Hidrológiai Közlöny 2012 (92. évfolyam)
1. szám - Móricz Norbert–Mátyás Csaba–Berki Imre–Rasztovits Ervin–Vekerdy Zoltán–Gribovszki Zoltán: Egy erdő- és parlagterület vízforglamának összehasonlítása
68 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2012. 92. ÉVF. 1. SZ. sem számottevő, felszíni lefolyást nem tapasztaltunk. A VIII. sz. főfolyás mintegy 300 m-re található a mintaterületektől, így a vizsgálatot számottevő mértékben nem befolyásolta. Az erdei mintaterület a Sóstói-erdő északi részén található kocsányos tölgyesben, míg a parlagterületi mérés a Westsík-féle tartamkísérlet közvetlen szomszédságában található területen történt. A mintaterületek kiválasztásánál fontos szempont volt, hogy a mintaterületek a talaj fizikai jellege és a talajvíz dinamika tekintetében megfelelően képviseljék a szűkebb környezet jellemzőit. A tölgyes mintaterület egy a múlt évszázad 50-es éveiben természetesen úton felújított tölgyes, ahol megtalálható a kocsányos tölgyön (Quercus robur) kívül a hegyi juhar (Acer Pseudoplatanus) és az akác (Robinia Pseudoacaciá) is. A kocsányos tölgyek magassága eléri a 20-25 métert, az állomány sűrűsége 270 törzs/ha. A parlag mintaterület megközelítőleg három kilométerre található a tölgyes mintaterülettől délnyugati irányban, mely egy kétéves szántóparlag, melyet a vegetációs időszakban gyomnövényzet borított. A vertikális gyökéreloszlást azonos térfogatú talajminták vételének segítségével határoztuk meg. A vízfelvételért felelős finomgyökerek (átmérő <2 mm) mintavételezése öt különböző mélységből történt, rétegenként ötszörös ismétlésben. A levélfelület index (LAI) maximális értékét a következő módszerrel határoztuk meg. Az ősszel lehullott leveleket 5 reprezentatív helyről gyűjtöttük össze l-l m 2-ről, majd a felület és a levelek száraztömege közötti összefüggés alapján számítottuk a levélfelületet. A szezonális változását MÓDIS felvételek segítségével becsültük. A mintaterületek talajprofiljának jellemzéséhez szemeloszlási és víztartó képesség görbéket használtunk. A víztartó képesség függvényeket a talajprofil 6 szintjére (10,30,50, 70,90 és 120 cm), háromszoros ismétlésben, bolygatatlan talajminták segítségével határoztuk meg, melyhez a TALAJTANonc 1.0 (Fodor és Rajkai 2005) és a RETC (RETention Curve) (van Genuchten et al. 1991) programot használtuk. 2.2 Mérés a mintaterületeken 2.2.1 Meteorológiai mérések A meteorológiai jellemzőket (globálsugárzás, léghőmérséklet, relatív nedvesség, szélsebesség, csapadék) a parlag mintaterületen két méteres magasságban órás felbontással mértük. A parlag területen mért szélsebesség szolgált alapul az erdő esetén a referencia magasságra történő átszámításhoz (Federer et al 2003). A csapadék nagy térbeli változatossága miatt a csapadékot az erdőtől 500 méterre is mértük szintén egy automata mérővel. A csapadék intercepciót nem volt lehetőségünk mérni. 2.2.2 A talajnedvesség mérése A talajnedvességet mindkét mintaterületen 4 szintben (10,30,50,70 cm) mértük. A méréshez a Decagon cég (Decagon Devices, Pullman, USA) által gyártott ECH 20 szenzorokat alkalmaztuk. A szenzorok a talajnedvességet 15 percenként mérték, melyeket egy hozzájuk kapcsolt adatgyűjtő tárolt el. A mérés pontosságát két alkalommal gravimetriás módszerrel ellenőriztük. 2.2.3 A talajvízszint mérése 2007 tavaszán mindkét helyen egy-egy talajvízkutat létesítettünk. A talajvízszintet a Dataqua DA-S-LRB 118 szondával monitoroztuk 1 mm-es pontossággal. A parlag mintaterületen a 2007-2008. év téli időszakában a mérőeszköz meghibásodása miatt szünetelt a folyamatos mérés. A folyamatos mérés mellett kétheti gyakorisággal manuális vízszint-mérés is történt. 2.3 Numerikus modell 2.3.1 A modell felépítése A vízmérleg összetevőit a Hydrus 1-D (Simunek et al 2005) modell segítségével becsültük. A Hydrus egy Windows alapú modellezési környezet a talajnedvesség elemzésére különböző telítettségi viszonyok között. A modellről részletes információ található a következő internetcímen: http://www.pc-progress.com/en/Default.aspx7HYDRUS 1D. A Hydrus 1-D modell alapja egy változó telítettségű talajprofil, melyben a vertikális irányú nedvesség áramlása modellezhető. A talajprofil mélységét a modellben mindkét mintaterületen három méterben határoztuk meg, melyet hét talajrétegre osztottunk a mintavételezett talajrétegeknek megfelelően (0-20 cm, 20-40 cm, 40-60 cm, 60-80 cm, 80100 cm, 100-120 cm és 120-300 cm). A modell a hidraulikus számításokat 200 horizontális rétegre becsülte a talajprofilban, nagyobb sűrűséggel a talajfelszínhez közelebb eső részen. A modell szimulációk során mind a bemeneti, mind pedig az eredmény adatokat napi időlépcsőben kezeltük. A modell bemeneti adatai magába foglalják a talajba jutó csapadék mennyiségét (Cs ef f), mely a szabadtéri csapadék (Cs) és az intercepciós veszteség (tölgyes mintaterületen I k + I a, parlag mintaterületen I) különbsége. A potenciális transzspiráció (T p) és talajfelszín evaporáció (E p) értékekből a modell az elérhető nedvesség és a talaj hidraulikus paramétereinek segítségével számol aktuális értékeket (T, illetve E). Végül az alsó határfeltételen a talaj szelvényhez a háttérből történő nettó talaj víz-utánpótlódást (Q n et) lehet megadni (2. ábra). 2. ábra: A numerikus modell vízforgalmi összetevői (Cs: szabadtéri csapadék, Cs eff. hatékony csapadék, I: intercepciós veszteség, I k: korona intercepciós veszteség, I a: avar intercepciós veszteség, T p: potenciális transzpiráció, T: aktuális transzspiráció, E p: potenciális talajfelszín evaporáció, E: aktuális talajfelszín evaporáció, Q ne l: nettó talajvíz-utánpótlódás 2.3.2 Hatékony csapadék A hatékony csapadék számításához a tölgyes esetén becsültük a korona és avarintercepció értékét. A korona-intercepciót a Gash (1979) modell alkalmazásával számítottuk. E modell a csapadékeseményeket diszkrét eseményeknek feltételezi, amelyek között elegendő idő áll rendelkezésre az állomány teljes száradásához. A modell állományi jellemzőket (közvetlen áteső csapadék aránya, állomány tározási kapacitása, törzsi lefolyás aránya) valamint csapadék és párolgás intenzitás adatokat használ adott csapadékesemény intercepciós vesztéségének meghatározására. Az állományi paramétereket helyszíni megfigyelés és irodalmi adatok a-
