Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat

A talajállapot és a talajegészség kimutatása fizikai-kémiai és „biológiai talajerő-” vizsgálatokkal

A talajok minősége általában szoros kapcsolatban van azok termékenységével. A jó minőségű, termékeny talajtól azt várnánk, hogy egyúttal az egészsége is jobb legyen. A „biológiai talajerő” az egészséges talaj olyan kiváltsága, ahol a fizikai-kémiai tulajdonságok megalapozásával a talajélőlények (a talajbiota vagy edafon) mennyisége és minőségi működőképessége is önálló ökológiai alapokon nyugszik.

Nem véletlen, hogy mindig is érdekelte az emberiséget, hogy hogyan is vizsgálható a talajállapot. A jó állapotú talajnak van:

1) megújulóképessége (rezilienciája),

2) a kívülről bevitt káros anyagokat kivédő (puffer) képessége és

3) betegségelnyomó képessége (szupresszivitása) is, összehasonlításban a gyenge, erőtlen, kór- vagy károkozókkal szemben is fogékony (receptív) talajokkal.

Kérdés, hogy mit vizsgálunk vagy mit vizsgálhatnánk, ha ezekről a funkciókról keressük az információt?

A talajvizsgálatok célja

A műtrágyák felfedezése után a talajminőségi ellenőrzések leginkább a kémiai talajanalíziseken alapultak, és napjainkban is ez adja a tápanyag-szaktanácsadási rendszernek is a fő hátterét. Elsődleges célként a talajműveléssel kapcsolatban mindig is a „termékenység” jelentette a kihívást, és ennek a jó ki- és felhasználására törekszünk. A fizikai tulajdonságok mellett a termékenységhez a kémiai mutatók dominanciája terjedt el a nagyműszeres vizsgálatok segítségével. Az országos „Talajinformációs Monitoring-” (TIM-pont) rendszer 30, rendszeresen (évente) vagy időnként (3–6 évente) vizsgált tulajdonságainak zömét is többségében a kémiai vizsgálatok teszik ki. Mindössze 3 talajbiológiai tulajdonság, a dehidrogenázenzim- (DHA) analízis, a szén-dioxid-kibocsátás, valamint a cellulózlebontó képesség tesztje van ezek között használatban. Már ez is sokat elárulhat arról, hogy a talajban van-e működőképes mikrobiális tevékenység; ennek milyen kimenetele jelentkezik a szénkörforgalomban, és ezt megalapozza-e a talajban a szerves anyagok lebontási képessége is a cellulózteszt alapján?

*1. táblázat. A talajok fizikai és kémiai tulajdonságainak a megállapítására javasolt vizsgálati módszerek*

1. kép. A talajok legvalószínűbb csíraszám- (Most Probable Number, MPN) értékeit mutató mikrotiterlemezes eljárás. (A lemez a 2-es talajmintában 1 nagyságrenddel, azaz tízszer kevesebb baktériumot jelez. Egy adott talajhoz 3 oszlopsor tartozik, az adott érték ez alapján statisztikai táblázatból kereshető ki) (fotó Biró B.)

A rendszeres talajvizsgálatok során megfigyelhetünk állandó és gyorsan változó, nem stabil talajtulajdonságokat is. Mivel a talajélet, a talajbiológiai tényezők általában gyorsan változó tulajdonságok, ezért azokat rendre nem vizsgálták a talajtermékenységgel kapcsolatosan, és így időszakos adatok is csak elvétve vannak. A szaktanácsadáshoz javasolt 8 tulajdonságra előírt „szűkített”, de még a 14 tulajdonságú „bővített” vizsgálatok közé sem kerültek be biológiai tesztek (1. táblázat). A környezetvédelmi, a nehézfémeket és toxikus elemeket, egyéb szerves szennyezőket magában foglaló, 20–24 paraméteres vizsgálatoknál sincs talajbiológiai teszt, bár a helyreállításhoz és a kármentesítéséhez az egyik járható út a toleráns mikrobák irányított felhasználása.

A talaj mindegyik elvárt tulajdonságához és a napjainkban kiemelt jelentőségű „ökoszisztéma szolgáltatásaihoz” is nélkülözhetetlen, hogy a talaj élő legyen, abban folyamatosan működőképes szervezetek (organizmusok) biológiai sokféleségben (biodiverzitásban) munkálkodjanak. A talajélőlények biztosítják a tápelemek körforgását, így a talaj „feltételes” megújulóképességét is. Ha pedig a termékenység az elsődleges cél, akkor a levegő szabad nitrogénjét megkötni képes mikroorganizmusok és a foszformobilizálók nemcsak a műtrágyák felhasználásának a csökkenthetőségét ígérik, de járulékos pozitív hatásként a „mesterséges életidegen anyagok”, a peszticidek felhasználásának a mérséklését vagy kiváltását is.

A talajvizsgálatok jellege és a talajbiológia

A talajminta-vételezést a 90/2008. (VII. 18.) FVM-rendelet 4. melléklete írja elő. A jogszabály szerint a talajmintavétel során egy darab átlag-, kompozitminta kerül megvételre, ami legfeljebb 5 hektárnyi területet jellemezhet. Az ennél nagyobb táblákat javasolt egyöntetű, 5 hektáros mintavételi egységekre bontani, azaz a domborzati viszonyokat is figyelembe véve zónajellegű mintavétel a követendő és a célszerű. A pontos és helyes mintavételre szükség van, mivel ezek eredményétől függ a tápanyag-gazdálkodási módszerek alkalmazhatósága és a szaktanácsadás tényleges haszna is. Mivel a kevés fizikai tulajdonság és a bővebb, műszeres analíziseken alapuló kémiai eredmények jó alátámasztást és szabvány módszerekkel is megállapítható adatokat adnak, így a biológiai tulajdonságok szerepe elhanyagolhatóvá vált.

A szaktanácsadás a növény igényeihez és a gazda pénzügyi helyzetéhez igazodva adja meg általában az:

‑ előrelátó (tápanyagokkal feltöltő),

‑ a szinten tartást biztosító és

‑ a kockáztató (alulról optimalizált) kiadható műtrágyamennyiségeket.

Ennek során a talajokban a tápelemfelvételi képességet javító, tápanyagfeltáró és -mobilizáló élőlényekre kevésbé figyelünk, pedig számos mikroorganizmus képes a kívülről bevitt műtrágyákat saját élettevékenységével pótolni, helyettesíteni, vagy mértéküket csökkenteni. A biológiai nitrogénkötés során továbbá hozzáadott tápelemek is keletkeznek, a talaj a levegőből származó és korlátlan (nem elfogyó) mennyiséget jelentő nitrogénnel gyarapszik. Minden további talajélet-aktivitás a talajban eleve meglévő ásványi anyagok felhasználását jelenti. Ez sem elhanyagolható, ha figyelembe vesszük, hogy a biológiai tevékenység nemcsak a művelt (20–30 cm-es) talajréteget jelenti, hanem a jóval mélyebb régiók feltárását, hasznosítási képességét is (2. táblázat).

2. táblázat. A műtrágyák helyettesítésére, kiváltására és/vagy a bevitel csökkentésére alkalmas néhány mikrobacsoport és értékelésük obligát: azaz „kötelező” feltétel ahhoz, hogy az együttműködés a mikroszimbionta mikroba és a makroszimbionta növény számára is működőképes legyen. Mindkét partnernek „hozzá kell tennie magát”. A szimbiózis optimális esetben kölcsönösen hasznos kapcsolat

A talajbiológiai tulajdonságok vizsgálata

A szakirodalomban számos esetben vizsgálják a talajbiológiai tulajdonságokat, és adnak példát azok használhatóságára. A „Biológiai talajerő-gazdálkodó szakirányú képzés” szakdolgozataiban ezekre számos példa akad, ahogy azt a „Biológiai Talajerő-gazda(g)ság” cikksorozat is példákkal mutatja be. Egyre inkább terjed az a nézet is, hogy „a talajt tápláld, ne a növényt”, és bízzál a talaj önálló életerejében, ami képes lesz a növényeket folyamatosan ellátni. A szakdolgozatokban változatos témák alapján sokféle talajbiológiai jelleg került tesztelésre. Ezeket összegzi a 3. táblázat, amelynek vizsgálatai a MATE Budai Campusán az Agrárkörnyezettani Tanszéken, a „Biológiai talajerő-gazdálkodó” szakdolgozósok bevonásával is folynak.

A talajok mennyiségi vizsgálatai mellett egyre inkább fontossá válik azok minőségi tulajdonságainak a kimutatása is. Az adott összesített eredményekből ugyanis nem következik az, hogy az adott mikroorganizmus-csoport valóban betölti-e a funkcióját, és a környezeti változásokra hogyan, milyen úton tud vagy képes reagálni. Egy ökológiai rendszerben annál biztosabb a stabilitás, a működőképesség megőrzése és fenntartása, minél nagyobb az egyes fajok közötti és a fajokon belüli sokféleség (biodiverzitás). De hogyan tudjuk megállapítani, hogy az egyedek száma mellett azoknak milyen az összetétele, tulajdonságbeli sokfélesége?

A biodiverzitás vizsgálatainak lehetnek klasszikus, hagyományos módszerei, de terjednek az úgynevezett mikrobiom-vizsgálatok is, ahol a genetikai összetétel alapján lehet meghatározni a nemzetségek (genuszok) és az azokon belüli fajok összetételét. A talajokban az „összes” ottlevő, natív vagy bennszülött organizmus megállapítható, de a kimutatható diverzitásból átlagosan 70% az alvó (dormans) állapotú vagy a már elpusztult rész. A genetika így kimutatja az előző aktivitást is, ha azonban egy adott állapot „hadra fogható” élőlényeit vizsgáljuk, akkor a kitenyészthető mikrobiális módszerek sem nélkülözhetők. A 2. kép arra mutat példát, hogy két hazai szikes területen mekkora a sótűrő mikroszkopikus gombák összes száma, és azon belül milyen a gombák sokfélesége?

2. kép. Két hazai szikes talajban az őshonos mikroszkopikus gombák egyedszáma és faji sokfélesége növekvő sómennyiség hatására. A nyírőlaposi talajgombák kevésbé tolerálják az 50 g/l nagy sótartalmat – számuk kevesebb, és csak 1 faj élte túl az adott talajban a sóstresszt (fotó: Biró B)

*3. táblázat. A talajbiológiai tulajdonságok vizsgálatára alkalmazott leggyakoribb módszerek és javaslat ezek lehetséges további alkalmazására*

Megállapítható, hogy minél több a sómennyiség, annál kevesebb számú gombatelep tudja azt kivédeni, tolerálni. Látható, hogy a nyírőlaposi talajban kisebb a biológiai sokféleség, az 50 g/l sómennyiséget már csak néhány és csak 1 fajhoz tartozó gomba éli túl, szemben a zámi helyszínről származó talajjal. Nyírőlaposon a talaj eredeti sótartalma 3,1–20,05 mS, Zámon viszont 0,19–0,96 mS között változott. A kisebb eredeti sótartalomhoz a gombák még tudnak igazodni (Zámon), de a nagyobb sónál már bekövetkezett a faji sokféleség rosszabbodása (Nyírőlaposon).

3. és 4. kép. Jó biológiai aktivitású természetes gyepben elásott pamutalsók maradványai 3 hónap hatóidő után. Bal oldalon: öntözött, jobb oldalon öntözetlen talajkörülmények (Érd, 2021; fotó: Biró B).

A 3. és a 4. képen az „Ásd el az alsóneműd!” mozgalom által biztosított pamuttartalmú alsónadrágoknak egy jó biológiai aktivitású talajból három hónap hatóidő után előkerült maradványai láthatók. Az öntözött talajban lényegesen jobb biológiai tevékenység látható, szemben az arid, száraz talajban lecsökkent talajélet-aktivitással. Az eredeti és a visszamaradt anyagmennyiségből lehet következtetni a talajok jól mérhető cellulózlebontó képességére. A talajoknak ez a tulajdonsága szükséges a szerves növényi maradványok hasznosulásához, valamint a tápelemek és a víz biokémiai körforgásához, ami felvehető, vízben oldott tápanyagokat biztosít az optimális növénynövekedéshez. Ez az egyik legfontosabb talajfunkció, amelynek megismerése akár ilyen egyszerű, házias eszközökkel (mint pamutanyagok és növényi maradványok, esetleg az ismert tömegű teafilterek beásása és visszamérése) is lehetséges, sőt nemzetközi adatbázis eredményei segítik az értelmezésüket.

Talajegészség kimutatása a biológiai kiegészítő vizsgálatokkal és az adatok értékelésével

A talajvizsgálatok során általában bebizonyosodik, hogy a biológiai rendszerek összetételére és a kialakult működőképességre is alapvető hatással van a talajok ásványi összetétele és szemcseeloszlása (porozitása), azaz a talajfizikai tulajdonságokban szerepet játszó homok-, iszap- és agyagfrakciók aránya. Ennek függvényében a talajok elérhető, maximális szervesanyag-összetétele is megadható és elérendő célként jelenik meg. Figyelni kell ezekre, hiszen napjainkra a humuszszázalék elérhető maximális értékeinek már kevesebb mint a fele található meg a hazai talajokban. Még rosszabb a helyzet, ha mélységi (vertikális) szinten teszünk megállapításokat. A szervesanyag-réteg vastagsága is egyre vékonyodik, egyrészt a szél által defláció, másrészt a víz általi erózió miatt, de a nagy mezőgazdasági munkagépek is a gyökerek számára nehezen átjárható tömör talajréteget hoznak létre, amire figyelni kell. A talaj fizikai és kémiai vizsgálatait mélységi szinten is érdemes lefolytatni.

A szervesanyag- (humusz-) vizsgálatok közül hazánkban a „Tyurin-féle” humuszmennyiségi teszt terjedt el, aminek előnye, hogy meghatározhatók a talajféleségekhez hozzárendelhető „tól- -ig” értékek, és nyomon követhetők a talaj állapotában bekövetkezett változások. A humusz mennyisége minden további talajtulajdonsággal összefüggést mutat, így a talaj pH-jával, a vízmegtartó képességével, levegőzöttségével és a színével is. Az összehasonlítással olyan adatbázist kapunk, amiből a biológiai működőképesség határai is megismerhetők. A szerves anyagoknál az állati trágyák előnye mellett mérlegelni kell, hogy a komposztálásnál a hagyományos korhadási folyamatként keletkező természetes terméket vagy az irányított és stabil hőmérsékleten előállított termokomposztot, esetleg a trágyagiliszták (Eisenia foetida) segítségével létrejött gilisztahumuszt (vermikomposztot) részesítjük-e előnyben. Mindegyik szervesanyag-kezelésnek megvan a talaj-növény függő értéke és előállítási vagy felhasználási javaslata attól függően, hogy az adott talajban a mikroszkopikus gombák vagy inkább a baktériumok számát szükséges-e gyarapítani. A levegőtlen erjedési folyamatok eredményeként, a fermentáció során keletkező fermentum egy lépésben képes a talaj víztartalmát is javítani, a képződő biogáz pedig energetikai folyamatokra használható. Az adott mezőgazdasági rendszerek összefüggő egységében gondolkodva az ökológiai törvényszerűségek ismerete és alkalmazása lehet csakis az a járható út, amellyel az „egészséges talaj és élelmiszer” szemlélet és alkalmazás elvezet az „egészséges ökoszisztéma és az egészséges ember” fenntartható gyakorlatáig. A biológiai talajerő-gazdálkodó mérnök/szakember képzés vizsgálatai a [email protected] címen rendelhetők meg.

Bővebb képzési információkról a következő linken tájékozódhatnak: https://uni-mate.hu/k%C3%A9pz%C3%A9s/-/content-viewer/biol%C3%B3giai-talajer%C5%91-gazd%C3%A1lkod%C3%A1si-szakm%C3%A9rn%C3%B6k-szakember-szakir%C3%A1ny%C3%BA-tov%C3%A1bbk%C3%A9pz%C3%A9s/20123

A sorozat előző részei az alábbi linkeken érhetők el: