Cikksorozat a MATE „Biológiai talajerő-gazdálkodó” szakirányú továbbképzés szakdolgozataiból
1. A talajbiológiai erő fontossága és az ismeretek begyűjtése
A talajok biológiai tulajdonságai alapvetően meghatározzák a talajok működésének a feltételeit, így a talajok minőségét, termékenységét és az egészséges növényeken keresztül a saját életünk egészségét is.
A talajbiota (a talajban található élőlények összessége, más néven az edafon) ugyanakkor csak meghatározott életfeltételek esetén tudja ellátni ezeket az elvárt „feladatokat”, amikre nem mindig gondolunk. A biológiai talajerő pedig olyan kulcsként használható, amivel akár a műtrágyák és a növényvédő szerek felhasználási szükségessége is csökkenthető/kivédhető lenne. A talajbiológia lehet csak biztos pontja a fenntartható és értékőrző talajhasználatnak is. A MATE szakirányú továbbképzésének eddigi szakdolgozati munkái a fenti kérdéskör helytállóságára és szükségességére adnak példákat. Ezeket láthatják majd a cikksorozat következő részeiben.
Mi is az a biológiai talajerő?
A talaj „háromfázisú polidiszperz rendszer”, amely „feltételes megújulóképességgel” rendelkezik. Ezt tanítjuk és skandáljuk, de még az együttműködő diákjaink (szándékosan nem „hallgató-”t írtam) sem mindig gondolnak bele, hogy ez mit is jelent. A három fázis alatt jelen esetben a talajoknak a fizikai, a kémiai és a biológiai tulajdonságait értjük, amelyek egymással összekeveredve (a sok tulajdonság egymás között diszpergálva) található meg. Az élőlények, a talajbiológia így a két, leginkább figyelembe vett élettelen, de alapvető tulajdonságokkal jellemezhető talajfizikai és talajkémiai paraméterekkel egyenértékű alkotórész. Mi több, ha a három fázist háromszöggel jellemezzük, akkor a biológia általában annak a csúcsán van, a „topon”. A talajfizika (így a szemcseösszetétel, levegőzöttség, vízmegtartó képesség) és a talajkémia (a pH, szervesanyag-tartalom és humuszminőség vagy a sótartalom) határozza meg a talajbiota jelenlétét és életfeltételeit.
Mint minden élőlénynek, a talaj organizmusainak is niche-re, azaz élőhelyre, a megfelelő tápanyagok jelenlétére, a kellő víztartalomra és a levegőzött, aerob életfeltételekre van szüksége. A „feltételes” megújulóképesség legtöbbször éppen az élő organizmusoknak, ezáltal a biológiai életerőnek a meghatározott feltételekhez kötött megújulását jelenti, a talajbiota mennyiségi és minőségi „újra”-biztosítását ahhoz, hogy a következő vegetációs időszakban is elvárható módon legyen a talajunk jó minőségű, termékeny, és azt önálló életereje által szolgáltassa. Ezért a célért azonban folyamatosan tenni is kell, és nem kellene megvárni azt az állapotot, amikor a művelést az önálló életerő már nem vagy nem kellően tudja kiszolgálni. A talaj ilyenkor az embertől kiszolgáltatottá válik, és mi, emberek akarjuk jobban tudni, hogy mire is van szüksége a termeszteni kívánt növényeknek. Szokás a „három fázist”, a szilárd (talajszemcsék) a folyékony (víz) és a gázfázis (levegő) összetétellel is jellemezni, ami azért nem egészen helytálló, mert csak az élettelen (abiotikus) alkotórészeket jelenti, de nyilvánvaló, hogy a biológia (a biotikus részek) nélkül nem beszélhetünk talajról, „termő-”talajról pedig semmiképpen sem. A biota nélküli három fázissal a kőzetek, ásványok is rendelkeznek, de a talajképződéshez, a talajélettel történő telítődéséhez és a biológiai talajerő létrejöttéhez évtizedek, sőt évszázadok hosszú sora vezethet csak el. A talajbiológiai életerő olyan megbecsülésre érdemes (nemzeti) kincs, amire ezért fokozott figyelemmel kell lenni.
Hogyan vizsgálhatjuk a talajok életerejét?
A talajbiota mennyiségi és minőségi vizsgálatára is számos tanulmány ad példát, és erre a biológiai talajerőszakirányú továbbképzés eddigi szakdolgozatai is példákkal szolgálnak. A legnagyobb figyelem kiemel egyes kulcsfontosságú élőlénycsoportokat, és számolja azokat az adott talaj-növény rendszerben, esetleg bizonyos talajművelési rendszerek vagy gazdanövények szerint. Ezekből az adatokból sok értékes információ nyerhető. A legnagyobb figyelem főleg a szabad szemmel is jól látható és észlelhető élőlényekre irányul. Legtöbb vizsgálat a földigilisztákra vonatkozik, de a károkozóként is megjelenő fonálférgekre (nematodákra) is figyelni kell, mivel azoknak átlagosan 20%-a lehet növénykárosító. Igaz azonban az is, hogy a többiek pedig (a maradék 80%, azaz minden 5-ből 4) a talaj tápanyagfeltáró képességét, többek között a talaj felvehető nitrogén-tartalmát is növelni képesek. Érdemes ezeket nemcsak számukban, de táplálkozási tulajdonságaik szerint is vizsgálni, ahogy azt a szakirányú képzésben gyakorlati szinten is megtanuljuk.
A pillangósok nitrogénkötő gyökérgümői sokat elárulnak a talajállapotról. A: nincs gümő, nincs jelen a szimbionta baktérium a talajban; B: oltott, de nem működő álgümők; C és D: működőképes szimbiózis és életképes növények. A C fotón a Rhizobium törzs jobb hatásfokú a gyökér mennyiségére is, így nemcsak a nitrogén, de a többi tápelem felvétele is javul. Forrás: researchgate.net
Mikroszkópi vagy laboratóriumi segédlettel a kórokozó fonalas gombák vagy a patogén baktériumok is számba vehetők. Ennek létjogosultságát az is alátámasztja, hogy a talaj-növény rendszerek életkora és a talaj művelhető „éredettsége” is jellemezhető a talajokban található gombák: baktériumok (G : B) arányával. Minél fejlettebb a talaj önereje, és komplexebb a rendszer, annál több lesz a gombák száma, mennyisége is a talajban. A G : B arány az intenzív mezőgazdasági művelésnél rendre 1 : 2, de a szerves anyagok növelésével és a környezetbarát művelés során ez elérheti az 1 : 1, majd a 2 : 1 és 5 : 1 arányokat is, az erdei zárótársulás (a klimax) felé haladva. További számított mutatószám lehet még az aerob (gázalakú oxigént igénylő) és az anaerob (kémiai oxigént is felhasználni képes) mikroorganizmusok aránya (AE : AN) is a talajokban, aminek a művelési módtól függő összefüggéseire lehet következtetni.
Az eketalpréteg például nemcsak kevésbé átjárható a gyökerek által, de a levegőtlenség miatt is erősen csökken az aerob (AE) mikroorganizmusoknak a mennyisége. A számszerű értékeken túl a minőségi tulajdonságokra, vagyis a talajok működőképességére is figyelemmel kell lenni. Fontos lehet annak az ismerete például, hogy a változó környezeti „stressz-”tényezők között, ha megváltozik az optimális körülmény, ugyanúgy „helyt tud-e állni” az adott életközösség? A környezeti élő és élettelen stressz olyan szelekciós tényező, amely rendszerint csökkenti a talajok élettani tulajdonságait, az előforduló szervezetek, organizmusok típusait és azon belüli mennyiségeit (a biodiverzitást) is. A pontos működés ismereteinek a fontosságát mutatja, hogy a számosság, az egyes élőlények mennyisége hosszabb távon akár növekedhet is, például a nitrogénkötő gümők száma a pillangósok gyökerén a folyamatos nehézfémstressz hatására. A több gümő ugyanakkor a baktériumokat védi ugyan azzal, hogy azok szimbiontává (növénnyel együttműködővé) válnak, de ez, ha túl későn következik be, akkor már a baktériumok biológiai nitrogénkötő képessége elvész, így több, de nem működő gümőt számolhatunk. Ugyancsak „becsapós” lehet az ismert és használt „csírateszt” is, ahol a nagyobb gyökérke azt jelzi, hogy kevés a tápanyag vagy toxikus anyagok vannak jelen, amit a gyökér önvédő módon elkerülni igyekszik. A növény-talaj-mikroba környezeti rendszerekben ebből következik, hogy mind a növényeknek, mind pedig a talaj élőlényeinek megvan a környezeti igazodáshoz szükséges önálló és együttes túlélési stratégiája is. A legsikeresebbek azok az organizmusok, amelyek a növénnyel együtt erősebben igazodnak a stresszhez.
Nem véletlen, hogy bizonyos baktériumok képesek a növények belső részeibe kerülni, és így, ha rosszabb lesz az önálló túlélési képességük, akkor endofita (növényi szövetekben történő) életmódot folytatni. A bejutási képesség is vizsgálható: némelyek mikrobaenzimekkel, a gyökérszövet megbontásával kerülnek be, mások azonban a levelek gázcserenyílásait is el tudják foglalni, így levélpermetként használhatók akár a kórokozó organizmusokkal szemben.
A minőségi, működőképességi változások sorában a talajenzimek jelentenek jól használható vizsgálati eszközöket. A foszforoldó képességről a foszfatázenzim tájékoztat, a cukrok hasznosítási képességét az invertázenzim és a mérési szabványként is létező dehidrogenázenzim vizsgálata mutatja. Hogy egy adott talajban történik-e aktív anyagcsere, azaz a szerves anyagok lebontóképessége megvan-e, arról az úgynevezett FDA- (fluoreszcein-diacetát-analízis) katabolikus (lebontó) enzim vizsgálata tájékoztat. Számos módszerünk van tehát ahhoz, hogy a talajokról, azok önálló életerejéről és annak megnyilvánulásáról tájékozódjunk. A talajok okszerűen működnek, így a túlzott műtrágyahasználat csökkenti az önálló életerőt, és a kemikáliák, peszticidek is a talajéletre kifejtett kedvezőtlen hatásukkal okoznak gyengítő hatást.
Hogyan pótolhatjuk vagy javíthatjuk a talajok életerejét?
A talajok elvárt tulajdonságai egyenes arányban vannak a talajbiota minél változatosabb jelenlétével. A talajban teljes és komplex táplálékháló rendszer működik, egymásra épülő szerveződési (trofikus) szintekkel. A talaj-táplálékháló (TTH) egy olyan rendszer, ahol minden egyes élőlénycsoportnak meghatározott és a genetikai tulajdonságai által elsősorban behatárolt tevékenysége van.
Az elsődleges termelő (producens) szervezetekre jellemző, hogy a szervetlen hozzáférhető anyagokból a víz és a fény felhasználásával szerves anyagokat hoznak létre. A zöld növényeken kívül ide tartoznak még az algák és a cianobaktériumok (ismert nevükön a kékalgák) is. A szerves anyagokat felhasználó fogyasztók (konzumensek) közé sorolhatók a mikroszkopikus paránylények (baktériumok és gombák), melyek az életfeltételeiket a nagy molekulájú szerves anyagok megbontásával tudják biztosítani. A tápanyagok feltárásában a talajállatok fontosságára kell felhívni a figyelmet. A nagyobb rovarok és férgek (így a földigiliszták is) aprítják, darabolják a nagyméretű szerves anyagokat, majd az így hozzáférhetőbb termékeket az egysejtű lények tárják fel enzimek közreműködésével. Az élőlények közötti „túlélésért folytatott harc” során (Darwin, 1800-as évek szerint) az egysejtű talajfauna tagjai (a kerekesférgek, amőbák) a baktériumok fogyasztásával tárnak fel tápanyagokat.
A teljes tápanyagháló így minden egyes szintjén fontos a talajok önálló életerejének a kialakulásához. A talajok egészségét is szabályozza ez a rendszer, mert számos jótékony mikroorganizmus ismert arról, hogy a potenciális kór- és károkozókat kontrollálni tudja a „szupresszív” betegségelnyomó talajokban. A táplálékháló vizsgálatával a talajból hiányzó organizmusok jelzik a kieső talajfunkciókat is, de a többség is figyelmeztet a „harmonikus” és optimális egyensúly megbontásáról.
Milyen témák bemutatása várható a cikksorozatban?
A MATE biológiai talajerő-gazdálkodó szakirányú továbbképzés indulása (2018) óta, négy év alatt több mint 40 szakdolgozat készült el. Ezek a szakmunkák a fenti szempontok szerint adnak gyakorlati és kísérleti példákat arra többek között, hogy:
– a talajok életereje a különböző művelési rendszerektől hogyan függhet, – a biológiai életerő vizsgálatára miért és hogyan vagy mikor van (lehet) szükség,
– a talajok gyengesége vagy bizonyos funkciók hiánya esetén milyen módon, mivel tudjuk a hiányzó életerőt növelni, kiegészíteni vagy javítani, – a szerves trágyák és egyéb szerves anyagok mellett milyen egyéb szervetlen kiegészítő anyagok segíthetik még a talajállapot javulását,
– a talajok termékenységét, egészségét és/vagy ökoszisztéma-szolgáltatásait hogyan tudjuk helyrehozni, esetleg gyógyítani, orvosolni (regenerálni vagy remediálni),
– válaszokat ad bizonyos esettanulmányokon keresztül, hogy milyen módszerekkel tudjuk talajainkat jobbá tenni, szükség esetén a teljesítményüket szinten tartani.
Bővebben a biológiaitalajerő-gazdálkodó szakirányú továbbképzés szakdolgozati témáit a lenti táblázat mutatja be.
Amennyiben a biológiaitalajerő-gazdálkodó mérnök/szakember szakirányú továbbképzés felkeltette érdeklődésüket, akkor várjuk a jelentkezésüket a következő évi képzésünkre is. További információkat a [email protected] címen adhatunk.
SZERZŐ: DR. BIRÓ BORBÁLA, DSC., A BIOL. TUD. DOKTORA, PROF. EMERITA, A BIOLÓGIAI TALAJERŐ-GAZDÁLKODÓ MÉRNÖK-/SZAKEMBERKÉPZÉS SZAKFELELŐSE
