Øvelse 4: Jordens vandindhold - rgsj
Øvelse 4: Jordens vandindhold - rgsj
Øvelse 4: Jordens vandindhold - rgsj
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Øvelse</strong> 4: <strong>Jordens</strong> <strong>vandindhold</strong><br />
Sammenholdes jordens <strong>vandindhold</strong> i vol.% eller vægt.% med trykpotentialet<br />
(matrixpotentialet), fås jordens vandretentionskurve, der også betegnes som jordens<br />
pF-kurve. Da trykpotentialet kan spænde over store talstørrelser, er det<br />
hensigtsmæssigt at operere med logaritmer. I lighed med pH begrebet til beskrivelse af<br />
surhedsgrad har man indført pF, der defineres som log til potentialets numeriske værdi<br />
udtrykt i cm. 'p' står for 'log', mens 'F' betegner reduktionen i vandets frie energi som<br />
følge af adsorption til jordbestanddele og kapillærkræfter. Figur 4.1 viser vandretentionskurverne<br />
for horisonter i en sandet jord udviklet i flyvesand og for horisonter i en<br />
leret jord udviklet i leret till. Forløbet af retentionskurven afhænger først og fremmest af<br />
porestørrelsesfordelingen, som igen afhænger af faktorer som tekstur, struktur og<br />
volumenvægt.<br />
Figur 4.1. Vandretentionskurver fra en sandet jord udviklet i flyvesand (til venstre) og en leret jord<br />
udviklet i leret till (til højre).<br />
Idet trykpotentialet er relateret til radius af de porer vandet bindes i, kan man ved at<br />
indsætte værdien for vandets overfladespænding (0.073 N m -1 ved 20 o C) og erstatte<br />
poreradius med porediameter, d, udtrykt i µm udlede følgende sammenhæng mellem<br />
pF-værdien og porediameter (se figur 4.2.);<br />
pF = 3.5 – log d (4.1)<br />
Betragtes figur 4.1. og 4.2. ses, at der er mange grovporer og få fin- og mellemporer i<br />
den sandede jord, mens der i den lerholdige jord er få grovporer, en del flere<br />
mellemporer og mange finporer. Læs mere om potentialer i hydrologikompendiet<br />
kapitel 6.<br />
1
4.1 <strong>Jordens</strong> plantetilgængelige <strong>vandindhold</strong><br />
Til beregning af jordens plantetilgængelige og ikke-plantetilgængelige <strong>vandindhold</strong><br />
anvendes begreberne markkapacitet og visnegrænse.<br />
Figur 4.2. Retentionskurven inddelt i poreklasser og disses indhold af vand eller luft ved MK.<br />
Figur 4.3. Visualisering af vandmætning, markkapacitet og visnegrænse.<br />
4.1.1. Markkapacitet<br />
Hvis man anskuer en given jordpakke som en svamp, svarer markkapacitet til det<br />
<strong>vandindhold</strong> der tilbage i svampen efter først gennemvædning og siden afdrypning som<br />
følge af tyngdekraftens påvirkning. Der ses bort fra evapotranspirationen.<br />
Markkapacitet opnås ca. 2 til 5 dage efter gennemvædning af jordpakken pga. den<br />
nedadgående vandbevægelse. Ændringen af jordens <strong>vandindhold</strong> kan beskrives som:<br />
V = a⋅t -b<br />
hvor:<br />
v = <strong>vandindhold</strong>et til tiden t<br />
a og b = empiriske konstanter<br />
2<br />
(4.2)
Formlen viser, at <strong>vandindhold</strong>et aftager eksponentielt med tiden. MK er altså ikke en<br />
ligevægtssituation, men skal først og fremmest opfattes som et praktisk mål for jordens<br />
<strong>vandindhold</strong>, når afdræningen til grundvandet tilnærmelsesvis er ophørt. Har jorden et<br />
højere <strong>vandindhold</strong> end ved MK, vil vandet relativ hurtigt dræne ud af jorden, hvilket<br />
man i grove træk kan se bort fra i jorde med <strong>vandindhold</strong> lavere end ved MK.<br />
Vandindholdet ved MK afhænger af jordens porestørrelsesfordeling, som igen<br />
afhænger af tekstur, struktur og volumenvægt. Stærkt sandede jorde vil fx indeholde<br />
væsentligt mindre vand ved MK end lerrige jorde, hvor <strong>vandindhold</strong>et ved MK vokser<br />
generelt med øget volumenvægt, indtil vandmætning indtræder. <strong>Jordens</strong> lagfølge kan<br />
medføre, at den nedadgående vandbevægelse hæmmes, således at de øvre jordlag<br />
indeholder mere vand end tekstur og struktur egentligt fysisk set berettiger til. Dette kan<br />
eksempelvis forekomme, hvor sand overlejrer ler eller i Luvisols med meget lerede og<br />
næsten impermeable Bt horisonter.<br />
Vandindholdet ved markkapacitet bestemmes i felten ved at vandmætte jorden og<br />
udtage prøver 2 til 5 dage efter. Ved overdækning af jorden hindres fordampning fra<br />
prøvestedet samt tilskud af regnvand i afdræningsperioden. Opvædningen af jorden<br />
skal helst ske på et tidspunkt, hvor jorden ikke er helt udtørret, da <strong>vandindhold</strong>et ellers<br />
kan blive underestimeret, formodentligt på grund af indespærret luft i jorden. Denne<br />
feltmetode giver de mest realistiske værdier for MK, men i praksis anvendes oftest<br />
laboratoriemetoder som trykmembranapparatmetoden. Ved denne defineres MK som<br />
<strong>vandindhold</strong>et ved et bestemt potentiale. Fig. 4.3. viser, at <strong>vandindhold</strong>et ved pF 2.0 er<br />
et rimeligt mål for <strong>vandindhold</strong>et ved MK i Danmark. Under andre jordbunds- og<br />
klimaforhold anvendes andre pF-værdier, fx pF 1.5 eller 2.5.<br />
Figur 4.4. Relationen mellem <strong>vandindhold</strong>et ved MK i felten og <strong>vandindhold</strong>et ved pF 2.0. Alle prøver er<br />
fra Nordjylland.<br />
Da vandretentionsdata er dyre at fremstille og derfor ofte er sparsomme set i forhold til<br />
fx teksturdata, kan der udarbejdes regressionsligninger, som udtrykker <strong>vandindhold</strong>et<br />
ved MK som en funktion af jordens partikelstørrelsesfordeling og indhold af organisk<br />
stof. For danske forhold kan der opstilles følgende regressionsligning for <strong>vandindhold</strong>et<br />
ved MK;<br />
Vol% vand pF 2.0 = 2.38 + 2.89•%humus + 0.49•%ler + 0.45•%silt + 0.16•%finsand (4.3)<br />
3
4.1.2. Visnegrænse<br />
Vandet i jorden kan inddeles i plantetilgængeligt og ikke-plantetilgængeligt vand, alt<br />
efter om planterne er i stand til at udnytte det eller ej. Grænseværdien benævnes<br />
visnegrænsen (VG). For de fleste planter vil trykpotentialet være mellem -100 og -200<br />
m, når visnegrænsen indtræder; enkelte planter kan dog tåle endnu kraftigere udtørring<br />
af jorden. For almindelige kulturplanter sættes visnegrænsen normalt til <strong>vandindhold</strong>et<br />
ved et trykpotentiale på -150 m = pF 4.2. En udsugning af jordens <strong>vandindhold</strong> til VG<br />
kræver dog under naturlige forhold en relativ stor rodintensitet, og en udtørring af<br />
jorden til visnegrænsen vil derfor under markforhold normalt kun forekomme i de øvre<br />
dele af jorden. Da den største del af <strong>vandindhold</strong>et ved VG er overfladeadhæreret<br />
vand, er der en stærk korrelation mellem VG og jordens tekstur, primært indholdet af ler<br />
og humus, der har en stor specifik overflade. For danske jorde kan opstilles følgende<br />
regressionsligning mellem partikelstørrelsesfordelingen og <strong>vandindhold</strong>et ved VG;<br />
Vol% vand pF 4.2 = 0.42 + 0.76•%humus + 0.52•%ler + 0.08•%silt (4.4)<br />
4.1.3. Beregning af jordens plantetilgængelige <strong>vandindhold</strong><br />
<strong>Jordens</strong> plantetilgængelige vandmængde (PTV) er <strong>vandindhold</strong>et mellem<br />
markkapacitet og visnegrænse. Den plantetilgængelige vandmængde i jordlagene er<br />
den vandmængde, som maksimalt er til rådighed for planterne. Hvor stor en del af den<br />
plantetilgængelige vandmængde, der faktisk er til rådighed, vil især afhænge af<br />
evapotranspirationen, jordens hydrauliske ledningsevne samt rodintensiteten.<br />
Man kan inddele det plantetilgængelige <strong>vandindhold</strong> i to klasser, alt efter om planterne<br />
på grund af vandstress må nedsætte fordampningen eller ej. De to klasser, der<br />
benævnes let-og sværttilgængeligt vand, adskilles med <strong>vandindhold</strong>et ved pF 3.0.<br />
Vandindholdet mellem pF 2.0 og 3.0 er let tilgængeligt, mens <strong>vandindhold</strong>et mellem pF<br />
3.0 og 4.2 er svært tilgængeligt (se fig 4.2). I Tabel 4.1 er det gennemsnitlige <strong>vandindhold</strong><br />
ved MK og VG samt den plantetilgængelige vandmængde vist for forskellige<br />
jordtyper defineret i den danske jordklassificering.<br />
Tabel 4.1 viser, at <strong>vandindhold</strong>et ved MK stiger med stigende lerindhold, hvilket også<br />
er tilfældet for <strong>vandindhold</strong>et ved VG. Derimod er den plantetilgængelige vandmængde<br />
næsten den samme i finsandede jorde og i jordtyperne med højere lerindhold. Kun de<br />
grovsandede jorde synes at have et væsentligt lavere plantetilgængeligt <strong>vandindhold</strong><br />
end de øvrige jordtyper.<br />
4
Tabel 4.1. Vandindholdet ved MK og VG samt PTV for forskellige jordtyper defineret efter Den danske<br />
Jordklassificering. Den øverste værdi (o) gælder for pløjelaget 0-20 cm, medens den nederste værdi (u)<br />
gælder for dybden 20-110 cm.<br />
pF =<br />
pF =<br />
Tekstur ler humus Porevol. 2.0 pF = 3.0 4.2 PTV<br />
vol. % % vol. % vol. % vol. % Vol. % vol. %<br />
grovsandet FK 1 o 3,1 2,5 41,5 21,1 11,4 5,2 15,9<br />
u 3,0 1,0 40,1 15,3 5,3 3,6 11,7<br />
finsandet jord FK 2 o 3,6 3,5 45,1 26,3 12,8 5,2 21,1<br />
u 3,0 0,8 41,9 21,1 11,6 3,8 17,3<br />
lerblandet FK 3 o 7,0 3,0 45,2 26,9 16,0 5,9 21,0<br />
sand<br />
u 6,6 1,1 42,1 22,5 12,0 4,2 18,3<br />
sandblandet FK 4 o 12,0 2,9 42,5 30,5 21,8 8,5 22,0<br />
ler<br />
u 12,1 0,8 38,8 26,5 17,7 6,9 19,6<br />
ler FK 5 o 17,5 2,7 41,0 31,9 24,9 11,0 20,9<br />
u 19,5 0,6 36,7 29,6 23,1 11,5 18,1<br />
svær ler FK 6 o 31,3 5,1 46,4 42,4 35,0 19,3 23,1<br />
u 32,1 0,6 40,4 37,2 31,7 18,4 18,8<br />
humus FK 7 o 6,8 13,0 62,1 48,6 34,0 12,1 36,5<br />
u 4,1 52,6 77,4 61,9 44,5 15,3 46,6<br />
spec. FK 8 o 10,1 2,7 47,5 34,3 25,9 11,6 22,7<br />
u 15,5 0,6 35,1 29,3 24,3 11,7 17,6<br />
4.1.4. Roddybde og rodzonekapacitet<br />
For at kunne beregne den vandmængde planterne kan optage fra jorden er det<br />
nødvendigt at have kendskab til både planternes rodudvikling og jordens<br />
vandretentions-kurve. Som mål for planternes rodudvikling i forbindelse med<br />
vandoptagelse fra jorden, anvendes begrebet effektiv roddybde.<br />
Den effektive roddybde et er udtryk for den dybde planterne kan optage vand fra.<br />
Mere præcist kan roddybden beskrive således. Vi lader planter på en mark vokse i en<br />
periode med nedbørsunderskud indtil de visner. Den effektive roddybde bliver så den<br />
dybde hvor den samlede plantetilgængelige vandmængde svarer til den mængde vand<br />
planterne har fordampet inden de visnede. Det skal korrigeres for eventuel nedbør i<br />
perioden. Matematisk kan det ovenstående udtrykkes således:<br />
Transpiration (fordampning fra planterne) – Nedbør = effektiv roddybde * PTV<br />
Den effektive roddybde sættes i praksis ofte lig den samlede tykkelse af jordlag med<br />
over 0.1 cm rod cm 3 . Dette er helt klart en gennemsnitsbetragtning, der fx er afhængig<br />
af rodprofilens form. På baggrund af dette er der udført bestemmelser af rodintensiteter<br />
i forskellige jordlag under forskellige afgrøder. På basis heraf kan de i Tabel 4.2.<br />
effektive maximale roddybder anses for gældende.<br />
5
Tabel 4.2. Effektive maximale roddybder (cm) for forskellige afgrøder i relation til<br />
teksturen i 0-20 cm dybde og teksturen i 60 cm’s dybde angivet som ler og sand i<br />
kolonnen for hver af afgrøderne.<br />
Tekstur i<br />
0-20 cm’s dybde<br />
Græs*<br />
Byg og<br />
vårsæd<br />
Vinterhvede og<br />
rug<br />
Roer<br />
Ler sand Ler sand Ler sand ler sand<br />
FK1 grovsand 50 50 50 50 50 50 50 50<br />
FK2 finsand 60 55 80 60 90 60 80 60<br />
FK3 lerbl. sand 60 55 90 60 100 60 90 60<br />
FK4 sandbl. ler 60 60 90 80 110 90 90 80<br />
FK5 ler 60 60 90 80 110 90 90 80<br />
FK6 svær ler 60 60 90 80 110 90 90 80<br />
FK7 humus 60 60 90 80 110 90 90 80<br />
FK8 spec 60 60 90 80 110 90 90 80<br />
*græs til afgræsning<br />
Roddybden i nåleskov er 150 cm ved sandet underjord og 200 cm ved leret underjord<br />
Roddybden i løvskov er 200 cm ved sandet underjord og 300 cm ved leret underjord<br />
Roddybden i bebyggede områder, i våde og tørre naturområder sættes lig græs<br />
Tabel 4.2 viser, at den effektive maksimale rodnedtrængning er ringe i grovsand,<br />
medens den er dyb i de lerholdige jorde. Det bemærkes endvidere, at rodudviklingen<br />
hos græs er ringere end hos vårsæd, der igen har ringere rodudvikling end vintersæd.<br />
<strong>Jordens</strong> volumenvægt spiller en væsentlig rolle for afgrødernes rodudvikling. Porevolumenet<br />
aftager med stigende volumenvægt, hvilket kan betyde, at jorden får et<br />
dårligt luftskifte, hvorved rodvæksten hæmmes. Foruden tekstur og volumenvægt bør<br />
nævnes, at pH-værdier under ca. 4.5 kan virke hæmmende på rodudviklingen, ligesom<br />
få grovporer i jorden (< 10 vol. %) kan give anledning til dårligt luftskifte i de dybere<br />
jordlag. Dette forekommer især i lerrige jorde, hvor underjorden kan være meget tæt og<br />
kompakt.<br />
Nedenstående tabel viser skaleringsfaktorer til beregning af roddybde i løbet af året.<br />
Roddybden varierer afhængigt af tidspunktet for såning – det ses at græs har samme<br />
roddybde året rundt, idet det er en flerårig afgrøde. Vinterafgrøder derimod, opnår først<br />
den maksimale rodudvikling i juli måned, lige før de høstes i august (vinterafgrøderne<br />
sås i september det foregående år).<br />
6
Tabel 4.3. Skaleringsfaktor (procent af max roddybde) til beregning af roddybde i løbet af året<br />
for vinterafgrøder, vårsæd, roer og græs<br />
Måned<br />
Vinterafgrøder<br />
(vinterhvede) Vårsæd Roer<br />
zscale zscale zscale zscale<br />
Jan 0,2 0 0 1<br />
Feb 0,2 0 0 1<br />
Marts 0,2 0 0 1<br />
April 0,3 0,05 0 1<br />
Maj 0,55 0,4 0,33 1<br />
Juni 1 0,9 0,66 1<br />
Juli 1 1 1 1<br />
August 0 0 1 1<br />
September 0,05 0 1 1<br />
Oktober 0,1 0 1 1<br />
November 0,2 0 0 1<br />
December 0,2 0 0 1<br />
Den effektive roddybde nås først sent i vækstsæsonen og Tabel 4.3 samt udtryk 4.5<br />
kan anvendes til at beregne rodudviklingen i løbet af året.<br />
Roddybdei = zscale i x Roddybdemax<br />
(4.5)<br />
Mængden af plantetilgængeligt vand i den effektive<br />
roddybde benævnes rodzonekapaciteten, RZK. Ved<br />
beregning af en jords rodzonekapacitet benytter man<br />
retentionsdata i form af den plantetilgængelige<br />
vandmængde og roddata i form af den effektive<br />
roddybde.<br />
RZKi = Roddybdei * PTV (4.6)<br />
7<br />
Græs (flerårig), bebyggede<br />
områder, skov, vådområder,<br />
og tørre naturområder (hede<br />
og strandeng)
4.2. Eksempler<br />
Eksempel 4.1. Retenstionskurven - Porøsitet, Luftindhold & Plantetilgænelig<br />
vandmængde<br />
Adskillige parametre af jordbundsfysisk betydning kan aflæses direkte på<br />
retentionskurven. Betragt som eksempel retentionskurverne for A) en sandjord og B)<br />
en lerjord herunder.<br />
<strong>Jordens</strong> porøsitet er defineret som det samlede volumen af porerne i jorden.<br />
Vandindholdet ved pF = 0 er netop den situation hvor alle hulrummene i jorden er fyldt<br />
med vand. Da jordens porøsitet er defineret som det samlede volumen af jordens<br />
porer, kan porøsitet i vol % findes ved at aflæse ved pF = 0 på retentionskurven. For<br />
8
sandjorden giver dette 40 vol%, for lerjorden 35 vol%.<br />
<strong>Jordens</strong> luftindhold ved et givent <strong>vandindhold</strong> kan dernæst bestemmes som<br />
porøsiteten i vol% minus det aktuelle <strong>vandindhold</strong> i vol%. Eksempelvis vil luftindholdet<br />
ved markkapacitet (pF = 2) for de to jorde være:<br />
A) 40 vol% - 20 vol% = 20 vol%<br />
B) 35 vol% - 30 vol% = 5 vol%<br />
Af dette simple regnestykke fremgår tydeligt forskellen i fordelingen mellem grovporer<br />
og finporer i de to typer jord. Sandjorden har grove porer og fastholder relativt lidt vand<br />
mod tyngdekraften, mens lerjorden har fine porer og fastholder relativt meget vand mod<br />
tyngdekraften. Det kan også ses at lerjorden risikerer at få problemer med luftskiftet når<br />
<strong>vandindhold</strong>et er nær markkapacitet (luft vol% < 10).<br />
<strong>Jordens</strong> plantetilgængelige vandmængde er defineret som den vandmængde<br />
planterødderne kan trække ud af jorden. Den kan aflæses som forskellen mellem<br />
<strong>vandindhold</strong>et ved markkapacitet og <strong>vandindhold</strong>et ved visnegrænsen. For<br />
eksempeljordene giver det:<br />
A) 20 vol% - 3,8 vol% = 16,2 vol%<br />
B) 30 vol% - 13,8 vol% = 16,2 vol%<br />
Som det fremgår af ovenstående aflæsninger og beregninger, har de to jorde den<br />
samme plantetilgængelige vandmængde, men for sandjorden dræner vandet hurtigere<br />
ud af jorden ved lave pF værdier, hvor det forholder sig modsat med lerjorden, som er<br />
bedre til at holde vandet tilbage.<br />
I et dyrkningsmæssigt perspektiv har begge jorde sine problemer. Sandjorden vil hurtigt<br />
tørre ud i tørkeperioder, hvilket betyder at det tilbageværende vand bindes stærkere i<br />
jorden (stigende pF værdi). På sandjorden skal planterne altså bruge flere kræfter på at<br />
suge vandet ud af jorden og dette har indflydelse på plantens vækst. Dette stemmer også<br />
godt overens med, at luftindholdet i jorden ved markkapacitet er højt.<br />
I lerjorden opstår problemerne når <strong>vandindhold</strong>et når markkapacitet. Som det ses er<br />
luftindholdet ved markkapacitet 5 %, hvilket kan betyde at plantens ilttilførsel bliver dårlig.<br />
Desuden kan færdsel med tunge maskiner på jorden i det tidlige forår, hvor jorden er ved<br />
markkapacitet, kompaktere det øverste af jorden og forårsage et endnu dårligere luftskifte.<br />
I tørkeperioder kan det dog forventes, at planter der gror på lerjorden ikke i samme omfang<br />
vil opleve tørkestress.<br />
Eksempel 4.2, Effektiv Roddybde og Rodzonekapacitet<br />
Hvor den plantetilgængelige vandmængde blot er defineret som en procentdel af<br />
jordens volumen, går rodzonekapaciteten (RZK) et skridt videre og defineres som den<br />
absolutte vandmængde i mm der er tilgængelig for en given plante med en given<br />
roddybde. Som eksempel tager vi vinterhvede på en FK5/FK1 jord. Jævnfør tabel 4.2<br />
giver det en maksimal roddybde på 90 cm, eller 900 mm. Lad os ydermere antage at vi<br />
befinder os i juni måned. Jævnfør tabel 4.3 giver det en roddybdeskaleringsfaktor for<br />
vinterafgrøder på 1. Vores effektive roddybde bliver så:<br />
1 (skaleringsfaktor) * 900 (maksimal roddybde) = 900 mm.<br />
9
I tabel 4.1 kan vi finde den plantetilgængelige vandmængde i vol% for overjorden (0-<br />
200 mm) og underjorden (200 – roddybde). Aflæst fra tabellen giver dette:<br />
FK5overjord = 20,9 vol% FK1underjord = 11,7 vol%<br />
Vi kan nu beregne rodzonekapaciteten i mm ved at gange roddybden med PTV:<br />
Overjord: 200 mm * 20,9 vol% = 41,8 mm<br />
Underjord: 700 mm * 11,7 vol% = 81,9 mm<br />
Samlet RZK: 41,8 + 81,9 = 123,7 mm<br />
For at prøve at anskueliggøre hvad der foregår rent regneteknisk kan nedenstående<br />
figur betragtes. Forestil jer at I har lavet et tværsnit ned gennem den jord I vil regne<br />
rodzonekapaciteten for. I har gravet således at dybden af tværsnittet kommer til at<br />
svare til den aktuelle effektive roddybde. Bredden af tværsnittet lader vi være en<br />
(volumen-) procent skala gående fra 0% til 100% af tværsnittet.<br />
De forskellige farver på figuren repræsenterer henholdsvis det planteutilgængelige<br />
vand (mørkeblå), det plantetilgængelige vand (lyseblå), de luftfyldte porer ved<br />
markkapacitet (hvid) samt jordens faste bestanddele (brun).<br />
Grænserne mellem de forskellige<br />
farver er fundet ved brug af tabel 4.1.<br />
I denne kan vi læse at overjorden<br />
(FK5) har et <strong>vandindhold</strong> på 11 vol%<br />
ved pF 4,2 (grænse mørkeblålyseblå),<br />
og et <strong>vandindhold</strong> på 31,9<br />
vol% ved pF 2,0 (grænse lyseblåhvid).<br />
Farverne lyseblå, mørkeblå og hvid<br />
udgør det samlede porevolumen i<br />
jorden, også kaldet porøsiteten.<br />
Grænsen mellem hvid og brun kan<br />
således findes ved at aflæse<br />
porevolumenet i vol% i tabel 4.1. For<br />
overjorden giver dette 41 vol%.<br />
10
På tilsvarende vis kan grænserne findes for underjorden, der i dette tilfælde er en FK1.<br />
Aflæst fra tabel 4.1 giver dette:<br />
pF 4,2 = 3,6 vol%, pF 2,0 = 15,3 vol%, porevolumen (pF 0) = 40,1 vol%<br />
Hvis tværsnittet i figuren er repræsentativt for hele jorden, kan det nu umiddelbart<br />
erkendes, at mængden af plantetilgængeligt vand i jorden må svare til arealet af de<br />
lyseblå rektangler. Så for overjorden har vi altså en roddybde på 200 mm, og vi ved at<br />
PTV for overjorden udgør 20,9 vol% (bredden af den lyseblå rektangel). Det betyder at<br />
20,9% af den jord rødderne i overjorden når ned igennem består af plantetilgængelig<br />
vand. Rodzonekapaciteten for overjorden kan således beregnes som:<br />
200 mm (Roddybdeoverjord) * 20,9 vol% (PTVoverjord) = 41,8 mm<br />
Hvilket svarer til det regnestykke vi skitserede i begyndelsen af eksempel 4.2. Enheden<br />
mm opnås da procent jo er enhedsløst (forholdstal) og roddybden angives i mm. Se i<br />
øvrigt tabellen herunder hvor RZK er beregnet for en række forskellige afgrøder efter<br />
ovenstående metode.<br />
Vinterhvede Roer<br />
Maksimal effektiv roddybde = 600 mm Maksimal effektiv roddybde = 600 mm<br />
Skaleringsfaktor Roddybde (mm) RZK (mm) Skaleringsfaktor Roddybde (mm) RZK (mm)<br />
Januar 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 Januar 0 0 0 + 0 = 0<br />
Februar 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 Februar 0 0 0 + 0 = 0<br />
Marts 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 Marts 0 0 0 + 0 = 0<br />
April 0.3 180 37.8 + 0 = 37.8 April 0 0 0 + 0 = 0<br />
Maj 0.55 330 42.0 + 23.8 = 65.8 Maj 0.33 198 41.6 + 0 = 0<br />
Juni 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Juni 0.66 396 42.0 + 35.9 = 77.9<br />
Juli 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Juli 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2<br />
August 0 0 0 + 0 = 0 August 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2<br />
September 0.05 30 6.3 + 0 = 6.3 September 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2<br />
Oktober 0.1 60 12.6 + 0 = 12.6 Oktober 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2<br />
November 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 November 0 0 0 + 0 = 0<br />
December 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 December 0 0 0 + 0 = 0<br />
Vårsæd (byg) Græs<br />
Maksimal effektiv roddybde = 600 mm Maksimal effektiv roddybde = 550 mm<br />
Skaleringsfaktor Roddybde (mm) RZK (mm) Skaleringsfaktor Roddybde<br />
(mm)<br />
RZK (mm)<br />
Januar 0 0 0 + 0 = 0 Januar 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Februar 0 0 0 + 0 = 0 Februar 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Marts 0 0 0 + 0 = 0 Marts 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
April 0.05 30 6.3 + 0 = 6.3 April 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Maj 0.4 240 42.0 + 7.3 = 49.3 Maj 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Juni 0.9 540 42.0 + 62.2 = 104.2 Juni 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Juli 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Juli 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
August 0 0 0 + 0 = 0 August 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
September 0 0 0 + 0 = 0 September 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Oktober 0 0 0 + 0 = 0 Oktober 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
November 0 0 0 + 0 = 0 November 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
December 0 0 0 + 0 = 0 December 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1<br />
Tabel 4.4. Eksempler på beregning af rodzonekapacitet for forskellige afgrøder. Skaleringsfaktorerne varierer over året i<br />
takt med væksten for den enkelte afgrøde. Vedvarende græs har samme roddybde hele året. Jorden er FK3/FK3<br />
11
De 3 vigtige termer<br />
4.3. Opgaver<br />
• PTV. Den plantetilgængelige vandmængde. Andelen af jorden<br />
der består af plantetilgængeligt vand. Angives i vol %, eller mm<br />
for en given søjle jord, f.eks er 30 % PTV = 300 mm PTV for<br />
1000 mm jordsøjle.<br />
• Effektiv roddybde. Den dybde hvortil rødderne effektivt kan<br />
trække vand ud af jorden. Defineres præcist som den dybde<br />
hvor der er minimum 0,1cm rod/cm 3 jord. Angives i mm.<br />
• RZK. Rodzonekapaciteten er den plantetilgængelige<br />
vandmængde i den effektive roddybde. Beregnes som<br />
PTV*effektiv roddybde. Angives i mm.<br />
• JVM. Jordvandsmagasinet er det reelle <strong>vandindhold</strong> i mm, hvor<br />
der er taget højde for evt. forbrug til fordampning. Kan maksimalt<br />
være lig RZK, hvis jorden er fyldt til markkapacitet.<br />
Opgave 4.1.<br />
Beregn rodzonekapaciteten for græs og vinterhvede for hver måned i året for følgende<br />
tre jordbundstyper<br />
Over/underjord<br />
a) FK3/FK1<br />
b) FK7/FK1<br />
c) FK5/FK5<br />
Forklar variationerne mellem afgrødetyper og jordbundstyper.<br />
Diskuter i forhold til jordbundstyperne i jeres nedbørsområde.<br />
NB! Hjælp til hurtig opgaveløsning i Excel findes nedenfor.<br />
IF-sætninger i Excel.<br />
IF-sætninger er et meget nyttigt redskab til at beregne værdier for celler hvor der skal<br />
bruges forskellige indgangstal og/eller formler hen over beregningsperioden. Som<br />
eksempel på brugen af IF-sætninger er vist hvordan øvelse 4.1 meget hurtigt kan løses<br />
med brug af en simpel IF-sætning.<br />
I eksemplet anvendes vinterhvede på en FK3/FK4 jord. Den månedlige udvikling i RZK<br />
(mm) skal nu beregnes.<br />
Vinterhvede har en maksimal roddybde på 1000mm på kombination FK3/FK4. FK3<br />
overjord har en PTV vol% på 21,0 og FK4 underjord har en PTV vol% på 19,6.<br />
Regnestykket kan sættes op i Excel:<br />
12
A B C D<br />
1 skaleringsfaktor roddybde RZK<br />
2 januar 0,2 200 42<br />
3 februar 0,2 200 42<br />
4 marts 0,2 200 42<br />
5 april 0,3 300 61,6<br />
6 maj 0,55 550 110,6<br />
7 juni 1 1000 198,8<br />
8 juli 1 1000 198,8<br />
9 august 0 0 0<br />
10 september 0,05 50 10,5<br />
11 oktober 0,1 100 21<br />
12 november 0,2 200 42<br />
13 december 0,2 200 42<br />
Det interessante her er formlen der gemmer sig bag RZK kolonnen. Målet er at lave en<br />
formel i januar rækken der bare kan trækkes ned og beregne RZK for samtlige<br />
måneder automatisk. Der er en række ting vi skal tage hensyn til hvis vi skal lave en<br />
automatisk formel. Vi har 2 jordlag, overjorden (0-200 mm) og underjorden (200roddybden),<br />
der skal ganges med hver sin PTV vol%. Vi skal altså for hver måned<br />
undersøge om roddybden er over eller under 200 mm.<br />
Hvis den er under skal hele roddybden blot ganges med PTV for overjorden. Hvis<br />
roddybden derimod er over 200 mm, skal vi først gange 200 mm med overjordens PTV,<br />
efterfulgt af ”resten” af roddybden ganget med underjordens PTV. Det kan let sættes<br />
op med brug af en IF-sætning i Excel (Formel skrevet i Celle D2):<br />
IF(C2>200;200*0,21+(C2-200)*0,196;C2*0,21)<br />
Formlen består af en række led. Syntaksen ser således ud:<br />
IF(logisk test;beregning hvis sand;beregning hvis falsk). Bemærk adskillelsen af de 3<br />
felter (test;sand;falsk) sker med semikolon. Hvis vi tager det fra en ende af:<br />
Den logiske test: IF(C2>200<br />
Det vi undersøger her er om roddybden (kolonne C) er større end 200 mm. Hvis ja,<br />
bruger excel det udtryk der står under ”sand”, hvis nej, bruger Excel det udtryk der står<br />
under falsk.<br />
Sand: 200*0,21+(C2-200)*0,196<br />
Hvis roddybden er over 200 mm, skal der først ganges 200 mm med PTV for<br />
overjorden (200*0,21). Til det skal så ligges den PTV der kommer fra det stykke<br />
rødderne er nået ned i underjorden (C2-200)*0,196. Husk at C2 er den aktuelle<br />
roddybde.<br />
Falsk: C2*0,21<br />
Hvis roddybden ikke er over 200 mm, er rødderne kun i overjorden, og PTV beregnes<br />
som den aktuelle roddybde gange PTV for overjorden (C2*0,21).<br />
Denne formel kan beregne PTV for en hvilken som helst måned automatisk, og kan<br />
derfor trækkes ned fra januar rækken til hele året. IF-sætninger kan i øvrigt udvides, så<br />
der findes flere IF-statements inden i hinanden. Et eksempel på dette vil I komme til at<br />
se senere i regnearket til øvelse 10. Men bare rolig, det forventes ikke at I kan sætte<br />
det op til eksamen!<br />
13
Opgave 4.2.<br />
Nedenstående klima- og jordvandsobservationer er foretaget på en mark med<br />
vedvarende græs hvor roddybden er 1000 mm året rundt.<br />
Hvor stor er den plantetilgængelige vandmængde målt i mm i slutningen af marts, hvor<br />
jordvandsmagasinet normalt kan antages at være fyldt til markkapacitet. Hvilken<br />
jordbundstype kunne der være tale om?<br />
Beregn på månedsbasis ændringen i jordvandsmagasinet i mm ved hjælp af<br />
nedenstående tabel og medfølgende vandretensionskurve. I måneder med<br />
nedbørsunderskud sættes nedsivningen til grundvand og afstrømning til 0 mm.<br />
Måned<br />
Korrigeret nedbør<br />
i mm<br />
Evapotranspiration i<br />
mm<br />
Januar 100 5 2.0<br />
Februar 30 10 2.0<br />
Marts 20 15 2.0<br />
April 15 2.5<br />
Maj 25 3.0<br />
Juni 40 3.5<br />
Juli 80 4.0<br />
August 90 70<br />
September 110 50<br />
Oktober 110 30<br />
November 75 20<br />
December 45 10<br />
14<br />
Aktuel vandretention i<br />
pF<br />
JVM<br />
Δ JVM