Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat

Somogyi savanyú homoktalaj tápanyagszolgáltató képességének javítása alginit és talajoltó készítmény kombinált alkalmazásával.

Mottó: A talaj(életet) tápláld, és ne csak a növényre figyelj a „termőtalaj” és a saját egészséged érdekében!

Talajaink egy része savanyú kémhatású, ebből 8% erősen (pH_KCl< 4,5), 18% közepesen (pH_KCl 4,5–5,5), 20% pedig gyengén (pH_KCl 5,5–6,5) érintett. A talajsavasodás folyamatának ténye bizonyított, a MÉM NAK 1978–1981 és 1982–1985 között felmért talajvizsgálati ciklusok adatai szerint is, ami együtt járt a csökkent mész- (CaCO₃) tartalommal.

Hazánkban a javításra szoruló mezőgazdasági terület mintegy 2,8 millió hektár, ezen belül a talajsavanyúság 2,2 millió ha-t érintett egy 1996-os adat szerint. A savanyú homoktalajokon gazdálkodók különösen hátrányos helyzetben vannak, mivel még a talaj szélsőségesen könnyű mechanikai összetételének nehézségeivel, az igen nagy vízáteresztő és gyenge vízmegtartó képességgel, az igen kevés hasznosítható vízkészlettel, azaz a nagy aszály- és szélerózió-érzékenységgel is szembe kell nézniük. A savanyú talajokban továbbá a talajbiológiai aktivitás is korlátozott, pH=4 alatt így a talaj önálló nitrogénellátását biztosító biológiai N₂-kötés is megszűnik. A műtrágyák intenzív bevezetését követően a 80-as évekre már kimutatható lett az átlagosan 1 pH-nyi csökkenés.

Ördögi kör, hogy ezt követően a talaj biológiai életereje is gyérül vagy megszűnik, ezért további, még nagyobb műtrágyabevitelre van szükség a természetes megoldások pótlására is. A kieső mikrobák helyén pedig elszaporodhatnak a megüresedett életteret (niche-t) betöltő, talajeredetű patogének, ami maga után vonhatja a peszticidfelhasználás fokozódását is. Kérdésként merült fel ezért annak tanulmányozása, hogy milyen segítségünk lehet a talaj pH-jának a javítására, illetve a csökkenő számú talajbaktérium legfontosabb fiziológiai csoportjainak (így a N₂-kötőknek és a P-mobilizálóknak) a pótlására.

A szakdolgozat egy somogyi savanyú homoktalaj tápanyag-szolgáltató képességét vizsgálta alginitdózisok és egy biológiai oltóanyag egyedi vagy kombinált felhasználásával.

Az alginit és a talajkezelések

Az alginit fosszilis biomasszából és elmállott bazalttufából, valamint mészből álló, magas szervesanyag-tartalmú kőzetféleség, amely 3–5 millió évvel ezelőtt keletkezett, egykori vulkáni tevékenység által. Hazánkban 1973-ban fedezte fel Solti Gábor, és közlése szerint 50 éve a „Magyar értéktár” része. A hazai ásványvagyon közel 90 millió tonna. Az alginit magas szervesanyag-tartalmú olajpala-képződmény, ami kiváló kiegészítő lehet a talajok fizikai-kémiai tulajdonságainak a javítására, és különösen hasznos lehet az organikus és vegyszermentes gazdálkodásban. A hazai legfontosabb alginitlelőhelyek tulajdonságait az 1. táblázat mutatja (Solti Gábor: Magyarország alginit- és olajpalavagyonának mezőgazdasági hasznosítása, MÁFI, 1987) szerint. A felhasznált alginit további előnye, hogy jelentős mikroelem-összetétellel is rendelkezik (kobalt 19,7; króm 62,2; réz 21,6; nikkel 21,1; ólom 93,3; szelén < 0,5 mg/kg stb.) a nitrogén, foszfor, kálium és magnézium makro- és mezoelemek mellett.

A vizsgált terület adatai

A kísérleti terület (17º32′E,46º34′N) Nikla településen, Belső-Somogyban, a Nagyberek és a Dráva-völgy közötti homokterületen, a Marcali-Öreglak közút mentén található. Fizikai talajfélesége homok, gyengén savanyú kémhatású (pH_(H2O) 6,75), a humuszos réteg sekély, átlagos humusztartalom H=0,724%. A domborzati viszonyokból adódóan eróziós talajpusztulás nem jellemző, de a gyenge minőségű homoktalajon deflációs folyamatok tapasztalhatók.

A kísérlet beállításához 37%-os nedvességtartalmú, 0–1 mm szemcseméretű gércei alginitet használtunk 5 és 10 kg/m² (50–100 t/ha) adagokban. A kereskedelmi mikrobiális oltóanyagból pedig 1,5 l/ha került kiszórásra. Az alkalmazott baktériumtrágya oltóanyag összetételében tartalmazott nitrogénkötő asszociatív és szabadon élő baktériumokat (Azospirillum és Azotobacter), foszformobilizálókat (2 Bacillus törzset) és vaskelátképző tulajdonságú Pseudomonast is, átlagosan 4,3 × 10⁹ sejt/milliliter összcsíraszámban. A mikrobiális oltóanyag kereskedelmi forgalomban is kapható (pontos adatai kérésre elérhetők).

Lehetséges oltóanyaghatások

A kísérletekhez felhasznált kereskedelmi oltóanyag regisztrációs lapja alapján a következő hatásokat ígérte:

1) A tápelemek felvehetőségére gyakorolt kedvező hatás. A talajlevegőből biológiai fixációval, valamint a szerves anyagok lebontása útján a növény számára nitrogént adhat. A foszfort, a káliumot a talaj ásványi szerkezetéhez kötött tápanyagformákból és a növényi maradványok lebontásából biztosíthatja.

2) A növényvédelemre kifejtett kedvező biokontroll hatás, amit a sziderofortermelő képesség eredményez. Hatására csökkenhet a talajeredetű kórokozó fonalas gombák száma és a talajból eredő fertőzési nyomás.

3) Növénynövekedés, hormontermelés. A talajbaktériumok növényi növekedést szabályozó anyagokat, auxint, gibberellint, citokinint szintetizálnak, amelyek elősegíthetik a kultúrnövény csírázását, gyors egyenletes kelését, a gyökérzettömeg növekedését, ezáltal hatással lehetnek a termés mennyiségére.

4) Talaj- (szerkezet-) javító hatás. A tarló szerves anyagának, valamint a talajban lévő növényi maradványoknak a gyors és hatékony lebontásával hozzájárulhat a talajszerkezet javításához, végső soron a humuszmennyiség és minőségtartalom növeléséhez. Fontos lehet a mikroorganizmusok nyálkaképző képessége és a talajok mikroszerkezetére, morzsaállékonyságára (aggregátumstabilitásra) kifejtett hatás is.

kisparcellak — 1. kép. Kísérleti kisparcellák kialakítása az alginit és egy baktériumtrágya vizsgálatára gyengén savanyú homoktalajon

Kísérlet kukorica jelzőnövénnyel

A területen május első dekádjában 6 db, 5 × 10 m-es, majd ezeknek a blokkoknak a megfelezése után 5 × 5 = 25 m²-es területen lettek kialakítva a kísérleti kisparcellák (1. kép). A talaj fizikai-kémiai tulajdonságait a 2. táblázatban összegeztük.

A parcellákra az alginit számított mennyiségeit két rétegben szórtuk ki, az oltóanyagot pedig ezt követően a talajfelületekre permeteztük egyenletesen, szintén két rétegben; majd ezek azonnal a felületi rétegbe bedolgozásra kerültek. A kontroll parcellákra a nagy nyomáson és hőmérsékleten (1 atm, 21 ^oC, 20 percig, autoklávban) „elölt” oltóanyag azonos adagú víz felhasználásával lett kipermetezve. A kontroll parcellák is megkapták tehát azt a mennyiségű vizet, amit az alginittel és biotrágyával kezelt parcellák, hogy ne a víz, kizárólag az élő baktériumok és az alginit hatását mutassa a kísérlet. A terület a fentieken kívül más anyagot, műtrágyát nem kapott. A vetésre ásóboronával történt magágynyitást követően május 15-én került sor, kukorica- (Zea mays L.) P9537 hibriddel.

A kísérletben beállított kezelések és jelölésük a következő volt: A-alginit: A0, A5 és A10 dózisokban. B-baktérium, 1,5 l/ha mennyiségben, a kontroll kezelésnél elölt formában. A növény- és talajmintázás a kukorica fejlettségének R2 fázisában (a hólyag stádiumban) történt, a szegélyhatás elkerülése miatt a parcella középső három sorából. A levélminták (50 db/parcella) begyűjtése során a csővel szemben elhelyezkedett, teljes, sérüléstől mentes, tiszta levelek kerültek levágásra. A talajminták a parcellák középső három sorából származtak, 50 cm-enkénti lefúrásokból, 20 cm mélységből 1 db kompozitminta készült (2. kép).

2. kép. A sorok közül vett furatokból kompozit talajminta készült a 0–20 cm-es „ásott” rétegből

A nitrogéntartalom mérése vízgőz-desztillációval és automata titrálóval, a P-, K-, Ca-, Mg-, Na-, Fe-, Mn-, Zn-, Cu, B-, Mo-tartalom pedig HNO₃/H₂O₂roncsolást követően ICP-OES spektrométerrel történt, akkreditált laboratóriumban.

A talaj pH_(H2O) és pH_(KCl) meghatározása az MSz-08-0206/2-1978 szerint történt. A talaj T-S értéke a fogyott lúg (NaOH) mennyiségéből került kiszámításra 5 g talajmintából. A humuszminőség-vizsgálatokat a Hargitai-féle két oldószeres módszerrel végeztük, 0,5% NaOH-os és 1% NaF-os kivonatokból (Hargitai, 1963). A NaOH-ban a savi karakterű valódi humuszanyagok oldódnak (fulvosavak, huminsavak), míg a NaF-ban a stabilabb szerkezetű, kondenzáltabb huminanyagok. A fotometrálásra 4 hullámhosszon került sor (400, 480, 540, 670 nm). A több hullámhosszon való mérést az indokolja, hogy a humuszanyagok molekulatömege és így fényelnyelése igen széles spektrumon változik.

A Hargitai-féle humuszminőség-index a NaF-os és a NaOH-os szűrlet abszorbanciáinak hányadosa (Q=ENaF/ENaOH). A humuszstabilitási index pedig a következő képlettel számítható: K = ENaF/(H × ENaOH), ahol a H a humuszmennyiséget jelenti.

A dehidrogenázenzim (DHA) meghatározását Veres és munkatársai (2013) közlése szerint végeztük, fotométer segítségével. A talajban előforduló mikrobacsoportok élősejtszámát MPN (Most Probable Number, azaz a legvalószínűbb élő sejtszám) módszerrel határoztuk meg az MSZ 21470-77 : 1988 szerint, és úgynevezett Hoskins-táblázat alapján számítottuk.

A termésbecsléshez szükséges mintákat a parcellák középső soraiból szedtük. A protokollnak megfelelően 13,12 fm hosszon található csöveket gyűjtöttük be válogatás nélkül, majd morzsolást, súlymérést és szemnedvességmérést követően az egy hektárra vetített májusi morzsolt szemtömeget a Magyar Kukorica Klub által működtetett termésbecslés-kalkulátorral végeztük el.

Az alginit és a baktériumtrágya egyszeri és kombinált hatásai

Az alginit és az oltóanyag együttes alkalmazása kedvezően befolyásolta a talaj vizsgált kémiai és biológiai tulajdonságait. Önmagában az alginit és az oltóanyag is kifejtette kedvező hatását a talajok legtöbb mért tulajdonságára. A legfőbb paraméterek, így a szervesanyag-tartalom változása, a talaj szerkezetességének alakulása, a terméseredmények növekedése ugyanakkor csak a 2 termék kombinált hatásánál javultak.

A talaj kémhatása

A felhasznált alginit kedvező, semleges pH-tartományba emelte a talajok savas jellegét már az 5 kg/m² alginit használatával is. Az alginit hatására a hidrolitos aciditás (y1) értéke is csökkent (3. táblázat).

A humusztartalom változása

A kezelések hatására a humusztartalomban (H%) a legjelentősebb változást a 10 és 5 kg/m² alginit és 1,5 l/ha oltóanyag együttes alkalmazásával lehetett elérni, ehhez már a legkisebb mennyiségű (5 kg/m²) alginit is elégnek bizonyult. A két termék (alginit és oltóanyag) szinergista, pozitív együtthatása a humusztartalomra megkérdőjelezhetetlen. A humuszminőséget (Q) vizsgálva leginkább csak a gyenge minőségű humusz alakult ki, de a humuszosodás kezdeti állapotában elért javulás megfigyelhető volt (1. grafikon).

A felvehető makro-, mezo- és mikroelemek mennyiségének változása

A kezelt vizsgálati parcellák N-, P-, K-szolgáltató képessége javult (4. táblázat).

A nitrogén- és a káliumtartalomra a legnagyobb javulást az alginit és az oltóanyag együttes hatása eredményezte. A foszfor mennyiségének javulására ugyanakkor a 2 termék együttes hatása nem igazolódott. A felvehető mezo- és mikroelemek közül elsősorban a Mg, Fe, S mennyiségének pozitív változása a szembetűnő. Az oltóanyagban lévő baktériumok tevékenységét a mezo- és mikroelemek további mobilizálására azonban statisztikailag nem lehetett alátámasztani (5. táblázat).

A kezelések hatása a talaj kationcsere-kapacitására

A parcellában mért S-értékek (Ca²⁺; Mg²⁺; K⁺; Na⁺) jelentősen megnövekedtek a kezelések hatására, míg a savanyúságot okozó ionok aránya (Al³⁺; H₃O⁺), azaz a T-S-érték ennek megfelelően arányosan csökkent. Alginit hozzáadásával a parcellák talajaiban a kicserélhető kationok egymáshoz viszonyított aránya is megváltozott, a Ca²⁺részaránya javult. A bázistelítettség nőtt, a talaj 61,29%-os telítetlen állapotból 78–82%-os gyengén telítetté vált, míg a kicserélhető kationok relatív mennyisége (U%) csökkent. A kationcsere-kapacitás kedvező értékeinek kialakuláshoz az 5 kg/m²alginitdózis is elegendőnek bizonyult (6. táblázat).

A kezelések hatására bekövetkező jobb talajállapot hozzájárult a kukoricanövények tápanyagszintjének a javulásához is. Az elvégzett levélanalízis-vizsgálatok minden parcellánál, minden egyszeri és kombinált kezelésnél a növények jó tápanyag-ellátottságára utaltak. Ez a pozitív hatás ugyanakkor leginkább csak az alginit- kezelésekkel mutatott egyértelműen pozitív összefüggést (pontos analíziseredmények a szakdolgozatban).

A mikrobiális aktivitás alakulása

A dehidrogenáz- (DHA-) enzim vizsgálatánál a legnagyobb biológiai aktivitást a 10 kg/m² alginitnek az 1,5 l/ha mikrobiális oltóanyaggal történt kezelése mutatta (0,1557 TPF μg/g talaj sz.a.), amely a kontroll parcellában mért érték duplája. A mikrobacsoportok élősejtszámára (MPN) a legnagyobb hatást szintén a 10 kg alginit és az 1,5 l/haA10) adta. A baktérium és gombák aránya azonban lényeges változást nem mutatott, a B : G = 8,4 : 1 lett, ami a kontroll parcellában is hasonlóképpen alakult (B : G = 8,5 : 1), hiszen az elvégzett kezelések mindkét mikrobacsoportnál arányos növekedést eredményeztek. Felismerhető ugyanakkor, hogy a legnagyobb mértékű alginitkezelés egyúttal javította a bevitt mikroorganizmusok túlélési esélyeit is. A baktériumok és a mikroszkopikus gombák kitenyészthető csíraszámértékeit a 2. grafikon mutatja be a kezelések hatására.

A kezelések termésre gyakorolt hatása

A legnagyobb termést (12 253 kg/ha) a 10 kg/m² alginit + az 1,5 l/ha oltóanyag kezelés adta, amely a kontroll parcellához viszonyítva 1760 kg-mal jelentett többet hektáronként. A legkisebb termés a kontroll, azaz a kezeletlen parcellán volt realizálható. Az 5 kg/m² alginit és a baktériumkezelés a kontrollhoz viszonyítva 12,53% pluszt, míg önmagában az alginit-kezelés 11,76% többlettermést eredményezett. Külön említésre érdemes, hogy a levélanalízis nem tett lényegi különbségeket a kezelések hatásában, de a terméseredmények vizsgálata mégis a 10 kg/m² alginit és a baktériumtrágya kombináció jobb hatását igazolta, ez 8%-kal nagyobb termést adott a vizsgált gyengén savanyú talajon (7. táblázat).

Mit jelentenek ezek az eredmények a gazdáknak?

A kísérlet megmutatta, hogy a gyengén savanyú homoktalajok talajfizikai, -kémiai és -biológiai tulajdonságaitól erősen függ az elérhető termés mennyisége. Elsődlegesen fontos ezeknek az alapvető talajtulajdonságoknak a vizsgálata és a javítása ahhoz, hogy a talaj életereje javuljon, és képes legyen ez a háttéralap a biológiai talajerőt is javítani. A bemutatott vizsgálatok, így a humusz mennyisége mellett a Hargitai-féle humuszminőségi vizsgálatok is megmutatják azt, hogy a talajélet a szerves anyagok feltárásában és a növények védelmében is milyen kulcsfontosságú szerepet tud betölteni.

A humusz mennyiségi és minőségi tulajdonságaitól is függ, hogy a talajbiota eredményesen tudjon hozzájárulni az elvárható terméshez és a növény/talaj élettani-fiziológiai, egészségi állapotához is. Ennek a biológiai életerőnek, a talajélőlényeknek is szükségük van azonban a megfelelő talaj- (élet-) körülményre ahhoz, hogy az elvárt tevékenységüket kifejthessék. Az alginit azon túl, hogy a savanyúbb jellegű talajban a fizikai-kémiai tulajdonságokat javította, élőhely-támogatást tudott nyújtani a talajorganizmusoknak is. A kívülről bevitt, előzetesen szelektált mikrobák mint oltóanyagok a megjavult élőhelyi tulajdonságokat nagyobb aktivitással (enzimvizsgálatok alapján is) jelezték. Az eredmények megmutatták azt is, hogy a talajoltó készítmények használatánál is fontos lenne a talajállapot előzetes vizsgálata, és a rosszabb, nem kedvező talajtulajdonságok előzetes vagy egyszerre történő javítása.

Használjuk fel a rendelkezésre álló talajvizsgálati adatokat ahhoz, hogy az elvárt termés mennyisége a legkisebb ráfordítással a biológiai talajerő jobb ki- és felhasználásával növekedhessen. Ehhez az itt bemutatott talajbiológiai, talajélet-vizsgálatok szükségessége sem kérdéses.A felhasznált irodalmi források a szakdolgozatban és a szerzőknél találhatók meg. Az elvégzett talajbiológiai vizsgálatok a MATE Környezettudományi Intézet Agrárkörnyezettani Tanszékén folytak ([email protected]). Az eddigiekben már az ötödik évfolyamot számláló biológiai talajerő-gazdálkodó mérnök/szakember képzésre vonatkozó további információk a

következő linken érhetők el: https://uni-mate.hu/képzés/content/biológiai-talajerő-gazdálkodási-szakmérnök-szakember-szakirányú-továbbképzés

A sorozat előző részei az alábbi linkeken érhetők el: