Øvelse 4: Jordens vandindhold

Øvelse 4: Jordens vandindhold Sammenholdes jordens vandindhold i vol.% eller vægt.% med trykpotentialet (matrixpotentialet), fås jordens vandretentionskurve, der også betegnes som jordens pf-kurve. Da trykpotentialet kan spænde over store talstørrelser, er det hensigtsmæssigt at operere med logaritmer. I lighed med ph begrebet til beskrivelse af surhedsgrad har man indført pf, der defineres som log til potentialets numeriske værdi udtrykt i cm. 'p' står for 'log', mens 'F' betegner reduktionen i vandets frie energi som følge af adsorption til jordbestanddele og kapillærkræfter. Figur 4.1 viser vandretentionskurverne for horisonter i en sandet jord udviklet i flyvesand og for horisonter i en leret jord udviklet i leret till. Forløbet af retentionskurven afhænger først og fremmest af porestørrelsesfordelingen, som igen afhænger af faktorer som tekstur, struktur og volumenvægt. Figur 4.1. Vandretentionskurver fra en sandet jord udviklet i flyvesand (til venstre) og en leret jord udviklet i leret till (til højre). Idet trykpotentialet er relateret til radius af de porer vandet bindes i, kan man ved at indsætte værdien for vandets overfladespænding (0.073 N m -1 ved 20 o C) og erstatte poreradius med porediameter, d, udtrykt i µm udlede følgende sammenhæng mellem pf-værdien og porediameter (se figur 4.2.); pf = 3.5 log d (4.1) Betragtes figur 4.1. og 4.2. ses, at der er mange grovporer og få fin- og mellemporer i den sandede jord, mens der i den lerholdige jord er få grovporer, en del flere mellemporer og mange finporer. Læs mere om potentialer i hydrologikompendiet kapitel 6. 1

4.1 Jordens plantetilgængelige vandindhold Til beregning af jordens plantetilgængelige og ikke-plantetilgængelige vandindhold anvendes begreberne markkapacitet og visnegrænse. Figur 4.2. Retentionskurven inddelt i poreklasser og disses indhold af vand eller luft ved MK. Figur 4.3. Visualisering af vandmætning, markkapacitet og visnegrænse. 4.1.1. Markkapacitet Hvis man anskuer en given jordpakke som en svamp, svarer markkapacitet til det vandindhold der tilbage i svampen efter først gennemvædning og siden afdrypning som følge af tyngdekraftens påvirkning. Der ses bort fra evapotranspirationen. Markkapacitet opnås ca. 2 til 5 dage efter gennemvædning af jordpakken pga. den nedadgående vandbevægelse. Ændringen af jordens vandindhold kan beskrives som: V = a t -b (4.2) hvor: v a og b = vandindholdet til tiden t = empiriske konstanter 2

Formlen viser, at vandindholdet aftager eksponentielt med tiden. MK er altså ikke en ligevægtssituation, men skal først og fremmest opfattes som et praktisk mål for jordens vandindhold, når afdræningen til grundvandet tilnærmelsesvis er ophørt. Har jorden et højere vandindhold end ved MK, vil vandet relativ hurtigt dræne ud af jorden, hvilket man i grove træk kan se bort fra i jorde med vandindhold lavere end ved MK. Vandindholdet ved MK afhænger af jordens porestørrelsesfordeling, som igen afhænger af tekstur, struktur og volumenvægt. Stærkt sandede jorde vil fx indeholde væsentligt mindre vand ved MK end lerrige jorde, hvor vandindholdet ved MK vokser generelt med øget volumenvægt, indtil vandmætning indtræder. Jordens lagfølge kan medføre, at den nedadgående vandbevægelse hæmmes, således at de øvre jordlag indeholder mere vand end tekstur og struktur egentligt fysisk set berettiger til. Dette kan eksempelvis forekomme, hvor sand overlejrer ler eller i Luvisols med meget lerede og næsten impermeable Bt horisonter. Vandindholdet ved markkapacitet bestemmes i felten ved at vandmætte jorden og udtage prøver 2 til 5 dage efter. Ved overdækning af jorden hindres fordampning fra prøvestedet samt tilskud af regnvand i afdræningsperioden. Opvædningen af jorden skal helst ske på et tidspunkt, hvor jorden ikke er helt udtørret, da vandindholdet ellers kan blive underestimeret, formodentligt på grund af indespærret luft i jorden. Denne feltmetode giver de mest realistiske værdier for MK, men i praksis anvendes oftest laboratoriemetoder som trykmembranapparatmetoden. Ved denne defineres MK som vandindholdet ved et bestemt potentiale. Fig. 4.3. viser, at vandindholdet ved pf 2.0 er et rimeligt mål for vandindholdet ved MK i Danmark. Under andre jordbunds- og klimaforhold anvendes andre pf-værdier, fx pf 1.5 eller 2.5. Figur 4.4. Relationen mellem vandindholdet ved MK i felten og vandindholdet ved pf 2.0. Alle prøver er fra Nordjylland. Da vandretentionsdata er dyre at fremstille og derfor ofte er sparsomme set i forhold til fx teksturdata, kan der udarbejdes regressionsligninger, som udtrykker vandindholdet ved MK som en funktion af jordens partikelstørrelsesfordeling og indhold af organisk stof. For danske forhold kan der opstilles følgende regressionsligning for vandindholdet ved MK; Vol% vand pf 2.0 = 2.38 + 2.89 %humus + 0.49 %ler + 0.45 %silt + 0.16 %finsand (4.3) 3

4.1.2. Visnegrænse Vandet i jorden kan inddeles i plantetilgængeligt og ikke-plantetilgængeligt vand, alt efter om planterne er i stand til at udnytte det eller ej. Grænseværdien benævnes visnegrænsen (VG). For de fleste planter vil trykpotentialet være mellem -100 og -200 m, når visnegrænsen indtræder; enkelte planter kan dog tåle endnu kraftigere udtørring af jorden. For almindelige kulturplanter sættes visnegrænsen normalt til vandindholdet ved et trykpotentiale på -150 m = pf 4.2. En udsugning af jordens vandindhold til VG kræver dog under naturlige forhold en relativ stor rodintensitet, og en udtørring af jorden til visnegrænsen vil derfor under markforhold normalt kun forekomme i de øvre dele af jorden. Da den største del af vandindholdet ved VG er overfladeadhæreret vand, er der en stærk korrelation mellem VG og jordens tekstur, primært indholdet af ler og humus, der har en stor specifik overflade. For danske jorde kan opstilles følgende regressionsligning mellem partikelstørrelsesfordelingen og vandindholdet ved VG; Vol% vand pf 4.2 = 0.42 + 0.76 %humus + 0.52 %ler + 0.08 %silt (4.4) 4.1.3. Beregning af jordens plantetilgængelige vandindhold Jordens plantetilgængelige vandmængde (PTV) er vandindholdet mellem markkapacitet og visnegrænse. Den plantetilgængelige vandmængde i jordlagene er den vandmængde, som maksimalt er til rådighed for planterne. Hvor stor en del af den plantetilgængelige vandmængde, der faktisk er til rådighed, vil især afhænge af evapotranspirationen, jordens hydrauliske ledningsevne samt rodintensiteten. Man kan inddele det plantetilgængelige vandindhold i to klasser, alt efter om planterne på grund af vandstress må nedsætte fordampningen eller ej. De to klasser, der benævnes let-og sværttilgængeligt vand, adskilles med vandindholdet ved pf 3.0. Vandindholdet mellem pf 2.0 og 3.0 er let tilgængeligt, mens vandindholdet mellem pf 3.0 og 4.2 er svært tilgængeligt (se fig 4.2). I Tabel 4.1 er det gennemsnitlige vandindhold ved MK og VG samt den plantetilgængelige vandmængde vist for forskellige jordtyper defineret i den danske jordklassificering. Tabel 4.1 viser, at vandindholdet ved MK stiger med stigende lerindhold, hvilket også er tilfældet for vandindholdet ved VG. Derimod er den plantetilgængelige vandmængde næsten den samme i finsandede jorde og i jordtyperne med højere lerindhold. Kun de grovsandede jorde synes at have et væsentligt lavere plantetilgængeligt vandindhold end de øvrige jordtyper. 4

Tabel 4.1. Vandindholdet ved MK og VG samt PTV for forskellige jordtyper defineret efter Den danske Jordklassificering. Den øverste værdi (o) gælder for pløjelaget 0-20 cm, medens den nederste værdi (u) gælder for dybden 20-110 cm. Tekstur ler humus Porevol. pf = 2.0 pf = 3.0 pf = 4.2 PTV vol. % % vol. % vol. % vol. % Vol. % vol. % grovsandet FK 1 o 3,1 2,5 41,5 21,1 11,4 5,2 15,9 u 3,0 1,0 40,1 15,3 5,3 3,6 11,7 finsandet jord FK 2 o 3,6 3,5 45,1 26,3 12,8 5,2 21,1 u 3,0 0,8 41,9 21,1 11,6 3,8 17,3 lerblandet FK 3 o 7,0 3,0 45,2 26,9 16,0 5,9 21,0 sand u 6,6 1,1 42,1 22,5 12,0 4,2 18,3 sandblandet FK 4 o 12,0 2,9 42,5 30,5 21,8 8,5 22,0 ler u 12,1 0,8 38,8 26,5 17,7 6,9 19,6 ler FK 5 o 17,5 2,7 41,0 31,9 24,9 11,0 20,9 u 19,5 0,6 36,7 29,6 23,1 11,5 18,1 svær ler FK 6 o 31,3 5,1 46,4 42,4 35,0 19,3 23,1 u 32,1 0,6 40,4 37,2 31,7 18,4 18,8 humus FK 7 o 6,8 13,0 62,1 48,6 34,0 12,1 36,5 u 4,1 52,6 77,4 61,9 44,5 15,3 46,6 spec. FK 8 o 10,1 2,7 47,5 34,3 25,9 11,6 22,7 u 15,5 0,6 35,1 29,3 24,3 11,7 17,6 4.1.4. Roddybde og rodzonekapacitet For at kunne beregne den vandmængde planterne kan optage fra jorden er det nødvendigt at have kendskab til både planternes rodudvikling og jordens vandretentions-kurve. Som mål for planternes rodudvikling i forbindelse med vandoptagelse fra jorden, anvendes begrebet effektiv roddybde. Den effektive roddybde et er udtryk for den dybde planterne kan optage vand fra. Mere præcist kan roddybden beskrive således. Vi lader planter på en mark vokse i en periode med nedbørsunderskud indtil de visner. Den effektive roddybde bliver så den dybde hvor den samlede plantetilgængelige vandmængde svarer til den mængde vand planterne har fordampet inden de visnede. Det skal korrigeres for eventuel nedbør i perioden. Matematisk kan det ovenstående udtrykkes således: Transpiration (fordampning fra planterne) Nedbør = effektiv roddybde * PTV Den effektive roddybde sættes i praksis ofte lig den samlede tykkelse af jordlag med over 0.1 cm rod cm 3. Dette er helt klart en gennemsnitsbetragtning, der fx er afhængig af rodprofilens form. På baggrund af dette er der udført bestemmelser af rodintensiteter i forskellige jordlag under forskellige afgrøder. På basis heraf kan de i Tabel 4.2. effektive maximale roddybder anses for gældende. 5

Tabel 4.2. Effektive maximale roddybder (cm) for forskellige afgrøder i relation til teksturen i 0-20 cm dybde og teksturen i 60 cm s dybde angivet som ler og sand i kolonnen for hver af afgrøderne. Tekstur i Byg og Vinterhvede og Græs* Roer 0-20 cm s dybde vårsæd rug Ler sand Ler sand Ler sand ler sand FK1 grovsand 50 50 50 50 50 50 50 50 FK2 finsand 60 55 80 60 90 60 80 60 FK3 lerbl. sand 60 55 90 60 100 60 90 60 FK4 sandbl. ler 60 60 90 80 110 90 90 80 FK5 ler 60 60 90 80 110 90 90 80 FK6 svær ler 60 60 90 80 110 90 90 80 FK7 humus 60 60 90 80 110 90 90 80 FK8 spec 60 60 90 80 110 90 90 80 *græs til afgræsning Roddybden i nåleskov er 150 cm ved sandet underjord og 200 cm ved leret underjord Roddybden i løvskov er 200 cm ved sandet underjord og 300 cm ved leret underjord Roddybden i bebyggede områder, i våde og tørre naturområder sættes lig græs Tabel 4.2 viser, at den effektive maksimale rodnedtrængning er ringe i grovsand, medens den er dyb i de lerholdige jorde. Det bemærkes endvidere, at rodudviklingen hos græs er ringere end hos vårsæd, der igen har ringere rodudvikling end vintersæd. Jordens volumenvægt spiller en væsentlig rolle for afgrødernes rodudvikling. Porevolumenet aftager med stigende volumenvægt, hvilket kan betyde, at jorden får et dårligt luftskifte, hvorved rodvæksten hæmmes. Foruden tekstur og volumenvægt bør nævnes, at ph-værdier under ca. 4.5 kan virke hæmmende på rodudviklingen, ligesom få grovporer i jorden (< 10 vol. %) kan give anledning til dårligt luftskifte i de dybere jordlag. Dette forekommer især i lerrige jorde, hvor underjorden kan være meget tæt og kompakt. Nedenstående tabel viser skaleringsfaktorer til beregning af roddybde i løbet af året. Roddybden varierer afhængigt af tidspunktet for såning det ses at græs har samme roddybde året rundt, idet det er en flerårig afgrøde. Vinterafgrøder derimod, opnår først den maksimale rodudvikling i juli måned, lige før de høstes i august (vinterafgrøderne sås i september det foregående år). 6

Tabel 4.3. Skaleringsfaktor (procent af max roddybde) til beregning af roddybde i løbet af året for vinterafgrøder, vårsæd, roer og græs Græs (flerårig), bebyggede områder, skov, vådområder, Måned Vinterafgrøder (vinterhvede) Vårsæd Roer og tørre naturområder (hede og strandeng) z scale z scale z scale z scale Jan 0,2 0 0 1 Feb 0,2 0 0 1 Marts 0,2 0 0 1 April 0,3 0,05 0 1 Maj 0,55 0,4 0,33 1 Juni 1 0,9 0,66 1 Juli 1 1 1 1 August 0 0 1 1 September 0,05 0 1 1 Oktober 0,1 0 1 1 November 0,2 0 0 1 December 0,2 0 0 1 Den effektive roddybde nås først sent i vækstsæsonen og Tabel 4.3 samt udtryk 4.5 kan anvendes til at beregne rodudviklingen i løbet af året. Roddybde i = z scale i x Roddybde max (4.5) Mængden af plantetilgængeligt vand i den effektive roddybde benævnes rodzonekapaciteten, RZK. Ved beregning af en jords rodzonekapacitet benytter man retentionsdata i form af den plantetilgængelige vandmængde og roddata i form af den effektive roddybde. RZK i = Roddybde i * PTV (4.6) 7

4.2. Eksempler Eksempel 4.1. Retenstionskurven - Porøsitet, Luftindhold & Plantetilgænelig vandmængde Adskillige parametre af jordbundsfysisk betydning kan aflæses direkte på retentionskurven. Betragt som eksempel retentionskurverne for A) en sandjord og B) en lerjord herunder. Jordens porøsitet er defineret som det samlede volumen af porerne i jorden. Vandindholdet ved pf = 0 er netop den situation hvor alle hulrummene i jorden er fyldt med vand. Da jordens porøsitet er defineret som det samlede volumen af jordens porer, kan porøsitet i vol % findes ved at aflæse ved pf = 0 på retentionskurven. For 8

sandjorden giver dette 40 vol%, for lerjorden 35 vol%. Jordens luftindhold ved et givent vandindhold kan dernæst bestemmes som porøsiteten i vol% minus det aktuelle vandindhold i vol%. Eksempelvis vil luftindholdet ved markkapacitet (pf = 2) for de to jorde være: A) 40 vol% - 20 vol% = 20 vol% B) 35 vol% - 30 vol% = 5 vol% Af dette simple regnestykke fremgår tydeligt forskellen i fordelingen mellem grovporer og finporer i de to typer jord. Sandjorden har grove porer og fastholder relativt lidt vand mod tyngdekraften, mens lerjorden har fine porer og fastholder relativt meget vand mod tyngdekraften. Det kan også ses at lerjorden risikerer at få problemer med luftskiftet når vandindholdet er nær markkapacitet (luft vol% < 10). Jordens plantetilgængelige vandmængde er defineret som den vandmængde planterødderne kan trække ud af jorden. Den kan aflæses som forskellen mellem vandindholdet ved markkapacitet og vandindholdet ved visnegrænsen. For eksempeljordene giver det: A) 20 vol% - 3,8 vol% = 16,2 vol% B) 30 vol% - 13,8 vol% = 16,2 vol% Som det fremgår af ovenstående aflæsninger og beregninger, har de to jorde den samme plantetilgængelige vandmængde, men for sandjorden dræner vandet hurtigere ud af jorden ved lave pf værdier, hvor det forholder sig modsat med lerjorden, som er bedre til at holde vandet tilbage. I et dyrkningsmæssigt perspektiv har begge jorde sine problemer. Sandjorden vil hurtigt tørre ud i tørkeperioder, hvilket betyder at det tilbageværende vand bindes stærkere i jorden (stigende pf værdi). På sandjorden skal planterne altså bruge flere kræfter på at suge vandet ud af jorden og dette har indflydelse på plantens vækst. Dette stemmer også godt overens med, at luftindholdet i jorden ved markkapacitet er højt. I lerjorden opstår problemerne når vandindholdet når markkapacitet. Som det ses er luftindholdet ved markkapacitet 5 %, hvilket kan betyde at plantens ilttilførsel bliver dårlig. Desuden kan færdsel med tunge maskiner på jorden i det tidlige forår, hvor jorden er ved markkapacitet, kompaktere det øverste af jorden og forårsage et endnu dårligere luftskifte. I tørkeperioder kan det dog forventes, at planter der gror på lerjorden ikke i samme omfang vil opleve tørkestress. Eksempel 4.2, Effektiv Roddybde og Rodzonekapacitet Hvor den plantetilgængelige vandmængde blot er defineret som en procentdel af jordens volumen, går rodzonekapaciteten (RZK) et skridt videre og defineres som den absolutte vandmængde i mm der er tilgængelig for en given plante med en given roddybde. Som eksempel tager vi vinterhvede på en FK5/FK1 jord. Jævnfør tabel 4.2 giver det en maksimal roddybde på 90 cm, eller 900 mm. Lad os ydermere antage at vi befinder os i juni måned. Jævnfør tabel 4.3 giver det en roddybdeskaleringsfaktor for vinterafgrøder på 1. Vores effektive roddybde bliver så: 1 (skaleringsfaktor) * 900 (maksimal roddybde) = 900 mm. 9

I tabel 4.1 kan vi finde den plantetilgængelige vandmængde i vol% for overjorden (0-200 mm) og underjorden (200 roddybde). Aflæst fra tabellen giver dette: FK5 overjord = 20,9 vol% FK1 underjord = 11,7 vol% Vi kan nu beregne rodzonekapaciteten i mm ved at gange roddybden med PTV: Overjord: Underjord: 200 mm * 20,9 vol% = 41,8 mm 700 mm * 11,7 vol% = 81,9 mm Samlet RZK: 41,8 + 81,9 = 123,7 mm For at prøve at anskueliggøre hvad der foregår rent regneteknisk kan nedenstående figur betragtes. Forestil jer at I har lavet et tværsnit ned gennem den jord I vil regne rodzonekapaciteten for. I har gravet således at dybden af tværsnittet kommer til at svare til den aktuelle effektive roddybde. Bredden af tværsnittet lader vi være en (volumen-) procent skala gående fra 0% til 100% af tværsnittet. De forskellige farver på figuren repræsenterer henholdsvis det planteutilgængelige vand (mørkeblå), det plantetilgængelige vand (lyseblå), de luftfyldte porer ved markkapacitet (hvid) samt jordens faste bestanddele (brun). Grænserne mellem de forskellige farver er fundet ved brug af tabel 4.1. I denne kan vi læse at overjorden (FK5) har et vandindhold på 11 vol% ved pf 4,2 (grænse mørkeblålyseblå), og et vandindhold på 31,9 vol% ved pf 2,0 (grænse lyseblåhvid). Farverne lyseblå, mørkeblå og hvid udgør det samlede porevolumen i jorden, også kaldet porøsiteten. Grænsen mellem hvid og brun kan således findes ved at aflæse porevolumenet i vol% i tabel 4.1. For overjorden giver dette 41 vol%. 10

På tilsvarende vis kan grænserne findes for underjorden, der i dette tilfælde er en FK1. Aflæst fra tabel 4.1 giver dette: pf 4,2 = 3,6 vol%, pf 2,0 = 15,3 vol%, porevolumen (pf 0) = 40,1 vol% Hvis tværsnittet i figuren er repræsentativt for hele jorden, kan det nu umiddelbart erkendes, at mængden af plantetilgængeligt vand i jorden må svare til arealet af de lyseblå rektangler. Så for overjorden har vi altså en roddybde på 200 mm, og vi ved at PTV for overjorden udgør 20,9 vol% (bredden af den lyseblå rektangel). Det betyder at 20,9% af den jord rødderne i overjorden når ned igennem består af plantetilgængelig vand. Rodzonekapaciteten for overjorden kan således beregnes som: 200 mm (Roddybde overjord ) * 20,9 vol% (PTV overjord ) = 41,8 mm Hvilket svarer til det regnestykke vi skitserede i begyndelsen af eksempel 4.2. Enheden mm opnås da procent jo er enhedsløst (forholdstal) og roddybden angives i mm. Se i øvrigt tabellen herunder hvor RZK er beregnet for en række forskellige afgrøder efter ovenstående metode. Vinterhvede Roer Maksimal effektiv roddybde = 600 mm Maksimal effektiv roddybde = 600 mm Skaleringsfaktor Roddybde (mm) RZK (mm) Skaleringsfaktor Roddybde (mm) RZK (mm) Januar 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 Januar 0 0 0 + 0 = 0 Februar 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 Februar 0 0 0 + 0 = 0 Marts 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 Marts 0 0 0 + 0 = 0 April 0.3 180 37.8 + 0 = 37.8 April 0 0 0 + 0 = 0 Maj 0.55 330 42.0 + 23.8 = 65.8 Maj 0.33 198 41.6 + 0 = 0 Juni 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Juni 0.66 396 42.0 + 35.9 = 77.9 Juli 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Juli 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 August 0 0 0 + 0 = 0 August 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 September 0.05 30 6.3 + 0 = 6.3 September 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Oktober 0.1 60 12.6 + 0 = 12.6 Oktober 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 November 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 November 0 0 0 + 0 = 0 December 0.2 120 25.2 + 0 = 25.2 December 0 0 0 + 0 = 0 Vårsæd (byg) Græs Maksimal effektiv roddybde = 600 mm Maksimal effektiv roddybde = 550 mm Skaleringsfaktor Roddybde (mm) RZK (mm) Skaleringsfaktor Roddybde RZK (mm) (mm) Januar 0 0 0 + 0 = 0 Januar 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Februar 0 0 0 + 0 = 0 Februar 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Marts 0 0 0 + 0 = 0 Marts 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 April 0.05 30 6.3 + 0 = 6.3 April 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Maj 0.4 240 42.0 + 7.3 = 49.3 Maj 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Juni 0.9 540 42.0 + 62.2 = 104.2 Juni 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Juli 1 600 42.0 + 73.2 = 115.2 Juli 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 August 0 0 0 + 0 = 0 August 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 September 0 0 0 + 0 = 0 September 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Oktober 0 0 0 + 0 = 0 Oktober 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 November 0 0 0 + 0 = 0 November 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 December 0 0 0 + 0 = 0 December 1 550 42.0 + 64.1 = 106.1 Tabel 4.4. Eksempler på beregning af rodzonekapacitet for forskellige afgrøder. Skaleringsfaktorerne varierer over året i takt med væksten for den enkelte afgrøde. Vedvarende græs har samme roddybde hele året. Jorden er FK3/FK3 11

De 3 vigtige termer 4.3. Opgaver PTV. Den plantetilgængelige vandmængde. Andelen af jorden der består af plantetilgængeligt vand. Angives i vol %, eller mm for en given søjle jord, f.eks er 30 % PTV = 300 mm PTV for 1000 mm jordsøjle. Effektiv roddybde. Den dybde hvortil rødderne effektivt kan trække vand ud af jorden. Defineres præcist som den dybde hvor der er minimum 0,1cm rod/cm 3 jord. Angives i mm. RZK. Rodzonekapaciteten er den plantetilgængelige vandmængde i den effektive roddybde. Beregnes som PTV*effektiv roddybde. Angives i mm. JVM. Jordvandsmagasinet er det reelle vandindhold i mm, hvor der er taget højde for evt. forbrug til fordampning. Kan maksimalt være lig RZK, hvis jorden er fyldt til markkapacitet. Opgave 4.1. Beregn rodzonekapaciteten for græs og vinterhvede for hver måned i året for følgende tre jordbundstyper Over/underjord a) FK3/FK1 b) FK7/FK1 c) FK5/FK5 Forklar variationerne mellem afgrødetyper og jordbundstyper. Diskuter i forhold til jordbundstyperne i jeres nedbørsområde. NB! Hjælp til hurtig opgaveløsning i Excel findes nedenfor. IF-sætninger i Excel. IF-sætninger er et meget nyttigt redskab til at beregne værdier for celler hvor der skal bruges forskellige indgangstal og/eller formler hen over beregningsperioden. Som eksempel på brugen af IF-sætninger er vist hvordan øvelse 4.1 meget hurtigt kan løses med brug af en simpel IF-sætning. I eksemplet anvendes vinterhvede på en FK3/FK4 jord. Den månedlige udvikling i RZK (mm) skal nu beregnes. Vinterhvede har en maksimal roddybde på 1000mm på kombination FK3/FK4. FK3 overjord har en PTV vol% på 21,0 og FK4 underjord har en PTV vol% på 19,6. Regnestykket kan sættes op i Excel: 12

A B C D 1 skaleringsfaktor roddybde RZK 2 januar 0,2 200 42 3 februar 0,2 200 42 4 marts 0,2 200 42 5 april 0,3 300 61,6 6 maj 0,55 550 110,6 7 juni 1 1000 198,8 8 juli 1 1000 198,8 9 august 0 0 0 10 september 0,05 50 10,5 11 oktober 0,1 100 21 12 november 0,2 200 42 13 december 0,2 200 42 Det interessante her er formlen der gemmer sig bag RZK kolonnen. Målet er at lave en formel i januar rækken der bare kan trækkes ned og beregne RZK for samtlige måneder automatisk. Der er en række ting vi skal tage hensyn til hvis vi skal lave en automatisk formel. Vi har 2 jordlag, overjorden (0-200 mm) og underjorden (200- roddybden), der skal ganges med hver sin PTV vol%. Vi skal altså for hver måned undersøge om roddybden er over eller under 200 mm. Hvis den er under skal hele roddybden blot ganges med PTV for overjorden. Hvis roddybden derimod er over 200 mm, skal vi først gange 200 mm med overjordens PTV, efterfulgt af resten af roddybden ganget med underjordens PTV. Det kan let sættes op med brug af en IF-sætning i Excel (Formel skrevet i Celle D2): IF(C2>200;200*0,21+(C2-200)*0,196;C2*0,21) Formlen består af en række led. Syntaksen ser således ud: IF(logisk test;beregning hvis sand;beregning hvis falsk). Bemærk adskillelsen af de 3 felter (test;sand;falsk) sker med semikolon. Hvis vi tager det fra en ende af: Den logiske test: IF(C2>200 Det vi undersøger her er om roddybden (kolonne C) er større end 200 mm. Hvis ja, bruger excel det udtryk der står under sand, hvis nej, bruger Excel det udtryk der står under falsk. Sand: 200*0,21+(C2-200)*0,196 Hvis roddybden er over 200 mm, skal der først ganges 200 mm med PTV for overjorden (200*0,21). Til det skal så ligges den PTV der kommer fra det stykke rødderne er nået ned i underjorden (C2-200)*0,196. Husk at C2 er den aktuelle roddybde. Falsk: C2*0,21 Hvis roddybden ikke er over 200 mm, er rødderne kun i overjorden, og PTV beregnes som den aktuelle roddybde gange PTV for overjorden (C2*0,21). Denne formel kan beregne PTV for en hvilken som helst måned automatisk, og kan derfor trækkes ned fra januar rækken til hele året. IF-sætninger kan i øvrigt udvides, så der findes flere IF-statements inden i hinanden. Et eksempel på dette vil I komme til at se senere i regnearket til øvelse 10. Men bare rolig, det forventes ikke at I kan sætte det op til eksamen! 13

Opgave 4.2. Nedenstående klima- og jordvandsobservationer er foretaget på en mark med vedvarende græs hvor roddybden er 1000 mm året rundt. Hvor stor er den plantetilgængelige vandmængde målt i mm i slutningen af marts, hvor jordvandsmagasinet normalt kan antages at være fyldt til markkapacitet. Hvilken jordbundstype kunne der være tale om? Beregn på månedsbasis ændringen i jordvandsmagasinet i mm ved hjælp af nedenstående tabel og medfølgende vandretensionskurve. I måneder med nedbørsunderskud sættes nedsivningen til grundvand og afstrømning til 0 mm. Måned Korrigeret nedbør i mm Evapotranspiration i mm Januar 100 5 2.0 Februar 30 10 2.0 Marts 20 15 2.0 April 15 2.5 Maj 25 3.0 Juni 40 3.5 Juli 80 4.0 August 90 70 September 110 50 Oktober 110 30 November 75 20 December 45 10 Aktuel vandretention i pf JVM Δ JVM 14