Examination of soil penetration with penetrometer

ÖSSZEFOGLALÓ A talajt fenyegető degradációs folyamatok közül világszerte az egyik legelterjedtebb, legna-gyobb károkat okozó és legnehezebben kivédhető a talaj fizikai degradációja, ezen belül a talajszerkezet leromlása és tömörödése. A talajtömörödés kialakulása és a talajtömörödés hatására bekövetkező változások többnyire bonyolult kölcsönhatásokkal jellemezhetők. A tömörödés kialakulása a talaj fizikai állapotában végbemenő változás, így annak jellemzése a talaj fizikai, mechanikai rendszerének jól megválasztott paramétereivel végezhető el. A talajtömörödöttség vizsgálata során egyik leggyakrabban alkalmazott módszer a penetrométeres talajellenállás-mérés. Ennek hátránya, hogy a nedvességállapot ismerete nél-kül önmagában a penetrációs ellenállás nem jellemzi kellően a talaj tömörödöttségét. A kü-lönböző nedvességtartalomnál kapott értékek nem vethetők össze. Az azonos nedvességi érté-kek melletti talajellenállás-mérés megvalósítása viszont nagyon időigényes és költséges. A fentieket szem előtt tartva az elvégzendő kutatások célkitűzéseit az alábbiak szerint hatá-roztam meg: 1. A talajellenállás és nedvességtartalom függvénykapcsolatának meghatározása külön-böző térfogattömeg és három fizikai talajféleség (homok, vályog, agyag) esetén. 2. A különböző nedvességtartalomnál mért talajellenállás értékek azonos nedvességi szintre történő átszámítási módszerének kidolgozása három fizikai talajféleségre. 3. Művelt és hosszabb ideje nem bolygatott talajok (homok, vályog, agyag) tenyészidei állapotváltozásainak vizsgálata, különös tekintettel a tömörödött réteg elhelyezkedésé-re és a tömörödés előrehaladására. 4. A Westsik-féle homokjavító vetésforgók öt jellemző változatának vizsgálata a talajál-lapotra gyakorolt hatás szempontjából. Eredmények: 1. Meghatároztam homok, vályog, agyag talajnál – 10 cm-es talajrétegeket jellemző tér-fogattömeg értékek mellett – az ellenállás és nedvességtartalom függvénykapcsolatát. A legjobb illesztést a negatív kitevőjű hatvány függvények adták (R2=0,8-0,95). 2. A három fizikai féleségű talajra kidolgoztam a különböző nedvességtartalomnál mért talajellenállás-értékek azonos nedvességszintre való átszámításának módszerét. 3. Szántóföldi vizsgálataim a talajok (humuszos homok, réti csernozjom, agyagos réti) művelt rétegének növekvő tömörödését mutatták a tenyészidőszak alatt. A növekedés mértéke (50-120%-ot) ért el. A tenyészidőszak végére a talajok a felső 15-20 cm-es mélységtartományban adtak kisebb ellenállásértékeket a művelés nélküli állapotokhoz képest. 4. Vizsgálataim azt bizonyították, hogy legnagyobb a talajellenállása a művelésmélység alatti 5-10 cm-es talajmélység tartománynak. 5. Megállapítottam, hogy a 3 MPa-kritikus értékhatárt meghaladó tömörödés a tenyész-időben a maximális talajellenállást jellemző mélységtől felfelé szélesedik ki a művelt réteg 15-20 cm mélységű tartományáig. 6. Réti csernozjom talajon lazított, valamint szántott területek állapotában jelentős kü-lönbséget találtam. A szántott talaj 4,8 MPa maximális talajellenállásával szemben a lazított területen csak 3,5 MPa maximális ellenállásértéket mértem, 80 tf%-os nedves-ségérték mellett. A 3 MPa-t meghaladó tömörödés réteg is lényegesen keskenyebb volt (27-42 cm; 20-60 cm). 7. A tenyészidőszakban végzett vizsgálataim szerint a művelt talajok tömörödöttségi ál-lapota a 0-45 cm-ig terjedő rétegben változott. E réteg alatt a művelések hatása nem volt kimutatható. A művelt talajok 45 cm-es mélysége alatt nagyobb volt az ellenállás, mint a nem művelt területeken. Ennek oka az erő- és betakarítógépek járószerkezetei-nek talajra gyakorolt terhelésében kereshető. 8. A Westsik-féle homokjavító vetésforgókban végzett vizsgálataimmal igazoltam, hogy a szervesanyagok talajba juttatása nem csak a talaj termékenységére, hanem annak szerkezetességére, ezzel együtt lazultságára szignifikáns hatással van. 9. Kimutattam, hogy a zöldtrágyázás kedvező lazító hatása a teljes vizsgált talajrétegre kiterjed. A többi vetésforgóhoz viszonyítva itt a felső és az alsó rétegben is kedvező lazultsága. Az istálló- és szalmatrágyázással kezelt vetésforgó kedvező hatása a felső talajrétegben, míg a gyökértrágyázással kezelt az alsóbb rétegekben érvényesült. Vizs-gálataim alapján az istálló- és szalmatrágyázott vetésforgók talajtömörödöttségre gya-korolt hatását azonosnak ítélem. SUMMARY Physical degradation of the soil is one of the harmful and wide spread processes, endangering soil, soil compactness and deterioration of the soil structure. There is a complicated interaction between soil compactness and their effect on soil changes. Soil compactness is a change in the physical state of the soil, therefore it can be tested by the parameters of the physical and mechanical system of the soil. The measurment of soil resistance by penetrometer is a common method for soil compactness studies. Although without the knowledge of soil humidity, soil resistance does not determine soil compactness. Values, obtained various soil humidity values, cannot be compared. Soil resistance measurements at the same humidity values is a time consurming and expensive process. Considering the above mentioned facts, my research objectives are as follows: 1. The determination of the function connection between soil resistance and soil humidity for 3 types of soil (sandy, loamy and clay soils). 2. The realization of the method of converting the soil resistance values at various humidity values to identical ones. 3. The examination of changes of cultivated and uncultivated soils (sandy, loamy and clay ones) during the vegetation period with regard to the position of the compacted layers, and the advance of compactness. 4. The examination of the effect of the 5 types of the crop rotation, introduced by Westsik, on soil compactness. Achievements 1. The function connection between soil resistance and soil humidity was determined for sandy, loamy and clay soils at 10 cm long soil layers. Functions of negative exponent gave the best fittings (R2=0,8-0,95). 2. A method of converting the soil resistance values at various humidity contents values, into identical ones for all soil types. 3. My arable land examinations (loamy, sand, meadow chernozem, meadow clay soils) showed an increase in soil compactness during the vegetation period. The amount of increase came to 50-150%. The lesser soil resistance values in the upper 5-20 cm soil layers. Were obtained during the vegetation period. Compared to uncultivated land. 4. My examinations proved that the greatest soil resistance values were obtained in 5-10 cm soil depth below the cultivation depth. 5. A compactness above 3MPa critical value is widening upwards from the maximum soil resistance depth as far as a 15-20 cm depth of the cultivated soil. 6. There were significant differences between the loosened and ploughed lands on meadow chernozem. Contrary to a 4,8 MPa maximum soil resistance of the cultivated soil, there was only 3,5 MPa maximum soil resistance at 80 mass volume % humidity values. The compacted layer above 3MPa was significantly narrower (27-42 cm, 20-60 cm). 7. The compactness of the cultivated soils changed between 0-45 cm in the vegetation period according to my measurements. There was no effect of cultivation below this soil layer. Soil resistance was greater below 45 cm depth of the cultivated land, than in ucultivated land. The tyres of power machines and combines cause this effect. 8. My tests with the Westsik crop rotation proved, theat manuring has a significant impact not only on soil fertility, but also on soil structure. 9. It was proven, that green manuring has a loosening effect on all soil layers. Compared to the crop rotations, manuring has a good effect on both the upper and lower soil layers. Dung and straw manuring is beneficial in the upper layers, while root manuring was effective in the lower layers. Dung and root manuring has the same effect on soil compactness