Mottó: „Egy nemzet, amely rombolja talajait, saját magát rombolja” – Franklin D. Roosevelt, az Egyesült Államok Elnöke (1937).
Prof. Sárdi Katalin
A műtrágyák és a talaj kölcsönhatása
A talajba kerülő műtrágyák és a talaj között számos kölcsönhatás lép fel, melynek során kémiai folyamatok is lezajlanak.
A műtrágyák átalakulása a talajban függ a műtrágya (oldhatóság, hatóanyag és kísérő vegyületek) és a talaj tulajdonságaitól (fizikai, kémiai és mikrobiológiai), valamint a külső környezeti viszonyoktól (csapadék, hőmérséklet). A gyökérzónában a felvehető tápelemkészletek hasznosulását több tényező is befolyásolhatja: a tápelemion oldhatósága, mobilitása, a hőmérséklet, vízellátottság, a felvehető tápelemek közti kölcsönhatások/arányok. A talajban a nedvesség hatására a vízben jól oldódó sók ionjai jobban ki vannak téve a kimosódásnak (pl. nitrátok), mint a lassabban oldódók. Ez egyrészt veszteség a gazdálkodónak, másrészt az élő környezetet terheli (felszíni és felszín alatti vízkészletek). A káros sófelhalmozódás a szakszerűtlen műtrágyahasználat következménye lehet, amely megelőzhető.
A műtrágyák oldható komponensei a talajban levő nedvességben oldódva, ionos formába kerülnek. Az átalakulási folyamatokat elsősorban a talaj Ca-ellátottsága befolyásolja. A kalciumban szegény, savanyú vagy savanyodásra hajlamos talajokon a műtrágya-ionokkal létrejövő csereadszorpció következtében sav képződik, így a talaj erőteljesen tovább savanyodik. A kalciumban gazdag talajokon a savanyító hatás kisebb, nem jelentkezik rövid idő alatt. Egy egész Európát érintő felmérés eredménye szerint a kedvezőtlen folyamatoknak – beleértve az eróziót, savanyodást – legjobban a savanyú kémhatású vályogtalajok vannak kitéve.
Az a vélemény, hogy minden műtrágya savanyítja a talajt téves, szakmailag nem helytálló. Az 1. ábra a talaj kémhatása szerint megválasztandó műtrágyákra ad általános javaslatot.
A kálikamex, korn-Káli alkalmazásával a rendszeres magnéziumpótlás is biztosított, a Patent káli ezenkívül jelentős kéntartalommal is rendelkezik, és a klórra érzékeny kultúráknál különösen javasolt.
A nitrogén műtrágyák és a talaj kölcsönhatása
Az ammónium-nitrát a kalciummal jól ellátott talajokon a kicserélődés eredményeként kalcium-nitrátot képez, amely jól oldódó, mozgékony vegyület. A talaj mélyebb rétegeibe mosódva az ún. kilúgzási savanyodás indul meg, a csapadéktól függő mértékben. A savanyú talajoknál a H+ ionokkal kicserélődő NH4+-ion savat képez, a talajt savanyítja. Ilyen talajoknál mész- ill dolomittartalmú nitrogén műtrágyákat kell használni (MAS) a savanyító hatás elkerülésére. Előnyös lehet az ammónium-nitrát és ammónium-szulfát elegyéből készülő termék, amely kénigényes kultúrák számára is ajánlható.
A kalcium-nitrát vegyületet tartalmazó műtrágyák nem savanyítanak, a nitrogént és a kalciumot azonnal felvehető formában tartalmazzák, az intenzív növekedésszükségletet biztosítva. Szilárd formában és tápoldatozásra is alkalmas EK műtrágya.
A karbamid talajba juttatását követően a talajnedvességben oldódik (mivel szerves vegyület, molekulárisan), és a talajlakó urobaktériumok által termelt ureáz enzim hatására megkezdődik az átalakulása, amely gyorsan végbemegy, 15–16 oC-os talajban a kijuttatást követően kb. 10 nap alatt. Az ammonifikáció során képződő ammónium-karbonát hatására a talaj átmenetileg lúgosodik. Ezután azonban a talajban levő nitrifikáló baktériumok az ammónium-ionokat nitráttá alakítják, amelyből a talajnedvesség hatására salétromsav képződik, a talaj savanyodását előidézve. A gyors átalakulás lassítására alkalmasak a baktériumok enzimtermelését gátló (inhibitoros) termékek, melyek iránt jelenleg hazánkban is növekszik a kereslet.
A tápanyag-gazdálkodást érintő nitrogénveszteségek
A kimosódás általi veszteség a talajokból általánosan ismert jelenség, melynek fő okai közt szerepelnek a nitrátion kémiai tulajdonságai: jól oldódó sókat képez, melyek a talajvíz mozgásával a talaj mélyebb rétegeibe mosódhatnak. A nitrát nem adszorbeálódik a talajkolloidok felületén, mivel azok is negatív töltésűek, így a kationokat adszorbeálják.
A nitrogén gáz alakú veszteségeit az ammónia és az elemi nitrogén elillanása jelenti. A műtrágyák talajfelszínre történő kijuttatása bedolgozás nélkül jelentősen növeli a gáz alakú veszteségeket: a karbamid kiszórásakor például 15–20% elillanhat ammónia formájában, ha lúgos kémhatású talajra juttatják ki és nem munkálják be a talajba.
Az ammónium-ionok fixációja az agyagásványok rétegrácsai közötti megkötődés, hasonlóan a káliumionok fixációjához; növények számára ez hozzáférhetetlen.
A denitrifikáció a talajban reduktív, oxigénhiányos (anaerob) körülményeknél fellépő jelenség, melyben a nitrátok először nitritté, majd ammóniává és végül elemi nitrogénné redukálódnak. A jó vízvezető képességű, savanyú kémhatású talajokban kémiai reakciók eredményeként is felléphet a denitrifikáció.
A nitrogén hasznosulásának jellemzői
A makrotápelemek közül legrövidebb az utóhatása a talajban mozgékony, kimosódásra, gáz alakban történő elillanásra, ill. denitrifikációra hajlamos nitrogénnek.
A foszfor műtrágyák és a talaj kölcsönhatása
A szuperfoszfát szemcsékből először a vízoldható komponensek oldódnak ki, a vízben nem oldódó vegyületek pedig visszamaradnak, amelynek nagy részét a gipsz alkotja.
A szuperfoszfát savanyító hatását egyrészt szabad savtartalma és a kísérő anyagként jelen levő gipsz savanyú hidrolízise, másrészt a talajjal lejátszódó kölcsönhatás eredményezi. A gipsztartalom miatt ugyanakkor szikes talajokon is előnyösen alkalmazható.
Savanyú talajokon a foszfor pótlására ajánlhatók a speciális őrlési eljárással előállított nyersfoszfátok, a kedvező hatást a magas kalciumtartalom biztosítja. Ilyen például az ökológiai gazdálkodásban is engedélyezett Hiperfoszfát.
A foszfor műtrágyákra általában jellemző folyamat a műtrágya lekötődése, kevésbé felvehető vagy oldhatatlan vegyületekké történő átalakulása, az immobilizáció, sebessége a hatóanyag-vegyülettől és a talaj tulajdonságaitól függ.
Az immobilizáció és a mobilizáció egyensúlya a foszfátok átalakulási folyamataira is jellemző.
A savat termelő talajlakó mikroorganizmusok (nitrifikáló, cellulózbontó stb.) baktériumok tevékenysége során savak képződnek (pl. salétromsav, kénsav, szénsav), amelyek az oldhatatlan foszfátokból oldhatóbb vegyületek átalakulását teszik lehetővé.
A tápanyag-gazdálkodást érintő foszforveszteségek
A talajban levő foszfor oldhatósága a kémhatástól függően változik. A gyengén savas tartományban a vízoldható, a karbonátokban gazdagabb talajokon gyenge savakban oldható dikalcium foszfátok, míg erősen lúgos körülményeknél a növények számára nem felvehető trikalcium foszfátok dominálnak. Az egyensúlyi állapot a gyengén savas (pH 6,5) értéknél van, amely a talajoldat P-tartalma ↔ a könnyen és gyengébben felvehető P ↔ nagyon erősen kötött P-mennyiségek között alakul ki (2. ábra).
Hazánk jellegzetes talajtípusain, tartamkísérletek talajmintáival folytatott kísérletekben vizsgáltuk a 20 éves tartamhatásból származó és a frissen adott P-kezelések hatását a növények produkciójára, valamint a talajok P-szolgáltatásának, a P-adszorpciójának sajátosságaira. Megállapítottuk, hogy az egyes talajokon tapasztalt P-szolgáltatás, illetve P-lekötődés jelentős különbségeket mutatott. Azokon a talajokon, ahol nagyobb P-lekötődést tapasztaltunk, a magasabb kaolinit és montmorillonit tartalom is szerepet játszott. Az agyagtartalom növekedésével a talajok P-megkötő képessége fokozódik. Az 1:1 típusú agyagásványokon a megkötődés mértéke nagyobb, mint a 2:1 típusúaknál.
A gazdálkodás eredményessége érdekében nagyon fontos ismeret, hogy a növények számára legnagyobb mértékben felvehető a foszfor akkor, ha a talaj pH-ja 6,0 és 7,0 közötti, de a kijuttatott P-műtrágyák még így is csak gyengén hasznosulnak. A vas- és alumínium (Fe- és Al)-oxidok foszforlekötése többszöröse az egyéb talajalkotók foszforfixációs képességének.
A foszfor kimosódása sokkal ritkábban fordul elő, mint a mozgékony ionok esetében. A laza szerkezetű, kolloidokban szegény talajokon azonban előfordulhat, ilyen talajokon az őszi kijuttatás helyett tavasszal célszerű a műtrágyát adni.
A foszfor hasznosulásának jellemzői
A felvehető foszforkészletet nem vagy csak részben tudja a növény hasznosítani, ha alacsony a hőmérséklet, kedvezőtlen a kémhatás (savanyú vagy erősen lúgos), nem megfelelő a foszfor és más elemek közti tápanyagarány, nagy a szárazság.
Különböző termőhelyeken folytatott tartamkísérletek eredményei alapján az első évben csupán mintegy 15–35%, a másodikban további 10–15%, a harmadik évben 5–10%-ra lehet számítani a P utóhatásában, a teljes mennyiség kb. 9 év alatt hasznosul. Egyes kísérletekben a foszforfeltöltést követően 40 évet meghaladó utóhatás is kimutatható volt. A frissen adott foszfor jobb érvényesülését az utóhatás eredményeként hosszabb idő elteltével is ki lehet mutatni, az ésszerű és gazdaságos tehát az, ha a tápanyag-ellátottság kielégítő szintjét folyamatosan fenntartjuk (3. ábra).
Fontos tudni azt is, hogy a P adszorpciója reverzibilis lehet, a talajtulajdonságok ismeretével célszerűen megválasztott műtrágyahasználat ehhez segítséget ad.
A hasznosulás elősegítésére a foszfort mindig a gyökérzónába kell elhelyezni ahhoz, hogy a növény könnyen tudja hasznosítani (starter műtrágyázás).
A kálium műtrágyák és a talaj kölcsönhatása
A kölcsönhatásra, az átalakulás folyamataira nagymértékben hat a talaj kalciumállapota:
Kalciummal jól ellátott talajokon az oldódás után a káliumionok a talajrészecskéken adszorbeált kalciumionokkal cserélődnek ki.
A K műtrágyák talajsavanyító hatása számos kísérlet eredménye szerint erősebb, mint a N vagy P műtrágyáké, ezért a műtrágyák helyes megválasztása mellett a meszezés is szükséges.
A talaj kémhatásához igazodó műtrágyahasználat eredményét láthatjuk a 4. ábrán.
A tápanyag-gazdálkodást érintő káliumveszteségek
A K fixációja a káliumionok irreverzibilis megkötődését jelenti a rétegzett (2:1 típusú) agyagásványok rétegrácsai között. A fixációt befolyásolja az agyagásványok mennyisége és minősége, a csapadékviszonyoktól függő nedvesedésük és kiszáradásuk (duzzadás és zsugorodás), valamint a hőmérsékletváltozás (a fagyás és olvadás). Ez a fixáció legnagyobb mértékű azoknál a talajoknál, melyek nagy kötési képességgel rendelkező agyagásványokat tartalmaznak és az agyagos rész meghaladja a 15%-ot. Mivel az ammóniumionok átmérője hasonló a K -ionéhoz, az agyagásványokban ammóniumfixáció is előfordulhat. A nagyobb méretű ionok, mint pl. a Ca, nem tudnak bejutni a rétegrácsok közé. Szántóföldi tartamkísérletek eredményei bizonyították, hogy a K fixációja azokon a talajokon a legnagyobb, ahol több éven keresztül nem volt K-visszapótlás. Ezeken a talajokon a K-hatás csak nagy adagú műtrágyázással érhető el (úgynevezett melioratív adag).
A kolloidszegény, laza homoktalajokon jelentős mértékű lehet a kimosódás általi káliumveszteség. A kötöttebb agyagos talajoknál a kimosódás nagyon csekély, évente mintegy 1,6 kg K/ha. Kísérleti körülmények között azonban 40 mm csapadék 141 kg K/ha veszteséget is képes volt eredményezni, ami a kijuttatott K műtrágyának több, mint 90%-át jelentette.
A kálium hasznosulásának jellemzői
A kálium a szabadföldi kísérletek eredményei alapján közepes utóhatásokkal jellemezhető. Ugyanakkor a kálium utóhatása is jelentősen változhat a talaj tulajdonságai (agyagtartalom, agyagásvány összetétel stb.), a növényfaj, a korábbi K-műtrágyázás adagja és időzítése, az évjárat stb. függvényében. A nagy agyagtartalmú talajok K-fixációja (a kötő típusú szmektitek jelenléte miatt) jóval nagyobb, mint a laza, (illitben gazdag) talajokon. A K-igényes növények (burgonya, cukorrépa, kukorica stb.) nagyobb utóhatásokat mutathatnak, mint a káliumra kevésbé igényesek (kalászosok, napraforgó, szója stb.).
Következtetések
A fentiekből is látható, hogy a műtrágyákkal talajba juttatott tápanyagok hasznosulásában, a talajok tápanyag-szolgáltatásában milyen sok tényező játszik szerepet, így azok megismerése is csak szakszerű kísérletekkel lehetséges. Ezért ismételten hangsúlyozni kell, hogy megbízható eredmények kizárólag a tudományos kutatás követelményeinek megfelelő, szabadföldi kísérletekből nyerhetők. Az ilyen kutatómunka célja a gazdálkodás számára közvetlenül hasznosítható javaslatok, megállapítások megfogalmazása. A javaslatok alapján a gazdálkodónak így nyílik lehetősége arra, hogy korszerűen, eredményesen végezze azt az áldozatos munkát, amit az élelmiszerek és takarmányok megtermelése jelent. Ugyanakkor az ő felelőssége, hogy szakmai ismereteit bővítve, tudását fejlesztve, él-e ezzel a lehetőséggel.
Prof. Sárdi Katalinegyetemi tanár
A talajért elkötelezett támogatói kör:
A TALAJEGYETEM korábbi részei:
A cikk szerzője: Prof. Sárdi Katalin
