Minden gazdálkodónak érdeke tehát, hogy az általa használt mezőgazdasági területek talajaira vonatkozóan rendelkezzen mérésen alapuló talajvizsgálatokkal. Egyes mezőgazdasági és vidékfejlesztési támogatások igénybevételéhez pedig kötelező dokumentáltan is talajvizsgálatokat végezni. A hagyományos talajmintavételes és laboratóriumi feldolgozású talajvizsgálatok hosszadalmasak és drágák, ezért a gazdaságok csak ritkán vállalják be azokat. Ezeknél legfeljebb a talajminta vétele és begyűjtése gyorsítható gépesítéssel. Ugyanakkor léteznek és a gyakorlatban is egyre terjedőben vannak a rövid idő alatt elvégezhető gyors, teljesen gépesített talajvizsgálati és talajtérkép-készítő megoldások is. Ezek pontossága ugyan elmarad az egyedi mintavétellel és laborban elvégzett vizsgálatoktól, de a legtöbb esetben megfelel a gyakorlati igényeknek. A világon jelenleg három ilyen rendszerrel (Veris MSP3, Topsoil Mapper és a Geonics EM38) lehet már a gyakorlatban is találkozni. Ezek közül a legtöbbet tudó, pontosabb, egyben legdrágább rendszer a Veris Technologies-é.

Talajvizsgálat Veris MSP3 mobil talajszkennerrel

A talajtérképek gyors automatikus elkészítéséhez fejleszt és gyárt berendezéseket az amerikai székhelyű (Salina, Kansas, USA) Veris Technologies. Többféle berendezést is gyártanak a talajmintavevő és pH-mérőtől (pH Manager) csak a talaj vezetőképességét (V3100/V3150) ill. a talaj szervesanyag-tartalmat meghatározó (U széria) berendezésekig. Ezek összes tudását építik be a Veris MSP3 berendezésükbe. A Veris talajtérkép készítő berendezéseket egyre szélesebb körben használják a világ mezőgazdaságában, köszönhetően a precíziós gazdálkodás folyamatos bővülésének. Az USA 40 tagállamában és a világ 40 különböző országában lehet már találkozni velük. Nem csak a szántóterületeken használják azokat, hanem a szabadföldi kertészetekben és a gyümölcsösökben is igazolták képességeiket. Az MSP3 három funkciót egyesít magában:

• méri a talaj elektromos vezetőképességét, amelynek elemzéséből számos talajparaméter mutatható ki (Soil EC),
• optikai úton méri a talaj szervesanyag (humusz)-tartalmát
  (Soil OM),
• speciális szenzorával meghatározza a talaj pH-értékét (Soil pH).

Veris MSP3

Soil EC = a talaj vezetőképesség (Electrical Conductivity) mérése

Az MSP3 a talaj vezetőképességét a talajban 10–12 cm mélyen húzott, egyvonalban elhelyezkedő 6 db tárcsán keresztül méri. Az egymástól különböző távolságban elhelyezkedő rugós terhelésű Ø430 mm tárcsák közül a második és az ötödik elektródaként funkcionál és áramot vezet a talajban. Az elektromos erővonalak 60–90 cm közötti mélységben járják át (sugározzák be) a talajszelvényt. A többi tárcsán keresztül a talajban kialakult feszültségesést méri a berendezés, amely megadja a talaj elektromos ellenállásának az értékét. Ez utal a talaj textúrájára, a víz- és levegő gazdálkodására, agyagtartalmára (azaz a kötöttségére), a talaj kultúrállapotára és tömörségére, a talajgazdálkodás minőségére, a talajban lévő ionok mennyiségére, a növény által fel nem használt tápanyagok mennyiségére és elhelyezkedésére a gyökérzóna teljes mélységében. Az elektromos erővonalak által átszőtt talajban méréssel kimutatható, hogy hol helyezkedik el a tápanyag zöme, mennyi ebből a felvehető és mennyi amit a növény nem képes felhasználni. Az MSP3 Soil EC méréssel talaj tápanyag-ellátottsági térkép készíthető adott területről, amely alapul szolgálhat a tápanyag-visszapótlási tervek elkészítéséhez, ill. a differenciált tápanyag-visszapótláshoz a területen.

A táblát különböző irányban (párhuzamosan, átlósan, a határoló vonalak mentén körkörösen stb.) 18–36 méteres fogásonként bejárva a talajszkenner különböző színű pontokból felépített Soil EC térképet készít és többnyire 0–200 közötti (de akár 0–1000 közötti értékek is lehetnek) számokkal jellemzi a talaj elektromos ellenállását, amelyből az előzőekben ismertetett következtetések olvashatók ki. A mért értékek nem abszolút értékek, hanem relatív értékek, amelyeket a valós talajjellemzőkhöz kell rendelni (validálni). A talaj elektromos vezetőképességét befolyásolja annak humusztartalma is. Ezért a Soil EC és a Soil OM méréseket azonos időben célszerű elvégezni. Előfordulhat ugyanis, hogy magas szervesanyag (humusz)-tartalmú homokosabb fizikai összetételű talajnak ugyanolyan az elektromos vezetőképessége, mint a kisebb humusztartalmú agyagosabb talajnak. Amennyiben a mérés 3 az 1-ben használható, MSP3 berendezéssel történik, akkor a két térkép, ill. adatsor alapján kimutathatók a valós eltérések.

Soil OM = a talaj szervesanyag-tartalmának (Organic Matter) meghatározása

A talajok struktúrájára, kolloidtartalmára és aprómorzsás szerkezetére, ezeken keresztül a terméshozamokra jelentős hatást gyakorol a talaj szervesanyag (humusz)-tartalma. A magasabb humusztartalmú, jó szerkezetű talajokban erősebb a gyökérfejlődés, mélyebbre képesek lehatolni a gyökerek, optimálisabb az ilyen talajok táp­anyag- és vízháztartása is. A talajba visszajuttatott szerves anyag nélkülözhetetlen a talajélet fenntartásához, a talajban zajló biológiai folyamatok működtetéséhez is. Ezért fontos, hogy pontos információk álljanak rendelkezésre a talajok szervesanyag-ellátásáról is. Az MSP3 berendezés egy NIR technológiát alkalmazó optikai szenzoron keresztül, különböző hullámhosszokon, folyamatosan másodpercenként méri a talaj humusztartalmát. Az optikai szenzor egy mélységhatároló kerekek által vezérelt csoroszlyával nyitott sekély (3–10 cm mély) barázdában haladva reflexióval méri a talaj szervesanyag-tartalmát. Az infravörös közeli (NIR) tartományban, egy LED fényének visszaverődéséből következtet a talaj humusztartalmára. Minél magasabb a szervesanyag-tartalom, annál több fényt nyel el a talaj és kevesebb reflektálódik vissza az optikai érzékelőhöz, ill. fordítva, minél alacsonyabb annál több verődik vissza az optikai szenzorhoz. Sok mérési pont felhasználásával a berendezés adott területről szervesanyag (humusz)-ellátottsági térképet készít. A szenzornak barázdát húzó csoroszlya előtt egy sornyitó tárcsa dolgozik, a szenzor nyomában pedig barázdabehúzó tárcsák rendezik a sávot.

Talajkémhatás (Soil pH) mérés

Az MSP3 berendezés harmadik mérőfunkciója a talaj kémhatásának, a pH-érték meghatározása. A talaj pH-ja kihatással van a biológiai talajélet aktivitására és a növények fejlődésére is. A talajok normális kémhatására az 5,0 és 7,5 pH közötti értékek a jellemzőek. Az ennél alacsonyabb értékek a talaj elsavasodására utalnak, amelyen talajjavításokkal lehet segíteni. A savas kémhatású talajokon rosszabb a szerves anyagok beépülése, romlik a kijuttatott tápanyagok és herbicidek hasznosulása. A Veris „pH Manager” szenzor, a talaj­szkennel haladása közben szakaszosan, 10 másodpercenként vett talajminták pH-ját méri folyamatosan, amelyből a területre vonatkozó pH-térképet készít. Az MSP3 berendezésen a tárcsás elektródák mögötti térben egy parallelogramma felfüggesztésű, hidraulikusan működtetett acél „papucs” szakaszosan a talajba hatolva talajmintát vesz, és azt felemelve hozzányomja a felette elhelyezett pH-mérő fejhez, amely meghatározva az értéket továbbítja azt az adatgyűjtőbe (Data Logger), ahol a RTK GPS-koordinátorok adataival párosítva eltárolásra kerül. Ebből azután pH-térkép készíthető. Minden mérés után a pH-szenzort vízsugár tisztítja meg az esetleges szennyeződésektől. Az ehhez szükséges vizet a berendezésre telepített 1250 literes víztartály tárolja és elektromosan hajtott szivattyú juttatja el a vizet a szenzor közelében elhelyezett szórófejhez. A mintavevő papucs előtti térben a talaj felszínét megtisztító csillagkerekek dolgoznak, utána pedig egyengető, tömörítő kerékpár zárja le a bolygatott talajsávot. A pH-mérő fejet mérés előtt hitelesíteni kell, ehhez ismert pH-jú folyadékokat szállít a gyártó a berendezéshez.

Az adatok gyűjtése (SDL-Sensor Data Logger)

A szenzorok az általuk mért adatokat elektromos jelek formájában továbbítják a vontató traktorban elhelyezett Veris Data Logger, vagy a Veris Soil View adatgyűjtőkbe, ill. tablet PC-re, amelyen megtalálható a Windows XP vagy 7 OS program, ugyanis ez az utóbbiak a jelátviteli program nyelveinek. A térképkészítéshez a talajszkenner mozgását RTK GPS-koordinátákkal kell követni, hogy a mért adatok mindig pontosan azonosíthatók legyenek a területen. Ezért az MSP3-at vontató traktort helyzetmeghatározó DGPS/EGMOS, vagy RTK GPS antennával és fedélzeti elektronikával kell felszerelni, amely lehetővé teszi a fogások távolságának pontos kijelölését és a kijelölt nyomvonal mentén történő mozgást a területen. A talajszkennerrel a talajfelszín egyenletességétől és a talaj kötöttségétől, valamint nedvességi állapotától függően 7–15 km/h sebességgel lehet méréseket végezni. A sebességtől és a húzástávolságtól függően óránként 8 és 26 ha/h közötti területet lehet megmérni.

TopSoil Mapper (TSM) talajszkenner

Az osztrák Geoprospectors GmbH által kifejlesztett talajszkenner elektromágneses indukcióval dolgozik és a talaj vezetőképességét (EC) méri négyféle 0,3/0,5/0,7/0,9 és 1,1 m mélységben négy különböző teljesítményű elektromágnes segítségével. Különlegessége, hogy nem érintkezik a terepjárókra, ATV-re, UTV-re, vagy traktorra (előre vagy hátulra) felszerelhető készülék a talajjal, így viszonylag nagy sebességgel végezhetők el a mérések a területen. A berendezés ISOBUS-kompatibilis, TSM talajszkennerből, a TSV Topsoil Visualizer-ből, a TSDB Toipsoil Data Box-ból és a TSDA Topsoil Data Analyzer-ből épül fel. A mérés eredményeként a berendezés talajtérképet készít a táblán belüli talajok fizikai jellemzőiről, a talaj humusztartalmáról és tápanyag-ellátottságáról, vízellátásáról, valamint a mélységbeli szerkezetéről. Mindezeket a talaj elektromágneses vezetőképességéből (EC) határozza meg. Ugyanis a magasabb EC-értékek a nagyobb agyag- és szervesanyag-tartalmú (kötöttebb), jobb tápanyag- és vízgazdálkodású talajokra jellemzőek. Az alacsonyabb EC-értékek a homokosabb, lazább, a nedvességet és a tápanyagot kevésbé megőrző talajokra jellemzőek. A pontos mérésekhez a berendezést validálni kell. A Topsoil Mapper a valós idejű mérésekről talajtérképet készít, amely a későbbi művelések során bázisnak tekinthető. A talajtérkép pontossága ellenőrizhető a táblára a vegetációs időszakban készített N-szenzoros NDVI vegetációs index alapján készült térképpel, ill. a betakarítógépek által készített hozamtérképpel. A mélyebb rétegekbe behatoló elektromágneses hullámok jó választ adnak a talajban kialakult tömör rétegekre (tárcsatalp, eketalp), vagy talajfoltokra, amelyek megszüntetéséhez adatokat szolgáltatva képesek a talajművelő gépek mélységi szabályozására is (D21-, és Tillage map-m). A Topsoil Mapper több kiállításon is díjazásban részesült (Agritechnica, Polagra). A berendezés fontos eleme lehet a precíziós gazdálkodási rendszereknek. Ezt felismerve a CNH Industrial (Case IH, New Holland) együttműködési megállapodást kötött a fejlesztő osztrák Geoprospectors GmbH-val és a berendezésért a saját Agrár 4.0 precíziós gazdálkodási rendszerébe történő alkalmazásra. Magyarországon az Agrofil Haszonfejlesztő Kft. vette alkalmazásba a rendszert.

Geonics EM 38 talajszkenner

A kanadai Geonics Limited által kifejlesztett berendezés is elektromágneses indukció elven működik. Az elektromágnesei által kibocsátott erővonalak 0–0,5 és 0–0,9 m mélységben járják be a talajszelvényt és mérik a talaj vezetőképességet (EC) ezekben a rétegekben. A vezetőképességi index alapján lehet következtetni a talaj fizikai összetételére, tömörségére, humusztartalmára, tápanyag- és vízellátottságára. Ez a berendezés is a talajon vontatva azzal kontaktusban végzi a méréseket. A mért adatok RS.232 porton keresztül továbbíthatók kiértékelésre a számítógépre. A végtermék ebben az esetben is a tábláról készült talajtérkép. A készülék vontatható terepjáró gépkocsival, ATV-vel, UTV-vel, vagy traktorral egyaránt, az adatgyűjtő (Data Box) és a control monitor ezek vezetőfülkéjébe kerül elhelyezésre.

A cikk szerzője: Dr. Hajdú József