A talajok szervesanyag-tartalma általában csekély, ritkán haladja meg a 10%-ot. Ennek ellenére hatása a talaj szinte összes tulajdonságában megmutatkozik. Jelentős a tápanyag-szolgáltató képessége, valamint nagy fajlagos felülete miatt elsősorban a szerves anyag a felelős a szerkezetképzésért, az aggregátumok és a porozitás kialakításáért és fenntartásáért és ezen keresztül a talajok vízgazdálkodásáért.
Lecsökkenő mennyiségek
Szintén a nagy felület miatt a szerves anyag képes megkötni és stabilizálni a talajba kerülő szennyező anyagok jelentős részét. Összességében tehát igaz, hogy ásványi talajok esetén a szerves anyag mennyisége egyenesen arányos a talaj funkcionalitásával, illetve minőségével.
Egy egyensúlyi állapotú rendszerben a talaj szervesanyag-készlete állandó. Nagyságrendileg ugyanannyi szerves anyag kerül be és tárolódik el a talajban, mint amennyit a mikrobák lebontanak. Ha azonban az egyensúly megbomlik, a talaj szervesanyag-mennyisége is megváltozik. A természetes vegetációval borított talajok művelésbe vonásával jelentősen lecsökkent a talajba visszakerülő szerves anyag mennyisége, mivel ezt a gazdálkodó termésként betakarította. Az esetenként (napjainkban igen ritkán) alkalmazott istállótrágya mennyisége sem tudta pótolni ezt a veszteséget. Másrészt az intenzív, forgatásos művelés jelentős mennyiségű oxigént juttatott a művelt rétegbe, ami jelentős mértékben megnövelte a lebontó szervezetek, elsősorban a mikrobák aktivitását. Következésképpen a talaj humuszosodott, hosszú távon is stabil szervesanyag-tartalma is csökkenni kezdett. E két alapvető folyamat miatt az intenzíven művelt területek feltalajában egy új, lényegesen kisebb szervesanyag-tartalmú egyensúlyi állapot állt be, a talajtulajdonságok meghatározó része leromlott, a talaj degradálódott.
A leromlott állapotú talajok szervesanyag-tartalmának növelése és ezáltal a talaj minőségének javítása tehát létkérdés nemcsak a gazdaságos termesztés, hanem az egész ökoszisztéma szempontjából is. Kézenfekvő megoldás lehetne a szántóterületek gyepesítése, erdősítése, azonban a növekvő népesség egyre fokozódó élelmiszerigénye ezzel szemben áll. A csökkentett talajművelés és a területen hagyott növényi maradványok elsősorban a nedvesség megőrzését szolgálták. Hamar bebizonyosodott azonban, hogy ez az eljárás kedvezően hat a művelt feltalaj szervesanyag-tartalmára is.
Stabil raktárak
A talajba jutó szerves anyagot eltérő intenzitással kezdik átalakítani a talajlakó szervezetek. E különbség egyrészt a szerves anyag változó összetételéből, másrészt a talajban történő raktározás jellegéből fakad. A talaj szerves anyagának összetétele pontosan nem határozható meg. Vannak jellemző vegyületcsoportok, melyek mindegyike megtalálható az összes talajban, azonban egymáshoz viszonyított arányaik jelentősen változhatnak. Ilyen jellemző csoportok a cukrok, fehérjék, poliszaharidok, fenolok, a lignin stb. Ezeknek az anyagcsoportoknak a felsorolás sorrendjében növekszik a stabilitásuk, vagyis egyre nagyobb energiamennyiség szükséges kémiai szerkezetük megbontásához. Egy másik megközelítés szerint a lebomlással szembeni ellenálló képességükre a molekulák komplexitása, az aromás alkotók aránya, a telítetlenség és a szerves anyag széntartalmához viszonyított nitrogén- (hidrogén) tartalom alapján következtetnek.
A talajban történő megkötődés módja független a szerves anyag kémiai összetételétől. A talajba kerülő friss növényi maradványok szerves törmelékként, fizikailag felaprózva gyakorlatilag egyáltalán nem védettek a mikrobák lebontásával szemben. Ugyanez a helyzet a talaj nedvességtartalmában oldott szerves anyagokkal, melyek a legreaktívabb alkotók. E csoportok nagyon gyorsan átalakulnak, egy részük lebomlik, más részük más megkötődési formába, raktárba kerül át. Stabilabb, a lebomlással szemben jobban védett raktár a talaj aggregátumaiba zárt szerves anyagok csoportja. Az aggregátumok belsejébe ékelt szerves anyag lebomlását a rendelkezésre álló oxigén hiánya korlátozza.
Ez a védelem azonban csak az aggregátumok meglétének függvénye. Ha valamilyen külső hatás miatt (pl. rossz talajállapotban elvégzett művelés, csepperózió stb.) az aggregátumok elemi szemcsékre esnek szét, az általuk közrefogott szerves anyag kiszabadul, és a mikrobák szabad prédája lesz. A legstabilabb szervesanyag-raktár a kis méretű ásványi szemcsék, agyagásványok, vas- és alumínium-oxidok felületéhez kémiai kötéssel kapcsolódik. Az aktív funkciós csoportok hiányában ez a szerves anyag a mikrobák számára többé-kevésbé elérhetetlen, hiszen az ásványos felülettel alkotott kötések oldásához jelentős energiára lenne szükség. E stabil raktárt tekintik a hosszú távon is lekötött és leginkább átalakult szerves anyag tárhelyének a talajban. Ebből következően egy homoktalajnak, mely csak jelentéktelen mennyiségű apró szemcsét tartalmaz, soha nem lesz akkora a stabilan kötött szervesanyag-tartalma, mint egy finomabb szövetű agyagos vályognak, még akkor sem, ha a szervesanyag-bevitel korlátlan (pl. vastag avartakaró azerdőben).
Kísérletek alapján
Kulcskérdés tehát, hogy az agrotechnika változtatásával a talajba juttatott szerves anyag mely raktárakat gazdagítja vagy, más szavakkal, mennyire tartósan kötődik meg a feltalajban. Szintén fontos, hogy e raktárakban a szerves anyag milyen összetevői találhatóak meg, van-e adott anyagcsoportra vonatkoztatott specifikus raktár. E kérdések megválaszolásához érdemes megvizsgálni olyan tartamkísérletek talajait, melyekben különböző művelésmódokat hasonlítanak össze. Hazánkban több ilyen vizsgálat is fut, melyek közül itt a MATE józsefmajori és a CSFK (Syngenta) szentgyörgyvári kísérleti telepének talajait vizsgáljuk(1. kép).
Az előbbi egy bázistelített mezőségi jellegű talaj, az utóbbi pedig egy kilúgozott erdőtalaj, így e két helyszín jól reprezentálja hazánk szántóföldi hasznosítású területeit. Mindkét helyszínen a hagyományos, szántásalapú gazdálkodást hasonlítják össze csökkentett műveléssel, illetve Józsefmajor esetében több agrotechnikai rendszerrel, többek között a talajművelés elhagyásával is.
A közel húsz éves tartamkísérletek bebizonyították, hogy a szántás elhagyása és a szármaradványok felszínen hagyása nem okoz terméscsökkenést, sőt nagyságrendekkel javíthatja a nedvesség megőrzését, és csökkenti az eróziót. Ezen túlmenően a kísérletek beállítása óta eltelt csaknem húsz év elég volt arra is, hogy a csökkentett művelés és a hátrahagyott növényi maradványok hatására a talajban ismét növekedni kezdjen a szerves anyag mennyisége.
Józsefmajorban a mezőségi jellegű feltalaj szervesszén-tartalma csak a felső, potenciálisan művelt rétegben növekedett, 30 cm mélység alatt nem volt különbség a művelések között. A növekedés nem a mobilis, friss szerves törmelék raktárának változásából adódott, mert itt nem volt különbség a művelések között. Ezzel szemben mind az aggregátumokban tárolt közepesen stabil, mind a finom ásványi frakcióhoz kötött, hosszú távon is stabil szénraktárak növekedtek, e növekedés pedig a művelés intenzitásával fordítottan volt arányos (1. ábra).
Hasonló módon az erdőtalaj esetében is szignifikánsan növekedett mind az aggregátumokban, mind az ásványi fázishoz kötött, stabil raktárban tárolt szerves anyag mennyisége. Ez rámutat, hogy a művelés okozta szervesanyag-veszteség nem csak a mobil raktárakat érintette, hanem a stabil raktárakban is veszteség keletkezett, melynek egy része a művelés intenzitásának csökkentésével pótlódott. Azonban a szervesanyag-tartalom így is jóval elmarad az erdő borításához képest, vagyis a talajokban még jelentős leköthető szervesanyag-potenciál van. Arra egyelőre nincsenek egyértelmű adatok, hogy a forgatás nélküli művelési rendszerek okozta magasabb szervesanyag-tartalmú egyensúlyi állapot milyen gyorsan és milyen szervesanyag-koncentráció mellett áll be.
Talajok különbségei
A különböző stabilitású raktárakban tárolt szerves anyag összetételét tekintve már korántsem ennyire egységesek az eredmények. A mezőségi dinamikájú talajon a már jobban átalakult, stabilabb szerves anyagok az ásványi frakcióhoz kötött hosszú távú raktárban dúsulnak, míg az aggregátumokba zárt mobilis szerves anyag kevésbé komplex, a mikroorganizmusok számára sokkal inkább hozzáférhető. Ha pedig a mélység szerinti eloszlást vizsgáljuk, akkor a művelt felszíni rétegben találjuk inkább a kevésbé átalakult, könnyebben bontható szerves anyagokat, míg a mélyebb rétegben már az átalakult, aromás komponensek dominálnak. Ez arra utal, hogy a talajba kerülő szerves anyag meghatározó része a növény föld feletti részeiből származik, és az elhalt gyökereknek relatíve kisebb szerep jut a szervesszén-tartalom visszapótlásában. Ugyanakkor az eltérő intenzitású talajművelés nem okozott különbséget az egyes szénraktárak kémiai összetételében. Ez arra utalhat, hogy adott környezeti feltételek között egyes szervesanyag-csoportok specifikusan, egy bizonyos raktárban dúsulnak.
Az erdőtalajon szintén különbségeket találtunk az egyes szervesanyag-raktárak kémiai összetételében, azonban itt ellenkező volt a trend. Az aggregátumokban inkább az aromásabb, jobban átalakult alkotók voltak túlsúlyban, míg az ásványi fázishoz kötött stabil raktár több alifás alkotót tartalmazott. Szintén eltérés a mezőségi talajhoz képest, hogy az erdőtalajon a művelés intenzitásának függvényében a szervesanyag-összetétel megváltozott. A különbség jellemzően az aggregátumokban tárolt szerves anyagot érintette, itt a talajművelés intenzitásának növekedésével (és a szervesanyag-utánpótlás mennyiségének csökkenésével) nőtt az aromásság. Tekintve, hogy a művelés intenzitásának csökkentésével ez esetben is minden raktárban jelentős szervesanyag-növekedés történt, feltételezhetjük, hogy a szerves anyag összetétele adott talajtulajdonságok mellett hatással lehet annak megkötődésére.
Kérdés, hogy mi okozza az egyes raktárak eltérő szervesanyag-összetételét a két különböző talajon. Kézenfekvő magyarázat lenne a CaCO3 jelenléte, mely a mezőségi talajokon a szerves anyagokkal együtt okozza a morzsás talajszerkezetet, a jó aggregátumstabilitást és vízgazdálkodást. Az erdőtalajokon a CaCO3 hiánya és az alacsony pH hatására a szerves anyag oldható formában is megjelenik, ezzel intenzív szervesanyag-mozgás jöhet létre az egyes raktárak és talajszintek között is. Az elméletnek ellentmond ugyanakkor, hogy meszes talajokon is találtunk az erdőtalajéval megegyező szervesanyagösszetétel-megoszlást az aggregátumok és az ásványi fázis között. A két vizsgált talaj között ezen túl jelentős különbség van az agyagtartalom, szervesanyag-tartalom, aggregátumstabilitás, ásványos összetétel és a mikrobiom tekintetében is, melyek mindegyike meghatározó hatású a szerves anyag stabilizációjára.
Összességében tehát leszögezhetjük, hogy a talajművelés intenzitásának csökkentésével és a területen hagyott szerves anyag alkalmazásával viszonylag rövid idő alatt jelentős mennyiségű szerves anyag juttatható vissza a talajba, mely ott hosszú távon is stabilizálódik, ezzel javítja a talaj fizikai és kémiai tulajdonságait és tápanyag-szolgáltató képességét. A pótlólagos szerves anyag eltárolása független a talaj pillanatnyi szervesanyag-tartalmától, a növekedés még jó ellátottságú, mezőségi talajokon is kifejezett. Nem utolsósorban a folyamattal a talajba kerülő szén légköri eredetű, azaz csökkenti az üvegházhatású gázok koncentrációját, és mérsékli a klímaváltozást.
Jakab Gergely
