Hidrológiai Közlöny 1986 (66. évfolyam)
4-5. szám - Kienitz Gábor: A termőréteg víz- és vízzel mozgó nitrogénforgalmának modellvizsgálata
218 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 1986. 66. [ÉVFOLYAM 3. SZAM beszivárgó vizek mennyisége ezt meghaladja, a szivárgás tovább halad lefelé, a talajvízszin irányában (ez a víz adott mélységben elveszett a növényi felhasználhatóság szempontjából). Természetesen, a lefelé szivárgó víz magával viszi a termőréteg pórusaiban lévő vízben oldott N-nek egy részét is. Ez Ni, amelyről feltételezhetjük, hogy kisebb koncentrációban van a lefelé szivárgó vízben, mint a termőrétegben lévő víz átlagos N-koncentrációja. áW (talajnedvesség változása): A talaj termőrétegének W nedvességtartalma — amely a telítettség és a holtvíztartalom között változik, — a felszínről beszivárgó vizek következtében növekedik, az evapotranspiráció és a lefelé való továbbszivárgás következtében pedig csökken. Külön kell foglalkoznunk a W növekedésének kérdésével, azaz a beszivárgással. Adott időpontban ennek mennyisége attól függ, hogy milyen mennyiségben ós milyen intenzitással jut a talajfelszínre víz, hogy milyen pórus-viszonyú talajról van szó, és hogy az a beszivárgás kezdetekor milyen nedvessógi állapotban van. Szerepet játszik továbbá a hőmérséklet is. E tényezők közül kettő a mezőgazdasági műveléssel függ szorosan össze. Az egyik a talajfelszín víznek való kitettsége, ugyanis lejtős területeken a víz különféle módokon való visszatartásával (sáncolás, szintvonal-menti művelés, stb.) a beszivárgásra rendelkezésre álló idő megnövelhető. A másik a talaj pórustérfogatának növelése mélyszántás, mólylazítás stb. alkalmazásával. ANs (a talaj vízzel elmozdítható N-jének változása) : Kifejezi, hogy a talajban lévő Ns a növekedések és a csökkenések következtében mennyivel változik. 3. A termőréteg víz/N forgalmának leírása a DISNIT modellel A fenti ismertetésből is kitűnik, hogy a talaj termőrétegének víz- és N forgalma rendkívül bonyolult fizikai, kémiai és biológiai folyamatok összessége. Az e folyamatok szabatos leírásán alapuló modell-készítés a víz/N forgalom jellemzésére jelenlegi ismereteink birtokában ezért illuzórikusnak tekinthető. Azok a modellek, amelyekkel mégis megkísérelték e forgalmat leírni, csakis az összetevő folyamatok közelítő figyelembevételével voltak felállíthatók (USDA, 1979; Aslyng-Hansen, 1985). Vizsgálataink során olyan modellt kívántunk felállítani, amely (a) leegyszerűsítve le tudja játszani a végbemenő leglényegesebb folyamatokat, (b) olyan paraméterekkel rendelkezik, amelyek bazai megfigyelési, illetve szakirodalmi adatok alapján felvehetők, (c) olyan input-adatokat kíván, amelyek az általunk vizsgált területek vonatkozásában rendelkezésre állnak, és végül (d) olyan eredményeket szolgáltat, amelyek a gyakorlati tapasztalatokkal összhangban állnak és alkalmasak arra, hogy segítségükkel összehasonlíthassuk egyes mezőgazdasági/vízgazdálkodási beavatkozások következményeit a természetes vizek N-szennyeződését illetően. Kiindulási alapot egy ilyen modell felállításához a fentebb általánosan leírt természeti folyamatok szolgáltattak. A legsúlyosabb korlátozó tényezőt az jelentette, hogy vizsgált területeinkre nem álltak kellő részletességgel rendelkezésre mérési adatok a víz/N forgalom elemeit illetően. Ezért nem állt módunkban olyan modellt felállítani, amely közvetlen értékeket szolgáltat a felszíni vizekbe jutó N tekintetében, így helyette azt a vízzel elmozdulni tudó N-t kívántuk a talaj termőrétegében nyomon követni, amelyből a felszíni vizek N-szennyezése származhat, a beléjük kerülő (ií-ből EX-szé váló) felszíni lefolyás következtében. A modell nevét is ebből, ennek angol megnevezéséből (DISplaceable NITrogen) származtattuk: DISNIT. Magának a felszíni vizekbe kerülő iWnek (amit tehát a modell nem számol) — a mezőgazdasági/vízgazdálkodási beavatkozásoktól függő — változásaira és arányaira, a modell által számolt, a talaj termőrétegében lévő, és vízzel elmozdulni tudó N-nek az ismeretében tudtunk végső soron következtetni. Alapvető feladatunkat tehát ezen a kerülő úton oldottuk meg. A következőkben először ismertetjük a modell elvi alapjait, majd leírjuk annak gyakorlati felépítését. A modell a talaj termőrétegének víz/N forgalmát az (1) és (2) egyenletek szerint, de az azokban szereplő tagok egy részének elhanyagolásával, más részének pedig összevonásával írja le. Elhanyagoljuk az (1) egyenletben EX-et (vagyis az elemi kiterjedésű területet kiragadva vizsgáljuk, a szomszédságával való kölcsönhatások nélkül), I-t (vagyis öntözés nélküli esettel foglalkozunk), valamint K-t (vagyis olyan mélyen elhelyezkedő talajvízszintet tételezünk fel, ahonnan a kapilláris emelkedés nem éri el a termőréteget; mind a rakacai, mind a tetvesi vizsgált vízgyűjtőknél ez volt a tényleges állapot). A (2) egyenletben így értelemszerűen elhanyagoljuk NEX, NJ, NK értékeit, de a fentebbi meggondolások alapján nem vesszük figyelembe N R-t sem, azaz nem mondjuk meg, hogy i?-rel mennyi N távozik. így tudomásul vesszük, hogy a számítások szisztematikus hibájaként ez benne marad a talajban, ennyivel nagyobb a számítások szerint ott lévő N a valóságos értéknél. összevonjuk a (2) egyenletben az N v, N 0vg és N so tagokat, tehát azokat, amelyek a talajba természetes úton, valamint istálló-, komposzt- és hígtrágya közvetítésével jutó N-t jelentik, és ebből levonjuk az NA és Nsi tagokat, amelyek az onnan természetes úton eltávozó N-t jelentik; az eredőt Z-nek, a talaj „természetes nitrogén-termelődésének" nevezzük. Az (1) és (2) egyenleteknek a modell szerkesztésénél használt egyszerűsített formája tehát a következő: P = ET+R + Wi+AW (mm/ha) (l/a) Nr+L=N v+Ni+AWs (kg/ha) (2/a) A modell mind a víz, mind a vízzel elmozdulni tudó N szempontjából egy input/output rendszert képvisel. E rendszer térbeli megfelelője a — növénytől, illetőleg annak gyökérzóna-vastagságá-
