Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 14. rész

Talajszínkép-elemzés gyors körpapíros módszerrel a talajegészség és a talajvitalitás kimutatására

MOTTÓ: VISSZA A GYÖKEREKHEZ! BIOLÓGIA NÉLKÜL A TALAJ „CSAK” GEOLÓGIA. ÉPÍTSD AZ ÉLETET AHHOZ, HOGY „TERMŐ” TALAJOD LEGYEN!

A talajok egészségének vizsgálatára sokféle módszer létezik. A Pfeiffer-féle körpapír-kromatográfia, a kroma-teszt még kevéssé ismert. A módszer során egy kör alakú szűrőpapírt itatnak át fényérzékeny ezüst-nitrát oldattal, majd száradás után a vizsgált talajminta nátrium-hidroxidos vizes oldatával kezelik azt, és természetes fényen megszárítják. A száradás közben színes kromatogrammintázatok jönnek létre a papíron, ezek azok a talajképek, talajszínképek, amelyek információt szolgáltatnak. A mintázatok arányban vannak a talaj szervesanyag-tartalmával, annak minőségével, a talajban található felvehető vegyületekkel, és mindemellett jó összefüggést mutatnak a talaj egészségével és vitalitásával is. A teszt a talaj minőségének és javulásának is jól nyomon követhető, látványos indikátora.

A kroma-teszt alkalmazása és különféle felhasználási területei jól kivitelezhető eszközöknek bizonyulnak, és jól illeszkednek a már gyakorlatban is széleskörűen alkalmazott egyéb fizikai-kémiai vizsgálóeljárások eredményeihez. A módszer viszonylagos egyszerűsége ellenére is megbízható és következetes, jól megismételhető és informatív analíziseredményeket szolgáltat, szemléletes módon. A Demeter biodinamikus gazdálkodási rendszernél és a termények auditálásánál egyik előfeltétel az ellenőrzött gazdaság talajának kroma-vizsgálata, így az egyre inkább beépül a mindennapi gyakorlatba. A kroma tesztelési módszer egyik legelismertebb oktatója J. R. Rivera, aki eredményeit széles körben ismertté tette az 1980-as években. A szakdolgozatban a kroma-tesztet három eltérő minőségű, iparszerűen művelt (hagyományos mezőgazdasági) termőterületről begyűjtött talajmintánál alkalmaztuk.

A kroma-teszt módszer

Az élő talajmintából gyenge nátrium-hidroxiddal kivonatot készítünk. Az oldat képes kivonni a talajban lévő mikroorganizmusok nitrogéntartalmú és egyéb szerves, szervetlen, csak rájuk jellemző tipikus anyagcseretermékeit. Egy kör alakú papír szűrőlapot használunk a továbbiakban, amely ezüst-nitrát oldattal van átitatva és megszárítva. Ezt követően kerül a talajoldat a körpapír közepére. Ahogyan a talajoldat végigfut a papírban, ott ezüst-hidroxid (AgOH) keletkezik, ami fény hatására ezüst-oxid (Ag₂O) csapadékot képez. Ez adja alapvetően a kromatogram sárgás-barnás-feketés és árnyalatos színeit, mintázatait. A talajoldatban lévő ásványi és szerves anyagok (fehérjék, nukleinsavak, zsírsavak, enzimek és humuszanyagok) reagálnak az ezüsttel, komplexek alakulnak ki, amelyek az oldhatóságuk és a mozgásuk szerint jellegzetes, különleges színű, különböző sugarú köröket, íves és szabályos mintázatok sorozatát képezik a papírban. Amellett, hogy a kromatogramok egyedülállóak, minden anyagcsoportot jellegzetes színes mintázatok képeznek le. Minél nagyobb például a nitrogéntartalmú anyagok mennyisége, annál nagyobb a vegyületek által képzett gyűrűalakzat és a jelen lévő színek erőssége, intenzitása; az annál inkább közelíti továbbá az aranyozott árnyalatú harmonikus jelleget. Ezek az oxigén (oxidálószer) vagy a kén (redukálószer) jelenlététől függően változnak, amiket a talajminta összegyűjtésének időpontjában a benne található és domináns mikroorganizmusok szabadítottak fel. A nagyobb mennyiségű nitrogént tartalmazó minták oldják az ezüst-oxidot, és ezüst-amino-komplexet [Ag(NH₃)₂]⁺ alkotnak, ami fehéres-sárgás jellegű színeket eredményez a kroma központi zónájában.

A talajminták értékelése a kroma-teszt alapján

A kromatogram központi része az a hely, ahol a vizsgált talajmintában jelen levő összes anyag a kapillárisjelenség által, a kanócon keresztül átáramlik. Ez a legbelső réteg, a levegőzöttség vagy az oxigenizáció zónája, ahol a vizsgált talajmintában lévő anyagok először megjelennek. Az ilyen központi zóna hiánya tömörödött, rossz szerkezetű vagy szerkezet nélküli, levegőtlen talajokat jelez. A központi zóna kialakult színeződése is fontos jelzés, amiből következtetni lehet a művelés módjára. Az iparszerűen művelt talajok mintáit gyakran a nagyon jól meghatározott és jellegzetes fehér színű központi zóna jellemzi. Ez a műtrágyákkal talajba juttatott nagy nitrogéntartalmú anyagok és a gyomirtó szeres kezelések kölcsönhatásának az eredményeként alakul ki. Ha krémes fehér színű a központi zóna, és finoman elhalványulva megy át a következő (ásványi) övezetbe, az jó állapotú, nem tömörödött és kellően porózus szerkezetű, bőséges szervesanyag-tartalmú, kiemelkedő mikrobiológiai és enzimatikus aktivitású talajt jelez.

A kroma-teszt második övezete az ásványi övezet, mivel ennél a rétegnél összpontosulnak a talajminták ásványi anyagai. Ez az a terület, ahol a legnehezebben mozgó vegyületek a talajmintából csapdába esnek, és ott kiválnak, lerakódnak, nagy molekulájú anyagok gyűjtőhelyeként. A harmadik övezet a fehérje- vagy szervesanyag-zóna, amelynél kifejeződik a szerves anyagok jelenléte vagy hiánya. A mintázat információt ad arról is, hogy a humuszanyagok integrálódtak-e a talaj ásványi kolloidjaival, vagy azok biológiailag aktívak-e? Ha a közbenső zóna teljesen hiányzik, annak oka az lehet, hogy a talaj teljesen ásványosodott, tömörödött, esetleg bizonyos rétegei lepusztultak az idők során (például az intenzív géphasználat miatt). Jelezheti a réteg az állandó növénytakarás hiányát, de utalhat az oldható műtrágyák és az egyéb mezőgazdasági kemikáliák (fungicidek, herbicidek és rovarirtók) intenzív használatára is.

Gyakran megfigyelhető a közbenső zónában a szerves anyag jelenléte, de a zóna teljesen elhatárolódik, anélkül, hogy az előző zónával (belső vagy ásványi zóna) integrálódna. Sok esetben a következő külső vagy enzimatikus zóna nem is létezik, ami azt mutatja, hogy a talaj biológiai aktivitásának a hiánya vagy a nagyfokú leromlása következett be. Ezt a negyedik és utolsó övezetet ezért enzimes vagy növénytáplálási zónának is nevezik. Ha az enzimes részterület fokozatosan és harmonikus átmenettel jelenik meg, nagyon halovány fényű hullámos felhők vagy a lágy kávébarna színű holdalakok jellemzik, akkor a tökéletes talajminőség csúcsát látjuk, mely teljesen egészséges, és telve van élettel. A kialakuló különböző felhők bőséget és a változatos, tartósan elérhető tápanyagokat mutatják a talajélet és a növényzet számára. Egy sor egyszerű és összetett tulajdonságú szerves vegyület: vitaminok, hormonok, enzimek jelenléte és nagy mennyisége laborvizsgálatokkal is igazolható.

A kroma kezelési területe a perem-szegély övezet, ahol az elemzés típusát, valamint a talajminta felvételének dátumát és helyét rögzítik. Ezek az adatok később is visszakövethetővé teszik a vizsgálatot, így időben is láthatóvá válik a talaj jobb állapota, de annak rosszabbodása is.

Hogyan jelzi a kroma a vizsgált talaj javulását?

A kromatogramokban sugármintázatok kifejlődései is megfigyelhetők. Ezeket a szűrőpapírban kialakuló oldatáramlások és csapadékot képző talajoldat-összetevők lerakódásokat okozva alakítják ki. A középső zónából induló egyszerű vagy elágazó, toll- és facsemete, tüske- és tövisalakú utak, csatornák is kialakulnak a körpapíron. Jó minőségű talajok esetében a központtól kifelé futó csatornák tüskék felhős, holdas, táskás és fog, fogazat alakzatokban végződnek. A sugármintázat teljes hiánya jelzi a teljesen leromlott talajokat, amelyek a nehéz gépesítés miatt tömörödöttek, szerkezet nélküliek és levegőtlenek. Ha a korongon sugármintázatok jelennek meg, azt jelzik, hogy a talajok jobb szerkezeti minőségűek, a mikrobiológiai aktivitás növekedésével megkezdődött a tartós szerves anyagok felhalmozódása. Amennyiben a kromatogram különböző útjai vagy csatornái kinyílnak vagy szétrobbannak a mintázat külső övezetében, és enyhe kávébarna színű, különböző méretű felhőcskéket vagy holdakat alakítanak ki, az a kiváló minőségű talaj jele (2. ábra).

Hazai talajok tulajdonságai és kroma-színképek

A szakdolgozatban három hazai talaj szűkített vizsgálata és kroma-színképelemzésének eredménye került bemutatásra. A talajminták Győrsövényházáról származtak, M1 – Nagyrózsás dűlő, M2 – Répa-sziget dűlő, M3 – Bezi pihenő, Puszta dűlő. A talajminták szűkített vizsgálati eredményeit az 1. táblázat mutatja be. A minták kiválasztásánál elsősorban a talaj szervesanyag-mennyiségét vettük alapul, hogy az reprezentálja a nagyobb, a közepes és az alacsonyabb szervesanyag-mennyiségeket is a talajokban.

Kerestük a kroma-teszt eredményessége, mintázata és a talaj szervesanyag-tartalma közötti összefüggéseket. Nyilvánvalónak gondoltuk azt is, hogy a nagyobb humusztartalommal nagyobb talajbiológiai aktivitás társul. Ezekhez a talajmintákhoz készültek el a kroma-színképelemzések, amelyeket a 3. ábra mutat be. A három talajhoz további vizsgálatként nitrogén- és foszforvegyületeket is adtunk, keresve azt, hogy vajon milyen változások és mintázati eltérések következhetnek be a műtrágyák alkalmazásánál. A minták színképelemzési kroma-tesztje a párhuzamosan vizsgált egyéb szűkített talajvizsgálati eredmények közül láthatóan leginkább a talajok nitrogéntartalmával, ezen belül is a kimutatható nitrát mennyiségével van összefüggésben.

További nagy különbségek adódtak a talajok humusztartalmával is, amely szerint az M1-es minta nagyobb humuszmennyiségét kiterjedtebb és fogazottabb mintázat és világosabb, aranysárgásabb színek is jelzik. Megjelennek a papíron sugaras mintázatok és lerakódások is. Ezek a jellegzetességek utalnak a talajok biológiai aktivitásának a jobb állapotára is, amit a harmadik (M3-as) minta szegényesebb és mintázatában is gyérebb kroma-tesztje mutat. A talajbiológiai aktivitás szinte teljes hiányát jelzi a 3-as talajban az is, hogy a központi övezet nem létezik, és ez a rossz, szerkezet nélküli, nem harmonikusan levegőzött talajokra jellemző. Az ásványi övezet uralja az egész képet, ami egyszínű sötétebb barnás színű. Elásványosodott, leromlott vagy, jobb esetben, fejlődő talajt jelez ez a tulajdonság.

Az erős szín az ásványi tápanyagok mennyiségére és elérhetőségére utal, de változatosság nélkül, a kiegyensúlyozottság hiánya jellemzi a talaj ásványi tulajdonságát. A szerves anyagok övezete gyakorlatilag nem is létezik az M3-as mintán. Az ásványi övből kisebb, szürkés fakó tüskék törnek be a táplálási övezetbe. Sugaras alakzatok gyakorlatilag nincsenek a képen. Az enzim-, táplálási övezet viszonylag széles, de egysíkú, alakzatok, színmintázatok nélküli. A talajélet szegényes, nem változatos, a mikroorganizmusok elsősorban nem a szerves világból, hanem az ásványiból élnek. Nem integrálja össze az ásványi és szerves világot, így a talajélet nem tudja jól és harmonikusan, megfelelő szinten ellátni tápanyagokkal a növényzetet. A talaj rossz minőségű, gyakorlatilag élettelen, szinte csak a mesterségesen bevitt sók táplálják a talajéletet, mely minden szerves anyagot azonnal felél.

A glifozát hatása

A 4. ábrán az M1-es talajhoz adott nitrogén- és foszforműtrágya eredményét, valamint a glifozát gyomirtó szerrel történt talajkezelés eredményét mutatjuk be. A talajbiológiai tulajdonságok jelentőségét mutatják az eredmények. A glifozát gyomirtó szer kereskedelmi adagjának a hatására a kroma-színképen a mintázat tompulttá vált, halványult, és kevésbé jelentkezett a csipkézettség vagy a fogazottság az eredeti talajjal összehasonlítva. A 4. ábra utolsó fotóján látható, hogy az M1-es mintán kialakuló bronzbarna színű vékony gyűrű lett az alapja a tüskéknek, ami azt mutatja, hogy valamilyen új szervesanyag-féleség jelent meg és kötődött meg a szervesanyag-övezetben a glifozát gyomirtó szer hatására. Ehhez viszonyítva, ha nitrogént adtunk a talajhoz, annak hatékonysága a harmonikusabb és aranybarna, sárgásabb színösszetételben mutatkozott meg. Foszforkezelés hatására pedig még inkább növekedett a színgazdagság és a mintázatok változatossága, csipkézettsége is. Ezeket a foszforoldásban aktív mikroorganizmusok enzimaktivitása képes ennyire szín- és mintagazdaggá tenni. A foszfor hatására az adott talaj biológiai aktivitásának az erős fokozódása jelentkezett.

Mire következtethetünk a vizsgálatokból?

A kroma-teszt módszer költséghatékony és könnyen elvégezhető, egyszerű elemzési eljárás. Helytállóságát mutatja, hogy részben képes helyettesíteni a talajok teljes körű kémiai és biológiai elemzését, és vizuálisan is láthatóak lesznek a talajokban jelentkező különbségek. Azokban az esetekben lehet jól használni, amikor bizonyos talajok általános termékenységének és minőségének az összehasonlítására van szükség, a pontos összetétel-mérések helyett, esetleg azt megelőzően, költségcsökkentés céljából. A vizuális színképek képesek tükrözni és látványossá tenni a talajtulajdonságok között megjelenő összefüggéseket és a működőképességben jelentkező harmóniát.

Mindez összefüggést mutat a talajok vitalitásával is, ezért az egyéb talajvizsgálatok és -elemzések mellett is érdemes a kroma-tesztet elvégezni. A teszt hasznos lehet a talaj biológiai életerejének a bemutatására, hiszen arányos az eddigiekben a klasszikus vizsgálatok során a „kitenyészthető” mikrobiológiai élőlénycsoportok számával és a hozzáférhető sokféle enzimes aktivitással is. A vizsgálatokkal továbbá jól követhető a talajok minőségének, életerejének és egészségének a javulása is. Ilyen lehet például az élettelen talajok revitalizálásának, megújításának az időkövetése különböző módszerekkel, vagy szennyezett talajok mikrobiális tisztítására alkalmazott eljárások összehasonlító elemzése is nagyobb költségek nélkül. A kroma-teszt eredményeinek az egyéb talajtani tényezőkkel történő összefüggés-vizsgálatával további finomítások érhetők el, a módszer ezzel folyamatosan fejlődik.

További információk a [email protected] címen kérhetők. Irodalmi hivatkozások a szakdolgozatban érhetők el. A dolgozat része a MATE Környezettudományi Intézetének Agrár-környezettani Tanszékén folyó biológiaitalajerő-gazdálkodó szakirányú továbbképzésnek, amiről az uni-mate.hu/képzés/content/biológiai-talajerő-gazdálkodási-szakmérnök-szakember-szakirányú-továbbképzés linken tájékozódhatnak. A következő évfolyam jelentkezésérére 2024 januárjában várjuk az újabb érdeklődőket.

SOROZATSZERKESZTŐ ÉS TÁRSÍRÓ: BIRÓ BORBÁLA, A BIOLÓGIAI TALAJERŐ-GAZDÁLKODÓ SZAKIRÁNYÚ TOVÁBBKÉPZÉS SZAK INDÍTÓJA (SZIE-MATE, BUDAPEST)

KÉSZÜLT HERCZEG BÉLA 2018-BAN MEGVÉDETT SZAKDOLGOZATA ALAPJÁN (TANSZÉKI KONZULENS: KARDOS LEVENTE)