KUN Ágnes – ONCSIK B. Mária – SZŐKE Anita – BOZÁN Csaba
Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ (NAIK) Öntözési és Vízgazdálkodási Kutatóintézet (ÖVKI), 5540 Szarvas, Anna-liget u. 35., email: kun.agnes@ovki.naik.hu
Bevezetés
A hozzáférhető édesvízi erőforrások elégtelensége miatt a szennyvízöntözés egyre inkább elterjedt módszerré válik az arid és a mediterrán régiók mezőgazdaságában.
Mindez hozzájárul az integrált vízgazdálkodás megvalósulásához és a körforgásos gazdaság – a víz körforgásának elősegítéséhez (Kalavrouziotis et al. 2015). A szennyvíz mezőgazdasági újrahasznosítására hazánkban is pozitív térségi vízgazdálkodási elemként tekinthetünk, amely a talajból hiányzó nedvességtartalom pótlását és egyben a talajtáperő növelését is szolgálja (Bodáné 2017). A talaj védelme miatt ugyanakkor kiemelkedően fontos, hogy megfelelő minőségű öntözővizet alkalmazzunk a talaj degradációjának (pl. szikesedésének) elkerülése érdekében és csökkentsük a használt vizek felhasználásának környezeti kockázatait (Singh 2015, Elgallal et al. 2016).
Kutatásunk célja egy magas nátrium koncentrációval rendelkező, intenzív halnevelő telepről származó használt víz talaj nátriumosságára gyakorolt hatását egzakt módon jellemezni.
Anyag és módszer
A szennyvízöntözéses kísérlet a Nemzeti Agrárkutatási és Innovációs Központ (NAIK) Öntözési és Vízgazdálkodási Kutatóintézet (ÖVKI) szarvasi Liziméter Telepén 2014-ben kezdődött fűz dugványok (fajtajelölt fűz klón: 82) telepítésével. A liziméter edények egységesen réti talaj (bolygatott) feltalajával lettek feltöltve teljes mélységben (0,9 m), rétegzettség nélkül (Kun et al. 2017).
Az öntözéses kezelések során kétféle eredetű öntözővizet használtunk, három öntözővíz normával, amelyek mellett kontroll öntözetlen kezelést is alkalmaztunk. A kiváló minőségű öntözővíz a Hármas-Körös Bikazugi-holtágából származott. A három öntözővíz norma heti 15 mm (K15), 30 mm (K30) és 60 mm (K60) fordulóban került kijuttatásra. A szennyvíz egy intenzív afrikai harcsa-nevelő telepről származott, ahol rétegvizet használnak fel a medencék vízellátásra. A rétegvíz magas nátrium-, hidrogén-karbonát koncentrációval jellemezhető, továbbá jelentős az összes oldott sótartalma és tápanyag tartalma is. A kezelések ugyanazokkal az öntözővíz normákkal történtek, mint a Körös víz esetében (SZ15, SZ30, SZ60). Az öntözetlen kontrollon kívül nyolcadik kezelésként a szennyvíz és Körös-víz 1:3 arányú keverékét alkalmaztuk 60 mm-es öntözési normával és kalkulált mennyiségű kalcium-szulfát (Filep 2010) hozzáadásával (HG60), a kezeletlen szennyvíz kedvezőtlen öntözővíz minőség paraméterei miatt (Kun 2018). A három különböző öntözővíz esetén az alábbiak szerint alakult a nátrium koncentráció: Körös víz 35 mg/dm3, szennyvíz 276 mg/dm3, kezelt szennyvíz 131 mg/dm3.
124
A kísérleti évek időjárása – különösen az öntözési idényben – igen különbözött egymástól. Június, július, augusztus hónapokban a csapadékmennyiség a következőképpen alakult: 2015: 64,9 mm, 2016: 298,5 mm, 2017: 114,7 mm. Az eltérő csapadékmennyiségek miatt 2015-ben 13, 2016-ban 6, 2017-ben 9 alkalommal történt öntözés a kezeléseknél leírt vízmennyiségekkel.
Három éven át kezelésenként három liziméter edény talajának mintavételezése történt meg az öntözési idények előtt (2015.07.03., 2016.06.02., 2017.04.18.) és az öntözési idényt követően ősszel (2015.11.03., 2016.09.28., 2017.10.05.) 0-60 cm mélységben, 20 cm-enként, bolygatott, fúrt mintákkal. A talajok ammónium-laktát oldható nátrium tartalmának meghatározása a vonatkozó hazai szabvány szerint történt a NAIK ÖVKI Környezetanalitikai Központ Vizsgáló Laboratóriumában (MSZ 20135:1999 5.2.
szakasz).
Eredmények
A kísérlet során vizsgáltuk a talaj különböző mélységű rétegeiben történő nátrium akkumulációt valamennyi kezelésben (1. táblázat). 2015 és 2017 között a szennyvízzel öntözött kezelések átlagos AL-Na mennyisége a 0-20 cm talajrétegben 94,2-630 mg/kg értékek között volt, míg a Körös vízzel öntözött és az öntözetlen kezelések talajában 81,7-144,7 mg/kg értékek közötti. A szennyvízzel öntözött talajokban a nátrium felhalmozódása már az első öntözési idényben megkezdődött, a legnagyobb koncentráció értékek minden mélységben a legnagyobb öntözési dózishoz tartozó szennyvizes kezelésben (SZ60) voltak mérhetőek. Valamennyi vizsgált évben a Körös vízzel öntözött és az öntözetlen kezelések talajában nincs jelentős különbség a talaj AL-Na tartalmában. A vízjavítás hatására a talaj AL-AL-Na tartalma a 0-20 cm rétegben szignifikánsan kisebb, mint a vízjavítás nélküli szennyvízzel öntözött kezelésekben, ugyanakkor a 0-20 cm talajrétegben kétszeresen meghaladja a K60 kezelésben mért értékeket.
Az eredmények alapján a legfelső 0-20 cm réteg AL-Na tartalma növekedett a legnagyobb mértékben, ezért a 60 mm-es öntözési dózisok esetén megvizsgáltuk a 2015-2017. között jellemző Na akkumuláció intenzitását (1. ábra). A 60 mm-es öntözési dózissal három vízminőséget alkalmaztunk (K60, HG60, SZ60), a vízzel kijuttatott nátrium tartalom függvényében ábrázoltuk a talaj AL-Na tartalmát, a három ponthoz negyedikként a kontroll kezelés értékeit jelenítettük meg. A kapott eredmény alapján lineáris összefüggéssel leírható a kapcsolat az öntözővízzel kijuttatott nátrium mennyiség és a talaj nátrium akkumulációja között. Az összefüggés alapján 1000 kg/ha talajra jutó nátrium mennyiség növekedése mellett 112,7 mg/kg AL-Na növekedés történt a legfelső talajrétegben. Az öntözővíz nátrium koncentrációjával felírva az egyenletet: 100 mg/dm3 nátrium koncentráció növekedése az öntözővízben: 194,5 mg/kg AL-Na növekedést eredményezett a 0-20 cm talajrétegben (talaj AL-Na konc. = 1,9454 x öntözővíz Na konc. - 11,474, R2 = 0,998).
125
1. táblázat. A liziméterek talajának átlagos AL-Na tartalma 0-60 cm mélységben, 2015, 2016 és 2017 években
Table 1.The AL-Na content of the soils in lysimeters in 0-60 cm depth in 2015, 2016, 2017. (1) The mean AL-Na content (mg/kg), Treatments: (2) Control (rainfed), (3) Körös River water 15 mm, (4) Körös River water 30 mm, (5) Körös River water 60 mm, (6) Wastewater and Körös River water with 1:3 ratio + calcium-sulphate, (7) Wastewater 15 mm, (8) Wastewater 30 mm, (9) Wastewater 60 mm.
Remarks: a, b, c, d, e indexes means the homogenous subset of the Tukey’s Test (ANOVA, Post-Hoc test, n=3).
126
1. ábra. A talaj 0-20 cm rétegének AL-Na koncentráció növekedése 2015-2017 között az öntözővízzel (60 mm öntözési dózis) és esővízzel (kontrollban) kijuttatott nátrium mennyiségek függvényében Figure 1. The increase of 0-20 cm soil depth AL-Na content between 2015-2017 depend on sodium of the irrigation water and rainwater in case of 60 mm irrigation. X axis: sodium amount from the irrigation water + rainwater between 2015 and 2017 (kg/ha). Y axis: increase of AL-Na content of the soil layer 0-20 cm between 2015 and 2017 (mg/kg).
Következtetések
A kezeletlen szennyvízzel történő öntözés következtében a talaj nátrium tartalma már az első öntözési idényben szignifikáns különbséget mutatott a Körös vízzel és öntözetlen kezelésekkel összehasonlítva, amely egyértelműen a nátrium akkumuláció, ill.
feltételezhetően a szolonyecesedés kezdetére utal. Az eredmények alapján a vízjavítás mérsékelte a nátrium felhalmozódást a szennyvízzel öntözött kezeléshez képest, ugyanakkor az AL-Na tartalom ezekben a kezelésekben is igazolhatóan növekedett a vizsgált kísérleti években, ezért a víz további javítása és egyéb termesztéstechnológiai elem alkalmazása (pl. kalcium tartalmú javítóanyag kijuttatása) válhat szükségessé annak öntözéses hasznosítása esetén.
Összefoglalás
Az öntözés egyik legnagyobb környezeti kockázata a talaj szikesedésének előidézése, amely adódhat a helytelen öntözési gyakorlatból és az öntözővíz minőségből is. A kutatásunk során olyan öntözésre használt szennyvíz talajra gyakorolt hatását vizsgáltuk meg, amely nagy nátrium koncentrációval (276 mg/dm3) rendelkezik, ezért alkalmazása várhatóan a talaj másodlagos szolonyecesedését okozza. Célunk volt meghatározni a talaj AL-oldható Na tartalmának mennyiségét, amelyből következtethetünk az öntözővíz károsító hatásának mértékére és a várható talajromlás intenzitására.
Eredményeink alapján igazolható, hogy a szennyvízöntözés hatására a talaj AL-Na tartalma igazolhatóan nagyobb, mint a Körös vízzel és a kezelt szennyvízzel öntözött kezelések esetében, ezért a vízjavítás alkalmas volt mérsékelni a nátrium felhalmozódás mértékét a kezeletlen szennyvízzel összehasonlítva a 0-20 cm talajrétegben.
Eredményeink alapján lineáris összefüggés írható le az öntözővíz nátrium tartalma és a talaj AL-Na növekedése között, amely szerint +100 mg/dm3 nátrium koncentráció emelkedése az öntözővízben; várhatóan +195 mg/kg AL-Na felhalmozódást eredményezhet a 0-20 cm talajrétegben, agyag ill. nehézagyag fizikai féleségű, 44-120 mg/kg AL-Na tartalommal jellemezhető talajokon. Ismert öntözővíz minőség (Na
127
koncentráció) esetében az összefüggéssel előre jelezhető a talajban várható nátrium akkumuláció mértéke.
Kulcsszavak: antropogén szikesedés, szennyvíz, liziméter Köszönetnyilvánítás
A kutatás a „Mezőgazdasági eredetű szennyvizek öntözéses hasznosítása különböző növénykultúrákban” c. Agrárminisztérium által finanszírozott OD001 sz. projekt támogatásával készült.
Irodalom
Bodáné K. R.: 2017. A szennyvíz mezőgazdasági hasznosításának indokai és feltételei. MASZESZ (Magyar Víz- és Szennyvíztechnikai Szövetség) Hírcsatorna. 6: 5-24.
Elgallal M. – Fletcher L. – Ewans B.: 2016. Assessment of potential risks associated with chemicals in wastewater used for irrigation in arid and semiarid zones: A review. Agricultural Water Management.
177: 419-431.
Filep Gy.: 2010. Az öntözés talajtani vonatkozásai. In: Talajtan. Stefanovits és társai (ed.), Mezőgazdasági Kiadó, Budapest.
KalavrouziotisI. K. – Kokkinos P. – Oron G. – Fatone F. – Bolzonella D. – Vatyliotu M. – Fatta-Kassinos D.
– Koukoulakis P. – Varnavas S. P.: 2013. Current status in wastewater treatment, reuse and research in some mediterranean countries. Desalination and Water Treatment. 53: 2015-2030.
Kun Á. – Bozán Cs. – Oncsik B. M. – Barta K.: 2017. Használt termálvíz mezőgazdasági elhelyezésének (öntözés) hatása a talaj kicserélhető nátrium tartalmára és az összes oldott sótartalmára. Agrokémia és Talajtan. 66. 1: 95-110
Kun Á.: 2018. Intenzív halnevelő telepről származó elfolyóvíz öntözésre való alkalmasságának vizsgálata, Hidrológiai Közlöny. 98. 1: 60-70.
Singh A.: 2015. Poor quality water utilization for agricultural production: An environmental perspective. Land use policy. 43: 259-262.