A talajok aggregátum-stabilitásának vizsgálati eredményei

Az aggregátum-stabilitási vizsgálatainkat előkísérleti céllal végeztük. Kerestük egyrészt azokat az egyszerűen, rutinszerűen elvégezhető mérési módszereket, illetve mutatószámokat, melyekkel egy nagyobb mintaseregen megbízhatóan jellemezhetjük a talajok makro- és mikroaggregátum-stabilitását, másrészt igazolni kívántuk azt a hipotézisünket, hogy a folya-dék-visszatartó és folyadékvezető képesség mérés során a vízzel és a vizsgálatainkba vont szer-ves folyadékkal (Dunasol 180/220) kapott eredmények közti különbség egyik oka az, hogy a folyadékok dezaggregáló, szétiszapoló hatása különböző.

A 30. ábrán a nedves szitálással meghatározott makroaggregátum-stabilitási mutatókat (MaAS) hasonlítottam össze. A kiválasztott talajminták nagyfokú különbözősége (talajtípus, genetikai szint, ezzel összefüggésben humusztartalom és humuszanyagok minősége, morfoló-giai szerkezet, Na⁺-telítettség, fizikai féleség) jó lehetőséget kínált az aggregátum-stabilitást befolyásoló tényezők vizsgálatára. A vízzel és szerves folyadékkal végzett mérések eredmé-nyeit bemutató boxplot diagramokon jól látható, hogy az eredmények viszonylag jól reprodu-kálhatók, az egyes ismétlések nem szórnak túlságosan (kivéve talán a karcagi talajmintát, ld.

később): úgy gondoljuk, hogy sikerült megtalálnunk a megfelelő előnedvesítési módszert a szi-tácskák szűrőpapírra helyezésével és a minták kapilláris úton történő, további bolygatás nélküli

5 perces telítésével. Láthatjuk azt is, hogy az előnedvesítés alkalmazásával vizes közegben ál-talában nagyobb stabilitási mutatókat mértünk, mint az előnedvesítés nélküli, száraz talaj szét-iszapolásával (a kapilláris telítés kiszorította a levegőfázist az aggregátumokból, ezért nem kö-vetkezett be a talajaggregátumok „szétrobbantása” a bezárt, egyre növekvő nyomású levegő által) (SEKERA &BRUNNER, 1943; DVORACSEK,1951; MARSHALL &HOLMES,1979;DICKSON

et al.,1991). A különféle előnedvesítési módszerek alkalmazása, vagy az előnedvesítés hiánya a különböző talajállapotok makroaggregátum-stabilitásáról nyújthat fontos információkat: a gyors nedvesítés a száraz talajfelszín eliszapolódásáról tájékoztathat heves csapadék vagy nagyadagú öntözés esetén, míg az alkalmazott lassú előnedvesítés a nedvesebb (pl. vízkapaci-tásig telített) talajfelszínre érkező csapadék, vagy a szárazabb talajfelszínre érkező kismértékű csapadék, illetve a felszín alatti talajrétegekbe beszivárgó víz hatására bekövetkező szerkezet-leromlást modellezheti (KEMPER & ROSENAU, 1986; PIERSON & MULLA, 1989; GRANT &

DEXTER, 1990; ROBERSON et al.,1991;CAMPBELL et al.,1993a,b).

Megállapítható ugyanakkor az is, hogy a legnagyobb makroaggregátum-stabilitást a szerves folyadékközegben mértük (a keszthelyi B szint kivételével), vagyis a makroaggregátumok a szerves folyadékban (Dunasol 180/220) általában sokkal stabilabbak (a poláros vízmolekulák kémiai diszpergáló hatásával nem kell számolnunk, csak a mechanikai diszpergáló hatásokkal).

A szerves folyadékok alkalmazása a makroaggregátum-stabilitás méréseknél nem előzmény nélküli (pl. BURKE et al., 1986; EMERSON & GREENLAND, 1990; LE BISSONNAIS, 1990;

MAHBOUBI et al., 1993; AMÉZKETA et al., 1996); általában vízhez képest kisebb dielektromos állandójú etanolt, ritkábban benzolt választottak folyadékfázisként, a mechanikai és a kémiai diszperziós folyamatok szétválasztására. Az általunk végzett visszatartó és folyadék-vezető képesség vizsgálatok eredményeinek értelmezéséhez azonban a Dunasol-lal végzett vizsgálatok megfelelőbbnek tűntek (ezen felül a modellfolyadék nem tartalmaz aromás kom-ponenst, tehát a rutin vizsgálatok céljára humán-egészségügyi szempontból is alkalmasabb).

Az egyes talajminták összehasonlításakor megállapíthatjuk, hogy általában a talajok hu-musztartalma felelős leginkább a makroaggregátum-stabilitásért, de a többi talajtulajdonság (pH, fizikai féleség, mésztartalom), illetve a talajművelés befolyásoló hatása szintén kimutat-ható (AMÉZKETA, 1999). Az erdőtalajok feltalajának legnagyobb szerkezetstabilitásában való-színűsíthetően a nagyobb mennyiségű szeszkvioxid-gélek előfordulása is szerepet játszhat (DVORACSEK et al., 1952). A talajok nagy Na⁺-telítettségének diszpergáló hatása minden egyéb talajtulajdonság hatását felülírja: a karcagi réti szolonyec talaj B szintjéből származó talajminta makroaggregátum-stabilitás értékei voltak vizes közegben a legkisebbek (30. ábra). Ugyanak-kor itt volt a legnagyobb az előnedvesítések során ismétlések szórása is: bármilyen óvatos ned-vesítései módszert alkalmaztunk is, a mérések reprodukálhatósága leginkább attól függött, hogy mennyire volt képes a folyadékfázis hozzáférni a beduzzadt talaj beszűkült pórusrendszerén a bemért talajminta „belső” aggregátumaihoz. Nem véletlen, hogy a nedves szitálásos makroaggregátum-stabilitás méréseket már a kezdetektől fogva sem tartották megbízhatónak nagy agyagtartalmú és/vagy szikes talajok esetében (DVORACSEK et al., 1952; KRÁMER, 1952).

A 31-32. ábrán a vizsgált talajok LDM MÖ vizsgálatok adatai alapján meghatározott agg-regátum-stabilitási mutatókat (MiAS és SIGMD) hasonlítottam össze. (A vizsgált talajminták száma eltér egymástól a MaAS, a MiAS és a SIGMD esetében, aminek módszertani okai vannak:

MaAS értékeket csak ott tudtunk meghatározni, ahol a talajból az 1-2 mm-es aggregátum-frak-ciók könnyen elkülöníthetőek voltak, míg a MiAS értékek csak ott mérhetők, ahol a talajok agyagtartalma nem elhanyagolható.) Szembetűnő, hogy a kétféle aggregátum-stabilitási mutató szerinti stabilitási sorrend hasonló ugyan, de nem ugyanaz (pl. a kisújszállási agyagos réti talaj stabilitási indexe a legnagyobb, ugyanakkor a MiAS értékek alapján a stabilitási sorrendben jelentősen hátrébb kerül). Ennek magyarázata az, hogy a MiAS érték az agyagfrakció vizes közegben történő diszpergálódásának mértékéről, vagyis a mikroaggregátumok stabilitásáról

tájékoztat, az SIGMD érték viszont a 2 mm alatti (mikro- és makro-) aggregátumok szétiszapo-lódását hasonlítja össze (a talaj vizes közegbe helyezésétől eltelt kb. 240 másodperc időtartam alatt). A két aggregátum-stabilitási mutató közt ennek ellenére mérsékelten erős, szignifikáns korrelációt tapasztaltunk (r = 0,72) (25. táblázat).

30. ábra

A vizsgált talajok makroaggregátum-stabilitásának (MaAS) összehasonlítása (az eltérő kisbetűk az egymástól szignifikánsan eltérő makroaggregátum-stabilitási mutatójú talajmintákat jelölik egy adott mérési módszeren

belül, míg az eltérő nagybetűkkel egy adott talajminta esetében a statisztikailag igazolhatóan eltérő mérési módszerek eredményeit jelöltük)

A különféle makro- és mikroaggregátum-stabilitási mutatókat összevetve elmondható, hogy a legerősebb szignifikáns korrelációt az előnedvesítés nélkül és az előnedvesítéssel mért MaAS értékek (r = 0,85), illetve a MiAS és az előnedvesítéssel meghatározott MaAS értékek (r = 0,91) közt tapasztaltuk (annak ellenére, hogy a MiAS értékek meghatározásánál nem alkalmaztunk aggregátum-előnedvesítést). Az előnedvesítés nélküli, száraz talajjal végzett makroaggregátum-stabilitás mérések MaAS értékei és a MiAS eredmények, illetve az előned-vesítéssel meghatározott MaAS és a SIGMD értékek közt csak közepesen erős (r = 0,61 és r = 0,59) kapcsolat volt kimutatható, míg az összes többi aggregátumstabilitási mutató közti kap-csolat ennél lényegesen kisebbnek mutatkozott (25. táblázat). A későbbiekben tervezzük a MiAS vizsgálatokat előnedvesített talajokon elvégezni, feltételezéseink szerint az előnedvesítés a mikroaggregátum-stabilitás értékek alakulását is befolyásolhatja. A szakirodalmi tapasztala-tok a makro- és mikroaggregátum-satbilitási mutatók összevetésekor általában megegyeznek abban, hogy az egyes mutatók közti korreláció nem szükségszerűen szoros: az egyes eljárások különböző aspektusait vizsgálják az aggregátum-stabilitásnak, és a mintaanyag talajainak egyes tulajdonságai, illetve a mérések során alkalmazott kezelések különféleképpen hatnak az aggergálódás különböző szintjein (LEBRON &SUAREZ, 1992; AMEZKETA, 1999).

A 33. ábrán az 1 és 2 mm közti mérettartományba eső aggregátumokon végzett mikroaggregátum-satbilitás mérések eredményeit vetettem össze az ugyanilyen mérettartomá-nyú aggregátumokkal végzett makroaggregátum-stabilitás mérések eredményeivel. A mérése-ket – előkísérlet jelleggel – elvégeztem desztillált vizes és szerves folyadék (Dunasol 180/220) közegben is. Az eredményeket – a minták és az ismétlések kis száma miatt – statisztikailag nem értékeltem, az azonban jól látható az ábrán, hogy mindhárom talaj makro- és mikroaggregátumai lényegesen stabilabbak voltak az apoláros szerves folyadék közegben, mint

a desztillált vízben. A szerves folyadékban csupán a mechanikai hatásokkal számolhatunk (ezekkel szemben a karcagi talaj makro- és mikroaggregátumai a legstabilabbak), míg a vizes közegben a mechanikai hatásokon túl elsősorban a poláros vízmolekulák diszpergáló hatása érvényesül (legerősebb a diszpergálódás mértéke a nagy Na⁺-tartalmú karcagi talajban, mely a mikroaggregátumok stabilitását rontja le elsősorban).

31. ábra

A vizsgált talajok mikroaggregátum-stabilitásának (MiAS) összehasonlítása (az eltérő nagybetűk az egymás-tól szignifikánsan eltérő mikroaggregátum-stabilitási mutatójú talajmintákat jelölik)

32. ábra

A vizsgált talajok aggregátum-stabilitási indexeinek (SIGMD) összehasonlítása (az eltérő nagybetűk az egymás-tól szignifikánsan eltérő makroaggregátum-stabilitási mutatójú talajmintákat jelölik)

A 34. ábrán a vizsgálatba vont talajminták dezaggregálódását mutatom be az idő függvé-nyében. A grafikonok az LDM MÖ vizsgálatoknál javasolt szemcsefrakció határokat (agyag-frakció: < 6,6 m; por(agyag-frakció: 6,6-60,3 m és homok(agyag-frakció: > 60,3 m) figyelembe véve áb-rázolják az agyag, por és homok mérettartományba eső szemcsék térfogatszázalékos mennyi-ségének változását a vizsgálatok ideje (~ 2500 sec) alatt. Megállapítható, hogy a vizsgálat ideje alatt (az alkalmazott szétiszapoló hatások eredményeképpen) általában a homokfrakcióba eső részecskék mennyisége csökkent (aggregátum szétesés), míg a por- és agyagfrakcióba eső ré-szecskék mennyisége fokozatosan nőtt (a nagyobb aggregátumok kisebb, a por- és agyagfrakció mérettartományába eső részecskékre estek szét). A közölt energia (a vizsgálat ideje) általában

kevés volt ahhoz, hogy megfigyelhessük a – szakirodalomban leírt – porfrakció maximumot, majd a porfrakció fokozatos csökkenését és az agyagfrakció további növekedését (FIELD ÉS

MINASNY,1999; MASON et al., 2011).

25. táblázat

A makro- és mikroaggregátum-stabilitási mutatók korrelációs mátrixa

33. ábra

Az 1-2 mm közti aggregátumokkal desztillált vízben és Dunasol 180/220 modellfolyadékban végzett makro- és mikroaggregátum-stabilitás mérések eredményeinek összehasonlítása.

A vizsgált talajminták egy része „rendellenes” dezaggregációt mutatott. A karcagi szolonyec talaj B-szintjéből származó, nagy agyag- és adszorbeált Na⁺-tartalmú mintán a kezdeti dezaggregálódás után mintha újabb flokkulálódás következett volna be, míg a nagy mennyiségű 1:1 típusú agyagásványt (zömében kaolinitet) tartalmazó kaolin minta a mérés időtartama alatt folyamatosan flokkulálódott. A salföldi homokszemcsék mennyisége a mérés időtartama alatt változatlan maradt. A 35. ábra az illesztett diszpergálódási görbék sebesség konstansait hason-lítja össze. (A „rendellenes” dezaggregálódású karcagi, salföldi és kaolin minta illesztése az alkalmazott módszerrel nem volt lehetséges.) Az aggregátumok szétesésének sebessége (k1) a szerkezet nélküli, illetve nagyon gyengén szerkezetes bentonit (10) és lösz (8) mintában volt a legnagyobb, míg a legkisebb „szétesési sebességgel” az keszthelyi és várvölgyi erdőtalajok B szintjeiből (3 és 5), és a kápolnásnyéki csernozjom talajból (9) származó minta dezaggregálódott. A diszperziós sebesség (k2) a bentonit (10) mintánál volt a legnagyobb, és a paksi lösz mintánál (8) a legkisebb.

34. ábra

Az LDM MÖ módszertannal végzett aggregátum-stabilitás mérések időgörbéi.

35. ábra

Az illesztett diszperziós görbék sebesség konstansainak összehasonlítása(k1 az aggregátumok szétesés, k2

pedig a diszpergálódás sebesség konstansa)

4.2.2. A talajszerkezet és a víztartó képesség kapcsolatának vizsgálati eredményei