A növénytermesztési térben az egyik legfontosabb elem a víz, amely többféle módon van jelen, és többféle formában vesz részt a növények anyagcseréjében. Fontosságát mutatja, hogy nélküle nem működne az asszimiláció, a légzés, a párologtatás és számos, a növényi szövetekben, sejtekben végbemenő különböző anyagszállítási és fiziológiai folyamat.
Atalaj vízkészlete a növények vízigényét (ezzel tápanyagfelvételét) biztosítja, amely a fiziológiai, szárazanyag- és termésképződési folyamatok alapját jelenti. A magasabb rendű növények életfolyamataikat tekintve sokkal érzékenyebben és gyorsabban reagálnak a növénytermesztési tér vízháztartásának változására, mint egyéb környezeti tényezők módosulására, azaz nagymértékben függnek a vízellátástól, a rendelkezésükre álló víz mennyiségétől.
A növénytermesztési gyakorlatban a víznek kiemelkedő szerep jut azáltal is, hogy képes befolyásolni az egyes természeti és termesztéstechnológiai tényezők hatását, így a termelés hatékonyságát. Ezért a szakemberek számára hasznos a szélsőséges vízháztartási helyzetek, azok növényállományra gyakorolt hatásainak tanulmányozása. Az agrotechnikai tényezők jelentősen befolyásolhatják a növénytermesztési tér vízháztartását. A mostani lapszámban elinduló háromrészes cikksorozatban a kukoricaállomány talajának vízgazdálkodását tanulmányozzuk, illetve megnézzük, hogy néhány agrotechnikai elemmel hogyan befolyásoljuk a vízháztartási folyamatokat, és ebből milyen előremutató megoldásokat találhatunk a jövőbeni szélsőséges, leginkább aszályos nyaraink közepette kukoricatermesztésünk eredményesebbé tételére.
A kukorica gyökerezési mélysége 150–200 cm is lehet, ha számára megfelelőek az időjárási, agrotechnikai feltételek, a talajtulajdonságok (művelhető réteg vastagsága, nincs káros tömörödés). A gyökértömeg nagy része – 70–80%-a – a felső 100–120 cm rétegig hatol le, de ennél mélyebb rétegekben is találkozunk kukoricagyökérrel. Egyértelmű tehát, hogy a kukoricanövény vegetációs időszaka során fellépő vízfogyasztásával a talaj vízháztartását is ebben a talajszelvényben befolyásolja a legnagyobb mértékben, a legszembetűnőbben. Ezért érdemesnek találtuk erre irányuló vizsgálatok végzését, azt, hogy az évjárat, valamint az egyes agrotechnikai elemek milyen hatást gyakorolnak a növényre, annak vízfelhasználására, ezáltal a talaj víztartalmára.
A vizsgálat helye, körülményei
A kísérletet Debreceni Egyetem Mezőgazdaság-, Élelmiszer-tudományi és Környezetgazdálkodási Karának Növénytudományi Intézete által 1983-ban beállított és azóta is létező tartamkísérletben végeztük. Tanulmányoztuk a vetésváltás [monokultúra (kukorica), bikultúra (kukorica-búza), trikultúra (kukorica-búza-borsó)], a tápanyagellátás (kezeletlen, N120+ P90K90, N240+ P180K180), az öntözés és az állománysűrűség (60 000 tő/ha, 80 000tő/ha) mint főbb agrotechnikai tényezők, a kukoricaállomány vízgazdálkodására, talajának vízháztartására gyakorolt hatását.
Vetés előtt, majd a vegetációs időszakban is 200 cm-es rétegből vettünk talajmintát, majd 20 cm-ként mértük meg a nedvességtartalmát. Jelen cikkben megnézzük, hogy hogyan alakult talajnedvesség a 200 cm-es rétegben egy kukoricaállományban a vegetációs időszak során, valamint az évjárathatás, a vetésváltás és az öntözés talajnedvesség-befolyásoló hatását is elemezzük.
A száraz évjáratban az öntözött kezelésben az alábbi öntözővíz-mennyiségeket juttattuk ki, a következő időpontokban: száraz év:05. 04.: 50 mm öntözővíz,05. 23.: 50 mm öntözővíz,06. 04.: 50 mm öntözővíz,06. 30.: 50 mm öntözővíz, csapadékos év: a kukorica számára kedvező tenyészidőbeli csapadékeloszlás miatt nem volt öntözés.
A vizsgálatban most egy igen száraz és egy csapadékos évjárat szerepel, az 1. táblázatból jól látszik a két vegetációs időszak csapadékmennyisége és -eloszlása.
A száraz évjárat tenyészidőszakban hullott csapadéka mindössze 283,8 mm volt, ami a kukorica 450–500 mm-es vízigényével szemben igen kicsinek bizonyult, ellenben a másik évjárat igen kedvező volt a növény számára, szinte teljesen igazodott az egyes fenofázisok vízigényéhez.
Három alkalommal megmértük az állomány talajának nedvességét: az első mérést vetést megelőzően, a másodikat a legnagyobb vízigényű időszakban, a virágzás, termékenyülés, szemkötődés, míg a harmadikat a szemtelítődés idején, általában augusztus második dekádjának vége felé végeztük.
A talaj vízháztartásának változása a kukorica tenyészidőszakában
Nézzük meg a talaj 0–200 cm szelvényében a nedvességkészlet tenyészidőbeli alakulását. Összehasonlítottuk az egyes vetésváltási rendszerek nem öntözött (Ö1) és öntözött (Ö3) parcelláiban a talaj vízháztartásának változását egy száraz és egy csapadékos évben, 60 000 tő/ha állománysűrűségű és N120+ P90+ K90 tápanyag-ellátottságú kukoricában (1., 2. diagram). Az elemzésben a tenyészidőszak kezdeti talajnedvességi állapota (vetés előtt), másodikként a kukorica virágzás-termékenyüléskori fenofázisa (július), amikor a vízfelvétel a legnagyobb, illetve a szemtelítődés-érés utolsó fázisában (augusztus közepe-vége) lévő – vízkészlet alakulása szerepel, az egyes diagramokon a holtvíztartalom- és a minimálisvízkapacitás-görbék a csernozjom talajra jellemző értékeket mutatják.
Az eredményekből látszik, hogy a talaj vízkészlete mindhárom vetésváltási rendszerben és mindkét évjárat esetében, a nem öntözött parcellákban a tenyészidőszak végére jelentősen lecsökkent (10–15 tf %), a száraz évjáratban a talaj holtvíztartalmának (16 tf %) értéke alá (10–14 tf %). A nem öntözött parcellák esetében a vízkészlet csökkenése már július elejére megközelítette a növények számára nem hasznosítható víz (holtvíz) mennyiségét monokultúrában. Az öntözéssel ez az állapot nem, vagy csak kisebb mértékben következett be (14–18 tf %).
A száraz évben már az induló vízkészletértékek kisebbek voltak a minimális vízkapacitás-értékeknél, és ez a tenyészidőszak folyamán, a fokozódó aszály és a növényállomány fokozódó vízfelvétele miatt a kukorica virágzási idejére jelentős mértékben csökkent. A csapadékos évben a talaj vízkészlete mindhárom vetésváltási rendszerben kedvezően alakult (25–30 tf %) a kukorica számára, a holtvíztartalom értékét csak a tenyészidőszak végére közelítette meg (13–19 tf %).
A teljes talajszelvény vízforgalmát vizsgálva megállapítható, hogy a tenyészidőszak folyamán a 0–60 cm és a 61–120 cm talajréteg vízvesztése volt a legintenzívebb (a kezdeti 22–28 tf %-ról 17–20tf %-ra), a jelentős gyökértömeg következtében. A kellő időben és mennyiségben lehullott csapadék eredményeként a nem öntözött és az öntözött parcellák vízkészlete áprilistól októberig hasonlóan alakult (nem öntözött parcellák13–30 tf %, öntözött parcellák 17–32 tf %), mindhárom vetésváltási rendszerben, jelentős értékbeli különbség (1–2 tf %) nem állapítható meg, a görbék lefutása közel párhuzamos, ami a tenyészidőszak kedvező vízellátottságának tulajdonítható.
Mind mono-, mind bi-, mind pedig trikultúrában, mind az öntözetlen, mind az öntözött parcellák esetében a talaj felső, 60 cm rétege szinte a VKmin(szántóföldi vízkapacitás = amit a talaj a gravitációval szemben vissza tud tartani, tehát nem teljesen telített vízzel) értékig telített volt tavasszal, ez a kukorica kelését, kezdeti fejlődését nagymértékben segítette. A tenyészidőszak végére viszont a gyökérzónában a vízkészlet megközelítette, trikultúra esetén a nem öntözött kezelésben el is érte (13-14 tf %) a holtvízszintet. A másik két vetésváltási rendszer öntözött és nem öntözött kezeléseiben egyaránt 17–19 tf % volt a talajnedvesség, ez azonban már nem befolyásolta kedvezőtlenül az állomány fejlődését, a termésképződési folyamatokat (2. diagram).
A rétegek függvényében
A 200 cm-es talajréteget, a kukorica gyökerezési mélységének megfelelően, három szintre is oszthatjuk: 0–60 cm – a kukorica gyökértömegének döntő része itt helyezkedik el; 61–120 cm – a gyökértömeg egy része, megközelítőleg egyharmada a növény növekedésével párhuzamosan lehatol ebbe a rétegbe is; 121–200 cm – a kukorica gyökere szempontjából nem meghatározó talajréteg, viszont a talajszelvény vízforgalmát tekintve mindenképpen fontos. A három rétegen belül a 20 cm-enként kapott eredményeket átlagoltuk. A20 cm-es rétegenkénti térfogatszázalékos értékeket a 4–21. számú melléklet tartalmazza.
Ha a diagramokon megnézzük a nem öntözött állományok talajának vízforgalmát, látható, hogy a legfelső, 0–60 cm talajréteg vízvesztése – kisebb ingadozásokkal – kismértékű, de folyamatos, ami júliusban felgyorsult, és a talajnedvesség augusztusra elérte minimumát (12–16 tf %). Az utolsó mintavételi időpontban az értékek kismértékű növekedése a kora őszi esőzéseknek tulajdonítható, illetve annak, hogy a kukoricaállomány életfolyamatainak intenzitása augusztus végétől jelentősen csökkent, asszimilációs, transzspirációs felülete jóval kisebb volt, és a szembeépülési folyamatok is lelassultak, be is fejeződtek. A 61–120 cm talajszintben a felső réteghez hasonló folyamat zajlott le. A tenyészidőszak közepén júliusban, a virágzás időszakában a gyökértömeg elérte ezt a talajréteget, ez megmutatkozik a nedvességi értékekben is (12–16 tf %).
A legalsó (121–200 cm) talajszelvényben kisebb ingadozásokkal csökkenő tendencia állapítható meg. Ez azzal magyarázható, hogy a felsőbb talajrétegek erőteljes vízvesztése a júliusi-augusztusi időszakban innen pótlódott, a vízgőz-, páramozgás, kapilláris vízemelés hatására.
Az öntözött kezeléseknél a felső 0–60 cm réteg nedvességkészletének alakulása a nem öntözött parcellákét követi. Viszont az értékek magasabb szinten maradtak az egész tenyészidőszak során (átlagosan 4-5 tf %-kal nagyobbak). A mélységet tekintve az öntözővíz, illetve csapadék nedvességtartalmat növelő hatása a legfelső rétegben érzékelhető a legintenzívebben, de jótékony hatása a középső rétegben is megmutatkozik, az augusztusi minimumértékek az öntözött kezelésekben 2-3%-kal nagyobbak a nem öntözöttekhez viszonyítva. A legalsó talajrétegben az öntözésnek talajnedvességet növelő hatása már nem mutatható ki.
Egy csapadékos évben vizsgálva a három vetésváltási rendszer nem öntözött (Ö1) és öntözött (Ö3) talajának vízkészletét a 200 cm-es rétegben elmondható, hogy a talaj vízkészlete mindhárom vetésváltási rendszerben kedvezően alakult a kukorica számára (18–30 tf %), a holtvíztartalom értékét csak nyár végére közelítette meg (17–24 tf %) bizonyos talajrétegekben. Már a kukorica vetése előtti időszakban kedvezően alakult a talaj nedvességkészlete (22–31 tf %), mely a növény számára optimális vízellátottsági feltételeket teremtett a keléshez és a kezdeti fejlődéshez.
A kukorica növekedéséhez optimális, az egyes fenológiai szakaszok vízigényének megfelelő vízellátottságú évet a számszerűsített eredmények is alátámasztják, a talajnedvességi értékek egész tenyészidőszakban nagyobbak voltak a szélsőségesen száraz, aszályos évhez viszonyítva, amikor a nedvességérték döntően 11 és 18 térfogatszázalék volt, addig a csapadékkal jól ellátott évben az értékek 18 és 27 tf %között alakultak. Augusztusra viszont a gyökérzónában (0–60 cm) a vízkészlet megközelítette a holtvízértéket (16–23 tf %), viszont ez az állapot már nem befolyásolta kedvezőtlenül az állomány fejlődését, a termésképződési, szemtelítődési folyamatokat, azaz a betakarított termés mennyiségét. A szemtelítődési időszakban tapasztalható3-4 tf %-os hirtelen nedvességcsökkenést a nagy növényi vegetatív és generatív tömeg vízigénye okozta.
A klimatikus hatásoktompítása
Mind a száraz, mind a csapadékos évben a 61–120 cm réteg szárazabbnak bizonyult a felette lévőtől, főként augusztus végére, mert hozzájárult– a természetes csapadék mellett – a felső szint feltöltődéséhez, a talajban lezajló különböző vízmozgási folyamatok következtében.
A talajnedvesség-vizsgálat jól megmutatja a csernozjom talaj jó vízháztartási tulajdonságát, jó víztartó, jó vízáteresztő képességét, amelynek köszönhetően a klimatikus hatásokat képes tompítani, a növények számára a kedvezőtlen vízháztartási körülményeket bizonyos szintig kompenzálni tudja.
A szélsőséges klíma hatására a talaj felső rétegében drasztikus hatások figyelhetők meg a növényállomány növekedésével párhuzamosan a 0–60 cm talajrétegben. A tenyészidőszak elejétől a nedvességkészlet kisebb ingadozásokkal csökken, a kukorica virágzásának, termésképződésének időszakában elér egy mélypontot, majd szeptemberben, az akkor lehulló csapadék mennyiségétől, eloszlásától függően növekszik. A második réteg (61–120 cm) áprilistól július elejéig csökkenő trendet mutat. Július elejétől augusztus közepéig-végéig a kukorica gyökere elér ebbe a zónába, ennek következtében ez a talajréteg drasztikusan veszít nedvességéből. A csökkenés mértéke az évjárat vízellátottságától függ. 2007-ben és 2009-ben a vízvesztés nagymértékű, 8–10 tf %, míg 2008-ban ez az érték csupán 3-4 tf %.
A 121–200 cm réteget a három réteg közül a legkevésbé befolyásolta a növényállomány vízfogyasztása, illetve a csapadék vagy öntözés vízpótló hatása. Ennek a szintnek a vízkészletét leginkább az őszi-téli félév csapadékának „feltöltő” mértéke határozza meg. A bemutatott években a talaj feltöltöttségétől függően 20–24 tf %-ról indulnak az értékek, melyek trendjükben kis csökkenést mutatnak a tenyészidőszak előrehaladtával, és drasztikus csökkenés itt is július és augusztus hónapban következik be. A 121–200 cm réteg közvetett úton, a vízgőzmozgás és a kapilláris vízemelés révén táplálja a felette lévő 61–120 cm zónát, így vesz részt a talaj vízmozgási folyamataiban, a kukoricaállomány vízellátásában.
Összességében a kukorica vízellátásában a mély termőrétegű, vízzáró réteget nem tartalmazó csernozjom talajon a 0–200 cm teljes talajszelvény részt vesz.
Az öntözés talajnedvességre gyakorolt hatását külön is megnézhetjük a kísérletben: főként a 0–60 cm gyökérzónában fejti ki hatását, megközelítőleg vízkapacitásig feltöltve a talaj felső rétegét, ezáltal kedvező víz- és tápanyagellátási körülményeket teremtve a növényállomány számára. Amint az öntözést abbahagytuk, és a légköri csapadékra hagyatkoztunk, a talaj nedvességtartalma elkezdett csökkenni.
A 61–120 cm réteg nedvességértékeit tekintve az öntözött állományok értékei nagyon hasonlítanak a nem öntözött parcellák eredményeihez, ami ugyancsak azt a következtetést támasztja alá, hogy az öntözésnek leginkább a felső rétegben van nedvességkészletet-gyarapító hatása. Nagyon száraz évjáratban a 0–60 cm réteg alatt is jelenik meg a kiadott öntözővíz mennyiségéből, 61–120 cm rétegben erőteljesebben, míg az alsó rétegben nagyon mérsékelt mértékben (1–3 tf %).
A vetésváltás hatása
Mivel az öntözött kezelésekben több mint 30 éve folyamatos az öntözés, kivéve a csapadékos éveket, az öntözés kedvező utóhatását lehet megállapítani; itt az értékek nagyobb talajnedvességről tanúskodnak nemcsak a felső rétegben, hanem a második gyökérzónában is. A többéves rendszeres öntözés utóhatása az azt követő vegetációs periódusban is megmutatkozott, amikor a kedvező időjárás miatt nem alkalmaztunk öntözést. Ez a különbség már a tenyészidőszak kezdetén, későbbi szakaszaiban, sőt a kukorica betakarítása után is megmaradt. Ellenben a kisebb tavaszi vízkészlettel induló kukoricaállomány nagyobb mértékben függ a később, a tenyészidőszak folyamán lehullott csapadék mennyiségétől, illetve eloszlásától.
Tanulságos az olyan sokat emlegetett vetésváltás hatása is a talajok vízháztartására vonatkozóan. A monokultúrában (a kísérletben már több mint 30 éve) termesztett kukoricaállomány talajának nedvességkészletéhez viszonyítva bi- és trikultúrában már az induló vízkészlet is 3-4 tf %-kal nagyobb értékeket mutat, és ez a tendencia a teljes tenyészidőszakban megmarad mind a nem öntözött, mind az öntözött kezelésekben. Tehát a „legolcsóbb” agrotechnikai elem, a vetésváltás már önmagában is nagy hatással bír a talajnedvességre, annak tenyészidőbeli alakulására.
A cikksorozat első részébe most ennyi fért a kutatási eredményekből és azok kiértékeléséből, de mindenképpen hasznos itt kezdeni a talajok vízháztartása és a termesztett növények és az agrotechnika közötti összefüggések keresését. Napjainkban annyira kiszámíthatatlan az egyes évjáratok csapadékellátottsága, ezért is vettünk bele most egy extrém száraz és egy csapadékos évet a vizsgálatba. A következő részben folytatjuk tovább az évjárat, agrotechnikai elemek és a kukoricaállomány talajának vízgazdálkodása közötti összefüggések feltárását, hogy az így kapott következtetéseket be tudjuk vonni a gazdálkodásunkba, esetlegesen későbbi öntözésfejlesztési projektekhez vagy a „szárazgazdálkodás” hatékonyabbá tételéhez.
SZERZŐ: DR. DÓKA LAJOS FÜLÖP1 ADJUNKTUS, DR. SZABÓ ANDRÁS1 ADJUNKTUS, DR. SZABÓ ÉVA1 ADJUNKTUS, VAD ATTILA2 IGAZGATÓ •1DE MÉK NÖVÉNYTUDOMÁNYI INTÉZET 2DE AKIT DEBRECENI TANGAZDASÁG ÉS TÁJKUTATÓ INTÉZET
