Talajmintavételi stratégiák összehasonlítása– a kevesebb néha több?

Az 5 évenkénti talajmintavétel tervezése előtt a mezőgazdasági termelők mindig elgondolkodnak, hogy érdemes-e precíziósan megvenni a talajmintákat. 2021-ben határozottan kijelenthető, hogy a nagyobb táblákon egyértelműen igen, hiszen a talajmintákat nem 1 évre, hanem 5 évre vesszük, így ha a mintavétel pillanatában még nem is alkalmazunk differenciált kijuttatást vagy vetést, ez 2-3 éven belül megváltozhat.

Kísérletünkben három különböző mintavételi stratégia eredményeit hasonlítjuk össze. 2018-ban egy Zala megyei gazdálkodó partnerünk 68 hektáros tábláját mintáztuk meg. Először egy négyzetháló- (grid) alapú, átlag 150 méterenkénti, kézi, klasszikus talajfúrással 28 db talajmintát vettünk a 0–30 cm-es mélységből. Ez a 28 darab talajminta szolgált a kísérletben kontrollként a másik két mintázatnak. Erre azért volt szükség, mivel azoknak a helyeit szinte feleannyi, 15-15 darab ponton jelöltük ki precíziós módszerekre alapozva. Az összehasonlítás tehát valójában a két precíziós módszer eredményei szempontjából érdekes, míg a 28 minta, ami igencsak sűrű egy ekkora tábla esetében, inkább kontrollként szolgált számukra.

 

 

A precíziósan kijelölt pontok első csoportjának a származási helyeit NDVI alapján határoztuk meg, ami ma már szinte ingyen elérhető technológia (mi ehhez Landsat és Sentinel felvételeket használtunk). A másik csoport kijelölésében az osztrák Geoprospectors terméke, a Top Soil Mapper (továbbiakban: TSM) talajszkennerének eredményei segédkeztek. A TSM-et a traktor orrára szerelve jártuk le a táblát a szkennerrel.

 

Néhány szó a használt technológiákról

A TSM nem invazív módszerekkel dolgozik, azaz anélkül kaphatunk talajadottságokra vonatkozó információkat, hogy valójában hozzáértünk volna a talajhoz a szenzorral. A TSM egy talajszkenner, ami a föld síkja fölött, járműre erősítve méri négy tekercs segítségével, valós időben haladva az útvonala alatti egy-másfél méteres mélység elektromos vezetőképességét. A négy tekercs miatt az adottságoktól függő maximális mélységen belül négy különböző szintről is kapunk adatokat, és a gyártói adatfeldolgozó rendszerrel a talaj tömörödöttsége, nedvességtartalma és a talaj textúrája is leszűrhető. A kísérletünkben részt vevő tábla TSM szkenneléséből a kész adatsor négy szintjének felhasználásával művelési zónákat készítettünk. A négyzethálós alapon vett 28 talajminta után az első csoport precíziósan kijelölt 15 mintavételi pont helyét ezekre a zónákra alapoztuk.

 


1. ábra (balról jobbra). Grid mintázatban (négyzetrácsosan) vett 28 db minta helyei (világoskék pontok). TSM talajszkenner eredményeiből lehatárolt zónák alapján súlyozott 15 db minta helyei (fehér pontok). NDVI műholdkép alapján súlyozott 15 db minta helyei (rózsaszín pontok)

 

Az NDVI szintén nem invazív, szigorúan a távérzékelés kategóriába esik, és használatához csak egy számítógép kell. A rövidítés a normalizált differenciájú vegetációs indexet takarja, ami magyarul azt jelenti, hogy ez a módszer a megfelelő képekről (általában műhold- vagy drónfotókról vett adatokkal) egyszerűen kirajzolja a növényzetben látható eltéréseket. Mivel a talajadottságok eltéréseire általában (bár nem minden esetben) utalhatnak a vegetációban látható eltérések, ez az egyik legkézenfekvőbb célzott mintavételi kiindulópontunk, ha precízióra vágyunk. Ugyanakkor figyelembe kell vennünk, hogy nem talajeredetű tényezők – például vadkár, jégkár stb. –módosíthatják az NDVI-értékeket. A másik 15 darab precíziós mintavételi pont alapját tehát ez a módszer adta.

Most, hogy tisztáztuk, mi volt a háromféle mintavétel háttere, felmerülhet, hogy miért kell ezeket összehasonlítanunk. Ha változatos a talaj, persze, hogy nem fognak tökéletesen egyenletesen fejlődni a növények benne, ezt szkenner nélkül is tudjuk. Ha nem nőnek tökéletesen egyenletesen a növények, azt valószínűleg a talaj heterogenitása is okozza, ez is egyértelmű műhold nélkül is. Bármelyik alapfeltételezésen indulunk el, akár a növények teljesítményéből, akár az őket tápláló talaj fizikai adottságaiból, tehát a két különböző végéről megfogva ugyanazt a problémát, mindkét esetben hasonló részletességgel kapunk információt a tábláról. Akármilyen távérzékelési módszerre alapozhatjuk zónáinkat, logikusnak tűnik, hogy összevágnak majd az eredmények… Vagy mégsem? Korántsem egyértelmű, hogy a tényleges hitelesítés, a talajmintavétel eredményei össze fognak csengeni akármelyik módszerből származó előfeltételezésünkkel. Ezek a precíziós távérzékelési módszerek ugyanis a saját belső arányaik szerinti eltéréseket rajzolják csak ki – azt, hogy miért nő sivárabban a búza az NDVI-on, vagy miért más egy foltban a TSM eredményein a talaj, csak a laborvizsgálat tudja pontosan megmondani a tápanyagok szintjén.

 


2. ábra (balról jobbra). Humusztartalom [m/m%] (alsó érték pirossal, felső érték zölddel). Grid mintázatban (négyzetrácsosan) vett 28 db minta humusztartalom-értékeinek (min. 1, max. 1,7) interpolációja. TSM talajszkenner eredményeiből lehatárolt zónák alapján súlyozott 15 db minta humusztartalom-értékeinek (min. 1,1 max. 1,4) interpolációja. NDVI műholdkép alapján súlyozott 15 db minta humusztartalom-értékeinek (min. 1,1 max. 1,5) interpolációja


3. ábra (balról jobbra). Talaj pH-érték (alsó érték pirossal, felső érték zölddel). Grid mintázatban (négyzetrácsosan) vett 28 db minta értékeinek (min. 3,9 max. 7) interpolációja. TSM talajszkenner eredményeiből lehatárolt zónák alapján súlyozott 15 db minta értékeinek (min. 5 max. 6,2) interpolációja. NDVI műholdkép alapján súlyozott 15 db minta értékeinek (min. 4,8 max. 6,2) interpolációja

 

Miután a szkennelés kiértékelése, majd az újabb minták felvétele és végül a talajminták laboreredményei is elkészültek, mindhárom felmérés eredményeit térképre vihettük. Így ránézésre is összehasonlíthatóvá vált, mennyire hatékony egymáshoz képest e három módszer a talpunk alatti valóság összetételének leképezésében. Ennek a táblának az esetében meglehetősen összevágnak a precíziós talajmintavételek eredményei, a TSM- és NDVI-alapú zónázás esetében máshova kerülő súlypontok ellenére is. Ez azt jelenti, hogy a tábla talajadottságainak átlagához képest bármilyen irányba mozduló szélsőség remekül látszott a növényzetben is. Persze ez nincs mindig így, de mint kiderült, ennek a táblának az esetében elegendő lett volna a költséghatékonyabb NDVI-alapú talajmintavétel. Néhány olyan fontos tulajdonság esetében, mint a talaj-pH- vagy humusztartalom, a növénytakaró foltjai árulkodóbbak voltak, mint a talaj elektromos vezetőképessége. Ismét meg kell jegyeznünk, ez nincs mindig így, de ennél a táblánál, ennek a kísérletnek az idején a vegetációs index felé dőlt a mérleg nyelve számunkra. A kontrollhoz képest a precíziós mintázások darabszámainak felére csökkentésével azonban ismét megmutatkoztak az átlagosan 4-5 hektáronként végzett mintavételek statisztikai hiányosságai, ami leginkább a kikerülhetetlenül felbukkanó vakfoltokban és a laboreredmények szélső értékeinek mediánhoz való közeledésében voltak tetten érhetőek.

 


4. ábra (balról jobbra). P2O5-, azaz foszfor-pentoxid (ammónium-laktát oldható) [mg/kg légsz. a.] (alsó érték pirossal, felső érték zölddel). Grid mintázatban (négyzetrácsosan) vett 28 db minta értékeinek (min. 7 max. 91) interpolációja. TSM talajszkenner eredményeiből lehatárolt zónák alapján súlyozott 15 db minta értékeinek (min. 8 max. 52) interpolációja. NDVI műholdkép alapján súlyozott 15 db minta értékeinek (min. 8 max. 60) interpolációja

Mint bármilyen élő szervezet esetében, egy eszközzel nem derül minden titokrafény – a talajban sem

Fontos leszögezni, hogy kísérletezés nélkül nem fogjuk megtalálni a számunkra, avagy talajaink számára leginkább testhezálló és legjobban leíró módszereket, mivel minden gazdaság különbözik valamiben a többitől. És mint bármilyen élő szervezet esetében, egy eszközzel nem derül minden titokra fény – a talajban sem.

 

SZERZŐ: LŐRINCZY MÁRK • TALAJREFORM.HU

 

agrár drónfotó humusztartalom kísérletezés Landsat mezőgazdaság mintavételi stratégia NDVI precíziós Sentinel szkennelés talaj talajmintavétel TALAJREFORM.HU