Extenzív és konvencionális földhasználatú területek talajbiológiai összehasonlító elemzése a Csallóközben
Mottó: Vissza a gyökerekhez! Biológia nélkül a talaj „csak” geológia. Építsd az életet, hogy „termő” talajod legyen!
A földhasználat alapvetően meghatározza a talajok állapotát és működési határait. A növénykultúra az a másik adottság, ami ezt oda-vissza hatásként befolyásolja. Az időszakosan túlnedvesedő réti talajon egy intenzív mezőgazdasági gabonatábla és egy extenzív gyümölcsös talaja került vizsgálatra. A több mint 20 éve nem bolygatott területen a humuszréteg mélysége, a humusz mennyisége, de a talaj vízmegtartó képessége, nedvességtartalma és a földigiliszták száma vagy a talaj szerkezetéhez kedvezően hozzájáruló enzimaktivitás és mikorrhizaglomalin-tartalom is az átlagosnál jobbnak bizonyult. A szántás által rendre felkeveredő és a mélyebb rétegből a meszet felhozó, lúgossá váló pH is a meggondoltabb „művelésre” figyelmeztet.
A Csallóköz tájegység és a kécsi vizsgált terület
Csallóköz Szlovákia délnyugati részén fekszik, ez Európa legnagyobb folyami szigete. Zárt földrajzi egységet képez, északról a Kis-Duna, délről a Duna határolja. Szlovákia többi részétől nagyban eltérő arculatú tájegység. Ezen a sík, viszonylag kis kiterjedésű területen a Duna folyása lelassul, a hordalék nagy részét lerakja. A Csallóköz hossza 84 km, szélessége 15–30 km között változik. Területe 1885 km²,188 519 ha. Tengerszint feletti magassága 105 és 129 m között változik. A Csallóköz éghajlata kedvező, ez Szlovákia legmelegebb területe. Az évi átlagos hőmérséklet 10 ̊C, a téli átlaghőmérséklet is az országban általában a legmagasabb, -2 ̊C. Gyakran vannak hó nélküli telek, a szélcsendes napok azonban ritkák, az év nagy részében északnyugati szél fúj. Az évi átlagos csapadékmennyiség szlovákiai viszonylatban a legkisebb, ami 500–550 mm-t jelent.
Kiváló talaj, jó klíma és megfelelő vízellátottság jellemzi, így méltán nevezik az ország éléskamrájának, aranykertnek. Napjainkra jelentős antropogén behatások érték, intenzív mezőgazdasággal jellemezhető, erdőtlen (helyenként ártéri erdők maradványaival tarkított) tájjá változott. A vízfolyások, vizes élőhelyek közvetlen közelében ártéri talajok alakultak ki. Kécs puszta volt, tanyavilág, ahol családok éltek és gazdálkodtak. Fényes Elek 1851-ben kiadott korabeli leírása alapján a 12, magyar lakosú tanyavilághoz több mint 400 hektár földterület tartozott, amelyben 140 ha szántó,160 ha kaszáló, 100 ha nádas, mocsaras terület és 3 ha gyümölcsös különült el.
Az intenzív és konvencionális talajművelés szervesanyag-vesztést okozott. A bolygatás nélküli, extenzív talajszelvényben a humuszos réteg nagyobb, 40–45 cm-es, az intenzíven művelt terület 35 cm-es vastagságával szemben
Napjaink tájhasználatát a konvencionális növénytermesztés jellemzi. Még ott sem találunk kaszálót, illetve legeltetéssel hasznosított területeket, ahol a termőhelyi adottságok azt indokolnák. A kijelölt, vizsgált parcellák is egy mély fekvésű, eredetileg réti, mocsári termőhelyként működtek. A 19. század második feléig (a lecsapolások kezdetéig) gyepgazdálkodás és vizes élőhelyek határozták meg a tájat. Napjainkra konvencionálisan művelt területek jellemzik, legfőbb haszonnövények a gabonafélék és a kukorica. A beékelődő extenzív művelésű gyümölcsös ritkaság a tájban (1. kép).
A parcellák jellegzetességei
A parcellák kiválasztása a táj mikrodomborzata alapján történt. A vizsgálatok során egymással közvetlen szomszédságban álló, de eltérő művelésű területek kerültek összehasonlításra. Mindkét művelési mód 2-2, egyenként ezer négyzetméteres parcellát jelent. A konvencionális területet a lecsapolások óta folyamatosan művelik, itt intenzív szántásos, műtrágyákra és növényvédő szerekre alapozott növénytermesztés folyik, jellegében két fő-, gabona- és kukoricanövénnyel. Az extenzív terület 1990 óta gyümölcsösültetvényként művelt, extenzívvé válása a 2000-es évek elején kezdődött, több mint 20 éve nem történt talajbolygatás.
A talajvizsgálatokhoz átlag kompozitminták készültek. A négyzet alapterületű parcellák mindegyikéből 5-5 mintavételezési pontban, középen és az átlók közepéből történt a talajok begyűjtése 2-2 mélységből. A konvencionális gabonatáblán a 0–20 és a 20–40 cm átlagmintázása történt, az extenzív gyümölcsösnél pedig a 0–30 és a 30–60 cm mélységeké. A három évszakot átívelően (tavasz-nyár-ősz) összesen 120 minta készült, amiből évszakonként 4-4 átlagminta került vizsgálatra a kétféle mélységből. Az első mintavételezés ideje 2021. 04. 21., a másodiké 2021. 07. 03., a harmadik pedig 2021. 10. 03-án történt.
A konvencionális táblától 10 méterre és az extenzív parcellán belül is egy-egy 180 cm mély talajszelvény is készült, ahol szemrevételezéssel is vizsgáltuk a textúrát, a szintezettséget, a mésztartalmat, a pH-t, a humuszt, a talaj színét és a biogénelem-kiválásokat is. A talajnedvesség vizsgálatához a -10 °C-on tárolt, majd a szobahőmérsékletre felengedett mintákat súlyállandóságig szárítottuk, majd a vízvesztés értékét százalékra átszámoltuk. A talajbiológiai vizsgálatok során a dehidrogenázenzim-aktivitás (DHA), a legvalószínűbb baktérium- és gombaszám, valamint a glomalinmennyiség mérése történt. A konvencionális területen a vegetációs év során elvégzett kezeléseket az 1. táblázat mutatja.
Az extenzív gyümölcsösben ezzel együtt az év során csak egy egyszeri (júniusi) kaszálás történt. A talajhasználat közötti különbségek A talaj kialakulásában az időszakos túlnedvesedés játszott fő szerepet. Ennek megfelelően a szelvény a réti talajtípusok jegyeit hordozza magán. A talajok mélységi szerkezetének feltárásakor is szembetűnő különbségek adódnak (2. kép).
A humuszos „A” szint vastagsága mindkét helyszínen éles határvonalat képez a „B” szinttel. A gyümölcsös talajában a felső 30 cm-en jellegzetes talajszerkezet alakult ki, az alatta lévő 30–40 cm-es mélységben még erősen látszanak az egykori talajművelés tömörödöttebb talajrétegének a nyomai. A talajbolygatás elhagyása és az állandó növényborítottság hatására a talaj felső 10–20 centiméterében már kialakult az aprómorzsás szerkezet. Az A szint felső 1–2 centimétere szerves törmelékben gazdag, a felső 10–20 cm-ben a lágy szárúak gyökérzete látható. A szelvény egésze erősen meszes, a szénsavas mész 0–30 cm-en 14,27%, a 30–60 cm-en 28,86%. Mészgöbecsek a „B” szintben találhatók nagy mennyiségben.
A talajszelvény felső 90 centimétere tömörödött, amit a nagy mésztartalom tovább fokoz. A laboratóriumi vizsgálatok magas kötöttségi (Af) értéket állapítottak meg. A konvencionális területek Af értéke az egyik esetben 60 feletti lett, a többi érték 55 körül alakult. A magas agyagtartalom és a rossz levegőzöttség miatt glejes tulajdonságok is felfedezhetők, 90 cm alatt durvább szemcséjű lesz a talaj textúrája. A durvább, nagyobb szemcséjű rétegben (mivel kedvezőbbek az oxidáció feltételei) válik igazán rozsdafoltossá a szelvény. A talaj felső 10 cm-ében megfigyelhető „szeplőket” a „B” szintben található erősen tömörödött réteg tetején pangó víz okozza.
Kémhatás és talajszerkezet
A talajfelszín kémhatása a konvencionális területen lúgossá vált, pH = 7,32, mivel ott rendre bekeveredik a mélyebb meszes réteg. Az extenzív területnél ez az érték inkább közelíti a semlegest, pH = 7,04. A mélyebb rétegekben mindkét területen a talaj kémhatása a nagyobb mennyiségben jelenlévő mész hatására szintén magasabb értékeket mutat. A konvencionális szelvény humuszszintje igen erőteljesen, átmenet nélkül ér véget a 35 cm-es mélységben. Az extenzív szelvényben a humuszos „A” szint vastagsága nagyobb,40–45 cm; és a konvencionálishoz viszonyítva nagyobb átmenet figyelhető meg a szintek között. A konvencionális területen a talajfelszínhez közel (5–10 cm mélységben) is találhatók borsószem nagyságú mészgöbecsek.
Az összehasonlító szelvények ásása kora tavasszal, 2022. március 18-án történt. A talajszelvények az aszályos időszak ellenére is nedvesek voltak, aminek következtében a megduzzadt agyagszemcsék (szerkezethiányuk miatt) erősen kenődtek: konvencionális táblánál a teljes szelvényben, az extenzívnél a 20–40 cm-es mélységben. Szárazabb körülmények között ebben a mélységben figyelhető meg az erősen degradálódott talajszerkezet, a korábbi eketalp maradványa. A gyümölcsös felső 20 centimétere szép aprómorzsás szerkezetet mutat, a szántónál a talaj felső 5–10 centiméterében megfigyelhető a munkagépek által kialakult talajszerkezet. A művelt talajréteg egésze tömörödött, levegőtlen, szerkezet nélküli benyomást kelt. Túl nedves állapotban egybeálló masszaként viselkedik, ásása nehézkes. Túl száraz állapotban nagyon szilárd, ökölnagyságú rögökké áll össze. A 2. kép jól szemlélteti a nyári szárazság és a talajszerkezet hiányának együttes hatását, a mély repedések keletkezését a területen.
A földpátokban, agyagásványokban gazdag talajra jellemző, hogy a duzzadóképes részecskékben gazdagok, ami erős víztartó tulajdonságot eredményez. A jó víztartó képesség védelmet biztosít a kiszáradás ellen, ami kedvező lehet a mikroorganizmusoknak és növényeknek az adott időszakban. Az agyagszemcsék összetömörödése miatt azonban a talaj levegőtartalma kritikussá válik, ami akadályozza a talajélőlények és a növények életlehetőségeit, különösen a vízzel telített időszakokban. Az oxigénhiány végül toxikózist is okozhat. Az extenzív területen nyáron, a száraz periódusban még 2 évtizedes jobb talajhasználat után is felismerhető a korábbi intenzív művelés során kialakult eketalpréteg. Szerkezetét a talajélet-intenzitás helyenként áttörte, de 20 és 40 cm között még láthatók a talajdegradáció nyomai.
A levegőtlenség, a vízpangás és a glejesedés a humuszos „A” szintig erősen megnyilvánul. A glejesedés előfeltétele a felhalmozódási és kilúgzási szint vízáteresztő képessége közötti nagy különbség. Ennek következtében nagyobb csapadékmennyiségnél víztorlódás keletkezik a két szint határán, ami kitölti a talajpórusokat, így reduktív körülmények jönnek létre. A pangó, vizes jellegre utal, hogy a szürkés, glejes szín a talajszelvény felső részében erőteljesebb, míg az alsó részben a vörösesrozsdás szín dominál. A vizsgált talaj hajlamos a túlnedvesedésre, amit a talajművelési technológia megválasztása során figyelembe kell venni. Ha a területet időről időre túl nedvesen művelik, az a talajszerkezet erős további romlását, degradációját idézheti elő (WRB, 2006).
A talajhasználattól függő víztartalom
A talajnedvesség-tartalom a tavasznyár-ősz időszakokban került megvizsgálásra két különböző mélységben. Átlagosan a nem bolygatott, extenzív terület talajnedvessége volt nagyobb, 1,61%-kal. Jelentősebb különbségek a nyári időszakban, valamint a nedvesség mélység szerinti eloszlásában mutathatók ki. Nyáron a talajnedvesség átlagosan 3,7%-kal volt nagyobb az extenzív területeken. A művelt terület talaja a nyári melegben erősen kiszárad, azon repedések keletkeznek, ami még erősebb száradást okoz (3. kép). A talajnedvesség mélységi szintek közti eloszlása alapján elmondható, hogy a konvencionális területeken a nedvesség általában a mélyebb rétegekben nagyobb, míg a talajfelszín közelében a növények általi vízfelvétel és a szél/hőmérséklet kiszárító hatása miatt is rendre kevesebb. Az extenzív területeken ehhez viszonyítva fordított a víz eloszlása a talajban. Általában mindig a talajfelszínhez közelebb lett több a talajnedvesség, és sok esetben közel azonos volt mindkét szint nedvességtartalma. A talajfelszín közelében az extenzív parcellákon átlagosan 4,25%-kal több nedvesség volt a talajban, míg a mélyebb réteg összehasonlítása során átlagosan a konvencionális területeken volt nagyobb a talajnedvesség, 1,02%-kal.
Talajhasználat-függő szervesanyag- (humusz-) mennyiség
Az 1. ábra a Tyurin-féle módszerrel meghatározható humuszmennyiség értékeit mutatja. A kétféle talajhasználat nemcsak a humuszréteg vastagságát befolyásolta az adott talajszelvényekben, de a humusz mennyiségi értékeit is.
Konvencionális művelésnél a 0–20 cm-es rétegben a két minta átlagának értéke 3,8 H%, míg extenzív talajhasználatnál a 0–30 cm-ben mért minták átlagának értéke 5,2 H%-nak adódott.
A nyári meleg erősen kiszárítja a talajt. Az 55–60-as kötöttségű, nagy agyagtartalmú talajban hosszanti repedések keletkeznek, ami ezt követően a felszín még erősebb kiszáradását okozza az intenzív művelésű területeken.
A mélyebb rétegekben mért eredményeknél azonban a humuszmennyiség közel azonosan alakult mindkét talajhasználatnál (intenzívnél 3,9 H%, extenzívnél pedig 3,3 H%).
Talajhasználat-függő biológiai tulajdonságok
A 2. ábra a földigiliszták mennyiségét, számát mutatja be. Az erősen kötött talajon talajhasználattól függetlenül is igen alacsony értékek adódtak.
A konvencionális területekről vett 18 mintában csak 1 alkalommal lehetett 1 darab földigilisztát találni. Az extenzív művelési területeken a 18 mintából 9-ben, összesen 11 darab földigilisztát lehetett kimutatni. Jelentős az eltérés a két terület között, de az extenzív területen talált több földigiliszta száma sem képvisel túl magas értéket. A 3. ábra a mikorrhiza gombák által kiválasztott glomalin mennyiségét mutatja.
A glomalin egy nagy molekulatömegű, oldhatatlan glikoprotein, amely nagy mennyiségben tárolódik a gombahifafonalak sejtfalában. A glomalin mennyisége erősen meghatározza a talajok szerkezeti tulajdonságait, így a morzsalékosságát és a vízmegtartással, vízmegőrzéssel kapcsolatos talajtulajdonságokat is. Ennek az anyagnak a termelődése bizonyos fokú szezonalitást mutat. A termelődött glomalin a talajokból 6–42 évig is kimutatható Luco és munkatársai (2019) szerint.
Az intenzív talajhasználat csökkenti, a bolygatás elhagyása pedig megőrzi a humusz mennyiségét. A bolygatás hatása a talajok felső és alsóbb, nem vagy kevésbé művelt rétegének a vizsgálatával is kimutatható.
A glomalin termelődésének feltétele a növények és mikorrhiza gombák közti együttműködés, a szimbiózis létrejötte és működőképessége. A mikorrhiza gombáknak szükségük van a stabil környezeti körülményekre, ezért jobban fejlődnek, illetve maradnak meg talajművelés nélküli viszonyok között. Mivel a glomalin számos pozitív hatást fejt ki a talajra, és fokozza az aggregátumok stabilitását is, ezért a talajhasználattal pozitív összefüggés várható. A glomalin vizsgálatára a felső talajrétegek mintáiban került sor. A konvencionális parcellák közel azonos eredményt mutattak, átlag 0,39 mg egységre jött ki a végeredmény. Az extenzív parcellák átlagosan háromszor annyi, 1,07 mg értéket hoztak, ami jelen esetben mutatta az elvárásokkal összhangban a bolygatás elhagyásának a kedvező hatását.
Gombák, talajélőlények
A legvalószínűbb- (MPN) gombaszámvizsgálatok alapján a konvencionális és extenzív parcelláknál is a tavaszi mintákból származtak a legkisebb eredmények. A gabonatáblán a nyári, aszályos időszak is alacsony értékeket adott, és csak az őszi betakarítás után, a nagy mennyiségű szármaradványok hatására nőtt meg a kitenyészthető gombaszám a talajfelszíni (0–20 cm) mintánál kimagasló 23 000-es (2,3 × 104) értékre. Az extenzív minták nyáron adták a legnagyobb gombaszámot, de még ekkor sem volt ez több, mint a 4300-as (4,3 × 103) értékek, ami 10-szer kevesebb mennyiséget jelent. A mikroszkopikus gombák száma általában egyenes arányban növekszik a területre került szerves anyagok mennyiségével. A konvencionális művelésnél éppen ezért tapasztalhatók ősszel a kiugró értékek. A vegetációs időszakban ehhez viszonyítva a felhasznált peszticideknek is gombaszámcsökkentő hatásai ismertek. A gombák számát az adott talaj lúgosabb pH-ja és a talaj levegőtlensége is korlátozza (4. ábra).
Az összehasonlító elemzések eredményei felhívták a figyelmet a konvencionális és intenzív talajművelés számos tényező által is kimutatható negatív hatásaira. A talajnedvességtartalom- és talajszelvény-vizsgálatokból is megállapítható, hogy a művelés hatására csökken a pórusok aránya, ezáltal a talajok levegőzöttsége, ami reduktív folyamatokat eredményez.
A talajok biológiai tulajdonságai, így a földigiliszták száma, a mikroszkopikus kitenyészthető gombák mennyisége és az endoszimbionta gombák általi glomalintartalom is a szerves anyagok mennyiségével, gyarapításával és a bolygatás csökkentésével, elhagyásával növelhető.
Mivel a talajban található levegő mennyisége alapvetően meghatározza a talajélőlények életfeltételeit, ezért a kevés vagy a túl sok víz és az anaerob körülmények is korlátozó tényezőként hatnak a talajbiológiai tulajdonságok alakulására. A talajélőlényekre a művelési mód erős befolyást gyakorol nemcsak az adott talaj tulajdonságai és a környezetfüggőség miatt, de a talajra/talajba került szerves anyagok és a bevitt „életidegen” anyagok miatt is. A humuszmennyiség-vizsgálatok rámutattak, hogy az alapvetően jó humusztartalommal rendelkező réti talaj humuszmennyisége 1,4%-kal lett kevesebb a húsz éve tartó intenzív művelés hatására. A bolygatás és talajkeverés elhagyása nemcsak a talaj optimális pH-ját, de a talajéletet erősítő szerves anyagok mennyiségét és minőségét is megőrzi.
A vizsgálatok a talajszerkezet-javító „talajművelési” technológiák alkalmazásának a szükségességére figyelmeztetnek. További információk, talajmonitoring-vizsgálati igények, a MATE Budai Campus Agrárkörnyezettani Tanszékén is elérhető szolgáltatások és szaktanácsadás a [email protected] címen kérhetők. Az irodalmi hivatkozások részleteiről a szerzők adnak tájékoztatást. A cikksorozatban bemutatott szakdolgozatok a hetedik éve, a MATE Környezettudományi Intézetének Agrár-környezettani Tanszékén folyó biológiai talajerőgazdálkodó szakirányú továbbképzés keretében készülnek. A képzésről és a jelentkezésről a uni-mate.hu/képzés linken tájékozódhatnak.
A sorozat előző részei az alábbi linkeken érhetők el:
Biológiai talajerő-gazda(g)ság – 1. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság – 2. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 3/1 rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 3/2. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 5. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 6. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 7. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 8. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 9. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 10. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 11. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 12. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 13. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 14. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 15. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 16. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 17. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 18. rész
Sorozatszerkesztő és társíró: Biró Borbála, a biológiai talajerőgazdálkodó szakirányú továbbképzés szak indítója (SZIE-MATE, Budapest)
KÉSZÍTETTE: PAXIÁN ERIK, A 2022-BEN MEGVÉDETT SZAKDOLGOZATA ALAPJÁN (TANSZÉKI KONZULENS: KOTROCZÓ ZSOLT)
