Szikes talajok víztartó képességének becslése humusztartalom nélkül A szikes főtípusú és a szoloncs|kos réti talajtípusú (ami a réti főtípushoz tartozik) talajok A szikes főtípusú és a szoloncs|kos réti talajtípusú (ami a réti főtípushoz tartozik) talajok

esetén, a térképeken nem tüntetik fel a szerves anyag tartalmat jellemző kódot, ezért ezen altípusok esetén olyan becslő módszereket dolgoztunk ki, amelyekhez nem szükséges a talajok humusz tartalm|nak ismerete. A MARTHA adatb|zis 208 db szikes főtípusú vagy szoloncs|kos réti típusú talajszintet tartalmaz.

Klasszifikációs fa módszerek (CRT és CHAID) eredményei

A kidolgozott regressziós (CRT) és CHAID típusú f|k |ltal a víztartó képesség becsléséhez figyelembe vett talajtulajdons|gok, m|trixpotenci|lonként, a 4.14. t|bl|zatban l|thatók. A következő bekezdésekben részletezem a szikes főtípusú és szolonyeces réti talajokra kidolgozott becslő módszerek főbb jellemzőit.

CRT3: folytonos értékek, altípus valamint a feltalaj és altalaj megkülönböztetése alapján

-0,1 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

Első szinten a homoktartalom alapj|n csoportosítja a módszer az adatokat (43.

melléklet). A 20,02%-n|l kisebb egyenlő homoktartalmú mint|kat az agyagtartalom, pH, altípus, ismét az agyagtartalom és végül a portartalom alapj|n osztja tov|bbi csoportokra. A 20,02 %-n|l nagyobb homoktartalmú mint|kat a pH, homoktartalom és altípus alapj|n különíti el.

-33 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

Az első szinten ezen a m|trixpotenci|lon is a homoktartalom osztja két részre az adatb|zist(44. melléklet). A 18,32%-n|l kisebb egyenlő homoktartalmú mint|kat az altípus, sótartalom és agyagtartalom alapj|n kerül csoportosít|sra. A 18,32%-n|l nagyobb homoktartalmúakat pedig a homoktartalom többszöri figyelembe vételével, valamint az altípus, agyagtartalom, pH és kalcium-karbon|t tartalom alapj|n különbözteti meg.

-1500 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

Az agyagtartalom alapj|n v|lasztja ketté az adatokat (45. melléklet). A 27,86%-n|l kisebb, vagy egyenlő agyagtartalmú talajokat csak a homoktartalom alapj|n osztja tov|bbi két csoportra. A 27,86%-n|l nagyobb agyagtartalmúakat az altípus, kalcium-karbon|t és pH alapj|n különíti el.

Szikes talajok víztartó képessége

72

-150000 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

A homoktartalom az első tulajdons|g, ami alapj|n ketté v|lasztja az adatokat a módszer (46. melléklet). A 15,68%-n|l kisebb, vagy egyenlő homoktartalmú talajokat portartalmuk, altípusuk és kalcium-karbon|t tartalmuk alapj|n csoportosítja tov|bb. A 15,68%-n|l nagyobb homoktartalmúakn|l az agyagtartalmat, portartalmat, pH-t, homoktartalmat, altípust, kalcium-karbon|t tartalmat veszi figyelembe a csoportképzésnél.

CHAID2: kategóriák, altípus valamint a feltalaj és altalaj megkülönböztetése alapján -0,1 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

Első lépésben h|rom csoportra osztja fel az adatb|zist a módszer a fizikai féleség alapj|n (47. melléklet). Az első csoportot a durva homok és homok fizikai féleségű talajok alkotj|k, amiket nem kerülnek tov|bbi feloszt|sra. A m|sodik csoportban vannak a homokos v|lyog, v|lyog agyagos v|lyog fizikai féleségű talajok. Ezeket a pH-juk, altípusuk, sótartalmuk és fizikai féleségük alapj|n csoportosítja tov|bb. A harmadik csoportban tal|lhatók az agyag és nehéz agyag fizikai féleségű talajok, amiket szintén nem oszt tov|bbi csoportokra a módszer.

-33 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

Szintén a fizikai féleség alapj|n v|logatja szét a mint|kat a módszer (48. melléklet). Az első szinten négy csoportra osztja fel az adatokat: a durva homok és homok talajokra (1.

csoport), a homokos v|lyogokra (2. csoport), a v|lyog és agyagos v|lyogokra (3. csoport), végül az agyag és nehéz agyag talajokra (4. csoport). Az első csoportban az altalajokat és a feltalajokat különbözteti meg a fa. A m|sodik csoport nem kerül tov|bbi feloszt|sra. A harmadik csoportn|l az altípus, a kalcium-karbon|t és a fizikai féleség figyelembe vételével különíti el a talajokat. A negyedik csoportn|l az altípus alapj|n tesz különbséget a mint|k víztartó képessége között.

-1500 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

Ahogy az előzőekben, ezen a m|trixpotenci|lon is a fizikai féleség alapj|n történik a csoportosít|s az első lépésben (49. melléklet). A fizikai féleség alapj|n öt felé v|lasztja az adatokat a módszer. Az első csoportba a durva homok és homok talajok tartoznak, amiket a pH alapj|n oszt tov|bbi két csoportra. A m|sodik csoportba kerültek a homokos v|lyog talajok, a negyedikbe pedig a v|lyog és agyagos v|lyog fizikai féleségűek, ezek a csoportok nem kerülnek tov|bbi feloszt|sra. A negyedik csoportot az agyag talajok alkotj|k, ezeket az altípus alapj|n csoportosítja tov|bb a módszer. Az ötödik csoportba tartoznak a nehéz agyag talajok, ezek szintén nem kerülnek tov|bbi csoportosít|sra.

-150000 kPa mátrixpotenciálhoz tartozó nedvességtartalom

A fa alakja igen egyszerű, a módszer a fizikai féleség alapj|n négy csoportra különíti el a mint|kat (50. melléklet). Az első csoportot a homokos v|lyog és ann|l durv|bb fizikai féleségű talajok alkotj|k, a m|sodikat a v|lyog, a harmadikat az agyagos v|lyog, a negyediket pedig az agyag és nehéz agyag fizikai féleségű talajok. Tov|bbi feloszt|s csak a negyedik csoportban történik, az altípus alapj|n.

73

4.14. t|bl|zat. A döntési f|kkal (CHAID és CRT2) kidolgozott pedotranszfer szab|lyok összefoglaló jellemzői

Becslés típusa Becsült víztartó

képesség A becsléshez figyelmebe vett input paraméterek Elkülönített csoportok sz|ma

CRT3 θ-0,1 kPa homok, agyag, pH, altípus, por 10

θ-33 kPa homok, altípus, só, agyag, kalcium-karbon|t 12

θ-1500 kPa agyag, homok, altípus, kalcium-karbon|t, pH 6

θ-150000 kPa homok, por, agyag, altípus, kalcium-karbon|t, pH 12

CHAID2 θ-0,1 kPa fizikai féleség, pH, altípus, sótartalom kód 7

θ-33 kPa fizikai féleség, feltalaj és altalaj

megkülönböztetése, altípus, kalcium karbon|t tartalom kód

10

θ-1500 kPa fizikai féleség, pH, altípus kód 7

θ-150000 kPa fizikai féleség, altípus kód 5

CHAID2, CRT_kat: független v|ltozói kategória típusúak, melyek a térképi kódoknak felelnek meg, valamint a feltalaj és altalaj megkülönböztetése. A talajtérképi kódok jelentése talajtulajdons|gonként az 1-4. mellékletekben l|tható. CRT3: független v|ltozóként a CHAID modellben haszn|lt input paramétereket tartalmazza, de azokat – a talaj altípus és az altalaj és feltalaj megkülönböztetése kivételével - folytonos értékekként, a fizikai féleség helyett az agyag (<0,002 mm), por (0,002-0,05 mm) és homok (0,05-2 mm) tartalmat (tömeg %), tov|bb| humusz (tömeg %), kalcium-karbon|t (tömeg %), vízoldhatósó-tartalmat (tömeg %) és pHH2O-t.

A regressziós fa becslési pontoss|ga jobb, mint a CHAID módszeré (4.15. t|bl|zat). A teszt adatb|zison végzett becslési hib|kat elemezve (4.16. t|bl|zat) viszont meg|llapítható, hogy a CHAID módszerrel becsült víztaró képesség értékek megbízhatóbb becslést eredményeznek, mint a regresszós f|k (CRT3).

4.15. t|bl|zat. A döntési f|kkal (CHAID2 és CRT3) kidolgozott pedotranszfer szab|lyok becslési pontoss|ga (a becslési hib|k sz|mít|sa a becslő adatb|zisra) különböző m|trixpotenci|lokon.

Becslő módszer Becsült tulajdons|g Tanuló adatok Kereszt-valid|lt

adatok

**A korrel|ció 0,01 szignifikancia szinten megbízható.

aA tízszer kereszt-valid|lt valid|ló adatb|zisrészek |tlagos négyzetes hib|inak gyöke.

bHasznosítható vízkészlet (DV) a becsült víztartó képességekből sz|molva

Szikes talajok víztartó képessége

74

4.16. t|bl|zat. A döntési f|kkal (CHAID2 és CRT3) kidolgozott pedotranszfer szab|lyok becslési megbízhatós|ga (a becslési hib|k sz|mít|sa a teszt adatb|zisra) különböző m|trixpotenci|lokon.

Becslő módszer Becsült tulajdons|g

Teszt adatb|zis Pearson-féle korrel|ciós

*A korrel|ció 0,05 szinten szignifik|ns.

** A korrel|ció 0,01 szinten szignifik|ns.

bHasznosítható vízkészlet (DV) a becsült víztartó képességekből sz|molva.

Többszörös lineáris regresszió illesztése szerves anyagot nem tartalmazó szikes mintákra

A pedotranszfer függvények kidolgoz|s|n|l vizsg|ltuk, hogy hogyan v|ltozik a becslés, ha a humusztartalom nem szerepel a becslésben beviteli paraméterként. Szikes talajokon a térfogattömeg víztartó képesség becslésben betöltött szerepét a fentiekben vizsg|ltuk, ezért itt ezt nem elemeztük.

A becslés sor|n az agyagtartalom minden víztartó képesség érték becslésénél szignifik|ns független v|ltozó (4.17. t|bl|zat). A mechanikai összetételen túl -0,1 kPa-on a pH, -33 kPa-on a kalcium-karbon|t és a sótartalom, -1500 és -150000 kPa-on pedig a kalcium-karbon|t tartalom szükséges még a víztartó képesség becsléséhez.

4.17. t|bl|zat. Folytonos pedotranszfer függvények különböző m|trixpotenci|lokhoz tartozó víztartó képesség értékek becsléséhez folytonos talajtulajdons|gok alapj|n (LR1)

θ-0,1kPa = 45,421 + 0,006 · agyag·por - 0,100 · pH²

θ-33kPa = 35,890 - 0,214 · homok - 0,002 · CaCO32 + 0,002 · agyag² + 4,807 · só θ-1500kPa = -10,016 + 0,455 · agyag + 0,195 · por - 0,002 · CaCO32 + 2,619 · ln(homok) θ-150000kPa = -3,222 + 0,003 · agyag·por - 0,050 · CaCO3 + 1,066 · ln(homok) + 0,001 · agyag²

A pedotranszfer függvények input paraméterei: agyag (<0,002 mm) (tömeg %), por (0,002-0,05 mm) (tömeg %), homok (0,05 – 2 mm) (tömeg %), kalcium-karbon|t tartalom (tömeg %), pHH2O és vízoldhatósó-tartalom (tömeg %).

A szerves anyag tartalom csak a telített víztartalom (-0,1 kPa) becslése esetén volt szignifik|ns független v|ltozó a pedotranszfer függvények kidolgoz|sakor (4.17. és 4.18.

t|bl|zatok). A többi szívóerőn nem volt hat|sa a becslésre a humusztartalomnak. A 4.19. és 4.20. t|bl|zatok tartalmazz|k a kidolgozott regressziós egyenletek statisztikai mutatóit. A módosított R² értékek arra utalnak, hogy az adatok teljes varianci|j|nak leír|s|hoz még m|s talajtulajdons|gokra is szükség lenne, l|tható, hogy a -0,1 kPa-hoz tartozó víztartó képesség esetén m|r a humusztartalom bevon|s|val 66%-kal javul az R².

75

4.18. t|bl|zat. Folytonos pedotranszfer függvények különböző m|trixpotenci|lokhoz tartozó víztartó képesség értékek becsléséhez folytonos talajtulajdons|gok alapj|n, beleértve a szervesanyagot is (LR1)

θ-0,1kPa = 39,163 + 0,005 · agyag·por + 2,528 · ln(humusz)

A pedotranszfer függvények input paraméterei: agyag (<0,002 mm) (tömeg %), por (0,002-0,05 mm) (tömeg %), homok (0,05 – 2 mm) (tömeg %), kalcium-karbon|t tartalom (tömeg %), pHH2O, vízoldhatósó-tartalom (tömeg %) és szerves anyag tartalom (tömeg %).

4.19. t|bl|zat. A többszörös line|ris regresszióval kidolgozott víztartó képességet becslő modellek (LR1 modell) szignifikancia vizsg|lat|nak eredményei.

Függő v|ltozó F p Módosított R²

Víztartó képesség -0,1 kPa-on F2,168 = 57,726 p < 0,0005 0,400 Víztartó képesség -33 kPa-on F4,166 = 77,395 p < 0,0005 0,643 Víztartó képesség -1500 kPa-on F4,166 = 65,260 p < 0,0005 0,602 Víztartó képesség -150000 kPa-on F4,166 = 62,463 p < 0,0005 0,591

4.20. t|bl|zat. A térfogattömeget is figyelembe vevő többszörös line|ris regresszióval kidolgozott víztartó képességet becslő modellek (LR2 modell) szignifikancia vizsg|lat|nak eredményei.

Függő v|ltozó F p Módosított R² ugyanazok az eredmények, mint az LR1 modell esetén.

4.21. t|bl|zat. A víztartó képesség becslésére kidolgozott pontbecslő pedotranszfer függvények becslési pontoss|ga (a becslési hib|k sz|mít|sa a becslő adatb|zisra) a különböző

LR2 folytonosak és

szerves anyag ME (tf%) 0,180 ^{† † †} 179

**A korrel|ció 0,01 szignifikancia szinten megbízható.

Folytonos független v|ltozók: agyag (<0,002 mm) (tömeg %), por (0,002-0,05 mm) (tömeg %), homok (0,05 – 2 mm) (tömeg %), kalcium-karbon|t tartalom (tömeg %) pHH2O és vízoldhatósó-tartalom (tömeg %) valamint szerves anyag vízoldhatósó-tartalom (tömeg %) az LR2 modell esetén.

†A szerves anyag tartalom nem volt szignifik|ns független v|ltozó a regressziós becslésben, ezért ugyanazok az eredmények, mint az LR1 modell esetén.

§Azon PTF-ek esetén, ahol a sótartalom is szignifik|ns független v|ltozó, 171 minta alapj|n dolgoztuk ki a becslő módszert (LR1 θ-33kPa), mert a többi mint|ra nem |ll rendelkezésre mért vízoldhatósó-tartalom érték.

Szikes talajok víztartó képessége

76

A becslő módszer pontoss|ga és megbízhatós|ga hasonló (4.21. és 4.22. t|bl|zat), egyedül a -33 kPa-hoz tartozó nedvességtartalom becslése esetén magasabb az RMSE érték és alacsonyabb a Pearson-féle korrel|ció, teh|t a valid|l|s sor|n pontatlanabb a módszer. Az

|tlagos relatív hiba (RME) a m|trixpotenci|l érték növekedésével nő.

4.22. t|bl|zat. A víztartó képesség becslésére kidolgozott pontbecslő pedotranszfer függvények becslési megbízhatós|ga a különböző m|trixpotenci|lokon (a becslési hib|k sz|mít|sa a teszt adatb|zisra).

Becslő módszer

Modell input paramétereinek típusa

Becslési hatékonys|got jellemző statisztikai hib|k

θ-0,1 kPa θ-33 kPa θ-1500 kPa θ-150000 kPa Mintasz|m

LR1 folytonosak ME (tf%) 2,380 1,948 2,048 -0,611 29^§

RME (%) 3,90 2,96 6,55 -35,69

RMSE (tf%) 5,632 6,631 4,926 1,513

Pearson féle korrel|ciós koefficiens

0,604** 0,613** 0,770** 0,821**

LR2 folytonosak és szerves anyag tartalom

ME (tf%) 2,645 ^{† † †} 29

RME (%) 4,55 ^{† † †}

RMSE (tf%) 5,545 ^{† † †}

Pearson féle korrel|ciós koefficiens

0,650** ^{† † †}

**A korrel|ció 0,01 szignifikancia szinten megbízható.

Folytonos független v|ltozók: agyag (<0,002 mm) (tömeg %), por (0,002-0,05 mm) (tömeg %), homok (0,05 – 2 mm) (tömeg %), kalcium-karbon|t tartalom (tömeg %) pHH2O és vízoldhatósó-tartalom (tömeg %) valamint szerves anyag vízoldhatósó-tartalom (tömeg %) az LR2 modell esetén.

†A szerves anyag tartalom nem volt szignifik|ns független v|ltozó a regressziós becslésben, ezért ugyanazok az eredmények, mint az LR1 modell esetén.

§Azon PTF-ek esetén, ahol a sótartalom is szignifik|ns független v|ltozó, 24 mint|n ellenőriztük a becslés megbízhatós|g|t (LR1 θ-33kPa), mert a többi mint|ra nem |ll rendelkezésre mért vízoldhatósó-tartalom érték.

A módszerek összehasonlítása

A regressziós (CRT3) és a CHAID típusú (CHAID2) f|k, valamint a szerves anyagot input paraméterként nem tartalmazó line|ris regresszió (LR1) megbízhatós|g|t összehasonlítottam a mint|k négyzetes eltérése alapj|n. A -0,1 kPa m|trixpotenci|lhoz tartozó víztartó képesség becslés esetén a kereszt-valid|l|s hibaértékei alapj|n a regressziós fa (CRT3) tűnik stabilabb módszernek (4.15. t|bl|zat), mégis a CHAID típusú f|val és a line|ris regresszióval becsült víztartó képesség értékek szignifik|nsan megbízhatóbbak (4.16. t|bl|zat). A többi m|trixpotenci|lhoz tartozó nedvességtartalom esetén nincs szignifik|ns különbség a módszerek között. Ezen talajok esetén teh|t a kategóri|k alapj|n becslő CHAID módszer becslési megbízhatós|ga hasonló a line|ris regresszióéhoz.

77

4.3.1.2. A szikes talajok víztartó képességében szerepet kapó tényezők értékelése

In document Jellegzetes hazai talajok víztartó képességének számítása és jellemzése talajtérképi információk alapján (Pldal 81-87)