Az üvegházhatás a természetben jelenlévő, az élet alapvető feltételeit megteremtő folyamat. Az üvegház belső hőmérséklete azért magasabb, mint a külső hőmérséklet, mert az üveg csak az ún. rövidhullámú sugarakat engedi át, a hosszúhullámúakat pedig visszaveri. A Föld és környezete is egy nagy üvegházhoz hasonlóan viselkedik: a sugárzási energia a Napból fény formájában érkezik a Föld felszínére, ahonnan az infravörös sugárzás hatására, mint hő kisugárzódik. A levegőben lévő gázok és a vízpára azonban elnyelik az infravörös sugarakat, így a meleg az „üvegházon” belül reked. A földfelszín jelenlegi átlaghőmérséklete 15 C. Ha a légkör teljesen átjárható lenne az infravörös sugarak számára, ez az érték lényegesen alacsonyabb, kb. -15 C lenne.
Az ember az üvegházhatást okozó gázok, különösen a szén-dioxid koncentrációját egyre növeli. A levegő szén-dioxid tartalmát a XIX. század elején még 270 ppm-re becsülték, ez az ezredfordulóra elérte a 370 ppm-et, és folyamatosan évi 1,5 ppm-mel növekszik. Ha ez a trend folytatódik, a XXI. század folyamán elérjük a 600 ppm-et, ami beláthatatlan következményekkel járna. A jelenség oka az, hogy a szén természetes körforgását megzavarta az ipari civilizáció. A Földön ma már óriási tömegû fosszilis energiahordózót (kőolaj, szén, földgáz) égetünk el. A kémiai ipar során keletkező anyagok, vagyis a fluór, klórvegyületek szintén az üvegházhatást erősítik. Harmadrészben a mezőgazdaság is jelentős mértékben járul hozzá az üvegházgázok légköri koncentráció-növekedéséhez. Amerikai felmérések szerint az ipari tevékenység (beleértve a fosszilis energiahordozók égetését) 77 %-kal, a mezőgazdaság pedig 23 %- kal járul hozzá a globális felmelegedéshez.
- Az erdőirtások következtében csökken az élő növényi részek szén-dioxid megkötése, ami a légkörben idéz elő kedvezőtlen változásokat. Globális méretekben elsősorban a trópusi esőerdők irtása fokozza az üvegházhatást.
- A biomassza elégetése (pl. tarlóégetés) szintén a szén-dioxid koncentráció növekedésének kedvez.
- Egyes növényi kultúrák intenzív termesztése és a háziállatok számának emelkedése következtében a levegő metántartalma is növekszik, amely szintén üvegházhatású gáz. Egyes talajbaktériumok - különösen az elárasztott rizsföldeken -, valamint a kérődzők bendőjében levő erjesztőbaktériumok nagy metántermelők. Összességében a mezőgazdaság az antropogén eredetû metán több mint felét adja.
- A mezőgazdaság hatékonyságának növekedéséhez, vagyis a mûtrágyák alkalmazásához kötődik a légkör dinitrogén-oxid tartalmának növekedése. Ez a gáz a nitrátmûtrágyák mikrobiológiai lebomlásakor keletkezik (dinitrogén-oxid jön létre fosszilis tüzelőanyagok elégetésekor is).
- Az intenzív szántóföldi talajhasználat (elsősorban a szántás gyakori alkalmazása) a talajban levő szerves anyag mikrobiológiai úton történő lebomlását, és az így keletkező szén-dioxid légkörbe távozását okozza.
Talajmûvelés és szén-dioxid kibocsátás
A kímélő talajhasználat előnyeiről, talajra gyakorolt kedvező hatásairól az Agronapló hasábjain is gyakran olvashatunk. Csökken a felszínen és a különböző mélységekben a talajtömörödés kialakulásának az esélye, kisebb az erózió és a deflációveszély, fokozódik a talajlakó élőlények tevékenysége, csökken a tápanyagok kimosódásának a veszélye stb. A talajvédő szántóföldi technológiák elősegítik a talaj szerves anyag tartalmának megőrzését, fokozását, és ezzel a mineralizáció útján létrejövő szén-dioxid légkörbe távozását.
Intenzív talajmûvelés hatására nő a lazultság, megváltozik a levegőellátottság, aminek következtében gyors gázcsere indul meg. A megnövekvő oxigéntartalom kedvez a mikrobiológiai folyamatok felgyorsulásának, megkezdődik a szerves anyag lebontása, az így keletkező szén-dioxid a légkörbe távozik. Különösen a szántásra alapozott technológiák következtében fogy intenzíven a talaj szerves anyag tartalma, és keletkezik szén-dioxid. Az Egyesült Államokban végzett számítások szerint az elmúlt évek talajvédő technológiáinak elterjedése nyomán mérhetően csökkent a talajból a légkörbe kerülő szén-dioxid mennyisége. Ha Európában a szántóterület 100 %-át talajvédő módszerekkel mûvelnék az a mezőgazdaság összes emisszióját mérsékelné, ami az Európában keletkező éves szén-dioxid 4,1 %-át jelenti.
Magyarországi viszonyok között 2000-ben kezdtünk bele azokba a vizsgálatokba, amelyek során a talajmûvelés és a szén-dioxid kibocsátás összefüggéseit kutatjuk. A méréseket az ország különböző termőhelyein végezzük a Szent István Egyetem Földmûveléstani Tanszék és az FVM Mûszaki Intézet munkatársai közremûködésével. A talajmûvelés és a szén-dioxid kibocsátás közötti összefüggéseket az 1. ábra mutatja az alapmûvelések elvégzése után 10 nappal. Valamennyi esetben meghatároztuk a légköri szén-dioxid tartalmat is, amely kellő viszonyítási alapot ad a talajból történő kibocsátás értékeléséhez.
Az első méréssorozat alapján meghatározott középértékeket összehasonlítva megállapítható, hogy a direktvetés mindössze 108 mg·m-3-rel haladta meg a légköri szén-dioxid tartalmat, míg a szántás és a lazítással kombinált szántás esetében ez a különbség 834 mg·m-3, illetve 892 mg·m-3. A direktvetés esetén semmilyen beavatkozás nem történt a talaj állapotába, amely a fokozott mikrobiológiai tevékenység feltételeit megalapozná. A tárcsázás a talaj legfelső 16-20 cm-es rétegét mozgatja át, ami a levegőzöttségi viszonyokat javítja, kedvező életteret biztosít a mikróbáknak, és ez a kibocsátott szén-dioxid mennyiségében is megmutatkozik.
A következő részábra az egy órával később mért értékek átlagait mutatja. A direktvetésben alig tapasztalható különbség az előző méréssor adataihoz képest, míg a mûvelt parcellákon lényegesen nagyobb szén-dioxid kibocsátásokat regisztráltunk. Különösen szembetûnő volt a változás a lazítással kombinált mûvelésnél, ahol 992 mg·m-3-rel nagyobb szén-dioxid emissziót mértünk. Mivel a mintavétel zárt térből történt, és egy órán keresztül a termelődött szén-dioxid felgyülemlett, következtetni lehet az egyes kezeléseknél a kibocsátás intenzitására.
Az utolsó méréssor (1. ábra utolsó részábrája) tendenciájában nem módosította lényegesen az eredményeket. Azonos légköri szén-dioxid koncentráció mellett tovább nőtt a mûvelt kezelések kibocsátása, és az előző mérési adatokhoz képest változott a direktvetésben tapasztalható emisszió. Ez az érték azonban így is lényegesen elmarad a különböző mélységben elvégzett mûvelések mögött.
A talajmûvelési kezelések szén-dioxid kibocsátása növekvő sorrendben:
1. mérés (10 óra): Direktvetés < Tárcsázás < Lazítás + Tárcsázás < Lazítás + Szántás < Szántás
2. mérés (11 óra): Direktvetés < Tárcsázás < Szántás < Lazítás + Szántás < Lazítás + Tárcsázás
3. mérés (13 óra): Direktvetés < Tárcsázás < Szántás < Lazítás + Szántás < Lazítás + Tárcsázás
Az Egyesült Államokban elvégzett mérések alapján megállapították, hogy rendszeres lazításos, forgatásos mûvelések hatására hektáronként csaknem 10 tonna szén-dioxid távozik a légkörbe. Talajvédő mûveléssel ez a mennyiség 2,8 tonnával csökkenthető, miközben a talaj szerves anyag tartalma fokozatosan növekszik. Számítások szerint, ha Európa szántóinak felén talajvédő gazdálkodást végeznének, az mintegy 80 millió tonna szén-dioxidtól mentesítené a környezetet. A környezeti terhelés vizsgálatánál figyelembe kell venni azt is, hogy a talajkímélő gazdálkodás kisebb üzemanyag-felhasználással jár, ami akár 50-70 %-os csökkenést (30-35 l gázolaj/ha) is jelenthet a hagyományos technológiákhoz képest. Mivel 100 liter gázolaj előállítása és elégetése során 376 kg szén-dioxid keletkezik, további üvegházgáz-kibocsátás mérséklését lehet ilyen módon elérni.
Mivel a fokozott mikrobiológiai tevékenység intenzív szerves anyag fogyasztással jár, a talaj levegőzöttsége, a szén-dioxid emisszió és a humusztartalom között közvetlen kapcsolat figyelhető meg. A talaj humuszanyagai hosszú évek, esetenként évszázadok során épülnek fel, ezért néhány század százaléknyi csökkenés is nehezen fordítható vissza. Egy 1994-ben beállított talajmûvelési tartamkísérletben már hét év azonos talajhasználati mód után szembetûnő változások figyelhetők meg a humusztartalomban (2. ábra). A legnagyobb érték a direktvetésben tapasztalható, a legkisebb pedig a rendszeres forgatásos kezelésben.
Csökkentett mûvelés + növényi maradvány gazdálkodás = több szerves anyag és kevesebb CO2-emisszió
A szerves anyag a talaj értékes alkotórészeként kedvezően befolyásolja a tápanyag-, a víz és a hőforgalmat, növeli a talaj tápanyagtartalmát, közvetlenül hat a növények nitrogénellátására, energiát szolgáltat a mikrobiológiai folyamatokhoz, befolyásolja a talaj szerkezetét, annak tartósságát, valamint a mûvelhetőséget. A talaj szénkészletének megőrzése, valamint növelése ezért talaj- és környezetvédelmi célokat egyaránt szolgál.
- A teljesen vagy részben talajfelszínen hagyott növényi maradványok lassítják a szén körforgását, mert kevesebb mikroorganizmus számára elérhető, lassabban bomlik le, stabilabb humuszvegyületeket hoz létre, és kevesebb CO2-ot bocsát ki az atmoszférába.
- A talajba forgatott növényi maradványok felgyorsítják a szén körforgását, a növényi maradvánnyal egyben levegőt is forgatva a talajba, ahol több mikroorganizmus végzi lebontását, kevesebb humuszvegyület keletkezik, és nagyobb mennyiségû széndioxid kerül a légkörbe.
- Kerülni kell a tarló- és szalmaégetést, a betakarítással egymenetes szalmaaprítással a növényi maradványok jól előkészíthetők a későbbi talajmunkákhoz.
- A növényi részek bedolgozásához tárcsa helyett javasolt a csillagkerekes elmunkálóval felszerelt kultivátor, amely a talajt kíméletesebben mûveli, egyenletesebb szalmabedolgozást tesz lehetővé.
- Lejtős termőhelyeken az erózió elleni védelem egyúttal a szén-dioxid kibocsátás csökkentésére is irányul, mivel a szerves anyag legnagyobb hányada a legfelső talajszintben található.
Dr. Gyuricza Csaba
Címlapkép: Getty Images
