Talajkímélő művelési technológiák hatása a talaj biológiai aktivitására

A talajvédő gazdálkodásnak ugyanúgy fontos eleme a talajszerkezet megóvása és a talajtömörödés megakadályozása, mint az okszerű vetésváltás alkalmazása, a takaró- és köztesnövények termesztése, vagy a tarlómaradványok hasznosítása. Hisszük, hogy a talajbolygatás csökkentése a talajban olyan kedvező folyamatokat indít el, amely kedvezően hat kihat a talajéletre, és ez által a növények fejlődésére. Az a dinamikus kölcsönhatás, mely a talaj és az élőlények között alakult ki, eredményezi fokozza a talajtermékenységet, jellemzi a talaj minőségét.

A talajban élő mikroorganizmusoktól (baktérium, gombák, algák) kezdve és a magasabb rendű élőlényekig (növények gyökere, magvak, fonálférgek, földigiliszták, puhatestűek, ízeltlábúak és lárváik) mind szerepet játszanak a talaj működőképességében, így azok előfordulása (vagy éppen hiánya), aktivitása információt szolgáltat számunkra talajunk minőségéről, funkcionalitásáról. Mivel a talajlakó élőlények gyorsan reagálnak a talajban végbemenő fizikai és kémiai változásokra, az előfordulásukban és aktivitásukban mért változások előjelezhetik akár talajunk nemkívánatos átalakulását. Ez manapság már könnyen kimutatható: a vizuális és egyszerű vizsgálatok mellett (ásópróba, megfigyelés, kinyerés, számlálás) rendelkezésre állnak a modern, mikroorganizmusok lebontó tevékenységét jelző enzimaktivitási és a szén-dioxid kibocsátáson alapuló talajlégzési mérések is.

A növények gyökerének zavartalan fejlődéséhez megfelelő talajállapot szükséges. A helyes agrotechnikai gyakorlat mellett nélkülözhetetlen a talajlakó állatok jelenléte, talajlazító és tápanyag szállító tevékenysége. Ez nem csak a talaj szellőzését, de a lehulló csapadék elvezetését is segíti. Gondoljunk csak a földigilisztákra: a növényi maradványok aprítása mellett lebontó tevékenységet is végeznek, közvetve, vagy közvetlenül tápanyagot szolgáltatva a növényeknek. Munkájuknak köszönhetően a talaj szerkezetét jelentősen átalakítják, nagy szerepük van a talaj keverésében, szellőztetésben, a víz mozgásában és a tápanyagok szállításában. A giliszták által elfogyasztott szerves anyag további mikroorganizmusokkal beoltva távozik bélcsatornájukból, növelve a talaj mikrobiológiai aktivitását. Jelenlétük az egészséges talaj indikátora.

A mikroorganizmusok szén- és nitrogénforrás szükségletének fedezéséhez szénhidrátokra és fehérjékre van szükség. Ezt a növényi sejtfalat alkotó összetett szénhidrátok, poliszacharidok (cellulóz, hemicellulóz és lignin) enzimekkel történő lebontásából nyerik. Ők így járulnak hozzá a talajok termékenységéhez, a növényi maradványok feldolgozásával, a szerves anyag lebontásával, a tápanyagok feltárásával. Vannak köztük nitrogénfixálók (pl. Azotobacter sp.), melyek akár a levegőből is képesek a nitrogént megkötni; szervesanyag bontók (cellulózbontás, humifikáció); sziderofor anyagot termelők (pl. Pseudomonas sp.), melyek a vasat megkötve vonják el azt a kórokozók elől. Vannak pillangós növényekkel szimbiózisban élő nitrogénkötők (Rhizobium sp., Bradyrhizomium sp.); növényi hormon és antibiotikum termelők; a növények növekedését serkentők, de még antagonista vagy biológia védekezésben alkalmazható fajok is (pl. Bacillus sp.). Egyeseket bioremediációs technológiára, azaz szennyező- és veszélyes anyagok lebontására is alkalmaznak. Legtöbbjük viszont kétséget kizáróan az aggregátumstabilitást elősegítő ragasztóanyagok (exopoliszacharidok) termelésével segítik a talajszerkezet javítását.

A talajban élő mikróbák tehát fontos szerepet töltenek be a talaj szén és nitrogén körfogásában, mely a növények tápanyagellátását is biztosítja. Az egészséges termőtalaj megtartja a vizet, újrahasznosítja a tápanyagokat és tárolja a szerves anyaokból származó szenet. Tény, hogy jelenlegi mezőgazdasági rendszerünk nagyban hozzájárul az üvegházhatású gázok kibocsátásához, mely kihat életünk minden területére, de ez szerencsére visszafordítható. A talajbolygatás csökkentésével, állandó talajtakarással, folytonosan fenntartott élő gyökérzettel, az agro-biodiverzitás fenntartásával és egy jövedelmezően fenntartható rendszer keretein belül az állattartás integrálásával képesek vagyunk korlátozni a mezőgazdaságnak az éghajlatváltozáshoz hozzájáruló hatásait.

Miért is ismerős ez annyira? A regeneratív mezőgazdaság éppen ezeknek a problémáknak a megoldási lehetőségeiről szól! Középpontjában a talaj áll, helyreállítja az ökoszisztéma természetes egyensúlyát, megköti a szén-dioxidot, lehetőséget teremt az élelmiszerek biztonságos termelésére, minőségének javítására, a földterületek védelmére és ezzel együtt a gazdálkodók megélhetésének védelmére is.

Az ÖMKi részt vesz az EIT Food által támogatott a Regeneratív Mezőgazdaság Forradalma program magyarországi megvalósításában, együttműködésben a Magyar Agroökológia Hálózat Egyesülettel. A regeneratív mezőgazdaság az agroökológia részeként olyan gazdálkodási elvek és gyakorlatok rendszere, amely növeli a biológiai sokféleséget, hozzájárul az ökoszisztéma-szolgáltatások megőrzéséhez és támogatásához. Legfontosabb célja a talaj funkcióinak és egészséges élővilágának helyreállítása, mely a talaj bolygatásának csökkentésén, talajépítő gazdálkodási gyakorlatok tudatos használatán, talajtakaró növények alkalmazásán, a vetésforgó optimalizálásán, és ahol lehet, legeltetett állatok integrálásával valósul meg. 

Talajművelési kísérleteink célja a szántás, és a forgatás nélküli sekély művelés talajállapotra gyakorolt hatásának vizsgálata. A kísérleteket a szári Csoroszlya Farm ökológiai gazdaság területén hajtottuk végre. A különböző időpontokban forgatás nélküli művelésre átálló parcellák talajállapotát a továbbra is folyamatosan forgatással művelt parcellákhoz viszonyítva értékeljük. A talaj fizikai, kémiai és biológiai paramétereit az ökológiai gazdálkodás szokásos vetésforgójában és technológiai műveletei közben, azaz életszerű üzemi körülmények között vizsgáljuk. Ebben a kísérletben egy-egy, két éve (5B) illetve három éve (3C) forgatás nélkül művelt, egy szántott, de az adott kultúra alá forgatás nélküli alapművelést kapott (5A) és egy rendszeresen szántott (2A) parcella talajállapotát hasonlítjuk össze egy lejtős és egy közel sík parcellapárral (1. és 2. táblázat).

Mikrobiológiai vizsgálatok

Módszerek

A mintavételhez 1 cm átmérőjű talajfúrót használtunk, mellyel 0-10 cm-es mélységben mintavételi pontonként 35-50 leszúrásból képeztünk parcellánként három-három átlagmintát. A talajmintákat hűtve szállítottuk a laboratóriumba. A mintákból alap talajlégzést, dehidrogenáz- és β-glükozidáz enzimaktivitást mértünk. Mértük továbbá a talajminták nedvességtartalmát.

Az alap talajlégzés a mikrobiológiai aktivitást jelzi. A dehidrogenáz az oxidoreduktázok csoportjába tartozó intracelluláris enzim, amely a mikroorganizmusok általános (elsősorban lebontó) metabolikus aktivitását jelzi. A β-glükozidáz a szervesanyag bontás utolsó lépését katalizálja. A mikroorganizmusokban, növényekben és állatokban is egyaránt megtalálható hidroláz enzim a cellulózt glükóz molekulákká hasítja. A talajminták nedvességtartalmát szárítószekrényes módszerrel határoztuk meg, a mintákat 105 ^oC-on tömegállandóságig szárítva.

A méréseket 2020 és 2022 között évente kétszer, búza virágzáskor és betakarítás után megismételtük. Ebben a tanulmányban a 2022 évi, tarlóból vett minták vizsgálati eredményei szerepelnek.

Eredmények

Alap talajlégzés tekintetében az adatok szórása meghaladta a rendszeresen szántott és a sekély alapművelésű parcellák között megfigyelhető különbségek mértékét, így szignifikáns eltérés nem volt megállapítható. Ennek ellenére a legintenzívebben művelt 2A és a hasonló domborzati helyzetű, három éve forgatás nélkül kezelt 3A parcellák között megfigyelhető a különbség, amit a szakirodalom is alátámaszt: a szántással művelt területeken a lebontó folyamatok kezdeti szakaszát reprezentáló talajlégzés erősebb, így szén-dioxid kerül a környezetbe, másik oldalról a talaj szervesanyag tartalmának csökkenését idézve elő.

Az alap talajlégzéssel ellentétben a biológiai lebontás későbbi szakaszaira jellemző dehidrogenáz és β-glükozidáz enzim aktivitása a talaj szerves anyagban gazdagodását mutatja. Ezek az indikátorok alacsonyabb értékeket mutattak a rendszeresen szántott 2A és 5A parcellákon a forgatás nélkül művelt területekhez (3C és 5B) képest, az esetek többségében szignifikánsan igazolható különbséggel.

Az eredmények egyértelműen azt mutatják, hogy a forgatás elhagyása már két-három év után is a talaj biológiai aktivitásának fokozódását eredményezi, kedvezőbb tápanyagellátottságot biztosítva a mezőgazdasági termelés számára. Ennek egyik oka a talajnedvesség alakulásában keresendő: a rendszeres szántás a felső talajréteg lazítása mellett annak erősebb kiszáradását is eredményezi. A mért talajnedvesség értékek jól mutatják ezt az összefüggést: mindkét parcellapár esetében alacsonyabb volt a rendszeresen szántott (2A és 5A) parcellák talajmintáinak nedvességtartalma, mint a forgatás nélkül művelt területeken. Különösen alacsony értékeket mutatott a legintenzívebben kezelt 2A parcella, ahol a 15 %-ot sem érte el. A többi vizsgálati helyen 20 % feletti eredményeket mértünk (1. ábra).

Földigiliszta aktivitás

A makrofauna aktivitásának vizsgálatára a kísérleti terület kis méretű (0,5 ha) parcellái miatt a földigiliszta számlálást választottuk, mivel ezek az állatok évente maximum 20 m-t tesznek meg, szemben a sokkal mozgékonyabb ízeltlábúakkal. A vizsgálatot a száraz időjárás nehezíti, ezért azt a tavaszi, illetve őszi csapadékos időszakban érdemes elvégezni.

Módszerek

A vizsgálathoz 25 × 25 × 25 cm nagyságú talajmintát emeltünk ki fóliára, majd szétmorzsoltuk. Területegységenként három ismétlést alkalmaztunk. A gyűjtés, számlálás és tömegmérés során árnyékos, nedves környezetet igyekeztünk biztosítani a kiemelt állatoknak, mivel főleg a kisebb egyedek rendkívül rövid idő alatt kiszáradnak. A mérés után a lehető legrövidebb időn belül visszahelyeztük őket a felszínközeli talajrétegbe. Minden talajmintában meghatároztuk a földigiliszta egyedszámot és az állatok össztömegét, majd ezeket átszámítotttuk 1 m² területre.

Eredmények

Megállapítottuk, hogy az egyedszám önmagában nem feltétlenül tükrözi jól a talaj makrobiológiai aktivitását, ugyanis fiatal állatok tömegesen fordulhatnak elő, de talajlazító hatásuk még nincs, és csak kis részük fejlődik ki teljesen. Az össztömeg nagy részét pedig egy-egy nagyobb példány is adhatja, így hiába kedvező az érték, a talajlazító hatás ebben az esetben lokális. Tapasztalataink szerint tehát mindkét jellemző értéket érdemes figyelembe venni egy terület értékelésénél. Az egyedszám és élősúly szorzata megfelelőnek tűnik a földigiliszta aktivitás mérésére. Megállapítottuk, hogy a rendszeresen szántott parcella mind egyedszám, mind élősúly tekintetében elmarad a többi, különböző intenzitással művelt területhez képest. A bizonyos kultúrák alá szántott 5A parcellában kiugró mennyiségben találtunk juvenilis egyedeket, míg a legnagyobb élősúly a sekély alapművelésű 5A parcellában mutatkozott. A két érték szorzata a mikrobiológiai aktivitáshoz hasonlóan rendezi a parcellákat, mindkét pár esetében a forgatás nélküli mutat kedvezőbb állapotot (2. ábra).

Összefoglalás

A különböző szintű talajbiológiai mérések gyorsan és érzékenyen reagálnak a talajművelés változására, ezért rendszeres mérésükkel jól monitorozható a különböző eljárások hatása a talajállapotra. A bolygatás csökkenése már az első években kimutatható kedvező folyamatokat indított el a talaj biológiai aktivitása terén, és az idő múlásával ezek a kedvező hatások egyre erősebben mutatkoznak. Az enzimaktivitásokhoz hasonlóan a talajnedvesség is magasabb értékeket mutat a kevésbé intenzíven kezelt területeken a talaj felső 10 cm-ében. A forgatásról forgatás nélküli művelésre történő átállás talajállapotra gyakorolt hatásának nyomon követése, az átállás során tapasztalt nehézségek összegyűjtése és a talajállapotban bekövetkező változások dokumentálása segítséget jelent az átállást tervező gazdaságoknak. A művelési tartamkísérletet ezért tovább folytatjuk, és tervezzük kibővíteni a vetésforgóba illesztett takarónövényekkel, hogy a minél hosszabb ideig történő talajtakarás hatását is vizsgálni tudjuk.

A cikk az Agrofórum 2024. januári számában jelent meg. 

A cikk szerzői: Balog Emese (Ökológiai Mezőgazdasági Kutatóintézet), Berényi Üveges Judit (Ökológiai Mezőgazdasági Kutatóintézet), Makádi Marianna (Debreceni Egyetem AKIT Nyíregyházi Kutatóintézet), Orosz Viktória (Debreceni Egyetem AKIT Nyíregyházi Kutatóintézet), Szigeti Nóra (Ökológiai Mezőgazdasági Kutatóintézet)