FÖLDMŰVELÉSTAN Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP-4.1.2-08/1/A-2009-0010
A talajművelést befolyásoló talajfizikai tényezők, a talajok állapotát és művelhetőségét meghatározó paraméterek
Előadás áttekintése A talajművelést befolyásoló talajfizikai tényezők: Talajszerkezet Mechanikai összetétel Kötöttség Konzisztencia viszonyok Térfogattömeg Porozitás Vízkapacitás
Talaj A talaj a földkéreg legkülső, termékeny rétege 3 fázisú polidiszperz rendszer A szilárd fázis elemei méret alak és elrendeződés szerint polimorfak Lehetővé válik a 3 fázis együttes jelenléte Ez a növényi élet feltétele Meghatározz a tápanyagok felvehetőségét Talajszerkezet : Gyakorlati megfogalmazásban azt jelenti, hogy a talaj egyes darabjai önmaguktól, vagy enyhe nyomásra, feszítésre a talajra jellemző szerkezeti elemekre esnek szét
A talaj fizikai tulajdonságai Szemcseösszetétel (textúra) Szerkezet (struktúra) Sűrűség, térfogattömeg, tömörség, tömődöttség Pórustérfogat (összporozitás), differenciált porozitás Vízáteresztő képesség, vízkapacitás, holtvíz tartalom, hasznosítható (diszponibilis) víz mennyisége Levegőzöttség (hőgazdálkodás)
Szemcseösszetétel A legfontosabb szemcsefrakciók (homok, iszap, agyag) m/m %-ban kifejezett mennyisége. Fizikai jellemzők: Leiszapolható rész (%) Higroszkópossági érték (hy, Hy) Arany- féle kötöttségi szám (K A )
Textúra osztályok Textúra csoport Lr % K A Hy % Durva homok <10 <25 <0,5 Homok 10-20 25-30 0,5-1,0 Homokos vályog 20-35 30-38 1,0-2,0 Vályog 35-60 38-42 2,0-3,5 Agyagos vályog 60-70 42-50 3,5-5,0 Agyag 70-80 50-60 5,0-6,0 Nehéz agyag >80 >60 >6,0
Talajszerkezet A talajszerkezet a talaj azon állapota, amelynek képződése során az elsődleges részecskék (elemi részecskék) összetapadnak, így másodlagos és harmadlagos halmazok (szerkezeti elemek), aggregátumok képződnek. Morfológiai szerkezet Agronómiai szerkezet
A talajszerkezet jellemzése A szerkezet befolyásol minden anyagtranszport tulajdonságot és folyamatot. A szerkezet (vagy az aggregáció) olyanná teszi a talajt, mintha durva szövetű lenne. A szerkezet alakítható, változtatható.
A talaj morfológiai szerkezeti formái Morzsás szerkezet A nagyobb rögök gyenge nyomásra 0,25-10 mm-es morzsákra hullanak szét Csernozjom és réti csernozjom talajokra jellemző Poros szerkezet A talaj nagy része laza por, vagy a talaj egységesen összeállott tömeget alkot, amely már kis nyomásra is 0,25 mm alatti porrá hull szét A morzsás szerkezet leromlásából keletkezik
A talaj morfológiai szerkezeti formái Tömött szerkezet A talaj nyomás hatására sem aprózódik fel rögökké Száraz állapotban repedezett Nehéz mechanikai összetételű agya- és szikes talajok szerkezete Homokos szerkezet A talaj laza és szemcséi megnedvesítve sem tapadnak össze A váztalajok jellemző szerkezete Hantos (rögös) szerkezet Inkább talajállapot, mert a homokos szerkezet kivételével valamennyi állapot mellett kialakulhat, ha túlzottan száraz, vagy nedves állapotban műveljük meg a talajokat A 10 mm-nél nagyobb szerkezeti elemek tartoznak ebbe a kategóriába
Morfológiai szerkezeti elemek morzsa szemcse dió hasáb oszlop lemez
Agronómiai talajszerkezet A különböző nagyságú aggregátumok egymáshoz viszonyított aránya. Porfrakció: <0,25 mm Morzsafrakció: 0,25-10 mm (1-3 mm) Rögfrakció: >10 mm
A talaj mechanikai összetétele, fizikai talajféleség Atterberg-féle osztályozás Kavics 2 mm-nél nagyobb Durva homok 2-0,2 mm Finom homok 0,2-0,02 mm Por, iszap 0,02-0,002 mm Agyag 0,002 mm alatt Kacsinszkij-féle osztályozás Kavics 3,0 mm-nél nagyobb Durva homok 3-1 mm Közepes finomságú homok 1-0,25 mm Finom homok 0,25-0,05 mm Durva por 0,05-0,01 mm Közepes finomságú por 0,01-0,005 mm Finom por 0,005-0,001 mm Agyag 0,001 mm alatt
A talaj kötöttsége (K A ) A mechanikai összetétel és a szervesanyag tartalom függvénye A kötöttségi szám a talaj fizikai féleségéről tájékoztat Minél nagyobb a kötöttségi szám, annál nagyobb a művelés energiaigénye
A talaj konzisztenciája konzisztencia jelenségek (szilárdság, képlékenység, tapadás, viszkozitás) A talaj tapadása (adhézió) Az 1 cm 2 felületen ébredő tapadóerő Nagysága a nedvességtartalom növekedésével emelkedik, majd egy ponton túl csökken Értéke 0,0-5,4 kpa A talaj tapadását befolyásoló tényezők Szerves és szervetlen kolloidok mennyisége Nő a tapadás nő Csökken a tapadás csökken Nedvességtartalom A tapadás agronómiai konzekvenciái Szerepe van a művelés idejének meghatározásában A művelés eszközének megválasztásában
A talaj konzisztenciája konzisztencia jelenségek (szilárdság, képlékenység, tapadás, viszkozitás) Talajkonzisztencia: a talaj különböző nedvességi állapotban milyen ellenállást tanúsít a mechanikai hatásokkal, vagy a talajműveléssel szemben. Összetett meghatározása azoknak az erőknek, amelyek a talajrészecskéket összetartják és meghatározzák azt, hogy mekkora erővel lehet a talajrészecskéket szétszakítani, vagy a talajt újraformálni. A kohéziós és adhéziós erők érvényesülése Kohézió: molekulák vonzása Adhézió: felületek vonzása
A talaj konzisztenciája konzisztencia jelenségek (szilárdság, képlékenység, tapadás, viszkozitás) Ezek az erők határozzák meg a talajtömeg viselkedését a gravitációval nyomással dörzsöléssel ütéssel szemben Meghatározza, hogy a talaj milyen mértékben tapad az idegen testekhez Meghatározása: érzékszervi módszerekkel Meghatározása három nedvességi szinten: Nedves Nyirkos Száraz
A talaj konzisztenciája konzisztencia jelenségek (szilárdság, képlékenység, tapadás, viszkozitás) Ragadós: A talaj sok vizet tartalmaz, a talajrészecskéket körülvevő vízburkok vastagok. A kohéziós erők érvényesülése következtében a talaj ragadós, képlékeny. A talaj a művelőeszközökre ragad. A munka minősége, a teljesítmény romlik. Az elkenődött vagy összegyúrt talaj kiszáradás után rögös, hantos lesz. Elmunkálás után sem megfelelő a minőség.
A talaj konzisztenciája konzisztencia jelenségek (szilárdság, képlékenység, tapadás, viszkozitás) Képlékeny: A talaj gyúrható. Külső erők hatására különböző alakot vesz fel és ezt az alakot az erő megszűnte után is megtartja. Laza: A talaj művelésre legalkalmasabb állapot. A talaj jó szerkezetű, morzsalékos, a műveléshez a legkevesebb energiát igényli.
A talaj konzisztenciája konzisztencia jelenségek (szilárdság, képlékenység, tapadás, viszkozitás) Szilárd: A talaj száraz, kemény, a talajrészecskék szorosan tapadnak egymáshoz. Ha a talajt ilyen állapotban szántjuk, akkor a barázdaszelet nagyobb része rögös, hantos lesz és közben a porképződés is nagy. A művelt réteg a két szélsőséges frakcióértékre esik szét. A további elmunkálás nehéz, porfrakció növekszik.
A művelés minőségét befolyásoló tényezők Állandó tényezők: A talaj sűrűsége (egységnyi térfogatú, hézagmentes, abszolút száraz talaj tömege) A talaj kötöttsége, fizikai félesége A talaj konzisztencia jelenségei (szilárdság, viszkozitás, duzzadás és zsugorodás, képlékenység, tapadó képesség) A talaj szerves anyag tartalma A talaj egyes kémiai tulajdonságai (uralkodó kationok, kémhatás)
A művelés minőségét befolyásoló tényezők Változó tényezők: A talaj szerkezete (agronómiai) A talaj térfogattömege (105 C-on súlyállandóságig szárított, eredeti szerkezetű, egységnyi térfogatú talaj tömege) A talaj pórustérfogata, összporozitása, differenciált porozitása A talaj ellenállása A talaj nedvességtartalma
A talaj pórustere Aggregátumokon belüli és azok közötti hézagok, melyek egymással összekötetésben vannak. Méretük és funkciójuk eltérő. A pórusok össztérfogatát összes, a különböző méretű pórusok egymáshoz viszonyított arányát differenciált porozitásnak nevezzük. Az összporozitás számításához ismernünk kell a talaj sűrűségét és térfogattömegét. A pórusteret víz és levegő tölti ki.
A pórustérfogat számítása A talaj térfogattömege (ρ): bolygatatlan szerkezetű egységnyi térfogatú talajminta szárítás után mért tömege [g/cm 3 ; kg/m 3 ]. A talaj sűrűsége (ρ m ) : a teljesen tömör, hézagmentesnek képzelt egységnyi térfogatú, száraz talaj tömege [g/cm 3 ; kg/m 3 ]. Pórustérfogat számítása (P), [tf%] : ρ P= 1-10 P ρ kap = VK kap 10 m P 0 0
Különböző méretű pórusok és funkciójuk Csoportosítás Átmérő μm Vízgazdálkodási funkció Finom pórus <0,2 Kötött víz pórustere Közepes pórus 0,2-10 Kapilláris pórustér Közepesen durva pórus 10-50 Kapilláris-gravitációs pórustér Durva pórus 50-1000 Igen durva pórus (repedés) >1000 Gravitációs pórustér
Vízkapacitás Vízkapacitásnak nevezzük a különböző feltételek között a talajban visszamaradó víz mennyiségét. [m/m %; V/V %; mm] Formái: Kapilláris (VK kap ) Maximális (VK max ) Minimális (VK min ) Természetes vagy szántóföldi (VK szf )
Vízkapacitás Azt a vízmennyiséget (nedvességtartalmat), amely a növény számára már nem hozzáférhető holtvíz tartalomnak (HV) nevezzük. [m/m %; V/V %; mm]. A talaj ezen nedvességi állapota mellett a növények elhervadnak, ezért ezt hervadáspontnak is nevezik. Hasznos (diszponibilis) víz (DV): az a vízmennyiség, melyet a talaj a növény számára hasznosan tárolni képes. DV = VK - HV
A talaj pórustere, vízkapacitása VK max VK szf HV víz levegő talajszemcse
pf érték A talaj szívóhatásával egyensúlyt tartó vízoszlop cm (kapilláris potenciál) negatív logaritmusa. 0,01 atm 10cm 1pF 0,1 atm 100cm 2pF 1 atm 1000cm 3pF 10 atm 10000cm 4pF 100 atm 100000cm 5pF 1000 atm 1000000cm 6pF pf 4,2: holt víz érték!!
pf-görbe 7 6 10 20 30 40 50 60 pf 5 4 3 HV VK sz DV 2 1 VÍZ VK min LEVEGŐ 0 0 10 20 30 40 50 60 Nedvességtartalom V/V %
A művelés hatása a talajra Közvetlenül változik a talaj: térfogattömege, porozitása, háromfázisos rendszere és agronómiai szerkezete. Közvetve változnak a talaj biológiai, kémiai tulajdonságai, folyamatai.
A talajművelés hatástartama A művelés hatástartamát befolyásoló tényezők: A talaj természetes tulajdonságai A talaj műveléskori fizikai állapota A művelés mélysége, módja és minősége A talajhasználat, a növénytermesztési eljárások A művelés utáni csapadék mennyisége
A talajművelés hatástartama Kolloidban szegény laza talajokon rövid Középkötött talajokon hosszabb Öntözés következtében nedvesebb talajokon rövidebb Sokmenetes elmunkálás hatására rövidebb Csapadékos idényben rövidebb
Előadás összefoglalása A talajművelést befolyásoló talajfizikai tényezők: Talajszerkezet Mechanikai összetétel Kötöttség Konzisztencia viszonyok Térfogattömeg Porozitás Vízkapacitás
Előadás ellenőrző kérdései Milyen állandó tényezők befolyásolják a talajművelés minőségét? Milyen változó tényezők befolyásolják a talajművelés minőségét? Melyek a vízkapacitás formái?
KÖSZÖNÖM FIGYELMÜKET Következő ELŐADÁS CÍME : A talajok állapotát és művelhetőségét meghatározó paraméterek elemzése Előadás anyagát készítették: Dr. Schmidt Rezső, Dr. Beke Dóra