Az elmúlt évtizedekben a túlnépesedés okozta globális mezőgazdasági-élelmiszeripari kihívás mellett a jövő mezőgazdasága számára központi kérdéssé vált a klímaváltozás által okozott környezeti változások, szélsőségek hatékony kezelésére való felkészülés.
Gazdasági veszteségek az aszály miatt
Az elmúlt évtizedek nem termőhely-orientált, sokszor kiegyensúlyozatlan tápanyagpótlási gyakorlata, valamint a fokozódó klimatikus anomáliák és extremitások a talajok degradációját, szervesanyag- és tápanyagtartalmának csökkenését, vízgazdálkodási tulajdonságaiknak romlását okozták.
Számos tanulmány rámutatott, hogy az elmúlt évtizedekben az aszályok világszerte több mint kétmilliárd embert érintettek, és hatásuk egyre fokozódik. Elég, ha csak a saját privát életünk ehhez kapcsolódó tapasztalataira gondolunk. Nem múlik el úgy év, hogy ne lennének egyre hosszabb aszályos időszakok, hőhullámok vagy éppen extrém nagy mennyiségű, özönvízszerű csapadékhullás (pl. Boris ciklon, 2024. szeptember).
A 21. század eleje óta a nagy intenzitású aszályok egyre gyakrabban és intenzívebben érintik Európát, és a legtöbb európai ország jelentős társadalmi-gazdasági veszteségeket szenvedett el ezeknek az eseményeknek a következtében.
Az 1901–2019 közötti időszak aszályjellemzőinek elemzése rámutatott, hogy Közép-Európa és a mediterrán térség a potenciális evapotranspiráció és a levegő középhőmérsékletének növekedése miatt egyre szárazabbá válik. Kimutatták, hogy a közepes, súlyos és szélsőséges aszályok gyakorisága Közép-Európában és a mediterrán térségben az elmúlt két évtizedben növekedett, és valószínűsíthető, hogy az aszályoknak mind az időtartama, mind pedig a mértéke a közeljövőben még inkább fokozódni fog.
A 2018–2022-es időszakban Közép-Európa több mint 50%-át érintette aszály, ami jelentős következményekkel járt a gazdaságra, a társadalomra és a biológiai sokféleségre nézve.
Európai Bizottság Közös Kutatóközpontja (JRC, Joint Research Centre) jelentésében rámutatott, hogy az uniós tagállamok fele szenved az aszálytól. Az Európai Aszálymegfigyelő Központ (EDO, European Drought Observatory) legfrissebb adatai pedig azt mutatják, hogy a Központ által használt háromfokozatú skálán az Európai Unió területének 47%-a a második, figyelmeztetés (Warning) szinten, míg 15%-a a legmagasabb, riasztás (Alert) fokozatban helyezkedik el.
A talajvíz csökkenésének megállítása a cél
A 2000–2019 közötti időszakban a talaj nedvességtartalma a 38 EGT-tagállam és az Egyesült Királyság esetében a vegetációs időszakban többször a kritikus szint alatt volt. A 2003-as évtől eltekintve a legnagyobb talajnedvesség-hiány az időszak utolsó kilenc évében fordult elő, ami azt jelzi, hogy az aszálynyomás gyakorisága növekszik. A vegetációs időszak talajnedvesség-hiányával érintett terület szintén nőtt 2000 és 2019 között, a legnagyobb mértékben az időszak utolsó három évében.
Ennek következtében a 2017-es becsült 800.000 km2-ről 2019-re 1,45 millió km2-re, azaz 80%-kal nőtt e területek nagysága. A mediterrán és a Kárpátok-Balkán régió nagy részén, valamint Kelet-Európában a legszárazabb talajokat regisztrálták az elmúlt évtizedekben, ami azt jelenti, hogy a nyári periódusban az európai szántóföldek 45,5%-án jelentősen csökkent a talaj felső 30 cm-es rétegének rendelkezésre álló víztartalma. Hasonlóan csökkenő feltalajnedvességről számolt be a Magyar Zöldség Gyümölcs Szövetség és Terméktanács is.
A FruitVeb szerint az elmúlt néhány év történelmi aszályos időszakának hatása minden magyarországi gyümölcsfajta állapotában megmutatkozott. A talaj mélyebb rétegeiben 2020 óta, az egyre súlyosbodó vízhiány következtében a gyümölcsök többsége nem éri el az ideális méret- és beltartalmi értéket. Ez azt jelenti, hogy például 2022-ben 42%-kal kevesebb almát takarítottak be, mint a korábbi években. Ebből következik, hogy az emelkedő éves átlaghőmérséklet és a szélsőséges csapadékviszonyok miatt a magyar mezőgazdaságban várhatóan egyre nagyobb kockázatot jelent a stabil terméshozam elérése nemcsak a szántóföldi kultúrák esetén, hanem a kertészeti ágazatban is.
Mindezek alapján napjaink nemzetközi környezetvédelmi politikájának egyik legnagyobb kihívása a talajvíz csökkenésének és általában a globális talajvízválságnak a megállítása és sikeres enyhítése.
A sokszor krónikussá váló vízhiány ugyanis nemcsak a szántóföldi növényeket, hanem a gyümölcsösöket is világszerte érinti. Az aszály lelassíthatja a fák növekedését, és/vagy csökkentheti a gyümölcsök terméshozamát és minőségét, mivel romlik a tápanyagok felvehetősége, nő a talajfelszín közeli rétegek hőmérséklet-ingadozása, a fokozódó transzspirációval nő a fák vízigénye, nő az öntözés iránti igény, romolhat az öntözővíz minősége, csökken a termésbiztonság, valamint eltolódik a gyümölcstermesztési zónák határvonala.
kockázatot jelent a stabil terméshozam elérése
Aszályos periódusban az intenzíven transzspiráló lombozat még a gyümölcsből is képes vizet és azzal együtt tápelemeket kivonni, és ha később a gyümölcs vissza is nyeri elvesztett víztartalmát, a tápelem-összetétele ilyenkor is magán viseli a stressz hatását, mivel az elemek mobilitása elmarad a víz mobilitásával szemben, és az asszimilátumok képződésének üteme meghaladja a tápelemek beépülését.
Természetesen ezek a jelenségek nem új keletűek, már 2003-ban publikálásra került, hogy 2050-ig a következő időjárási változásokra számíthatunk:
‑ nyáron 0,8 °C, télen 1–2,5 °C átlagos hőmérséklet-emelkedés,
‑ 10%-os napfénytartam-növekedés,
‑ 20–100 mm közötti csapadékcsökkenés,
‑ a vegetációs periódus 10–14 napos meghosszabbodása.
Ezért egyre sürgetőbb a szakemberek, kutatók feladata, hogy olyan megközelítéseket találjanak (aszálytűrő fajták és alanyok választása, talajtakarás, deficitöntözés, metszés, szuperadszorbens polimerek használata stb.) amelyekkel megoldhatók ezek a problémák. Kertészeti vonatkozásban például az elmúlt években rengeteg publikáció látott napvilágot, amelyek a különböző vízmegőrzési technikákat ismertették.
Ezek közé tartoznak a következő eljárások:
1. Talajtakarás (mulcsozás)
Szerves anyagok, például szalma, fakéreg, fűnyesedék vagy komposzt használata segít csökkenteni a párolgást, javítja a talaj vízmegtartó képességét, és csökkenteni a gyomok növekedését.
2. Csepegtető öntözés
Hatékony vízhasználatot biztosít, mert közvetlenül a növény gyökeréhez, a vízfelvételi zónához juttatja a vizet, minimalizálva a párolgást és a felesleges vízveszteséget.
3. Takarónövények alkalmazása
Olyan növények ültetése a fasorok közzé, amelyek segítenek megőrizni a talaj nedvességét, csökkentik az eróziót, és javítják a talaj szerkezetét.
4. Talajművelés minimalizálása
A túlzott talajforgatás növeli a párolgást, és rontja a talaj szerkezetét, ezért érdemes csökkenteni, vagy kíméletesebb módszereket alkalmazni (no-till).
5. Víztározás és esővízgyűjtés
Az esővízgyűjtő rendszerek telepítése és tározók kialakítása lehetővé teszi az öntözéshez szükséges víz tárolását és hatékonyabb felhasználását
6. Talajnedvesség-monitoring
Talajnedvesség-érzékelők alkalmazása segíthet pontosan meghatározni, mikor és mennyi vizet kell kijuttatni, elkerülve a túlöntözést és a pazarlást.
7. Szerves anyagokkal történő talajjavítás
Komposzt és más szerves anyagok beépítése növeli a talaj vízmegtartó képességét, elősegítve a nedvesség hosszabb ideig történő megőrzését.
Termékfejlesztéseink, kutatásaink
A Debreceni Egyetem Víz- és Környezetgazdálkodási Intézetében működő Körforgásos Gazdálkodási és Környezettechnológiai Tanszéken évek óta jelentős kutatási tevékenység irányul ezeknek a problémáknak a megoldására. Célunk olyan új környezetkímélő, víztakarékos termesztéstechnológiai elemek fejlesztése és tesztelése, amelyek hatékony segítséget tudnak nyújtani a gazdálkodók számára a kritikus időszakok (aszályos periódusok, időjárási anomáliák, hőhullámok stb.) áthidalásában és az okozott károk enyhítésében.
Ilyen fejlesztésünk volt a nagyüzemi baromfitartásból kikerülő trágyából megfelelő átalakítási, adalékolási eljárással kapott természetes, szervesanyag-alapú talaj- és növénykondicionáló készítmények további termékfejlesztése, melyek a talajélet fokozásán és sok esetben reaktiválásán keresztül a talajok szervesanyag-gazdálkodásának javítását, a tápanyag-szolgáltató képességük fokozását képesek elérni a talaj fizikai, kémiai, vízgazdálkodási és biológiai tulajdonságainak javításával.
Kutatásunk során olyan termékfejlesztést valósítottunk meg, melynek révén prototípus termék/ek előállítása és tesztelése volt a cél. Ezek megoldást jelenthetnek az agrárium kihívásaira, és hatékonyan használhatók a biztonságos és minőségi élelmiszeralapanyag-termelésben, valamint alkalmasak lehetnek akár kereskedelmi forgalomba hozatalra is.
Célunk az, hogy eredményeink felhasználhatók legyenek a precíziós mezőgazdaságban, és a környezetbarát, minőségi élelmiszer-alapanyagok előállítási tapasztalatainak bővítésében, valamint a növekvő fenntarthatósági elvárásoknak (vízgazdálkodás, öntözés, hulladékgazdálkodás) való megfelelésben.
Céljainkat úgy próbáltuk megvalósítani, hogy eközben csökkentsük a baromfitartás során képződő hulladékok mennyiségét, és elősegítsük a körforgásos gazdálkodás kialakítását és elterjedését, mintegy mintapéldaként szolgálva az agrárinnovációk területén. Kutatásunk során talajinkubációs, tenyészetedényes és kisparcellás szabadföldi kísérletekben fermentált, adalékolt és pelletizált csirketrágyát használtunk, amelynek a tulajdonságait egyrészt szuperadszorbens polimerekkel, másrészt agyagásványokkal javítottuk, kompozit termékeket előállítva. A fejlesztett termékek hatékonyságát talajkémiai és vízgazdálkodási vizsgálatokkal ellenőriztük.
Kutatási pályázatainkkal, az elkészült szakcikkekkel és a belőlük született PhD-disszertációval az agrárium fenntarthatósági kérdései közül hárommal kapcsolatban igyekeztünk adekvát innovációs megoldást kínálni:
1) a napjainkban különösen aktuális aszályprobléma,
2) a talajok csökkenő szervesanyag-tartalma,
3) hulladékgazdálkodási, újrahasznosítási problémák.
Eredményeink
A talajinkubációs kísérletek eredményei rámutattak, hogy a kifejlesztett kompozit termékek hatékonyan segítik elő a talajban lejátszódó nitrogénmineralizációs folyamatokat, különösképpen a kisebb tápanyagtőkéjű talajok esetén. Így ezek a kompozit termékek különösen alkalmasak aszályérzékeny, kis tápanyagtőkéjű, az emberi beavatkozásra érzékeny, döntően homoktextúrájú talajok talajadottságainak javítására.
Tenyészedény-kísérleteink igazolták a kifejlesztett kompozit termékek hatását paradicsomnál és paprikánál a biomasszatömeg, illetve vízhasznosulás növekedésében, ami által az öntözött kultúrákban csökkenthető a kijuttatandó öntözővíz mennyisége és/vagy az öntözés gyakorisága.
Az elvégzett szabadföldi kísérletek bizonyították, hogy a kifejlesztett kompozit termékek javították a homokos textúrájú barna erdőtalaj szervesanyag- és tápanyag-szolgáltató képességét, így eredményezve a kemizálás és energiafelhasználás csökkenését és a termőföld védelmét.
Kutatási témánk eredetiségét azt bizonyítja, hogy a kifejlesztett kompozit termékek egyes összetevőinek hatásairól külön-külön az elmúlt évtizedekben több publikáció jelent meg, azonban együttes hatásaikról, valamint az összetevők egymásra gyakorolt hatásának vizsgálatáról nem születtek még szakirodalmi publikációk. Éppen ezért ezeknek a kombinált hatásoknak a feltérképezése unikális jelenőséggel bír.
Összefoglalás
A tanszéken folyó kutatások hazai aktualitását az jelenti, hogy a jövő magyar mezőgazdasága számára központi kérdés lesz (már ma is az), hogy a klímaváltozás által okozott környezeti változások, szélsőségek hatékony kezelésére hogyan tudnak a gazdálkodók felkészülni. A magyarországi klímaadatok alapján ugyanis folyamatos hőmérséklet-emelkedés, csökkenő és kedvezőtlen eloszlású csapadékmennyiség, elhúzódó vegetáció, fokozódó transpiráció, valamint az agroökológiai zónák fokozatos eltolódása figyelhető meg az elmúlt években. Napjainkban a mezőgazdasági termelőknek a talajok csökkenő szervesanyag-tartalmával, fokozódó aszálykárokkal (lásd: 2022 és 2024) és hektikus vízgazdálkodási viszonyokkal kell szembenézniük.
Az általunk kifejlesztett kompozit termékek hatékony megoldást jelenthetnek ezeknek a problémáknak az együttes kezelésére, továbbá a nagyüzemi baromfitartás során képződő és potenciálisan veszélyes hulladéknak számító trágya (EWC 20106) újrahasznosítására, és tápanyagpótló készítménnyé történő konverziójára. A termékek használatával egyrészt csökkenthető a mezőgazdaságban termelődő hulladékok mennyisége, elősegítve ezzel a körkörös gazdálkodás irányába történő előrelépést, másrészt elérhetővé válnak az ENSZ által megfogalmazott fenntartható fejlődési célok (SDG 2,13 és 15) is.
A kutatási szférában megvalósuló innovációs fejlesztéseknek igen jelentős és sokszor csak kevésbé vizsgált kérdése, hogy a fejlesztés milyen várható gazdasági és/vagy társadalmi és/vagy környezeti hatásokkal jár?
Kutatási eredményeink rámutattak arra, hogy a kifejlesztett kompozit termékek valóban alkalmasak lehetnek kis tápanyagtőkéjű, rossz vízgazdálkodási viszonnyal rendelkező, tipikusan homoktextúrájú talajok hatékonyjavítására. A kifejlesztett és tesztelt termékek hatékonysága kedvezőtlenebb vízellátottság viszonyok mellett nagyobb, így javasolható olyan területeken történő alkalmazásuk, ahol a talajok érzékenyek a vízellátottság problémákra, és kevésbé képesek a lehullott csapadékot a gyökérzónában megtartani. Továbbá sikerrel alkalmazhatók olyan területeken, amelyek érzékenyek a kilúgzási, kimosódási folyamatokra (pl. mezőgazdasági területek helyreállítása; nitrátérzékeny területek, arid, szemi arid viszonyok, elsivatagosodó területek stb.).
A kompozitok használata azonban több társadalmi, potenciálisan a vásárlói körbe tartozó réteget közvetlenül is érinthet, hiszen ezeket a termékeket nemcsak mezőgazdasággal foglalkozó gazdálkodók, hanem olyan célközönség is használhatja, akik nem rendelkeznek jelentős földterülettel, hanem csak hobbiból (kis- és konyhakertek) vagy közületi, önkormányzati szinten (közterületek; parkok) gazdálkodnak. Mindezen túl akár egyéni felhasználók is alkalmazhatják akár egy balkon-/szobanövény nevelése esetén is (kapszulázott formula).
Szerző: Dr. Nagy Péter Tamást tanszékvezető, egyetemi docens • Debreceni Egyetem, Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Kar, Víz- és Környezetgazdálkodási Intézet, Körforgásos Gazdálkodási és Környezettechnológiai Tanszék
Képek forrása: Shutterstock
