Hidrológiai Közlöny 1991 (71. évfolyam)
1. szám - Rajkai Kálmán: A talajfelszín nedvességtarrtalmának mérése TDR-módszerrel
37 A talajfelszín nedvességtartalmának mérése TDR-módszerrel Hajkai Kálmán MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézete, Budapest Budapest, Hermán 0. u. 15.1022 Kivonat: A tanulmány a TDR-eljárásnak a talajnedvesség-tartalom szabadföldi mérésére való alkalmazhatóságát vizsgálja. A mérési eljárás elvét a szerző annak újszerűsége miatt részletesen ismerteti. A bemutatott 273 elemű méréssorozat egy 6x10 m-es parcella szabályos, 0,5 m-es rácstávolságú négyzethálóban végzett felszíni (0—-10 cm) talajnedvesség-meghatározására vonatkozik. Szerző a rácspontokban végzett helyszíni TDR-es méréseket követően talajmintavétellel meghatározta a talajminták ún. szárítószekrényes nedvességtartalmát is. A két különböző és egymástól független talajnedvesség-meghatározási módszer eredményeit elemezve megállapította, hogy azok statisztikailag különbözőek. A különbség okát a talaj ismeretlen, de megfigyelhető tömődöttség-különbségeire (traktorkeréknyomok) vezette vissza. A talaj térfogattömegét a TDR-es és a szárítószekrényes nedvességértékek hányadosaként állította elő, elhelyezkedésük mintázatát egybevetette a terepi megfigyelésekkel és a regisztrált talajnedvesség-eloszlások területi mintázatával. A mintavétel lehetővé tette a különböző módszerekkel mért nedvességértékek térbeli viselkedésének a tanulmányozását is. A számított szemivariogramok a talajnedvesség értékek véletlen eloszlását mutatták. A TDR-es nedvességértékeken ezenkívül határozott lineáris trend volt kimutatható. Az irányok szerint számított szemivariogramok közül a traktornyomokat metsző irányba esőn azok hatása egyértelműen megjelent. A tanulmány egyrészt bemutatja a TDR-eljárásnak a talajnedvesség eloszlása terepi vizsgálatában való alkalmazhatóságát, másrészt felhívja a figyelmet arra, hogy a TDR-es mérési eredményekre a talaj térfogattömegének helyszíni változatosságát is tartalmazzák. Kulcsszavak: TDR, talajnedvesség, térbeli eloszlás, térfogattömeg-hatás. 1. Bevezetés A talaj nedvességtartalmának meghatározására számos eljárás ismert. A TDR (í'ime Z)omain üeflectometry)-módszer viszonylag új keletű a talaj térfogati nedvességtartalmának mérésére (Rajkai, 1989). Elvi alapjának felfedezését Fellner-Feldegg (1969) munkája készítette elő, aki folyadékok dielektromos állandójának frekvenciafüggését, a molekulákhoz kötődő relaxációs jelenségeket, azok elektromos vezetését tanulmányozta. Topp és munkatársai mutatták meg elsőként a mérési eljárás talajnedvesség-tartalom meghatározására való alkalmazhatóságát. Egyértelmű összefüggést találtak a talajok dielektromos állandója és térfogatos nedvességtartalma között (Topp etal., 1980). A TDR-módszernek a talaj elektromos kapacitásának a meghatározásán alapuló egyéb eljárásokkal szembeni kétségtelen előnye, hogy a mért értéket a talajoldat elektrolit- és sótartalma nem befolyásolja (Dalton, van Oenuchten, 1986). Előnyként említhető továbbá, hogy a vizsgált talajtérfogat és rétegvastagság a mérőelektród kialakításának a függvénye. Lehetőség van egy adott talajréteg átlagos nedvességtartalmának a meghatározására, de lehetséges az elektródok hossza mentén a talajt további elkülönülő rétegekre bontva is vizsgálni, ezáltal pl. a talajnedvesség-eloszlást vagy elmozdulást egyetlen, osztott elektródpárral tanulmányozni (Topp, Davis, 1985). A TDR-módszer alkalmas nagyszámú szabadföldi mérés végzésére, ós ezáltal a talajnedvességtartalom térbeli eloszlásának vizsgálatára. Erre irányuló méréssorozat eredményeiről számolunk be. 2. Az alkalmazott módszerek Tekintettel arra, hogy a TDR-módszer talajtani alkalmazásáról részletekbe menő magyar nyelvű közlemény nem áll rendelkezésre az eljárás elvének fizikai alapjait a következőkben ismertetjük. Ismert, hogy egy C 0 kapacitású kondenzátor elektromos töltése (Q) a kapacitás és az alkalmazott feszültség (V) függvénye: Q=c 0v (i) A kondenzátor kapacitása növelhető, ha szigetelőanyagot helyezünk a fegyverzetek közé. A kondenzátor kapacitása (C) felírható a levegőre (K 0) és a szigetelőanyagra vonatkozó dielektromos állandókkal (K'): C=C 0(K'/K 0)=C 0K (2) ahol: K= a relatív dielektromos állandó vagy relatív permittivitás A V 0 effektív feszültségű szinuszos váltakozó feszültség (V) időfüggése komplex formában a következőképp írható fel: V=V 0eo>t (3) ahol: »=(-1) 1/ 2 co= a szögfrekvencia (1/s) t— idő (s)
