A víz mint világprobléma

A víz mint oldószer, reagens és szállító közeg jelentős, gyakran meghatározó szerepet játszik az élő szervezetek létében és anyagcsere-folyamataiban; a Föld biogeokémiai ciklusainak anyag- és energiaforgalmában; a mállási, talajképződési és talajdegradációs folyamatokban; a különböző ökoszisztémák produktivitásában, megújuló képességében (resilience), környezeti érzékenységében, stressztűrő képességében, sérülékenységében (Csete – Várallyay, 2004).

A Föld felszínének kétharmadát borító víz túlnyomó része (97,4%) az óceánok és tengerek sós vize. A kevesebb mint 3%-nyi édesvízkészlet túlnyomó hányada szilárd halmazállapotú sarki jégsapkák, gleccserek és fagyott felszín alatti vizek (permafrost) formájában van jelen, s csupán 0,14%-át képezi a felszíni vizek (tavak, folyók) édesvízkészlete, a talajnedvesség és a biomasszában felhalmozott „zöld víz”. Az egyre növekvő és egyre sokoldalúbb édesvízigényeket a korlátozott készletekből kell(ene) kielégíteni, amelyek ezért stratégiai jelentőségű tényezővé váltak, s értük kíméletlen, távolról sem konfliktusmentes verseny, sőt harc folyik. Ráadásul igen nagy tér- és időbeni variabilitást mutatnak, szélsőségességre hajlamosak, szeszélyesek, kiszámíthatatlanok (Somlyódy, 2011).

A Föld agroökológiai potenciálját korlátozó tényezők (1. táblázat), valamint az Európa talajait fenyegető talajdegradációs folyamatok (1. ábra) túlnyomó része a vízkörforgalommal kapcsolatos, annak oka és/vagy következménye (Várallyay, 2010b).

A szűkös és bizonytalan édesvízkészletekkel történő racionális és takarékos gazdálkodás az emberiség létét biztosító (?) sokcélú biomassza-termelés kulcskérdése (Láng et al., 2007).

Időjárási és vízháztartási szélsőségek
a Kárpát-medencében

A Kárpát-medence (benne az annak legmélyebb részét képező Magyarország) alföldjei általában és viszonylag kedvező agroökológiai adottságúak (Láng et al., 1983; Csete–Várallyay, 2004; Juhász, 2009). De e kedvező adottságok igen nagy tér- és időbeni változatosságot mutatnak, szeszélyesek, szélsőségekre hajlamosak, s érzékenyen reagálnak bizonyos természeti okok miatti vagy különböző emberi tevékenység okozta stresszhatásokra. A kedvező adottságokat gyakran és nagy területeken korlátozzák, veszélyeztetik szélsőséges vízháztartási helyzetek, s – részben ezek okaként vagy következményeként – talajdegradációs folyamatok és az elemek (növényi tápanyagok és potenciális szennyező anyagok) biogeokémiai ciklusának kedvezőtlen irányú megváltozása (Várallyay, 2010b). Ezért nagy biztonsággal előre jelezhető, hogy a hidro(geo)lógiailag gyakorlatilag zárt Kárpát-medencében (is) a víz lesz a gazdasági/társadalmi fejlődés és a környezetvédelem meghatározó jelentőségű tényezője, a vízgazdálkodás (benne a talaj nedvességforgalmának) szabályozása pedig kiemelkedő jelentőségű, prioritást érdemlő kulcsfeladata (Somlyódy, 2002; Németh et al., 2005; Várallyay, 2003, 2010b; Pálfai, 2005; Láng et al., 2007).

Hazánkban a lehulló csapadék a jövőben sem lesz több (a prognosztizált globális felmelegedés következtében esetleg kevesebb), mint jelenleg, s fokozódik annak már ma is nagy tér- és időbeni változékonysága (Láng et al., 2007) (2. ábra). A térségben pedig elsősorban éppen ennek van megkülönböztetett jelentősége. A Kárpát-medence időjárása szeszélyes és szélsőségekre hajlamos. A klímaváltozási prognózisok egybehangzó megállapítása szerint a szélsőséges időjárási és vízháztartási helyzetek bekövetkezésének valószínűsége, gyakorisága, tartama és súlyossága egyaránt növekedni fog, s fokozódnak kedvezőtlen, káros, bizonyos esetekben katasztrofális gazdasági, környezeti, ökológiai, sőt szociális következményei is (Láng et al., 2007; Somlyódy, 2002; Pálfai, 2005). Az utóbbi évek szemléletesen, bár nagyon fájdalmasan igazolták e prognózist: például az extrémen csapadékos 2010, a kétarcú 2011, az aszályos 2012, valamint a belvizes, majd Duna-árvizes 2013 példáján.

2. ábra • Magyarország csapadékviszonyainak nagy tér- és időbeni variabilitása. A – Sokéves átlag területi variabilitása; B – Éves átlagok ingadozása az utóbbi száz évben; C – Sokévi és 2008. évi országos havi átlag csapadékösszegek (mm); D – Napi csapadékmennyiség (mm) ingadozása 2008 júniusában két egymáshoz közeli mérőállomáson.

A bizonytalan csapadékviszonyok mellett nem lehet számítani a 85–90%-ban szomszédos országokból érkező felszíni vizeink mennyiségének növekedésére sem, legfeljebb árvizek esetén, s nem a kritikus „kisvízi” időszakokban.

Felszín alatti vízkészleteink ugyancsak nem termelhetők korlátlanul ki súlyos környezeti következmények nélkül, mint erre az utóbbi években a már-már katasztrofális következményekkel járó és „sivatagosodási tüneteket” okozó Duna–Tisza közi talajvízszint-süllyedés hívta fel a figyelmet. Nem is beszélve arról, hogy a felszín alatti vizeink jelentős része nagy sótartalmú és kedvezőtlen ionösszetételű (Na-CO₃, HCO₃), amely felhasználásukat korlátozza, felszín közelbe emelkedésük pedig a másodlagos szikesedés veszélyével fenyeget (Várallyay, 2010b).

Talaj mint a legnagyobb (potenciális) természetes víztározó

Az ország természeti adottságai között megkülönböztetett jelentősége van annak, hogy a talaj az ország legnagyobb potenciális természetes víztározója (Várallyay, 2005, 2007, 2008, 2010a). 0–100 cm-es rétegének pórusterébe elvileg a lehulló átlagos csapadékmennyiség közel kétharmada egyszerre beleférne. Hogy a Kárpát-medence (elsősorban az alföldek) talajaira mégis az időjárási és vízháztartási szélsőségesség, illetve az arra való hajlam jellemző, annak az az oka, hogy a talajok 43%-a különböző okok miatt kedvezőtlen, 26%-a közepes, s „csak” 31%-a jó vízgazdálkodású (Várallyay et al., 1980; Várallyay, 1985; Juhász, 2009) (3. ábra).

A hazai talajtani adatbázisra alapozott, pontos és számszerű információkat fejez ki erre vonatkozóan a 4. ábrán bemutatott térkép, amelyen a talajok vízgazdálkodási tulajdonságait (rétegezettség; fizikai féleség, szerkezeti állapot; víznyelő, vízvezető, vízraktározó és víztartó képesség, hasznosítható vízkészlet) kifejező kategóriák földrajzi elhelyezkedése került feltüntetésre (Várallyay, 2005; Várallyay et al., 1980).

A nagy potenciális tározótér – szélsőséges vízháztartás ellentmondás alapvető oka, hogy a talaj potenciális nedvességtározó terének hasznos kihasználását igen nagy területen akadályozzák a víz talajba szivárgásának (telített pórustér, fagyott feltalaj, felszíni vagy felszín közeli tömődött, kis vízáteresztő képességű talajréteg), vagy a talajban történő hasznos tározásának (gyenge víztartó

képesség, nagy holtvíztartalom) korlátai. Ilyen talajokon egyaránt fokozódik a belvízveszély és az aszályérzékenység, s következnek be szélsőséges vízháztartási helyzetek, gyakran ugyanabban az esztendőben, ugyanazokon a területeken (Várallyay, 2010a, 2012; Pálfai, 2005).

További akadályt jelent a növény zavartalan vízellátása/vízfelvétele szempontjából a nehéz mechanikai összetételű, duzzadó-zsugorodó talajok repedezése (egyaránt növekvő szivárgási és párolgási veszteségek); a nagy agyagtartalom vagy nagy sótartalom miatti nagy holtvíztartalom; vagy a víz kis transzportkoefficiensek miatti lassú (a transzspiráció „vízfogyasztását” nem, vagy csak részben fedező) víz(oldat)mozgás a nedves talajtól a vizet (és tápanyagokat) felvevő gyökérig. Ezeket a tényezőket, azok okait és következményeit foglaljuk össze az alábbiakban:

1. Lassú (gátolt) talajba szivárgás

A.) vízátnemeresztő réteg (kéreg) a talaj felszínén; – a.) sókkal összecementált kéreg – (nátriumsók, gipsz, mész) – b.) helytelen agrotechnikával összetömörített réteg (túlművelés, nehéz erőgépek; helytelen öntözés);

B.) sekély beázási réteg (kis vízraktározó képesség) – a.) szilárd kőzet – b.) tömör „padok”: (vaskőfok, mészkőpad stb.) – c.) kicserélhető Na+, agyag, CaCO3 vagy más anyagok által összecementált réteg – d.) helytelen művelés következtében kialakuló réteg („eketalp-réteg”) → szélsőséges vízgazdálkodás – túlnedvesedés, aerációs problémák – belvízveszély – felszíni lefolyás, vízeróziós károk – aszály- (szárazság-) érzékenység

2. Repedezés (duzzadás-zsugorodás)
a.) nagy agyagtartalom – b.) táguló rétegrácsú (duzzadó) agyagásványok nagy mennyisége – c.) nagy Na+-telítettség (kicserélhető Na+-tartalom)
Száraz állapotban (zsugorodás, repedezés) → szivárgási veszteségek – megemelkedő talajvízszint – túl bő nedvesség (túltelítődés, belvízveszély) – a talajvízből történő másodlagos sófelhalmozódás, szikesedés (pangó sós talajvíz esetén) → párolgási veszteségek (mélyebb rétegek kiszáradása)

Nedves állapotban (duzzadás): lassú (gátolt) talajba szivárgás

3. Kis hasznosítható vízkészlet
1. Talajnedvesség energiaállapota miatt [hasznosítható vízkészlet (DV) = szabadföldi vízkapacitás (VK) + holtvíztartalom (HV)] – a.) nagy agyagtartalom – b.) elemi szemcsék erős diszpergálódása – c) erős lúgosság, nagy Na+-tartalom (a, b, c – a nagy HV miatt) – d.) rossz talajszerkezet (kis VK és nagy HV miatt) – e.) igen kis agyagtartalom (kis VK miatt)

2. Nagy ozmózispotenciál (sótartalom) miatt

4. Kis transzportkoefficiensek [kapilláris vezetőképesség (k), diffúzió (D) miatt].

Az „okos” növény a talaj nedvességkészletének minél hatékonyabb kihasználása érdekében maga is küzd e gátló tényezők ellen: mélyre hatoló és sűrű gyökérzetet fejleszt; nagy ozmózispotenciálú sejtnedvet alakít ki. Ebben segít a szárazságtűrésre, nedvességtűrésre, sótűrésre nemesítés és a körülményekhez igazodó művelési ág megválasztása, a vetésszerkezet és az agrotechnika (Birkás – Gyuricza, 2004; Láng et al., 2007; Várallyay, 2008).

Mindent el kell követni tehát annak érdekében, hogy a talaj felszínére jutó víz minél nagyobb hányada szivárogjon be minél akadálytalanabbul a talajba; s a beszivárgott víz minél nagyobb hányada tározódjon ott hasznos (felvehető) formában, hosszabb időre is ellátva így sokoldalú funkcióit, elsősorban a növényzet és a biota vízellátását, valamint a szélsőséges időjárási és vízháztartási helyzetek kockázatának és káros következményeinek mérséklését.

A talaj vízháztartás-szabályozásának néhány lehetőségét foglaltuk össze a 2. táblázatban, amelyek egyben hatékony környezetvédelmi intézkedések is (Németh et al., 2005; Várallyay, 1985, 2008).

Összefoglaló tézisek

A talaj megkülönböztetett szerepe a szélsőséges vízháztartási helyzetek kockázatának csökkentésében és káros következményeinek mérséklésében

1. A talajnedvesség is víz! Amely mennyiségével és minőségével (oldott anyagok mennyisége, kémiai összetétele) jelentős – gyakran meghatározó – szerepet játszik

• a növényzet és a biota vízellátásában („ebből isznak”);

• a felszíni vizek mennyiségében, dinamikájában, „ökológiai állapotában” (EU Víz Keretirányelv);

• a talaj anyagforgalmi folyamataiban (képződés, degradáció), termékenységében;

• így a sokcélú biomassza előállításában („ahonnan az élelmiszer elindul”).

Hiánya tehát alapvető emberi életfeltételeket érint: nem(csak) szomjúságot, hanem éhínséget és komoly környezeti károsodásokat (is) okoz(hat)!

2. A természet legnagyobb (potenciális) víztározója a talaj!

Pórusterébe kedvező esetben – megfelelő talajhasználat (művelési ág, vetésszerkezet, agrotechnika) esetén – a lehulló csapadék jelentős hányada belefér, és hasznosan tározódhat, egyidejűleg csökkentve a szélsőséges vízháztartási helyzetek kockázatát (valószínűség, gyakoriság, tartam, „súlyosság):

• az árvíz, belvíz, túlnedvesedés veszélyét és

• az aszályérzékenységet,
mérsékelve ezek kedvezőtlen/káros gazdasági/környezeti/társadalmi következményeit.

3. A víz(készlet)gazdálkodás kulcskérdése a vízgyűjtőterületen folytatott racionális talajhasználat! Elsősorban ezzel lehet

• korlátozott vízkészleteink jobb hatásfokkal történő hasznosítását elősegíteni (csökkentve annak lefolyási, párolgási, szivárgási veszteségeit; elősegítve növények általi hasznosíthatóságát);

• megelőzni vagy mérsékelni a szélsőséges vízháztartási helyzetek bekövetkezésének kockázatát és káros következményeit;

• megvédeni vagy létrehozni felszíni vizeink kedvező ökológiai állapotát.

4. A vízgyűjtő területen folytatott ésszerű és fenntartható területhasználat érdekében hozott intézkedésének fontosságukkal arányos prioritást kell biztosítani!

Ezek az intézkedések egyaránt nélkülözhetetlen elemei egy fenntartható mezőgazdaság-fejlesztési/vízgazdálkodási/környezetvédelmi /vidékfejlesztési stratégiának.
 

Kulcsszavak: talaj mint potenciális víztározó, szélsőséges vízháztartási helyzetek, árvíz/belvízveszély, aszályérzékenység, beszivárgás, vízkapacitás, hasznosítható vízkészlet, racionális földhasználat, nedvességmegőrző agrotechnika
 

IRODALOM

Birkás Márta – Gyuricza Csaba (szerk.) (2004): Talajhasználat – Műveléshatás – Talajnedvesség. SZIE MKK Növénytermesztési Intézet, Quality Press, Gödöllő

Csete László – Várallyay György (szerk.) (2004): Agroökológia (Agroökoszisztémák környezeti összefüggései és szabályozásának lehetőségei). (AGRO-21 Füzetek, 37.)

Juhász István (szerk.) (2009): Magyarország talajainak állapota (a Talajvédelmi Információs és Monitoring Rendszer (TIM) adatai alapján). Földművelésügyi Minisztérium Agrárkörnyezetvédelmi Főosztály. Budapest

Láng István – Csete L. – Harnos Zs. (1983): A magyar mezőgazdaság agroökológiai potenciálja az ezredfordulón. Mezőgazdasági, Budapest

Láng István – Csete L. – Jolánkai M. (szerk.) (2007): A globális klímaváltozás: hazai hatások és válaszok. A VAHAVA jelentés. Szaktudás, Budapest

Németh Tamás – Stefanovits P. – Várallyay Gy. (2005): Országos Talajvédelmi Stratégia tudományos háttere. Tájékoztató: Talajvédelem. Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium, Budapest
Pálfai Imre (2005): Belvizek és aszályok Magyarországon. (Hidrológiai Tanulmányok) Közlekedési Dokum. Kft., Budapest

Somlyódy László (2002): A hazai vízgazdálkodás stratégiai kérdései. MTA, Budapest

Somlyódy László (2011): A világ vízdilemmája. Magyar Tudomány. 12, 1411–1424. • WEBCÍM

Várallyay György (1985): Magyarország talajainak vízháztartási és anyagforgalmi típusai. Agrokémia és Talajtan. 34, 267–298.

Várallyay György (2003): A mezőgazdasági vízgazdálkodás talajtani alapjai. Egyetemi jegyzet. FVM Vízgazd. Osztály, Budapest–Gödöllő.

Várallyay György (2005): Magyarország talajainak vízraktározó képessége. Agrokémia és Talajtan. 54, 5–24.

Várallyay György (2007): A talaj mint legnagyobb potenciális víztározó. Hidrológiai Közlöny, 87, 5, 33–36.

Várallyay György (2008): A talaj szerepe a csapadék-szélsőségek kedvezőtlen hatásainak mérséklésében. (KLÍMA-21 Füzetek 52) 57–72.

Várallyay György (2010a): A talaj, mint váztározó; talajszárazodás. (KLÍMA-21 Füzetek 59) 3–25.

Várallyay György (2010b): Talajdegradációs folyamatok és szélsőséges vízháztartási helyzetek, mint a környezeti állapot meghatározó tényezői. (KLÍMA-21 Füzetek 62) 4–28.

Várallyay György (2012): A talajnedvesség szerepe a növény vízellátásában. In: „Talaj–víz–növény kapcsolatrendszer a növénytermesztési térben”. I. Talajtani, Vízgazdálkodási és Növénytermesztési Tudományos Nap, 2012. november 23. MTA ATK Talajtani és Agrokémiai Intézet, Budapest, 17–22.

Várallyay György – Szücs L. – Rajkai K. – Zilahy P. – Murányi A. (1980): Magyarországi talajok vízgazdálkodási tulajdonságainak kategóriarendszere és 1:100 000 méretarányú térképe. Agrokémia és Talajtan. 29, 77–112.

korlátozó tényező

haszno-
sítható

Európa

Közép-Amerika

Észak-Amerika

Dél-Ázsia

Dél-Amerika

Ausztrál-Ázsia

Délkelet-Ázsia

felszíni lefolyás

megakadályozása vagy mérséklése

talajvédő gazdálkodás: beszivárgás időtartamának növelése (lejtőszög mérséklése; állandó, zárt növénytakaró megtelepítése; talajművelés); beszivárgás lehetőségeinek javítása (talajművelés, mélylazítás)

felszíni párolgás

beszivárgás gyorsítása (talajművelés, mélylazítás);
felszíni vizek összefolyásának megakadályozása

talajon keresztüli talajvíztáplálás

talaj víztartóképességének növelése; repedezés
(duzzadás-zsugorodás) mérséklése

talajvizszint-emelkedés

szivárgási veszteségek mérséklése; talajvízszint-szabályozás (szivattyúzás, drénezés)

talajba szivárgás

elősegítése

felszíni lefolyás csökkentése (lásd fent)

talajban történő hasznos tározás

talaj vízraktározó képességének növelése (beszivárgás elősegítése, talaj víztartóképességének növelése);
megfelelő művelési ág és vetésszerkezet (növénymegválasztás); talajjavítás; talajkondicionálás

hiányzó víz pótlása

öntözés

felesleges és káros vizek
felszíni/felszín alatti elvezetése

felszíni/felszín alatti vízrendezés (drénezés)