Kiss Zoltán Gábor1 – Gulyás Miklós2 – Füleky György3
A nitrogén- és káliumműtrágyázás hatása vetésforgóban Interaction between nitrogen and potassium fertilization in crop rotation
[email protected] István Egyetem, MSc hallgató 2Szent István Egyetem, PhD hallgató 3Szent István Egyetem, egyetemi tanár 1Szent
Összefoglalás A mezőgazdaság területén napjaink egyik legfontosabb kérdése a növények okszerű, tápanyagutánpótlása, illetve a tápanyagok hasznosulása. Számos nemzetközi és hazai kutatás folyt és folyik jelenleg is ebben a témában az elmúlt ötven évben. 2009-ben a Nemzetközi Kálium Intézet (International Potash Institute, IPI) támogatásával kezdtük meg munkánkat a Szent István Egyetem Növénytermesztési Tanüzemében, az együttműködés keretében négy ország (Albánia, Csehország, Magyarország és Lengyelország) párhuzamosan végzi a kísérleteket. Vetésforgóban négy növénynél (burgonya, kukorica, őszi búza, őszi árpa) négy illetve nyolc ismétlésben kilenc különböző kezelést (abszolút kontroll; Nmin módszer szerint 75% és 100% számolt nitrogén mennyiség; MÉM NAK alapján számolt kálium 0%, 50%, 100% és 150% mennyiség) alkalmaztunk. A kísérlet célkitűzése a kálium és nitrogén trágyázás hatásának vizsgálata a termésmennyiségre, a termésminőségre, a tápelem tartalomra. Eddigi eredményeink alapján megállapítottuk, hogy burgonya elővetemény hatására nőtt a termésmennyiséget, míg kukorica esetében ezt nem tapasztaltuk. A 100% hatóanyag mennyiségű nitrogén hatására jelentős nitrogén többlet halmozódott fel a kísérleti táblák talajaiban. A kijuttatott kálium nem fedezte a növények igényeit, így a talaj tápelemkészlete csökkent. A káliumtrágyázás pozitívan befolyásolta a növények mikroelem felvételét, amely a magasabb termésben realizálódott. Jelentősen befolyásolta a termésmennyiségeket az adott év időjárása. Összességében elmondhatjuk, hogy a növények nem igényeltek az Nmin módszer szerinti 100%-os nitrogén adagot, a MÉM NAK módszer szerinti 100%-os kálium adagok sem fedezték a növények igényeit. Bevezetés és irodalmi áttekintés A mezőgazdaság területén napjaink egyik legfontosabb kérdése a növények okszerű tápanyagutánpótlása, illetve a tápanyagok hasznosulása. Számos nemzetközi és hazai kutatás folyt és folyik jelenleg is ebben a témában az elmúlt ötven évben. 2009-ben a Nemzetközi Kálium Intézet (International Potash Institute, IPI) támogatásával kezdtük meg munkánkat a Szent István Egyetem Növénytermesztési Tanüzemében – az együttműködés keretében négy ország (Albánia, Csehország, Magyarország és Lengyelország) párhuzamosan végzi a kísérleteket. Ezen műtrágya kísérletek kiemelten fontosak Földünk népességének növekedése miatt és amiatt, hogy el tudjuk látni megfelelő mennyiségű és minőségű élelmiszerrel. A műtrágyák használata napjainkban kiemelten fontos, hiszen magas a tápanyag koncentrációjuk, illetve gazdaságosabb szállítani, mint a szerves trágyákat (LOCH 1992). Kísérletünkben a nitrogén és kálium hatását vizsgáltuk, melyekre már korábban is voltak kutatások. A kálium növeli a nitrogén felvételének hatékonyságát, mint azt ZSIGRAI (2009) és HOFFMANN (2009) meg is állapították különböző kísérleteikben. A nitrogéntrágyázás hatása kálium hiányában nem érvényesül, de megfelelő kálium ellátottság mellett akár 1 t/ha terméstöbblet is tapasztalható (KÁDÁR & MÁRTON 2009). Továbbá az extrém káliumadagok önmagukban is 0,3-0,6 t/ha terméstöbbletet adhatnak trágyázott parcellákon (KÁDÁR 1993). A kálium önmagában is nem extrém adagokban befolyásolja minimálisan a termést MÁRTON (2002) vizsgálatai szerint, HOLLÓ (2009) is minimális termésátlag-befolyásolást tapasztalt.
126
Kísérletünk célkitűzése szintén ezen elemek kölcsönhatásának vizsgálata zöldnövényben, termésben, fejlődésben és a műtrágyák hatása a talaj tápanyagkészletére. Anyag és módszer A kísérletet a Szent István Egyetem Növénytermesztési Tanüzemében folytattuk. Véletlenszerű parcellaelrendezésben használtunk, meghatározott vetésforgóban (első év: kukorica és burgonya, második év: őszi búza, harmadik év: őszi árpa) a Nemzetközi Káliumintézet (IPI) utasításainak megfelelően. A legfontosabb szempont volt a táblánk kiválasztásánál a talaj káliumtartalma, mivel sok éven keresztül folytak a területen tápanyag kísérletek (KOVÁCS & FÜLEKY 1991), így ez jelentette kísérletünk kezdetén a legnagyobb kihívást számunkra, hiszen a terület talajainak nagy része tápanyagban jól ellátottak, így gyakorlatilag az egész területről talajmintavételezést folytattunk. A 2010-ben kiválasztott tábla talajainak elemzése: KA= 29, pHH2O= 7.19, pHCl= 6.73, SOC= 1.26%, CaCO3= 0.48%, Nmin(0-60cm)=42 kgha-1, AL-P2O5= 153 mgkg-1 , AL-K2O= 147 mgkg-1, CaCl-Mg= 138 mgkg-1. Következő évben (2011) új táblát választottunk ki, ugyanezen vetésforgóval, hogy párhuzamosan két egy év elcsúszásban folyjon a kísérlet az évhatás kiküszöbölése végett, így az előzőekben vett talajmintákat alapul véve kerestünk új táblát. A 2012-ben kiválasztott tábla talajvizsgálati eredményei: KA= 30 pHCl= 6,7, SOC= 0,73%, AL-P2O5= 63 mgkg-1, AL-K2O= 125 mgkg-1, CaCl-Mg= 82 mgkg-1 CaCO3=0,47%. A talaj típusa: Ramman-féle barna. 1. táblázat: Tervezett vetésforgó 2010-2016 között (IPI tervezett) Tábla
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
1.1
1.2
2.1
2.2
Növényfajok Kukorica Burgonya Őszi búza Őszi árpa Zöldtrágyanövény (csillagfürt)
A kísérletet négy (burgonya, kukorica) illetve nyolc (őszi búza, őszi árpa) ismétlésben végeztük, 9 kezelést beállítva, véletlenszerű blokkrendszerben. Minden ismétlés tartalmazott egy abszolút kontroll parcellát, (50 m2) N0P0K0, ahova műtrágya nem kerül kijuttatásra. A fennmaradó kezeléseket (50 m2/kezelés) felosztva két nitrogén szintet alkalmaztunk, N75 (75%-a a számított hatóanyagnak) és N100 (a teljes hatóanyag), ezt a mennyiséget az Nmin módszer szerint számítottuk ki a nitrogéndirektíva figyelembe vételével. A nitrogénszintekhez tartozva 4-4 káliumszint került meghatározásra, K0 (kálium nélkül), K50 (50%-a a számított hatóanyagnak), K100 (a teljes számított hatóanyag), K150 (150%-a a számított hatóanyagnak), ezen mennyiséget a MÉM NAK módszer szerint
127
127
számítottuk ki. A foszfor minden parcellába ugyanolyan mennyiségben kerül kijuttatásra, MÉM NAK módszerrel számolva, mivel így könnyebb nyomon követni a kálium hatásmechanizmusát a nitrogén függvényében, azaz nem játszik közre a kísérletben egy újabb tényező. Az őszi búzánál a parcellákat kettéosztottuk +K és -K részre, ahol a -K részre nem került kálium kijuttatásra. 2. táblázat: Kezelések parcellánkénti felosztás (IPI tervezett) K2O
Kezelés Kezelés
N
P 2 O5
kódja
Kukorica/Burgonya
Őszi búza
Őszi árpa
1.0.0
N0:P0:K0
0
0
0
0
0
2.0.1
N75:P:K0
75 %
talajvizsgálat alapján
0
+K
0
2.0.2
N75:P:K0
75 %
talajvizsgálat alapján
0
-K
0
2.1.1
N75:P:K50
75 %
talajvizsgálat alapján
50 %
+K
0
2.1.2
N75:P:K50
75 %
talajvizsgálat alapján
50 %
-K
50 %
2.2.1
N75:P:K100
75 %
talajvizsgálat alapján
100 %
+K
100 %
2.2.2
N75:P:K100
75 %
talajvizsgálat alapján
100 %
-K
100 %
2.3.1
N75:P:K150
75 %
talajvizsgálat alapján
150 %
+K
150 %
2.3.2
N75:P:K150
75 %
talajvizsgálat alapján
150 %
-K
150 %
3.0.1
N100:P:K0
100 %
talajvizsgálat alapján
0
+K
0
3.0.2
N100:P:K0
100 %
talajvizsgálat alapján
0
-K
0
3.1.1
N100:P:K50
100 %
talajvizsgálat alapján
50 %
+K
50 %
3.1.2
N100:P:K50
100 %
talajvizsgálat alapján
50 %
-K
50 %
3.2.1
N100:P:K100
100 %
talajvizsgálat alapján
100 %
+K
100 %
3.2.2
N100:P:K100
100 %
talajvizsgálat alapján
100 %
-K
100 %
3.3.1
N100:P:K150
100 %
talajvizsgálat alapján
150 %
+K
150 %
3.3.2
N100:P:K150
100 %
talajvizsgálat alapján
150 %
-K
150 %
A kísérlet során különböző növény és talajvizsgálatokat végeztünk el. Legkorábban bonitálást végeztünk, amelynél táblázatban értékeltük a növények fejlettségét, állapotát, színét, egészségét, és 1-5-ig pontoztunk őket, majd ezeket elemeztük. A következő vizsgálat a növényekből történő mintagyűjtés volt zöld állapotban: kukoricában 5 leveles állapotban, burgonyánál virágzáskor, árpában BBCH 43 és búzában BBCH 31 állapotban. Ezek után a betakarított termésből is vettünk mintát, amelyeket szintén megvizsgáltunk, illetve burgonyánál külön értékeltük a gumók méretét százalékos eloszlásban. A laborvizsgálatok makroelemekre (N, P, K) és mikroelemekre terjedtek ki (Ca, Mg, Fe, Zn, Mn, Cu). Vizsgáltuk továbbá a tápanyagmérleget is a kísérletben, mégpedig a következő módon: MÉM-NAK módszerrel a növény tonnánkénti igényét megszoroztuk a kapott terméssel az évben a kísérlet első periódusában (2010-2012 és 2011-2013), majd ezt ábrázolva megnéztük, hogy pozitív vagy negatív volt-e a mérleg. A vizsgálatok eredményeit AYDINALP és társai (2010) által is használt varianciaanalízis számítási módszerrel dolgoztuk fel és értékeltük ki, amelyben figyelembe vettük a kezeléseket, a +K és -K részparcellákat, illetve az előveteményt mint tényezőket. Növényekből gyűjtött mintákat a kukoricánál, búzánál és árpánál egy-, illetve kéttényezős varianciaanalízissel végeztünk, míg búzánál háromtényezőssel. Eredmények
128
Bonitálást csak a búzában és árpában végeztünk. A véletlenszerű blokkelrendezés kiküszöbölte a bírálók esetleges részrehajlását bonitálás közben. A kontrollparcellák szinte mindig sárgás színűek voltak a nitrogénhiány tüneteit mutatva, így e parcellák kapták a legkevesebb pontszámot, amelyek szignifikánsan mindig alul maradtak a műtrágyával kezelt parcellákhoz képest. Búzában volt látható legjobban az elővetemény hatása a növény fejlődésére. Szignifikáns eltérést mutattunk ki az elővetemény hatására kapott pontszámokban, illetve maga a nitrogén jobban befolyásolta a pontszámok alakulását, mint a káliumadagok. Rendszerint az N100 hatóanyagú parcellák magasabb pontszámot kaptak, mint az N75 hatóanyagúak.
1. ábra: Bonitálás búzában (2012) SzD(5%)Előveteményhatás= 0,394351, SzD(5%)Kezeléshatás= 0,185899
2011-ben az 5 leveles kukoricában jól látszik a nitrogénadagok közötti hatás szignifikáns különbsége a növények nitrogén felvételében, azaz a N100 nitrogén parcellák mindig magasabbak voltak az N75-ös parcelláknál, és mindkét kezeléssorozat szignifikánsan magasabb volt a kontrollnál. A két nitrogénszintnél mindig a K150-es parcellák voltak a legmagasabb értékek az adott sorozatban.
129
129
2. ábra: Növény nitrogéntartalma (Kukorica, 2011) SzD(5%)Kezeléshatás= 0,1%
A növények foszfortartalmában is mutatkozott különbség a kálium hatására. Ez leginkább a 2012-es búzában volt kimutatható, ahol is a +K és a -K parcellák között, bár szignifikáns különbséget nem mutattunk ki, de az a 3. ábrán is jól látható, hogy a +K parcelláknak magasabb volt a foszfortartalma a növényekben.
3. ábra: Növények foszfortartalma (Őszi búza, burgonya után, 2012) SzD(5%)Kezeléshatás=0,135692, SzD(5%)Káliumhatás=0,095949
A káliumtartalom a növényekben szintén megmutatkozott: ez növekvő tendenciát mutatott a legtöbb növény esetében. Burgonyalevelekben volt a legszembetűnőbb a káliumtartalom a káliumadagok között, ahol szignifikáns eltérés mutatkozott a kezelések között, mint az a 4. ábrán is látható. Minél magasabb volt a kálium mennyisége, annál többet vett fel a növény belőle.
130
4. ábra: Levél káliumtartalma (Burgonya, 2011) SzD(5%)Kezeléshatás=0,001378
A terméseredmények vizsgálata során inkább az elővetemény érvényesült a búzában, mint a kezelések hatása. Rendszerint a burgonya után magasabb termésátlagok jöttek létre, amellyel bizonyítható, hogy a burgonya kedvezőbb előveteménye a búzának, mint a kukorica.
5. ábra: Termésátlag (Őszi búza, 2012) SzD(5%)Kezeléshatás= 0,630 SzD(5%)Előveteményhatás=0,297
A burgonyában megvizsgáltuk a gumók méretelosztását, ahol a N100PK150 parcellák gumómérete a legnagyobb arányban a 60 mm-nél nagyobb gumók száma, azaz szignifikánsan nagyobb volt a többi parcella gumóméreténél. A N100PK100-as parcellában találtuk a legtöbb 35 és 60 mm közötti gumót. Szintén a káliummal kezelt parcellákon mértük a legkedvezőbb a méreteloszlást.
131
131
6. ábra: Burgonya gumóméret (2011) SzD(5%)Méretkülönbség hatás=13,1583 SzD(5%)Kezeléshatás=7,596948
A tápanyagmérleget vizsgálva a talajban a következő következtetést vontuk le a kísérletből: a Németországban is használt Nmin módszerrel számolt nitrogénmennyiség a kontroll parcellák kivételével mindenhol többletfelhalmozódás keletkezett, így károsan szennyeztük a kísérlet talaját nitrogénnel, miközben figyeltünk a nitrogéndirektíva betartására is.
7. ábra: Nitrogénmérleg (Kukoricatábla, 2011-2013)
A káliummal viszont az ellenkezőt tapasztaltuk. A kísérletben a K150-es kezeléseken és a burgonya utáni +K K100-as kezeléseken kívül, mindenhol negatív mérleget mutatott a kálium, azaz káliumot vontunk ki a talajból, ami az elkövetkező években műtrágyatöbblet kijuttatással tudunk majd kompenzálni.
132
8. ábra: Káliummérleg (Kukoricatábla, 2011-2013)
Összegzés Kísérletünkben megállapítottuk, hogy a burgonya a kukoricával szemben kedvezőbb előveteménye a búzának, mely már a korai fejlődési stádiumban is látszott, illetve betakarításkor ez a termésátlagokban is megmutatkozott. Szintén megállapítottuk, hogy a magasabb káliumadagok növelték a növények nitrogén, foszfor- és káliumfelvételét. Tapasztalataink szerint a 150%-os káliumadag mellett vették fel a növények a legtöbb nitrogént és káliumot a különböző nitrogénszintek mellett és befolyásolta a legkedvezőbben a burgonya gumóméretének alakulását. Kísérleti táblánk talajában szinte csak ez a mennyiségű kálium okozott pozitív mérleget. Az eredményeinkből kiderült, hogy az Nmin módszerrel számolt nitrogénmennyiségek túlzottak és nitrátkimosódáshoz vezethet. Irodalomjegyzék Aydinalp, C. – Füleky Gy. – Tolner L. (2010): The Comparison Study of Some Selected Heavy Metal sin the Irrigated and Non-Irrigated Agricuktural Soils. Bulgarian Journal of Agricultural Science 16: 754-768. p. Hoffmann S. (2009): Keszthely. In: Debreczeni Béláné – Németh T. (szerk.): (2009): Az országos műtrágyázási tartamkísérletek (OMTK) kutatási eredményei (1967-2001), Akadémiai Kiadó, Budapest, 177-183. p. Holló S. (2009): A műtrágyázás hatása az őszi búza termésére. In: Debreczeni Béláné – Németh T. (szerk.): (2009): Az országos műtrágyázási tartamkísérletek (OMTK) kutatási eredményei (1967-2001), Akadémiai Kiadó, Budapest, 154-156. p. Kádár I. (1993): A kálium-ellátás helyzete Magyarországon. Környezetvédelmi és Területfejlesztési Minisztérium MTA Talajtani és Agrokémiai Kutató Intézete, Budapest, 44-45. p. Kádár I. – Márton L. (2009): Műtrágyázás hatása az őszi búza szemtermésére és a kísérlet PK-tartalmának változása az 1984-2004 közötti időszakban. In: Debreczeni Béláné – Németh T. (szerk.): (2009): Az országos műtrágyázási tartamkísérletek (OMTK) kutatási eredményei (1967-2001), Akadémiai Kiadó, Budapest, 125-131. p.
133
133
Kovács K. - Füleky Gy. (1991): Trágyázási tartamkísérlet eredményi gödöllői barna erdőtalajon 1972-1990. Gödöllői Agrártudományi Egyetem Mezőgazdaságtudományi Kar Talajtani és Agrokémiai Tanszék, Gödöllő, 109-114. p. Márton L. (2002): A csapadék és tápanyagellátás és az őszi búza termése közötti kapcsolat. Növénytermelés 51(5): 529. p. Zsigray Gy. (2009): Műtrágyázási kezelések hatása az őszi búza termésére. In: Debreczeni Béláné – Németh T. (szerk.): (2009): Az országos műtrágyázási tartamkísérletek (OMTK) kutatási eredményei (1967-2001), Akadémiai Kiadó, Budapest, 144-146. p.
134
