Szerzők: Szenek Zoltán, Szám Donát

Így mentettünk meg 22 tonna termőtalajt egyetlen gyepsávval

Az erózió látható és láthatatlan módon is dolgozik a tábláidon és már egyetlen jelentős csapadékesemény hatására is brutálisan elviszi a termőréteget. Védekezés szempontjából léteznek nagyon alacsony ráfordítás igényű módszerek, melyek szisztematikus alkalmazásával számottevően javíthatóak a leromlott talajadottságú területrészek. Ezzel pedig egy nagyon összetett technológiasorhoz érkeztünk, amik egymásra épülnek és egymás hatását erősítik. Min-till, strip-till, no-till, takarónövények és még sorolhatnánk. Ezek némelyikéhez drága gépek kellenek és összességében ideológiaváltás is szükséges. Van azonban egy olyan megoldás, főként dombvidéki körülmények között, ami szinte biztos, hogy kivitelezhető a meglévő eszközparkoddal és további beruházást csak a tervezési költségek tekintetében igényel. Hatása pedig jelentős. Önmagában csak ezzel az egy védelmi intézkedéssel rengeteget tehetsz talajaid és termésbiztonságod növelése érdekében. A tervezés és kivitelezés gyakorlati tapasztalatairól már olvashattatok kapcsolódó bejegyzésünkben. Most számszerűsítsük a beavatkozás hatékonyságát.

Egy modell minden négyzetméterre

Ahogyan Hannibal Smith ezredes mondja a Szupercsapatban: Imádom, amikor egy terv összejön. Nekünk is ugyanúgy nagy öröm látni, amikor a tervezőasztalon elkészült módszerünk a gyakorlatban még jobban is beváltja a hozzá fűzött reményeket. Azonban érdemes lenne tudni, hogy pontosan mennyit ér a beavatkozás?

Hány tonna termőtalajt fogott meg valójában a 4,5 méter széles gyepsáv? Hogy ezt kiderítsük, a világon egyedülálló, 1*1 méteres felbontású, gridháló alapú talajveszteség-modellt építettünk fel.

A világon több féle talajveszteségmodell létezik. Létezik olyan is, ami egyetlen (WEPP-modell) csapadékeseményre is képes modellezni, azonban ez csak nagyon körülményesen adaptálható térinformatikai környezetbe. Ehelyett, a legjobb módszer az, ha egy éves talajveszteség modellt készítünk. Ennek alapjait az USÁ-ban tették le, egy 1978 decemberben megjelent kiadványban. Ez a modell az USLE (Universal Soil Loss Equation), azaz Univerzális Talajveszteség Egyenlet. Ez azonban nem alkalmas a lepelerózión felüli, vonalas eróziós folyamatok modellezésére, amire nekünk szükségünk van. Itt jön a képbe az USPED, (Unit Stream Power-based Erosion Deposition), azaz Áramlás Alapú Lerakódás Modell. Ez nagyban hasonló az USLE-hoz, azonban képes áramlási vonalakban is talajveszteséget modellezni. Ez azért fontos, mert a gyepsávunkat egy vonalas eróziós felszínformában létesítettük. A méteres felbontásra azért van szükség, mert nem csak lepel-eróziós, hanem vonalas jellegű folyamatokat is akarunk modellezni.

Ez a hiper-felbontás extrém ritka a tudományos közösségben és a modell helyi viszonyokra való adaptálása is szükséges. Ezért nekünk egy hazai viszonyokra optimalizált, egyedi, vízgyűjtő szintű modellt kellett megalkotnunk.

Ezért ahelyett, hogy a táblára egyetlen, átlagos eróziós értéket becsültünk volna, mi minden egyes négyzetmétert külön modelleztünk. A drónos felmérésünk és a laboratóriumi talajminták adatait felhasználva, az ArcGIS Pro szoftverben minden egyes (összesen 35.922) cellára kiszámítottuk a módosított talajveszteség-egyenlet (USPED) tényezőit. A szorzótényezők mögött további egyenletek vannak, ebből is látható, hogy célja a minél pontosabb végeredmény megalkotása. Egyenlete a következő: USPED=R*K*LS*C*P. Nézzük külön-külön az egyes tényezőket:

1. R-faktor (Csapadék): Az éves átlagos csapadékadatra van hozzá szükségünk. Lehet számítani is, de egyszerűbb és bőven elegendő egy táblázatból leolvasni a különböző visszatérési idejű csapadékoknak megfelelő tényezőértéket. Mi ehhez az OMSZ által kiadott, 1991-2020 közötti csapadéktérképet vettük alapul. Ebből megállapítható, hogy ennek helyi értéke 675mm. Fontos megjegyezni, hogy ez egy sokévi átlagban megadott érték. Például tavaly a tatai mérőállomáson 463,7 mm esett, de előfordult már 800 mm feletti érték is. A faktor értéke 2 éves visszatérési gyakorisággal számolva R=875 MJ·mm·ha⁻¹·h⁻¹·év⁻¹.
2. K-faktor (Talaj): Klasszikusan a Wishmeyer egyenlettel számolható, de nekünk ennél egy pontosabb kellett, mert empírikus megítélés alapú tényezőket is tartalmaz. A mi utunk az EPIC (Erosion-Productivity Impact Calculator) modellből származó egyenlet. Ez a frakcióarányokkal és szerves szénnel számol. A labor humuszt mér, de egy 1,724-es szorzóval gyorsan megkapjuk ezt az eredményt is. Értéke K=0,036-ra és K=0,026-ra adódott. Miért kettőre? Mert különválasztottuk az eróziós-transzportációs és a depozíciós zónákat, hogy még tovább pontosítsunk.
3. LS-faktor (Domborzat): Ez a legfontosabb. Ezzel már önmagában is lehet gyepsáv tervezést lefolytatni A drónos DEM (magasságtérkép) alapján minden egyes négyzetméterre kiszámoltuk az értékét. Itt jött ki igazán a domborzat brutális ereje, mert értéke LS=0-170 között változik. Ja és az automatizált adattisztító modellünket szabadítottuk rá a drónrepülésből kinyert adatokra is, így kizártuk a kiugró értékeket. Nem csak az egész adatsorból felfelé és lefelé kiugrókat, hanem az adatsorban lévő kiugró értékeket is.
4. C-faktor (Vetésforgó): A kukorica-napraforgó-búza vetésforgót és a hagyományos művelést figyelembe véve egy átlagos C=0,28 értékkel számoltunk.
5. P-faktor (Védekezés): Mivel a művelés nem szintvonalas és a teljes védekezés nélküli állapotból kell kiindulnunk, ezért ez a tényező P=1.

Terepi mérések

Egyes szorzótényezőkön belüli szorzótényezők megállapítására terepi méréseket is végeztünk. Illetve két talajszelvényt is nyitottunk, hogy lássátok az erózió brutális erejét és eddigi munkáját a táblában. A felhalmozódási zónában, tehát a tábla aljában nyitott szelvényünk brutális vastagságú áthalmozott B szintet tartalmaz.

Eddig kb. 1 méter vastagságú talaj jött le a néhány száz méterrel feljebb található területrészekről!

Egy. Méter. Azért ízlelgessük még ezt a számot és hogy mit is jelent. Egy táj geomorfológiáját képes ez az erő átformálni. Ha lehetőségünk lenne az eredeti felszínt lemérni, biztosak lehettek benne, hogy drasztikusan máshogy nézett ki. A mezőgazdasági tevékenység egy rendkívül jelentős felszínformáló tényező. Fontos, hogy amit mi számítunk, az csak a természetes erózióval számol, de ezen felül létezik művelési erózió is, ami ugyanúgy felszínalakító erővel bír.

Ezek után nézzük meg a eróziós, a tábla felsőbb, magasabban lévő részén nyitott szelvényünket. Gyakorlatilag elfogyott innen a talaj, extrém alacsony a termőréteg vastagsága és 40 cm alatt már alapkőzet van. Nem véletlen, hogy ezek a zónák rosszabb hozammal rendelkeznek mint az akkumulációs zónában lévők.

Akkor még nem tudtuk, hogy a mi esetünkben nem az amerikai modell K faktora fogja a megfelelő eredményt adni, ezért elvégeztünk egy átszivárgás mérést is. Azonban nem volt egyáltalán felesleges ez a mérés, mert nagyon látványosan mutatja meg a talaj tömörödöttségét. Kb. tíz éve nem szántott már a tábla, ezt azért tegyük hozzá. A méréshez egy kétgyűrűs infiltrométer szükséges, ami tulajdonképpen két saválló acélból készült gyűrű. Azért az meg kell jegyeznünk, hogy ezt egy fémtelepről „kukáztuk”, azonban a mi méréseinkhez tökéletesnek bizonyult, mert az alaktényezője nagyon közel áll a nem szabványosított, csak közmegegyezésen alapuló gyűrűméretek alaktényezőjéhez. Működésének lényege, hogy a belső és a külső hengert egyszerre, ugyanakkora szintre kell tölteni. Erre azért van szükség, hogy az oldalirányú elszivárgást kizárjuk a mérésből, ami a külső hengerben lévő vízoszlop feladata. A víz fogy a hengerekből, amit mindig vissza kell tölteni szintre, hogy állandó legyen a hidrosztatikai nyomás a hengerekben. Mérni azt szükséges, hogy a mi esetünkben az 0,9 cm fogyás (ez a belső hengerben kb. 2dl) mennyi időközönként következik be. A mérés akkor ér véget, ha az utántöltött dózisok közötti idő állandó. Ezt 3 zárómérés idejéből tudjuk meghatározni. A fenti mérésnél azonban ezt nem lehetett kivárni, mert rettenetesen lassan fogyott el már az első adag is. A mérés eredménye a K faktor Wishmeyer egyenletének az egyik szorzótényezője, azonban nem centiméter/percben szükséges megadni, hanem egy 1-6 terjedő számmal, ahol a 6 legrosszabb, 1 a legjobb átszivárgás értékekhez tartozik. Esetünkben ez bőven túlteljesítette a 6-os, azaz a legrosszabb átszivárgási osztályba sorolást. Ez látványosan megmutatta, hogy ez az eróziós zóna nem képes elnyelni a csapadékot, az gyakorlatilag egyből megindul a lejtőn és szállítja magával a talajanyagot a transzportációs zónán át az akkumulációs zónába, aminek az értéke közepesre, 3-as csoportba tartozónak adódott. Ez már sokkal jobban képes csapadékot magába fogadni és extrém vastag termőréteggel rendelkezik. Nem véletlen, hogy az itt lévő zónák a tábla legtermékenyebb részei.

Ahol a térkép és a valóság találkozik

Egyetlen gyepsávval dolgoztunk, ami egy jelentős összegyülekezési vonalon található. Emiatt nem az egész táblát védi, hanem csak a gyepsáv vízgyűjtő területét. Ehhez lehatároltuk ezt a területet és csak ezzel számoltunk tovább. A tábla teljes területe 11,85 ha, a bevédett terület 3,51 ha. Ahogyan korábban is említettük, elkülönítettük az eróziós (piros), a transzport (narancs) és a depozíciós (zöld) cellákat. Az eróziós zónában indul meg a tényleges anyagtranszport, ebben a szakaszban egyre csak gyűlik a talajanyag. A transzport zónában is zajlik erózió, azonban már kisebb mértékben, a fő folyamat az összegyűjtött anyag továbbítása a depozíciós vagy akkumulációs zónába. A modell sajátosságából kifolyóan ezekben a zónákban is detektálható talajveszteség, nem csak tényleges lerakódás. Ám ennek az értéke nagyságrendekkel kisebb mint ami a két másik zónában jellemző.

A modell megmutatta, hogy a 3,51 hektáros részvízgyűjtő területen a gyepsáv telepítése nélkül évente átlagosan 86 tonna (!) termőtalaj hordódna le a gyepsáv vízgyűjtő területéről.

Ezután jött a csavar: kiszámítottuk a 4,5 méter széles gyepsávunk hatékonyságát. Egy empirikus, de a legjobb közelítésű egyenlet alapján kiszámítottuk, hogy egy ilyen szélességű, sűrű gyep a beérkező hordalék kb. 25,4%-át képes megfogni (ezt hívjuk ülepítési hatékonyságnak).

A végeredmény 2 éves visszatérési gyakoriságú csapadékkal számolva:

• Teljes talajveszteség gyepsáv nélkül: 86 tonna/év
• Megfogott talaj a gyepsáv által (86 t * 0,254): 22 tonna/év
• Nettó talajveszteség gyepsávval: 64 tonna/év

Ez azt jelenti, hogy az általunk tervezett 4,5 méteres sáv ezen az egyetlen, 3,5 hektáros vízgyűjtőn évente 22 tonna termőtalajt ment meg a lemosódástól. Ez 22 tonnával kevesebb hordalék a völgy aljában és 22 tonnával több termőréteg a szántóföldön.

Ám ez csak a 2 éves visszatérési gyakoriságú éves csapadékokra vonatkozik. Mi a helyzet, ha megnézünk egy 20 éves visszatérési gyakoriságút? Mivel egyre szélsőségesebb eloszlásban érkezik a csapadék a klímaváltozás hatására, ezért sajnos ezzel is számolnunk kell.

A végeredmény 20 éves visszatérési gyakoriságú éves csapadékkal számolva:

• Teljes talajveszteség gyepsáv nélkül: 206 tonna/év
• Megfogott talaj a gyepsáv által: 52 tonna/év
• Nettó talajveszteség gyepsávval: 154 tonna/év

Ez közel a 2,5-szerese a 2 évesnek. Ez minden további nélkül már jövőre is bekövetkezhet! Ebben az esetben még brutálisabb mértékű méreteket ölt a talajpusztulás, azonban ebben az esetben is tudunk tenni azért, hogy ennek mértékét csökkentsük.

És mennyi annak az 1 méter vastag talajnak a tömege, ami eddig a művelés kezdete óta lejött csak erről az egyetlen 3,5 hektár területű vízgyűjtőről? 49.000 tonna. Ez az átlagos, védelem nélküli évi talajveszteség 570 szeresének felel meg. Ehhez már nem is érdemes megjegyzést fűznünk.

A mérésen alapuló talajvédelem

Az előző bejegyzésben bemutatott terepi siker most már tudományos, kvantitatív megerősítést is nyert. A nagy felbontású modellezésünkkel bebizonyítottuk, hogy egy precízen megtervezett és elhelyezett, mindössze 4,5 méter széles gyepsáv évente több tíz tonna talajt képes megmenteni.

Ez a munkafolyamat – ami a jogszabályi megfeleléstől (HMKÁ) a drónos felmérésen és laborvizsgálatokon át a hiper-részletes modellszámításig terjed – teszi lehetővé, hogy ne csak „valamit” tegyünk a talajvédelemért, hanem a lehető leghatékonyabb, mérhető és adatokkal alátámasztott beavatkozást tervezzük meg.

Természetesen több talajvédelmi gyakorlat beiktatásával még tovább csökkenthető a veszteség mértéke. Azonban ez egy olyan egyszerűen, gyorsan és olcsón kivitelezhető módszer, amihez semmilyen plusz gépre nem szükséges beruháznod. Már ma tenned kell azért, hogy ne folyjon el a talaj a tábláidról!

A weboldalunkon található dokumentumok, adatok felhasználását, letöltését, másolását Cégünk nem engedélyezi. A weboldallal összefüggésben, ill. a weboldalon található egyes elemeken fennálló szerzői jogokat és a szellemi alkotáshoz fűződő jogokat köteles minden látogató tiszteletben tartani. A weboldal dokumentumai, anyagai szerzői jogi védelem alatt állnak és azok bármilyen, engedély nélküli használata, másolása, letöltése, felhasználása jogszabályba ütközik.