szilárd fázis tömegéből számíthatjuk. Az ásványi anyagok átlagos sűrűségét 2700 kg/m³-nek, a szerves anyagokét 1400 kg/m³-nek kalkulálhatjuk. A talajban található arányuk miatt a talaj sűrűségét a gyakorlati számításokban 2650 kg/m³-nek vehetjük.

1.2.3 ábra. A talaj alkotórészei
(Grafika: Aquarex '96 Kft)

A pórustér nagysága, a porozitás a talaj sűrűségének és térfogattömegének ismeretében számítható. A T_s/ρ aránya kifejezi, hogy mennyi a szilárd alkotórészek összes térfogata. Ha ezt az értéket levonjuk az összes térfogatból, a pórusok arányát, 100-zal szorozva a pórustérfogat vagy hézagtérfogat (P) %-ot kapjuk meg.

           ρ-T_s
P_{% = ————} x 100
          ρ

A pórustérfogat nagyban befolyásolja a talaj vízvezető- és tárolóképességét. A pontosabb értékeléshez azonban tudni kell a pórusok nagyság szerinti eloszlását, a differenciált porozitást.

 

A felosztás ugyan mesterséges, de a különböző frakciók funkciója a következő:

A nagy pórusok vezetik a vizet árasztás esetén (2 fázisú talaj), de nem tartják vissza azt, a jó levegőzöttséget, a nagy vízvezetőképességet biztosítják.

Arányuk homokos, homokos-vályog talajokon magasabb. A nagy mennyiségben adott öntözővizet ezek a talajok gyorsan a mélyebb rétegekbe vezetik, ezért gyakrabban, kisebb vízadaggal öntözzünk.

A közepes pórusok szintén részt vesznek a víz vezetésében (3 fázisú talaj), a különböző potenciálkiegyenlítési folyamatokban és már a víz tározásában is.

A kisméretű pórusok tárolják a gyökerek által felvehető vizet a talajban. Arányuk agyagos talajban magasabb, itt nagyobb a tárolható vízmennyiség, ezért ritkábban kell öntözni.

A talaj víztartalmának mérésére a gyakorlatban ismert térfogatú mintavevővel, leggyakrabban a Vér-féle 100 cm³ térfogatú hengerrel, 3 ismétléses mintát vesznek a talaj különböző rétegeiből. A mintákat azonnal légmentesen lezárják, majd tömegüket lemérik.

A kiszáradás után újból mérlegelik a hengereket. A gyors eredmény érdekében szárítószekrényeket alkalmaznak.

A két mérési eredmény alapján számítható a nedvességtartalom tömeg (súly) %-ban (Θ_t), mely azt fejezi ki, hogy 100 g talaj hány g vizet tartalmaz.

           

A térfogattömeg (T_s) számításához a mért száraz talaj tömegét osztjuk a térfogattal.

A nedvességtartalom térfogat %-ban (Q) történő kifejezésére szorozzuk össze a súly %-os nedvességtartalmat a térfogattömeggel. A Θ % azt fejezi ki, hogy 100 cm³ talaj hány ml vizet tartalmaz.

            Θ=Θt x T_s

A talajban tárolt víz mennyiségét mm-ben is kifejezhetjük, mely azt mutatja, hogy a talaj egy adott rétegében levő nedvesség hány mm természetes csapadékkal egyenlő. Ennek számításához a Θ-ban megadott nedvességet vehetjük alapul, mivel 1 térfogat % nedvesség= 1 mm vízborítás 10 cm vastag rétegre vonatkoztatva. Vastagabb rétegek vízkészletének számításához a 10 cm-es rétegek nedvességét összeadjuk.

A mm-re átszámított nedvességtartalomból egyszerűen kapjuk a talajrétegek vízkészletét m³/ha-ban mivel:

1 mm vízborítás = 1 liter víz 1 m²-en;

azaz

1 mm = 10000 liter víz 1 ha-on, mely egyenlő 10 m3-rel.

Vízformák a talajban

A talajban a kötési energiáktól függően többféle vízformát különíthetünk el. A különböző feltételek között a talajban visszamaradó víz mennyiségét nevezzük vízkapacitásnak. A szántóföldi, vagy szabadföldi vízkapacitás (VK_sz, - field capacity) az a vízmennyiség, amelyet a természetes állapotú talaj a felszínére került vízmennyiségből elraktározni, a gravitációs erő ellenében visszatartani képes. A szívóerő megegyezéses laboratóriumi mérési értéke 0,3 bar.

Meghatározásához süllyesszünk a vizsgálandó talajba egy 50 x 50 cm nagyságú fémkeretet és töltsük fel 100 mm vízzel. A víz beszivárgását követően a párolgás megakadályozására fedjük le a talajt műanyag fóliával. Homokon 1-2, agyagtalajon 3-5 nap után vehetünk mintát a beázási mélységig a szántóföldi vízkapacitás mérésére.

A holtvíztartalom (HV, - wilting point) az a nedvességtartalom, amelynél a növényen a tartós hervadás jelei figyelhetők meg (hervadáspont). Mérési értéke 15 bar, tényleges értéke függ a növénytől, a gyökér szívóerejétől. A víztartalom e ponthoz közeli csökkenése esetén a növény ugyan nem szárad ki, de a termés mennyisége csökken. Nyári napokon a déli órákban látható lankadás nem a holtvíztartalomra utal, az a lassú vízszállítás jele.

Hasznosítható vízkészlet (DV, - total avaible soil water) az a vízmennyiség, amelyet a növények a talajból felvehetnek, VK_sz-HV.

1.2.2 táblázat. Különböző fizikai féleségű talaj vízgazdálkodási jellemzői

A holtvíztartalom - 15 bar szívóerő mellett meghatározott - értéke a különböző növények hervadáspontjának átlagolásaként fogható fel. Ez a pont nem tervezhető, mint minimális víztartalom, mivel már terméscsökkenés áll be.

A különböző fajtájú növények kiegyensúlyozott növekedésükhöz, a maximális szárazanyag termeléshez igényelt víztartalom, a nedvességigény a DV értékének 40-80%-a között lehet. Ez elsősorban faji és fajta tulajdonság, általában a nagy zöldtömeget előállító (vegetatív típusú) növények nagyobb víztartalmat igényelnek, mint a mélyen gyökerező növények. Értékét szántóföldi körülmények között gyakran átlagosan véve 50%-ban határozzák meg.

A levegő hőmérsékletének emelkedésével, relatív páratartalmának csökkenésével növekszik a növények nedvességigénye.

A talajban található víz formái szemléltethetők egy öntözéshez használt víztartállyal is.

 

1.2.4 ábra. A talaj, mint víztartály
(Grafika: Aquarex '96 Kft.)

A túlzott csapadék, öntözővíz a túlfolyón keresztül hasznosítás nélkül távozik, míg a víz egy része nem hasznosítható, mert nem elérhető a vízkivételi szelepnél. A hasznosítható vízkészlet mennyiségét olyan szinten kell tartani, mely lehetővé teszi a maximális szárazanyagtermelést. A víztartály nagysága a természetben függ a gyökerezési mélységtől. A szaggatott vonallal jelzett vízigény növényenként különböző magasságban helyezkedik el, mely függ pl. a növény származási helyétől.