Työssä tarkasteltiin maaveden virtausta ja typen kulkeutumista maatalousmaissa. Tavoitteena oli todentaa aikaisemmissa kokeellisissa tutkimuksissa havaittuja veden ja typen kulkeutumiseen liittyviä ilmiöitä kaupallisen HYDRUS-mallin avulla. Työssä arvioitiin myös mallin soveltuvuutta maaveden virtauksen ja typen kulkeutumisen mallintamiseen.

Työssä käytettiin kahta aineistoa. Ensimmäinen oli Otaniemen lysimetrikentältä hietalysimetrin mittausaineisto. Se edusti veden ja aineiden kannalta rakenteellisesti homogeenista maa-ainesta, jossa aineiden kulkeutuminen oli tasaista. Toinen aineisto oli Kirkkonummella Sjökullan tutkimusalueella sijaitseva salaojitettu savipelto. Se edusti rakenteeltaan heterogeenista maa-ainesta, jossa suurten huokosten eli makrohuokosten kautta tapahtuvat oikovirtaukset synnyttivät aineiden epätasaista kulkeutumista. Mittausaineistot kuvasivat erityisesti typen kulkeutumista maaperässä heti lannoituksen jälkeen.

HYDRUS-malli sisältää vesimallin ja ns. yleisen kulkeutumismallin, jonka osista koottiin työssä käytetty typpimalli. Maaveden kulkeutuminen perustuu mallissa Darcyn lakiin ja Richardsin yhtälöön ja aineiden kulkeutuminen perustuu konvektio-dispersioyhtälöön. Aineiden reaktiot on toteutettu mallissa nollannen ja ensimmäisen kertaluokan yhtälöillä. Malli sisältää yksi- ja kaksihuokosmallit. Yksihuokosmallia sovellettiin hietalysimetriin. Kaksihuokosmallia, jossa veden virtaus ja aineiden kulkeutuminen tapahtuu vain suurissa huokosissa, sovellettiin salaojitettuun savipeltoon. Typen reaktioista huomioitiin mineralisaatio, volatilisaatio, nitrifikaatio, denitrifikaatio, ammoniumtypen adsorptio ja kasvien typen otto.

Malli onnistui kuvaamaan tasaisen ja epätasaisen kulkeutumisen kohtalaisen hyvin. Kaksihuokosmallissa toteutettu haihdunta osoittautui kuitenkin ongelmalliseksi ja salaojitetun savipellon vesitasetta ei saatu mallinnettua täysin oikein. Typen osalta suurimmat ongelmat liittyivät puutteelliseen aineiden kulkeutumismalliin. Mallissa ei voitu huomioida realistisesti orgaanisen typen varastoa eikä maan kosteuspitoisuuden vaikutusta typen reaktioihin. Mallin parametrisointiin havaittiin liittyvän myös merkittävää epävarmuutta. Eri parametriyhdistelmillä oli mahdollista saada aikaiseksi mittauksia vastaavia tuloksia.

Mallista löydettiin myös muita oleellisia puutteita. Mallissa ei ollut kunnollista pintavaluntamallia eikä kasvustoa ollut mahdollista asettaa kaltevalle pinnalle. Nämä puutteet rajoittivat ratkaisevasti mallintamisjakson ajankohtaa ja 2D ominaisuuksien käyttöä. Malli osoittautui kuitenkin monipuoliseksi ja helppokäyttöiseksi.