A szén ma valószínűleg az egyik legismertebb elem, világszerte nagy hangsúlyt kap a szén-dioxid-kibocsátás és a széndioxid megkötése. A mezőgazdaság szempontjából e figyelem középpontjában a talaj szerves anyagának növelését szolgáló szénmegkötés áll.
Több mint a fele szén
A szerves anyag magában foglalja a talajban található összes szerves anyagot (élő mikroorganizmusok és bomlatlan maradványok), ez az a SOM (Soil Organic Matter), amely összefüggésben áll a TOC-értékkel (Total Organic Carbon). Ezek pontos mérésére számos eljárást dolgoztak ki, amelyek mind eltérő eredményt szolgáltatnak, ezért nehéz például a magyar humuszmérésekben használt, Tyurin szerinti titrimetriás módszert összehasonlítani a Dumas-módszerrel készült eredményekkel. A különböző széntárolók vizsgálata azonban már jobb képet adhat a talajban történő változásokról.
A talaj szerves anyagának nagyjából 55–60%-a szénből áll, és ennek a szénnek mintegy 80%-a elhalt, tápanyagban gazdag mikrobákból származik, azonban nem mindegy, hogy a szerves anyagban lévő szén milyen állapotú és eredetű. Általánosságban elmondható, hogy a különböző szénkészletek élettartam szerint változnak.
A nagyobb (53 mikrométernél nagyobb) szervesanyag-részecskék jellemzően növényi eredetűek. Ezek a részecskék alkotják a talaj „aktív” szénkészletét. Az apróbb (53 mikrométernél kisebb), nagyjából agyag- és iszapméretű darabok a „stabil” tároló részei. Ezeket az ásványi anyagokkal alkotott komplexeik védik a további lebomlástól. Ezért nem minden talajszén egyforma. Kémiai tulajdonságai a létrehozó forrástól (növények vagy mikrobák) függően változnak, ami befolyásolja, hogyan viselkedik a talajban. A szabványos humuszteszt csak az összmennyiséget vizsgálja, a kémiai vagy fizikai összetételről nem ad információt.
Miért fontos a talaj szénösszetételének vizsgálata?
Végső soron ezek a különböző készletek közvetlenül kapcsolódnak a szerves anyag minőségéhez. A „stabil” halmaz a mikrobiális biomasszából áll, amely a növények növekedését támogató, tápanyagban gazdag tároló. A stabil szénkészletek számszerűsítése támpontot adhat a hosszú távú szénkészletekről, a szénmegkötésről és arról, hogy a tápanyagsűrű szénből mennyi épül fel idővel. Ha valaki valaha is foglalkozott talaja aktív szénkészletének vizsgálatával, valószínűleg észrevette, hogy a különböző tesztek arra az aktív szénkészlet felméréseként hivatkoznak.
Melyek a megfelelő halmazok, amelyeket vizsgálni kell? Nos, ez attól függ, hogy valójában mit szeretnénk megtudni. A fő aktív szénkészletek, amelyeket általában vizsgálunk, a következők:
1. A szemcsés szerves anyag (POM – Particulate Organic Matter): az 53 mikrométernél nagyobb rész.
A POM vagy POM-C, ahogy néha nevezik, a legnagyobb aktív széntároló. A POM a talaj szervesszén-tartalmának mintegy 20–25%-át, a talaj szerves anyagának pedig nagyjából 11–15%-át teheti ki (1. táblázat). Mivel a POM aktív, rövidebb élettartammal rendelkezik, mint a „stabil” készlet, körülbelül 10 és 100 év közöttivel. Ez geológiai időtávlatban nagyon kis idő. Ennek oka, hogy nagyrészt növényi eredetű anyagból áll, amelyet a talajmikrobák energiaként használnak fel. Tehát folyamatosan lebomlik, és stabilabb komplexekké alakul át.
2. Permanganát oxidálható szén (POXC – Permanganate Oxidable Organic Carbon): a permanganátoldat által nagyjából 10 perc alatt oxidált vagy elhasznált szén mennyisége.
A POXC a POM-hoz képest aktívabb, mivel abból a szénkészletből határozzák meg, ami enyhén oxidálható, a WEOC (Water Extractable Organic Carbon) pedig még aktívabb, mivel egyszerűen vízzel kivonható. A mineralizálható szén avagy a CO2-légzés egy olyan tároló, amely ezek közül a nagyon aktív frakciók közül bármelyikből merít, és amelynek a szénforgalmát a mikrobák határozzák meg. Awale et al. (2017) tanulmánya szerint a POXC, a WEOC és a CO2 a POM-frakciónak körülbelül 17%-át, illetve ennél kisebb részét teszi ki. Ne feledjük, hogy a tanulmányhoz használt CO2 24 órás inkubáció helyett 30 napos inkubációt jelentett.
3Vízzel kivonható szerves szén (WEOC): a vízzel kivont szén.
4. Ásványosodó szén vagy CO2-légzés: a mikrobák által 24 óra alatt kilélegzett gáznemű szén (CO2).
Ez fontos különbségtétel, mivel az aktív széntároló táplálékforrás a talajmikrobák számára, de nagyon érzékeny a gazdálkodási stratégiák változásaira, például a talajművelésre. A talajművelési gyakorlatok és a szénvizsgálatok közötti statisztikai összehasonlítások azt mutatták, hogy a POXC és a WEOC volt a leghasznosabb mutató az egyik gazdálkodási stratégiáról a másikra történő változásokra.
Hosszú távon stabilizált széntartalom
Ahogy említettük, a stabil szenet azért nevezik „stabilnak”, mert a talajban lévő ásványi anyagok hatékonyan védik. Ez olyan hatékony, hogy ez a szén 50–1000 évig is megmaradhat a talajban. Ennek eredményeképpen ezt a stabil szenet „ásványi eredetű szerves anyagnak” vagy MAOM-nak (Mineral Associated Organic Carbon) is nevezik.
Ha a POM-frakció 53 mikrométer felett van, akkor a MAOM-frakcióba beletartozik minden, ami 53 mikrométernél kisebb (iszap- és agyagméretű). A MAOM elsősorban elhalt mikrobiális összetevőkből és kisebb másodlagos vegyületekből áll. Ezek a másodlagos vegyületek a POM-frakcióból származó nagyobb széndarabok lebontása során keletkeznek. Ezért van az, hogy a MAOM sokkal alacsonyabb C : N aránnyal, sokkal nagyobb szénsűrűséggel és sokkal magasabb tápanyagtartalommal rendelkezik a POM-hoz képest. A stabil szén (MAOM) növelése elősegíti a széndús, hosszú távú szénkészleteket, valamint javítja a szervesanyag-tápanyagtartalmat és az általános minőséget.
A talaj hosszú távon stabil széntartalmának növelése
Ha valaki a hosszú távú, stabil szénkészleteket szeretné felépíteni, a talaját jó minőségű, tápanyagban gazdag szerves anyagokkal kívánja gazdagítani, a legfontosabb megközelítés, amire szüksége van, az a talaj egészségének előmozdítása. A mikrobák mind gyarapodnak az egészséges talajban, mind pedig elősegítik annak fejlődését. Az egészséges talaj pedig növeli a szervesanyag-minőséget, a szénsűrűséget és a szénstabilitást.
A mikrobáknak azonban némi támogatásra van szükségük ahhoz, hogy ez megtörténjen. Gondoljunk az egészséges talajra úgy, mint egy vadonatúj, jól olajozott és feltankolt ipari aprítógépre. Amíg a gép nem melegszik túl, járatai nem tömődnek el vagy rozsdásodnak meg, és az üzemanyag nem fogy el teljesen, addig működik. Vagy ha egy nagyobb darab anyag nem akasztja el teljesen, akkor továbbra is képes leaprítani a legtöbb beledobott növényi anyagot.
Hasonlóképpen, ha a talajban optimális a víztartalom, a tápanyagok rendelkezésre állnak, a hőmérséklet optimális, a talajszerkezet biztosítja az oxigéncserét, a megfelelő méretű pórustérben rendelkezésre állnak a könnyen bontható szénhidrátok, akkor a mikrobák szinte minden maradékot, amivel találkoznak, hatékonyan szét tudnak bontani. Ezek a lebontott anyagok még több mikrobát szaporítanak, még több tápanyagot termelnek a növények és maradványaik számára, és csökkentik a talaj sűrűségét, így optimális, a talajban még jobb körülmények jönnek létre a további javuláshoz.
Ha azonban szárazsággal vagy hőséggel szembesülünk, a talaj letömörödik, vagy túl sok szénben gazdag anyag kerül a talajba, például nagy mennyiségű, magas szén-nitrogén tartalmú faapríték vagy szalma, a mikrobák nem tudnak működni, és minden leáll.
A talaj egészségét támogató mikrobiális működés elősegítéséhez a következő alapvető szempontokat kell figyelembe venni:
Víz: az elegendő nedvesség számos kémiai és biológiai reakciót elősegít a talajban, különösen az utóbbit, mivel a mikrobák ezt a közeget használják a mozgáshoz is. A minél jobb vízmegtartás érdekében törekedni kell a minél jobb beszivárgás elérésére, amelyet a sűrű gyökérzet és gilisztajáratok által létrehozott tartós pórustér fejlesztésével tudunk elérni. A párolgás csökkentését pedig kevésbé intenzív talajmunkával tudjuk elérni, lehetőség szerint minél előbb el kell kezdeni a no-till és zero-till alkalmazását a 365 napig takart talajfelszínt biztosító mulcshagyás mellett.
Növények és maradványok/biomassza: a takarónövények sokfélesége, beleértve az évelő növényeket is, nagy gyökérhálózatot hoznak létre, amely gyökérváladékokat bocsátanak ki. A gyökérváladékok olyanok, mint a cukor a mikrobák számára, és aktivitásuk nagymértékben fokozódik tőle. Ennek érdekében az endofita baktériumok még több hajszálgyökér képződését serkentik a növényben, amellyel még több cukorhoz juthatnak a folyékony szén útvonalon – a minél nagyobb gyökértömeg pedig segíti a növényeink még jobb tápanyagfelvételét is. A biomassza-termelés maximalizálásához a takarónövények használata elengedhetetlen, hogy az év során minél hosszabb ideig tudjuk kihasználni a fotoszintetizáció áldásos hatását.
Irányított, körforgásos legeltetés: ha alkalmazható, ez biztosítja a legnagyobb löketet a talajban található szerves szenet gyarapító mikrobák számára, különösen, ha beiktatunk mélyen gyökerező évelő növényeket is a vetésforgóba.
Talajszerkezet és ásványi anyagok (homokos vagy agyagos): nagyon fontos a minimumra szorítani a bolygatást, különösen a homokos talajokon, amelyek gyorsan száradnak, és minden talajművelés sokkal erősebben oxidálja a szenet, mint az agyagosabb talajokban.
A talaj pH-értéke: túl savas vagy túl lúgos, és mind a mikrobiális-, mind a növényibiomassza-termelés nagymértékben csökken. A kémiai megoldások mellett a biológiai elemek is segítenek a semlegesebb irányba tolni a talaj pH-értékét.
A föld feletti sokféleség elősegíti a föld alatti sokféleséget. A gyökerekből származó váladék a fő hajtóerő, amely a mikrobákat a gyökérzóna benépesítésére kényszeríti. Minél nagyobb a gyökérhálózat, annál több váladék termelődik, amelyet a mikrobák által termelt ragasztók mennyisége is mutat, amely a homokos talajban is képes gyökérköpenyt létrehozni.
Többféle haszon
Összefoglalva, a talaj egészsége nem annyira egy folyamat elősegítése, mint inkább egy olyan rendszer működésének támogatása, amely ciklusokban működik, és ebben a ciklusban egyfajta öntermékeny állapotra törekszik. Az aktív vagy stabil szénkészletek vizsgálata rendkívül fontos a fejlődés meghatározásához. De ne feledjük, hogy egyetlen összetevő sem mondhat el mindent, az összetett rendszerben minden egy fogaskerék egy nagyobb gépezetben.
Ennek a rendszernek a támogatása azonban mindenki számára kifizetődő. Nemcsak a szerves anyagának tápanyagsűrűsége növekszik, és a műtrágya-bevitel csökkenhet, hanem a víztartó képesség, a porozitás és a térfogatsűrűség is nagymértékben javul. Ráadásul a hosszú távú szén folyamatosan eltárolódik. Ez pénzügyi megtérülést is eredményezhet, ha aktívan részt veszünk a szénpiacon a minimum műveléssel, de még inkább a no-till technológiával.
A legjobb része annak, hogy tudjuk, mit kell vizsgálni és hogyan kell értelmezni az eredményeket, hogy a termelő többféleképpen is hasznot húzhat a talaj egészségének előmozdításából a ráfordítások csökkentésétől a minőségi szénkészletek növeléséig, ami végső soron a termelés eredményét növeli.
SZERZŐ: KÖKÉNY ATTILA
A sorozat előző részei itt tekinthetők meg:
Regeneratív mezőgazdaság az új támogatási rendszer tükrében, 1. rész
Regeneratív mezőgazdaság – átmenet az ökológiára alapozott növénytermesztéshez, 2. rész
Regeneratív mezőgazdaság – a talajtakarás jelentősége, 3. rész
Regeneratív mezőgazdaság – a takarónövények szerepe a talajjavításban, 4. rész
Regeneratív mezőgazdaság 5. rész
Regeneratív mezőgazdaság 6. rész
Regeneratív mezőgazdaság 7. rész
