Csernozjom talajok szélerózió okozta tápanyag-áthalmozódásának becslése szélcsatorna-kísérletekkel

Farsang, Andrea and Szatmári, József and Négyesi, Gábor and Bartus, Máté and Barta, Károly (2011) Csernozjom talajok szélerózió okozta tápanyag-áthalmozódásának becslése szélcsatorna-kísérletekkel. Agrokémia és Talajtan, 60 (1). pp. 87-102. ISSN 0002-1873

Text agrokem.60.2011.1.7.pdf Restricted to Repository staff only until 30 June 2031. Download (568kB)

Abstract

Összefoglalva megállapítható, hogy nagyobb szélsebesség hatására több talajanyag erodálódott, és ezzel együtt megnőtt az áthalmozott tápanyag mennyisége is. Minden vizsgált szélsebesség esetében a szélerózió következtében 3–7%-kal megnőtt az 1 mm és annál nagyobb szemcsék, illetve aggregátumok aránya a kiindulási talajanyag felső 0–1 cm-es rétegében. A finomabb szemcse-, illetve aggregátum-átmérők esetén a fújatást követően csökkenést tapasztaltunk. A leginkább a 315 μm és az annál kisebb szemcsék aránya csökkent, átlagosan 1–2%-kal. A minták kémiai és fizikai elemzéseiből megállapítható, hogy a láda utáni humuszosabb, aggregátumosabb szerkezetű minták N-tartalma nagyobb, mint az alapmintáé. A fogók mintáiban nem tapasztaltunk feldúsulást egy vizsgált elem esetében sem, a fogókban összegyűlt talajanyag kálium- és foszfortartalma is kisebb volt, mint az alapmintáé. Ennek oka, hogy az itt csapdázódott üledékben kisebb a tápanyag-megkötődés helyéül szolgáló leiszapolható rész aránya, mint a kiindulási talajanyagban. A vizsgálatainkból látszik, hogy a szélerózió hatására a lebegtetve, illetve ugráltatva áthalmozott talajszemcsékkel és aggregátumokkal szállított humusz 500–3500 kg/ha nagyságrendben mozoghat a vizsgált csernozjom területen akár egyetlen szélesemény hatására is. A kálium-áthalmozódás mértéke elérheti a 100 kg/ha értéket, a foszforé a 70 kg/ha-t, a nitrogénveszteség mértéke pedig akár 200–300 kg/ha is lehet egy szélesemény alkalmával. E tápanyagmennyiség nagy része több száz méter, de akár kilométeres távolságokra is távozhat a területről. Az általunk végzett szélcsatornás vizsgálatok eredményei becslésnek tekinthetők, hiszen vizsgálatunk során növénymaradvány-mentes, szitált és légszáraz talajanyaggal dolgoztunk. A szitálás eredményeként csupán a 2 mm-es és annál kisebb aggregátumok maradtak meg, ami azonban az intenzív művelés alá vont, porosodott, leromlott szerkezetű talajfelszín körülményeit jól közelíti. Ugyanakkor a természetben zajló széleróziós eseményeknek a szélcsatorna-kísérlet csak leegyszerűsített modellváltozata, hiszen az általunk szimulált szélesemények 15 percig tartottak, s nem tudtunk széllökéseket előállítani, melyek a széleróziós események alakulásában nagy jelentőségűek. Ennek tudatában kell a kapott eredményeket értékelni, mégis érdemes velük foglalkozni. A terepi mérésekkel szemben a szélcsatornában végzett vizsgálatoknak éppen az a legfontosabb előnye, hogy ellenőrzött, kontrollált körülmények között végezzük a méréseket, így rengeteg olyan szempontot meg tudunk vizsgálni, amit terepi mérésekkel lehetetlen lenne. Ilyen szempontok a pontos szélsebesség és szélirány hatása, az erodált felület nagysága és tulajdonságai. Kutatásunk következő lépése a szélcsatornás kísérletekkel vizsgált mintaterületeken terepi, mobil szélcsatornás vizsgálatok végzése, valamint terepi üledékcsapdák elhelyezésével a valós szélesemények által elszállított talaj mennyiségének és minőségének meghatározása. Célunk mind pontosabb képet alkotni a hazai jó minőségű csernozjom talajok szélerózió okozta tápanyagveszteségének mértékéről. A mezőgazdasági művelés alatt álló csernozjom területek feltalajában a tápanyag és szerves anyag szélerózió útján történő mozgási törvényszerűségeinek feltárása több szempontból is hasznos: segítséget jelent a területi tervezésben, a defláció szempontjából optimális területhasználat és művelési módok meghatározásában. Képet kapunk arról, hogy a legnagyobb gazdasági potenciállal rendelkező termőtalajunk milyen veszélyeknek van kitéve, s hogy a nem megfelelő időben, nem megfelelő nedvességviszonyok mellett történő talajművelés következtében kialakuló szerkezetromlás (porosodás) miatti deflációs károk milyen tápanyagveszteséggel járhatnak együtt. | Wind erosion is an important soil degradation process, which has been investigated for many years in Hungary, as in many other countries worldwide. In addition to the quantification of the eroded soil mass, increasing emphasis has been placed on the quantitative determination of the nutrients removed (humus, N, P, K). In Hungary these analyses have concentrated mostly on sandy areas, although the best quality chernozem soils are also exposed to severe wind erosion in spring, when there is still little plant cover. The present work therefore focussed on areas with chernozem soil in order to determine the nutrient (macro- and microelement) losses caused by wind erosion. Three plots with high quality chernozem soil were designated in the south eastern part of Csongrád County (near the villages of Csanádpalota, Csordakút and Apátfalva). Samples weighing 300–350 kg were collected from the upper 5 cm layer of the soil of the three plots after harvest in July 2008. All three samples were representative of good quality chernozem soil with silty loam texture and a humus content of 1.4–1.8%. Experiments on the samples were carried out in the wind tunnel at the Department of Natural Geography and Geoinformatics, University of Debrecen. The soil was placed in 30×50 cm trays in the 12.3 m tunnel and exposed to wind speeds of 12, 13, 14 and 15 m/s in three replications for each sample area. Each experiment was continued for 15 min. In addition to recording the soil mass before and after wind exposure, measurements were also made on the quantity of soil deposited in the lee of the trays and in two sediment traps placed in the wind tunnel (at heights of 0–10 and 10–40 cm), and on the critical wind speed and wind profile. The following laboratory analyses were carried out on the collected samples: particle size distribution, silt fraction, carbonate content, pH, total salt content, humus content, phosphorus (P2O5), nitrogen and potassium (K2O) content. The soil masses eroded from the trays varied from 0.5 to 3.4 kg, increasing as the wind speed rose. Only a fraction of the eroded soil was deposited in the lee of the trays. The majority was trapped at a height of 0–10 cm and only 20–30% at a height of 10–40 cm. There were also considerable differences between the structure and nutrient contents of the samples deposited in the sediment traps and in the lee of the tray: aggregates with higher clay and silt content tended to be deposited in the lee of the tray, while the less structured sand fraction was caught in the traps. Consequently the samples deposited in the lee of the trays had a substantially higher humus content, in some cases over 2%. The weighted mean nutrient content of the soil deposited in the two sediment traps, the total quantity of soil eroded and the surface area of the sample trays were used to calculate the quantity of soil eroded per hectare. At the higher wind speeds, it was found that the quantity of humus lost per hectare could be as much as 3 tonnes, while the quantities of the three macroelements amounted to 60 kg/ha for P2O5, 70–90 kg/ha for K2O and 280–340 kg/ha for N.

Actions (login required)

Edit Item