DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS. Készítette: KOÓS Sándor

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS

Készítette: KOÓS Sándor

Keszthely 2012

SZEZONDINAMIKAI ÉS ÖSSZEFÜGGÉS VIZSGÁLATOK EGY 30 ÉVES TARTAMKÍSÉRLET GYEP SZAKASZÁBAN

Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében a Pannon Egyetem Georgikon Kar Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskola tartozóan. Írta: Koós Sándor Témavezető: Prof. Dr. Németh Tamás, az MTA rendes tagja, DSc. Dr. Tóth Zoltán, egyetemi docens, PhD. Elfogadásra javaslom (igen / nem) ………………………………. Prof. Dr. Németh Tamás

A jelölt a doktori szigorlaton ............. %-ot ért el.

Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve:

……………………………….

igen /nem ………………..……… aláírás

Bíráló neve:

……………………………….

igen /nem ………………..……… aláírás

A jelölt az értekezés nyilvános vitáján ............. %-ot ért el. Budapest, ………………………………. a Bíráló Bizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minősítése: ................................. ………………………………. az EDHT elnöke

–3–

TARTALOMJEGYZÉK Kivonat .................................................................................................................................. 6 Szezondinamikai és összefüggés vizsgálatok egy 30 éves tartamkísérletben ................... 6 Abstract .................................................................................................................................. 7 Seasonal dynamic and relation investigations in a 30-years old long term experiment .... 7 Zusammenfassung ................................................................................................................. 8 Saisonale Dynamik und Korrelationsstudien eine 30-jährige Langzeit-Experiment ........ 8 1. Bevezetés és célkitűzés...................................................................................................... 9 2 Irodalmi áttekintés ............................................................................................................ 12 2.1 A talaj, mint természeti környezeti elem ................................................................... 12 2.1.1 A művelt talaj sajátosságai ..................................................................................... 14 2.2 A talajok tápanyagforgalma....................................................................................... 17 2.2.1 A talajok nitrogén-forgalma ................................................................................... 19 2.2.2 A talajok foszfor-forgalma ..................................................................................... 22 2.2.3 A talajok kálium-forgalma ..................................................................................... 25 2.3 A talajok CO2-kibocsátása ........................................................................................ 27 2.3.1 A talajok CO2-kibocsátásának mérési módszerei .................................................. 30 2.3.2 A talajok víz- és tápanyagforgalma illetve CO2-kibocsátása közötti összefüggés 32 2.4 A tartamkísérletek fontossága ................................................................................... 34 2.5 A gyep tápanyagforgalma .......................................................................................... 36 3. Anyag és módszer ............................................................................................................ 40 3.1 A nagyhörcsöki kísérleti terület jellemzése ............................................................... 40 3.2 A műtrágyázási tartamkísérlet (1.84 kísérlet) rövid jellemzése ................................ 42 3.3 Talajmintavételi és talajvizsgálati módszerek ........................................................... 44 3.4 A CO2 mérésének módszere ...................................................................................... 45 3.4.1 Az ’A’ hengerben történő CO2-kibocsátás mérése ................................................. 47 3.4.2 A ’B’ hengerben történő CO2-kibocsátás mérése ................................................... 47 3.4.3 A mért adatok értékelése ........................................................................................ 48 4. Vizsgálati eredmények és megvitatásuk .......................................................................... 49 4.1 A talaj N-tartalmának vizsgálati eredményei ............................................................ 49 4.1.1 A talaj NO3-N tartalmának vizsgálati eredményei ................................................. 49 4.1.2 A talaj NH4-N tartalmának vizsgálati eredményei ................................................. 52 4.1.3 A talaj összes-N tartalmának vizsgálati eredményei .............................................. 55 4.2 A talaj AL-P2O5 tartalmának vizsgálati eredményei ................................................. 58 4.3 A talaj AL-K2O tartalmának vizsgálati eredményei .................................................. 61 4.4 A talaj nedvesség-tartalmának vizsgálati eredményei ............................................... 64 4.5 A talaj hőmérsékletének vizsgálati eredményei ........................................................ 68 4.6 A talaj CO2-kibocsátásának vizsgálati eredményei ................................................... 69 4.6.1 A talaj CO2-kibocsátásának vizsgálati eredményei az ’A’ hengerben ................... 69 4.6.2 A talaj CO2-kibocsátásának vizsgálati eredményei a ’B’ hengerben ..................... 71 4.6.3 A mikrobiális és a gyökérlégzés megítélése, az ’A’ és a ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek alapján ................................................................................ 74 4.7 Összefüggés vizsgálatok eredményei ........................................................................ 75 4.7.1 A talaj N-tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 76 4.7.1.1 A talaj NO3-N tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 76 4.7.1.2 A talaj NH4-N tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 77 –4–

4.7.1.3 A talaj összes-N tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 78 4.7.2 A talaj AL-P2O5 tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 79 4.7.3 A talaj AL-K2O tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 79 4.7.4 A talaj nedvességtartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 80 4.7.5 A talaj hőmérséklete és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei ................................................................................................................. 81 5. Összefoglalás ................................................................................................................... 84 6. Felhasznált irodalom jegyzéke ........................................................................................ 87 7. Új tudományos eredmények ............................................................................................ 98 8. Mellékletek ...................................................................................................................... 99 9. Köszönetnyilvánítás ...................................................................................................... 110

–5–

KIVONAT Szezondinamikai és összefüggés vizsgálatok egy 30 éves tartamkísérletben Egy 1973-ban beállított NPK műtrágyázási tartamkísérletben (MTA TAKI Nagyhörcsöki kísérleti telep) szezondinamikai és összefüggés vizsgálatokra irányuló méréssorozatot indított a szerző 2003-ban, azzal a céllal, hogy összefüggést keressen a talaj NPK tápanyagtartalma, talajnedvesség állapota és hőmérséklete valamint a talaj CO2kibocsátássa között. A vizsgálat során 19 alkalommal, átlagmintákból (0–20, 20–40 és a 40–60 cm rétegekből) különböző dózisú NPK trágyázás mellett mérte a talaj NO3-N, NH4N, összes-N, AL-P2O5, AL-K2O tartalmát, nedvességi állapotát, valamint az 5-7,5 cm mély talajréteg hőmérsékletét. Mindemellett in-situ méréseket végzett a talaj CO2-kibocsátására vonatkozóan kamrás (chamber)p mérési eljárással. A talaj NO3-N és AL-P2O5 tartalmát nagyban befolyásolta az alkalmazott műtrágyadózis, míg a NH4-N és AL-K2O tartalom esetében a növekedés csak kis mértékű volt. A szezonális fluktuáció a talaj NO3-N és az AL-P2O5 tartalma esetében erőteljes, míg a NH4-N, összes-N és AL-K2O tartalmak esetében minimális volt. A talajnedvesség és talajhőmérséklet adatok, illetve azok ingadozásai jól tükrözik a 2003-as extrém száraz évet. A talaj CO2 kibocsátásában szignifikáns eltérés volt kimutatható a kezelések között, ugyanakkor a statisztikai elemzés szerint a szezonális ingadozás jóval erősebben befolyásolta a CO2 kibocsátást, mint a tápanyag-visszapótlás növelése. A mikrobiális tevékenységből származó CO2-kibocsátás nagyobb százalékos arányban vett részt a talajlégzésben, mint a gyökérlégzésből származó CO2-kibocsátás. Az egyes tápelemek mennyisége és a talajlégzés között csak igen alacsony mértékű összefüggések voltak kimutathatók. A legmagasabb korrelációs koefficiens a talaj NH4-N tartalma és a talajlégzés között, a legalacsonyabb pedig a talaj AL-K2O tartalma és a talaj CO2-kibocsátása között volt számolható. A talajnedvesség illetve a talajhőmérséklet, és a talaj CO2-kibocsátása között az irodalmi adatokkal ellentétben csupán csekély korrelációt lehetett kimutatni. A legszorosabb összefüggéseket a kontroll parcellában lehetett kimutatni.

–6–

ABSTRACT Seasonal dynamic and relation investigations in a 30-years old long term experiment

The nitrate-, ammonium-, total-nitrogen, the phosphate and potassium content of soil, additionally the soil moisture and temperature were investigated in a 30-years old long term experiment. Soil CO2 emission was measured with a simple method with which the plant root respiration and the microbial decomposition of soil organic matter can be separated (in two different types of cylinders, by ANAGAS CD98). The control, medium, adequate and excessive fertilizer treatments were sampled 19 times. The seasonal fluctuations of nitrate-N, phosphate and soil CO2 emission were dynamic, while in case of ammonium-N and potassium only slight changes were observed. The soil moisture and temperature dynamics well represent the extremely dry year of 2003. The correlations between soil nutrients, soil moisture, temperature and CO2 emission were weak.

–7–

ZUSAMMENFASSUNG Saisonale Dynamik und Korrelationsstudien eine 30-jährige Langzeit-Experiment

Das Nitrat-, Ammonium-, Gesamt-Stickstoff, Phosphat und Kalium-Gehalt des Bodens, zusätzlich die Bodenfeuchtigkeit und Temperatur waren in einem 30-Jahre dauernden Experiment untersucht. CO2-Ausstoß des Bodens wurde mit

eine einfache Methode

gemusst, wo wir Pflanzenwurzeln Atmung und mikrobielle Zersetzung von organischen Substanzen im Boden (in zwei verschiedenen Arten von Zylindern, von ANAGAS CD98) trennen können. 19 Mal waren Proben in der Kontrollgruppe genommen, mittel, ausreichend, übermäßige Behandlungen. Die saisonalen Schwankungen der Nitrat-N, Phosphat-und CO2-Emission des Bodens- waren dynamisch, während sie im Fall von Ammonium-N und Kalium waren gering. Die Dynamik der Bodenfeuchtigkeit und Bodentemperatur spiegelt sich in extrem trocken

2003

Jahr.

Die

Korrelation

zwischen

den

Nährstoffen

Bodenfeuchtigkeit, Temperatur-und CO2-Emissionen waren schwach.

–8–

im

Boden,

1. BEVEZETÉS ÉS CÉLKITŰZÉS

Az emberi élelmezés biztosítása (megfelelő mennyiségű és minőségű élelmiszer előállítása) egyre nehezebb feladat, mely egyrészt az intenzív mezőgazdasági termelés hatására bekövetkező környezeti kockázatok növekedésével, valamint a termelésbe vonható termőföldek véges voltával, másrészt pedig az ezzel párhuzamosan jelenlévő politikai és gazdasági hajtóerőkkel, érdekellentétekkel magyarázható. A probléma nem új keletű, csupán a népesség számának nagymértékű növekedésével ugrásszerűen megugrott a probléma súlyossága. Az élelmezési probléma csak fokozódni fog, melyet a globális klímaváltozás nehezen előre jelezhető módon, de nagyban befolyásol – mint azt már most, napjainkban is jól érzékelhetjük. LÁNG (2005) felhívja a figyelmet arra, hogy az időjárás, a klíma, valamint a hatásaikkal foglakozó klímapolitika egyre inkább az általános biztonságpolitika részévé válik. A növekvő népesség növekvő értékeket – infrastrukturális építmények, közlekedési eszközök, vagy pl. a mezőgazdasági termények, termések – vonz magával, melyekben az egyre szélsőségesebbé váló időjárás (pl. az árvizek, a belvizek, a szélviharok, a jégesők, a nyári hőségek vagy éppen az elhúzódó téli fagyos időszakok) egyre nagyobb károkat tehet, illetve tesz is. LOBEL és FIELD (2007) rámutat arra, hogy a mezőgazdasági termelékenység az elmúlt két évtizedben csökkent, s kutatásaikban egyértelmű kapcsolatot állapítanak meg a felmelegedés és a gabonafélék hozama között, minden fél fokos átlaghőmérséklet emelkedés 3-5 százalékos terméshozam csökkenést von maga után. RASTOGI és munkatársai (2002) szerint a klímaváltozás egyik kiváltó oka a légkör CO2-tartalmának növekedése. A légköri CO2-tartalom és a globális felmelegedés közötti ok-okozati összefüggéssel kapcsolatban mind a mai napig viták folynak. Mindenesetre az tény, hogy az ipari forradalmat követően egyharmaddal megemelkedett a légkör CO2tartalma és ezzel párhuzamosan a Föld felszínének átlaghőmérséklete (csak a XX. században) 0,6–0,7 °C-kal növekedett (LAL és mtsai.1998, LAL 2004, LÁNG 2005, CO2NET 2005, IPCC 2007, FARAGÓ és mtsai. 2009). A fent említett problémák figyelembevételével a jövő szempontjából kiemelt fontossággal bír a hazai mezőgazdaság fenntartható fejlődésének biztosítása, vagyis olyan mezőgazdasági, és élelmiszeripari rendszerek kialakítása, melyek gazdaságosak, kielégítik a társadalom korszerű táplálkozással kapcsolatos igényeit, és megőrzik a környezet minőségét, a világ természeti erőforrásait a jövő generációi számára (O’CONNEL, 1991).

–9–

A veszélyeztetett szférák – elsősorban a mezőgazdasági termelésre gondolva – középpontjában szinte minden esetben a talaj áll, mely termékenységén keresztül a növények termőhelyéül szolgál, vagyis a kellő időben és a szükséges mennyiségben képes ellátni a rajta élő növényzetet vízzel és tápanyagokkal, így lehetővé teszi az elsődleges biomassza megtermelését (STEFANOVITS és mtsai. 1999). A gazdaságos, termelékeny és a környezettel harmóniában lévő gazdálkodás kialakításához éppen ezért olyan kísérletekre van szükség, amelyek a talaj tulajdonságait vizsgálják. A talajtermékenységet kialakító tényezők megismerése, mind minőségi, mind mennyiségi megközelítésben alapvető fontosságú a terméseredmények fokozásához (GYŐRI, 1984). Az egyik legfontosabb tényező a talaj tápanyagtartalma, ezért a tápanyagszolgáltató

képesség

megőrzésére,

illetve

fokozására

irányuló

kutatások

nélkülözhetetlenek. DEBRECENI (1991) megfogalmazása szerint a szántóföldi körülmények között végzett szerves- és műtrágyázási kísérletek, ezen belül is legfőképpen a több éven át tartó tartamkísérletek

nemzeti

értéket

képviselnek.

A

trágyázási

tartamkísérletek

a

legalkalmasabbak az optimális tápanyag-ellátottság megállapítására, ugyanakkor alkalmat adnak a gazdaságosság vizsgálatára is. Mindezen felül, vizsgálható a különböző műtrágya dózisok hatása a talajok CO2kibocsátásának változásaira is, melynek segítségével nyomon követhető, hogy a légkör CO2-tartalmának

növekedésében

milyen

szerepet

játszanak

a

mezőgazdasági

termelékenységre irányuló természetbe való beavatkozások (nem feltétlenül csak a műtrágyázásra gondolva, hanem pl. a talajművelési eljárásokra stb.). Mindezen talajtani paraméterek (NO3-N és NH4-N tartalom, a CO2-kibocsátás, talajnedvesség és -hőmérséklet) mérésével, valamint a köztük fennálló összefüggés vizsgálatával a mezőgazdasági döntéshozók pontosabban és megbízhatóbban tudnak tervezni az adott mezőgazdasági ökoszisztémában, figyelembe véve a fenntartható mezőgazdasághoz szükséges irányelveket. Dolgozatom témájául a talaj nitrogén, foszfor, kálium tartalma és nedvességtartalma, illetve a talaj hőmérséklete valamint a CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálatát választottam egy műtrágyázási tartamkísérletben, hiszen az átgondolt műtrágya felhasználás segítségével a terméseredményeket szinten tarthatjuk, vagy éppen növelhetjük anélkül, hogy a környezetünket károsítanánk, növelnénk a globális felmelegedéssel járó katasztrófák számát – a környezetkímélő gazdálkodás egyben a fenntartható jövőt is jelenti. – 10 –

Arra kerestem a választ, hogy 

Van-e szezonális fluktuáció az egyes talaj-tápanyagok, a talajnedvesség és hőmérséklet, illetve a talaj CO2-kibocsátása esetében?



Amennyiben van, van-e összefüggés az alkalmazott NPK műtrágya dózisok és a szezonális ingadozás között, illetve milyen mértékű az adott fluktuáció?



A különböző dózisokban alkalmazott NPK műtrágyaadagok növelik-e a talaj CO2-kibocsátását?



A talaj nedvességtartalma és hőmérséklete befolyásolja-e a talaj CO2kibocsátását és ha igen milyen irányba?



Milyen arányban oszlik meg a gyökérlégzésből és a mikrobiális tevékenységből származó talaj CO2-kibocsátás?

– 11 –

2 IRODALMI ÁTTEKINTÉS 2.1 A talaj, mint természeti környezeti elem Tudomásul kell vennünk, hogy a Föld szárazföldi területének csupán 11%-a (a Föld teljes területének csupán 3,2%-a) vonható különböző korlátozó hatásoktól (aszály, csekély termőréteg, túlzott csapadék stb.) mentesen művelés alá (VÁRALLYAY 2002). Ennek okán a Föld lakosságának robbanásszerű növekedése mellett (a harmadik évezred küszöbén már hat és fél milliárdnál több a becsült lélekszám) egyre inkább gondot jelent a megfelelő mennyiségű és minőségű élelmiszer előállítása (RAVESTEIN 1990, ARROW és mtsai. 1995, BONGAARTS 1995, COHEN 1995, JOHN és mtsai. 1998). Az emberiség növekedéséből fakadó fokozott fogyasztás (ez alatt nem csak az élelmiszert értve) magával vonzza a környezet adta természeti erőforrások egyre nagyobb mértékű kihasználását. Mindemellett a mezőgazdálkodásból élők aránya drasztikusan csökken, s az emberek egyre nagyobb százaléka él, vagy akar élni városban (CONSTANZA és mtsai. 1997, BALZEREK és mtsai. 2003, JACOBSON 2010, LARMER 2010). Az

igazi

probléma

az

ésszerűtlen

talajhasználatban

rejlik

(okszerűtlen

termesztéstechnológia, talajeróziós problémák, zöldmezős beruházások stb.) s félő, hogy elfogy a termőföld (BORGSTROM 1969, TINBERGEN 1979, BAI 2004, KÁDÁR 2008, THE LANCET 2008), mely nem más, mint a földi élet alapját adó feltételesen megújuló természeti erőforrás. RICHTER és MARKEWITZ (2001) megfogalmazása szerint az emberi lét, így a földi környezet minősége még soha olyan mértékben nem függött a talajjal való bánásmódunktól, mint napjainkban. Nem is kell messzire mennünk, hogy ezt élőben láthassuk. Székesfehérvár M7 autópálya melletti ipari parkja a rendszerváltás után jelentős fejlődésnek indult, amivel csupán az a probléma, hogy a területen az egyik legtermékenyebb talajtípus fordul elő, a csernozjom. A fenntartatható fejlődés szempontjából – a számos tényező közül – központi jelentősége van a talajnak, mely a Föld legkülső, mállott szilárd kérge. A talaj a talajképződés tényezőinek (kőzet, éghajlat, élővilág, idő, emberi tevékenység) együttes hatására végbemenő anyag- és energiaforgalmi folyamatok eredményeképpen jön létre, az őt körülvevő szférák (litoszféra, atmoszféra, hidroszféra és bioszféra) kölcsönhatásainak középpontjában. Jelentős szerepet tölt be az ökoszisztémák anyag- és energiaforgalmának szabályozásában, melyet multi funkcionalitásának (vízelnyelés, vízelvezetés, víz- és tápanyag-raktározás, tápanyagszintézis helye, hozzájárul az atmoszféra összetételének kialakításához, hőháztartásának szabályozásához, élettér, szűrőképesség-pufferelőhatás

– 12 –

stb.) köszönhet (SZÉKY 1979, SZENDREI 1998). Számos természeti erőforrás (napenergia, felszíni és felszín alatti vízkészletek, geológiai képződmények, biológiai erőforrások) együttes hatását ötvözi és transzformálja, ily módon a talaj egy biológiai reaktornak tekinthető (VÁRALLYAY 1999). Az ökoszférában betöltött központi szerepe és multi funkcionalitása miatt, a feltételesen megújuló (megújítható) természeti erőforrásunkat képező talajkészleteink ésszerű hasznosítása, minőségének megóvása és sokoldalú funkcióképességének fenntartása a mezőgazdaság és a környezetvédelem egyik legfontosabb feladata (VÁRALLYAY 2000). A talaj az intenzív mezőgazdasági művelések, az erdőgazdasági kezelések és az egyéb emberi beavatkozások hatásai miatt, szinte már csak elvétve található természetes vagy természet közeli állapotában (KERÉNYI 2003). Az antropogén hatás már szinte mindenhol érezteti hatását, függetlenül attól, hogy természetes vagy kultúr ökoszisztémáról beszélünk. Például, a műtrágya nem megfelelő mennyiségben való alkalmazása, nem csak az adott táblán érezteti hatását, hanem a lemosódás következtében távoli helyeken is megjelenhet, a talajvízbe történő bemosódása során még távolabbi helyekre is eljuthat, ahol komoly problémákat okozhat, illetve okoz (pl. nitrátosodás, eutrofizáció). A talajt érő degradációs hatások alapvetően fizikai és kémiai hatásokra oszthatók (1. táblázat). 1. táblázat. A fontosabb talajdegradációs folyamatok által érintett területek Európában (OLDEMAN és mtsai. 1991 nyomán, módosítva) Fizikai hatások vízerózió szélerózió talajtömörödés vízhatás

millió ha 115 42 33 0,8

Kémiai hatások % 12 4 3,5 0,1

savasodás növényvédő szerek nitrát és foszfát szervesanyag-veszteség másodlagos szikesedés

millió ha 85 180 170 3,2 3,8

% 9 19 18 0,3 0,4

Forrás: KERÉNYI 2003 Mindenképpen meg kell jegyezni, hogy e két csoportba tartozó hatások nem mindig különíthetők el (komplex rendszerről lévén szó) és, hogy szinte minden esetben talajbiológiai következményekkel is számolni kell, mivel azok módosítják a talajflóra, illetve fauna életterét. Ennek következtében egyensúlyzavarok lépnek fel, s így a talaj természetes termékenysége csökken (KERÉNYI 2003). NÉMETH (1996) megfogalmazása szerint a talaj termékenysége nem vonatkoztatható el a talajban zajló biológiai és biokémiai folyamatoktól, hanem azok a talaj fizikai és kémiai tulajdonságaival együtt alakítják ki a – 13 –

talaj termékenységét. Műtrágya-felhasználás alkalmával legnagyobb mennyiségben nitrogén- illetve foszfor

és

kálium-tartalmú

vegyületeket

juttatnak

ki,

hiszen

ezen

elemek

nélkülözhetetlenek a növények számára, egy tenyészidő alatt igen nagy mennyiségben használnak fel belőlük. A túlzott műtrágyázás vagy az egyenetlen kijuttatás anyagcserezavarokat idézhet elő a termesztett növénynél, de a talaj biológiai aktivitását is megváltoztathatja, mely rövid ideig pozitív hatással lehet a környezetre (megfelelő körülmények

között

a

fokozott

mikrobiális

tevékenység

miatt

szervesanyag

felhalmozódás), de hosszú távon mindenképpen káros, hiszen gondoljunk csak a megnövekedő CO2-kibocsátásra, mely éppen a lebontó folyamatok következménye, vagy a talajuntság kialakulásának lehetőségére (NÉMETH 1996, KERÉNYI 2003). 2.1.1 A művelt talaj sajátosságai A növekvő mezőgazdasági termelés miatt az 1950 és 1980 közötti időszakban több területet vontak művelés alá, mint az 1700 és az 1850 közötti 150 éves időszakban (RASHID és mtsai. 2005, KÁDÁR 2008). Természetesen a művelésbe vont területek növekedése régionként változó, mert pl. amíg Afrikában 1992 és 2003 között 20%-kal, Dél-Amerikában 8%-kal, Ázsiában 4%-kal nőt, addig Európában ugyanezen időszakban közel 6%-kal, Észak-Amerikában majd 4,5%-kal csökkent a művelt területek aránya. Érdemes kiemelni az 1961 és 2003 közötti idő intervallumot is, amikor Dél-Amerikában 76%-os, míg Afrikában 51%-os volt a termőterület növekedés a FAO (2006) statisztikája szerint. NYÍRI (1993) szerint földművelési rendszerek alatt azokat a komplex és egymással szorosan összefüggő termesztéstechnológiai, meliorációs és logisztikai eljárásokat kell érteni, melyek egyrészt a talajhasznosítás intenzitását, másrészt a talajtermékenység fenntartását és fokozását teszik lehetővé. A napjainkra kialakult földművelési rendszerek mindegyikének megvan azonban az a sajátos tulajdonsága, hogy a minél nagyobb és jobb minőségű terméseredmények eléréséhez olyan agro-ökoszisztémákat alakítanak ki, melyeket egyféle és egykorú növényekkel hasznosítunk, vagyis monokultúrákat hozunk létre, melyeknek a biodiverzitása igen alacsony fokú (2. táblázat) (VIDA 2001). Ugyanakkor a talaj heterogenitása (így tápanyag szolgáltató képessége, stb.), a domborzati 

A közölt adatok azért csak ezen időszakra lettek számolva, mert Európára és Ázsiára csak ezen időintervallumban volt adatközlés (összehasonlíthatóság végett).

– 14 –

adottságok, az előre megjósolhatatlan időjárási elemek, így a kiszámíthatatlan tenyészidőszak, a kórokozók és kártevők, stb. sok esetben nem teszi lehetővé az egységes kezelést és művelést (SCHEPERS és FRANCIS 1998, SRINIVASAN 2006, NÉMETH és mtsai. 2007). 2. táblázat. A természetes és az agro ökoszisztémák közötti legfontosabb különbségek Tulajdonság

Természetes ökoszisztémák

Ember által fenntartott agro ökoszisztémák

Fajdiverzitás

magas

Géndiverzitás

magas

Biomassza

magas

alacsony (monokultúra) alacsony (genetikailag homogén) alacsony

Elemek körforgása Változó környezetben alkalmazkodás Működőképesség

kiegyensúlyozott

felborult

természetes szelekció

faj vagy fajtaváltás, nemesítés

400.000.000 év

cc. 4.000 év

Globális trend

csökkenés (kiszorulás)

növekedés

fenntarthatóság

globális melegedés, instabilitás globális emberi felelősség

Következmény a bioszféra működésére Forrás: VIDA 2001

Mindemellett gondolnunk kell arra is, hogy a monokultúrákban pont azon fajok (gyomok, kórokozók és kártevők) egyedszámbeli növekedését segítjük elő, melyeknek ezen ökoszisztémák nyújtják az ökológiai optimumot, melyek távoltartása szintén nagy anyag és energia befektetést igényel. A fotoszintézissel megszerzett energiának csak csekély részét fordíthatja például egy vad gabonaféle a kalász szemtermésének létrehozására. Rengeteg energiát kell szánni a víz és a benne oldott tápanyagok elérésére, felszívására, a károsító élőlényekkel szembeni ellenálló képességet növelő struktúrák vagy kémiai anyagok előállítására, szélsőséges természeti viszonyok túlélésére stb. Az ember mindezt megkönnyíti fellazított földdel, trágyázással, öntözéssel, gyomirtással és peszticidekkel, így jórészt feleslegessé teszi a korábbi szükségletek ellátását biztosító géneket is. Az energia átcsoportosíthatóvá válik az emberi igényeknek (szemtermés mérete, száma, összetétele stb.) megfelelően (VIDA 2001). A növények tápanyagfelvételét a felvehető tápanyagok mennyisége, a talaj oxigéntartalma és a környezet hőmérséklete nagymértékben befolyásolja, melyet tovább fokoz az aktív gyökérfelület, a gyökerek kicserélő kapacitása és feltáró képessége. A – 15 –

gyomnövények ilyen képessége általában jobb, mint a kultúrnövényeké (SZALAI 1994). Amíg egy természetes (műveletlen) ökoszisztéma esetében a talaj önfenntartó jellegű, vagyis a talajlakó állatok (melyek a lebontásban, visszaforgatásban, átalakításban játszanak nélkülözhetetlen szerepet) összhangban élnek a talajban gyökerező, de a talaj felszíne felett fotószintetizáló növényekkel (melyek a primer biomassza megtermeléséért felelősek), addig egy művelt talaj nem képes önszabályozásra. A learatott terméssel az ember nagy mennyiségű szerves és szervetlen anyagot, és ezzel sok energiát hord el a talajról. A lebontó szervezetek az ott maradt kevés növényi maradványból nem tudják teljes mértékben pótolni a növények által felvett tápanyagokat. Az anyagkörforgásban hiányosság léphetne fel, ha az ember nem gondoskodna az elhordott anyag és energia utánpótlásáról. Amennyire fontos a szerves vagy a műtrágyázás, illetve azok megfelelő időben, megfelelő helyre és megfelelő arányban illetve mennyiségben való kijuttatása, annyira fontos a talaj élővilágának figyelembevétele is (SZÉKY 1979). A

természetes

ökoszisztémák

átalakítása

jelentősen

hozzájárul

klímánk

megváltozásához is. A mezőgazdasági területek európai térhódítása idején ennek hatása elsősorban albedo növekedést, s ezzel regionális lehűlést eredményezhetett, míg ugyanez globális méretekben (a XVIII–XIX. század óta) inkább az előbb tárgyalt élő anyag különbségből fakadó CO2-növekedést, s ezzel az üvegházhatást fokozta. Ugyanezt eredményezi a talaj szervesanyag tartalmának eloxidálódása is a talajművelés következtében. WACKERNAGEL és munkatársai (1999) számos országra kiszámolták, hogy egy adott ország lakói fogyasztási javaikat mekkora területen tudnák megtermelni oly módon, hogy az valóban fenntartható legyen és a természeti erőforrások változatlanul maradjanak. Az így kapott 1 főre eső területet ökológiai lábnyomnak nevezték el. Ezt összevetve az 1 főre jutó ökológiailag produktív területtel azt találták, hogy Földünk legtöbb országában a lábnyom nagyobb, mint a produktív terület. Magyarország ökológiai lábnyoma 3,1 ha/fő, de a rendelkezésre álló élőhely alapján csak 2,1 ha/fő-re lenne lehetőségünk (az 1997-es népességi adatokkal kalkulálva). Mindez csak folyamatosan csökken, hiszen a KSH (2010) adatai alapján Magyarország szántóterülete az 1931-es 60,1%-ról 2009-ban 48,4%-ra csökkent, míg a művelés alól kivett területek aránya 6,6%-ról 16,4% nőtt.

– 16 –

2.2 A talajok tápanyagforgalma Magyarország egyik legfontosabb természeti erőforrása a talaj, mely egyes becslések szerint a nemzeti vagyon akár 22–23%-a is lehet (NÉMETH 2005). A talaj jelentősége szerteágazó funkcióiban rejlik, melyek közül az egyik kiemelkedő tulajdonsága, hogy a primer növényi biomassza termelés alapvető közege, a bioszféra primer tápanyagforrása, ily módon a mezőgazdaság legfontosabb termelőeszköze. Egyik legfontosabb jellemzője a termékenység, vagyis megfelelő mennyiségben és időben képes vizet, levegőt és a növények számára felvehető tápanyagokat szolgáltatni, így képes a mikroorganizmusok és a növények talajökológiai feltételeit kielégíteni. Ennek egyik előfeltétele, hogy hő, víz és növényi tápanyagok raktározására képes, mely raktárkészletből akár visszapótlás nélkül (aszály, illetve szerves- és/vagy műtrágyázás mellőzése esetén) képes a növények számára hosszabb-rövidebb ideig biztosítani a számukra megfelelő tápanyagokat és a vizet (VILJAMSZ 1950, VÁRALLYAY 2002, VÁRALLYAY 2004). Azt nem szabad elfelejtenünk azonban, hogy a talaj termékenysége egy viszonylagos fogalom, fenntartása, adott esetben fokozása lényegében a mezőgazdasági termelési technikák és technológiák függvénye (VIETS 1977). Az élőlények számára nélkülözhetetlen biogén elemek száma körülbelül 80, a növények hamujában nagyjából 40 elemet sikerült eddig kimutatni. Elsődleges biogén elemek (a sejtek tömegének nagyjából 99 %-át építik fel), vagy makro elemek: szén (C), hidrogén (H), oxigén (O), nitrogén (N), kén (S) és a foszfor (P). Nyomelemek (nagyjából 1-0,005 %-ban vannak jelen a sejtekben): kálium (K), kalcium (Ca), magnézium (Mg), vas (Fe), nátrium (Na) és a klór (Cl). A mikroelemek rendkívül kis mennyiségben vannak jelen a növényekben, de a zavartalan anyagcseréjükhöz nélkülözhetetlenek: réz (Cu), kobalt (Co), mangán (Mn), cink (Zn), bór (B), jód (I), molibdén (Mo) és a szelén (Se). A növényi test átlagos elem összetétele a következő: 47% C, 44% O, 7% H, 0,5–2% N (HARGITAI 1986, LOCH és NOSTICZIUS 1992). THAER elmélete szerint a növényi élet fenntartásában a szerves humusz játszik alapvető szerepet. LIEBIG viszont rájött, hogy a növények közvetlenül az ásványi anyagokat és sókat hasznosítják a talajból, így a humusz-elméletet teljes egészében hibásnak gondolta. Ma már tudjuk, hogy a talaj tápanyag-szolgáltató képességében, mind a humuszanyagok, mind a szervetlen ásványi anyagok nélkülözhetetlenek, és a kettő szorosan összefügg (HARGITAI 1985, BUZÁS 1987, KÁDÁR 2007). Az, hogy valamely elem elegendő vagy sem a növény számára az relatív. LIEBIG „relatív minimum törvénye”

– 17 –

szerint a termés mennyisége egyenesen arányos a minimumban lévő tápanyag vagy egyéb tényező (víz, fény, hőmérséklet, stb.) mennyiségével, vagyis a minimumban lévő erőforrás határozza meg a maximális termésmennyiséget. Amennyiben minden optimális mértékben áll rendelkezésre a növény számára, akkor a MITSCHERLICH-törvény érvényesül, vagyis pl. a trágya adagjának növelésével egyre kisebb mértékben nő a termés mennyisége. A termés mennyiségét a tápanyagok együttes mennyisége és aránya mellett számos egyéb tényező is befolyásolja (BUZÁS 1987, LOCH és NOSTICZIUS 1992, BARBER 1995, KÁDÁR és CSATHÓ 2002). A talajban lévő tápanyagokat a növények gyökereiken keresztül veszik fel, passzív (energia-befektetés nélkül: diffúzió, ioncsere) vagy aktív folyamatok révén. Aktív tápanyagfelvétel esetén speciális szállító anyagok segítségével kerülnek a tápanyagok a sejtmembránon keresztül a sejt plazmájába, így lehetővé válik, hogy a növény a koncentrációkülönbség ellenére is képes legyen ionokat felvenni (LOCH és NOSTICZIUS 1992). A tápanyagfelvételt számos tényező határozza meg, így a talajban lévő tápanyagok kémiai kötési formái és azok egyensúlya, a talaj kémhatása és oxidációs-redukciós viszonyai, a talaj hőmérséklete és nedvességviszonya, a talajoldat ionarányai, a tápanyagok mozgása, a talajkolloidok mennyisége és minősége, térbeli tényezők, a talaj-növény kölcsönhatások, a különböző tápanyagok és a talaj szerves szén aránya (HARGITAI 1985, LOCH és NOSTICZIUS 1992, BARBER 1995). A talajban található ásványi nitrogénformák kimosódása függ a csapadék mennyiségétől, megoszlásától, intenzitásától, a talaj fizikai féleségétől, a talaj adszorpciós képességétől, a vízgazdálkodási tulajdonságaitól és a nitrogénformák koncentrációjától (NÉMETH 1996). Éppen ezért fontos, hogy a tápanyagveszteségek elkerülése érdekében megfelelő mennyiségű szervesanyag legyen a talajban, hogy a mineralizáció és az immobilzáció megfelelő arányban legyenek (STEFANOVITS 1975). A Broadbalk-i (Rothamsted) „örökbúza” kísérletben bebizonyították, hogy a talaj szerves-C és -N tartalmának változása között szoros összefüggés van. A kísérleti talaj felső 23 cm-es rétegének szerves-C tartalma a műtrágyázás hatására nem változott a közel 80 év alatt, míg a szerves trágyával kezelt talaj humusztartalma több mint a duplájára növekedett, majd napjainkig ezen a szinten maradt (JENKINSON és mtsai. 1994). A mérsékelt égöv talajainak szervesanyag tartalma csak lassan változik. A szántóföldi termesztésbe vont talajon telepített gyep esetében 100 év alatt tudott megtriplázódni a talaj összes-N tartalma, beállva ezzel a rét-legelőkre jellemző értékre (JOHNSTON, 1991). Az intenzívvé váló mezőgazdaság következtében a talajok természetes tápanyag– 18 –

szolgáltató képessége már nem tudja fedezni a növényi igényeket, így szükségessé vált a szerves- és műtrágyákkal történő ásványianyag-visszapótlás (NÉMETH 2003). CSATHÓ és RADIMSZKY (2005) mind a műtrágya, mind a szerves trágya használatban Magyarországon bekövetkezett változásokra hívják fel a figyelmet. Az 1960-as évektől meredeken emelkedett a NPK műtrágyák felhasználása, amikor is ún. talajgazdagító trágyázási gyakorlatot folytatták, 250–300 kg/ha NPK hatóanyag felhasználással. Az 1990es évek elején a Szovjetunió összeomlása következtében, valamint a műtrágya árak világpiaci trendekhez való igazodása miatt, a műtrágya-felhasználás drasztikusan visszaesett: a N-műtrágya felhasználása 60-75 %-al, míg a P- és K-műtrágyák közel 95 %al csökkentek (NÉMETH 1996). Ugyanakkor az Európai Unióhoz való csatlakozással egy fokozódó piaci verseny kezd kialakulni, melynek következménye egy növekvő műtrágya felhasználás. A növekedés igen lassú, a gazdaságokat érintő támogatások közel nem érik el a rendszerváltozás előtti értékeket. A 2002-es Mezőgazdasági Statisztikai Évkönyv (2003) „már” 293 ezer t műtrágyaellátásról számol be, a 2002-es évre vonatkozóan. A KSH (2010) legújabb adatai szerint is a felhasználás tendenciája az elmúlt években fokozatosan nőt, adatai szerint 2007-ben már 87 kg/ha volt az NPK műtrágya felhasználás a mezőgazdasági területeken. A műtrágyák alacsony ára miatt a szerves trágya felhasználás (mezőgazdasági területre kijuttatott mennyisége) az 1970-es évektől kezdve csökkenni kezdett, és 2005-re csaknem 50%-kal csökkent. Mindehhez hozzájárult az is, hogy 1985-től egy erős állatállomány csökkenés figyelhető meg (KOVÁCS és CSATHÓ 2005). 2.2.1 A talajok nitrogén-forgalma A nitrogén a leggyakoribb elemek egyike, melynek nagyon fontos szerepe van a különböző szerves vegyületek felépítésében, valamint bonyolult biológiai folyamatokban (CHANG 1991, NÉMETH 1996). A nitrogén jelentősége a földi élet megjelenése után felértékelődött. A mai ökológiai rendszerekben (a Föld teljes egészére vonatkozóan) az élő szervezetek részt vesznek a nitrogén újraelosztásában, felhasználják, beépítik, tárolják, átalakítják, vagy éppen szállítják azt. Mindezen folyamatokban lényegesen nagyobb szerepe van a növényeknek, mint az állatoknak vagy a gombáknak, hiszen a növények számára – bár nem kizárólagosan – a nitrogén esszenciális elem, igen nagy mennyiségben építik be szervezetükbe egyedfejlődésük során (NÉMETH 1996, NOVOA és LOOMIS 1981). A nitrogén

– 19 –

az aminosavak és a nukleotidok, valamint a klorofill alkotóeleme. Esszenciális tulajdonságát csak növeli, hogy az enzimek alkotórészeként nélkülözhetetlen az anyagcsere folyamatokban (NYÍRI 1993). Ebből látható, hogy a termés mennyiségét a talaj nitrogén ellátottsága nagymértékben befolyásolja. A művelt réteg nitrogén-tartalmának több mint 95 %-a szerves kötésben van jelen, ugyanakkor a növények számára felvehető, illetve hasznosítható szervetlen nitrogénformák, így a nitrát-nitrogén (NO3-N) és ammóniumnitrogén (NH4-N) csupán csekély részét képezik a talaj összes nitrogén-tartalmának (a fennmaradó 3–4%) (NYÍRI 1993). A nitrogénnek mindössze 0,02–0,4%-a található ásványi formában a talajban, ezért csak néhány kg N/ha a növények számára felvehető mennyiség, míg akár 600 kg/ha is lehet a különböző vegyületekben és formákban jelen lévő nitrogén (LOCH és NOSTICZIUS 1992, STEFANOVITS és mtsai. 1999). A művelt talajok esetében a nitrogén tartalom a növénytermesztés során jelentősen csökkenhet egy-egy vegetációs periódus, vagy tenyészidőszak alatt, ezért a terméssel elhordott nitrogén mennyiségét pótolni kell szerves- és műtrágyákkal. Ehhez járul még az is, hogy a nitrogén a szilárd fázison kívül, illékony és vízoldható vegyületek formájában is előfordulhat a talajban, ezért bio-geokémiai körforgalma rendkívül gyors. Mint az eddigiekből láthattuk a bioszféra szempontjából nélkülözhetetlen elem a nitrogén, melynek következménye, hogy a nitrogén-körforgalom egy igen bonyolult kapcsolatrendszer (1. ábra), melyben a talajnak kiemelkedő szerepe van (NÉMETH 1996, MOISER és mtsai. 2004). A lebontás során az elhalt növényi és állati maradványokban lévő nitrogént és egyéb elemeket a talajban élő lebontó mikroorganizmusok testükbe beépítik. A mineralizáció – vagyis a lebontás során az ammonifikáló mikrobák segítségével szerves nitrogén vegyületek keletkeznek – első lépésében a szerves anyagból aminosavak és aminok keletkeznek (amminizáció), majd második lépcsőként ezek a vegyületek ammóniummá alakulnak át (ammonifikáció). Az így keletkezett ammónium egy részét a növények közvetlenül felveszik, míg a fennmaradó részt a mikrobák ismét beépítik testükbe, vagyis immobilizálják, vagy az ammónia nitritté, majd nitráttá oxidálódik (nitrifikáció) (NÉMETH, 1996).

– 20 –

1. ábra. A nitrogén-körforgalom elemei és folyamatai (Forrás: NÉMETH 1996) Az előbbiekben említett ammonifikáció egy olyan enzimatikus folyamat, melyben a szerves anyagok nitrogénje ammónia formában felszabadul. A folyamatban aerob és anaerob mikroorganizmusok egyaránt részt vesznek, de csak az aerob baktériumok oxidálják az ammónium iont nitritté, majd nitráttá. Ebből következik, hogy a kötöttebb talajokban a NH4-N halmozódhat fel, míg a jól szellőzött, művelt talajokban a NO3-N a meghatározó felvehető nitrogénforma (STEFANOVITS és mtsai. 1999). A nitrifikáció során az ammónia – nitriten keresztül – nitráttá alakul. Amíg az ammonifikációt számos mikroba képes elvégezni, a nitrifikációban főként Nitrosomonas spp. és Nitrobacter spp. baktériumfajok játszanak szerepet. A nitrát egy része szintén a növények és a mikroorganizmusok nitrogén forrása, de a nitrát esetében az erózió, a felszíni elfolyások, illetve a kimosódás számottevő veszteségeket okozhat a talaj számára. A denitrifikációs folyamatok következtében (pl. Nitrococcus spp. és Thiobacillus spp. fajok közreműködésével) végérvényesen távozik a nitrogén a talajból (N2 és N2O formájában), de mivel e veszteség csak rosszul szellőző (anaerob körülmények között), illetve tömörödött talajokban fordul elő, így nem számottevő (MULDER 1977, KNOWLES 1982, NÉMETH 1996). Természetes körülmények között a növények tápanyag igénye egy időben jelentkezik a megnövekedett mineralizációs aktivitással, így a mineralizációs tápanyag-szolgáltatás igazodik a növények igényéhez. Az ásványi nitrogénformák veszteségeit előidéző nitrifikációs, denitrifikációs és kimosódási folyamatok kevésbé érvényesülnek ez által – 21 –

(TIMÁR 1984). A művelt talajok esetében a művelés hatására bizonyos idő elteltével a talaj szerves anyag tartalma (így a nitrogénformák is) egy újabb egyensúlyi állapotba kerül, amennyiben a művelés ugyanazon időszak alatt egységes (SMITH és ELLIOT 1990). A talajművelés nagy szén (41–53%) és nitrogén (31–56%) veszteségeket okoz a talajban (40 év kísérletezés tapasztalataként). Kimutatható, hogy a mineralizálható nitrogén a természetes talajokban 2–2,8-szor több mint a művelt talajokban, valamint, hogy a művelés hatására azok csökkenése a csernozjom talajokban magasabb mértékű, mint a barna erdőtalajokban (CAMPBELL és SOUSTER 1982). A talajban található ásványi nitrogénformák kimosódása függ a csapadék mennyiségétől, megoszlásától, intenzitásától, a talaj fizikai féleségétől, a talaj adszorpciós képességétől, a vízgazdálkodási tulajdonságaitól és a nitrogénformák koncentrációjától (NÉMETH 1996).

2.2.2 A talajok foszfor-forgalma A foszfor a nitrogénhez hasonlóan létfontosságú elem a sejtekben. A nukleoproteidek és a foszfolipidek alapvető építőeleme, melyek szerepe jelentős, hiszen részt vesznek az örökítésben (DNS és RNS), az energia háztartásban (ATP és ADP), a fotoszintézisben, a glikolízisben, a szénhidrát-szintézisben, valamint a citromsavciklusban. Ebből következik, hogy a foszforhiány relatíve nehezen ismerhető fel, hiszen a generatív szervek felépítésére és fejlődésére hat, melyekben 3–6-szor több a foszfor, mint a vegetatív szervekben. A növényekben ortofoszfát és pirofoszfát kötésben van jelen, igen nagy mennyiségben raktározhatja a növény pl. a magvakban. Foszforhiány esetében csökken a szemtermés mennyisége és minősége, illetve virágzási és terméskötődési problémák léphetnek fel, a levelek kékeszöldre, halvány-zöldre vagy vöröses árnyalatúra színeződnek. A relatív foszfor bőség vas (Fe), mangán (Mn), cink (Zn) és réz (Cu) ellátási zavarokat okozhat, ezért pl. a gyümölcsök ízét és eltarthatóságát rontja (HARGITAI 1986, CHANG 1991, LOCH és NOSTICZIUS 1992, NYÍRI 1993). A növények a H2PO4¯ és a HPO42¯ -ionokat képesek hasznosítani. A talajok összes foszfor tartalma nagyjából 0,02–0,3% között van (450–1800 kg P/ha a szántott rétegben), melynek 30–40%-a szerves kötésben van, míg a 60–70%-a szervetlen kötésben van. A szerves kötésű forma legnagyobb része (60%) fitin formában, 30%-a huminsavakhoz és fulvosavakhoz van kötve, a fennmaradó 10% pedig egyéb szerves savak, lipidek és proteidek formájában van jelen. A szerves P-tartalom mineralizációja igen lassú folyamat. – 22 –

A növények számára felvehető, könnyen oldható foszfor aránya az összes foszforhoz képest erősen talajtípus függő (mechanikai összetétel, humusztartalom), de ritkán több mint 3–5% (LOCH és NOSTICZIUS 1992, NYÍRI 1993). A feltalaj foszfortartalma általában nagyobb, mint a lentebbi rétegeké, mely a nem művelt területeken a nagy mennyiségű növényi maradvány feldúsulásából származik. A művelt talajokban a műtrágyázás járul hozzá az erőteljes feldúsuláshoz (STEFANOVITS és mtsai. 1999). A szervetlen kötésű foszfor nagyobb részét az apatitok és kalcium-foszfátok adják, illetve a kijuttatott műtrágyák, kisebb részét a vas- és alumínium-foszfátok adják, de ezek a kötési formák csak a savanyú talajokban fordulnak elő. A kicsapott vegyületek kis oldhatóságuk ellenére könnyen hozzáférhetőek a növények számára, hiszen finom eloszlásúak. Oldhatóságuk nagyban függ a talaj pH-jától. Növekvő pH hatására a Cafoszfátok oldhatósága csökken, míg a Fe- és az Al-foszfátok oldhatósága nő. Az apatitok kevésbé odahatóak. A szerves anyag bomlásakor keletkező CO2 hatására a foszfor mobilitása növekszik, így felvehetősége is megnő. A nagy agyagtartalmú talajokban a foszfor erősen megkötődik (HARGITAI 1986, LOCH és NOSTICZIUS 1992, NYÍRI 1993). A nitrogénhez hasonlóan, foszforból is jelentős mennyiséget tartalmaznak a mikrobiális szervezetek, így a talaj szervesanyag tartalmában a foszfor a második legnagyobb mennyiségben előforduló elem. Ebből látható, hogy a foszfor körforgásában igen jelentős szerepet játszanak a mikrobiális szervezetek, mivel rajtuk keresztül történik az immobilizáció-mineralizáció, melynek során oldható foszfátvegyületeket visznek szerves kötésbe, illetve a szerves kötésből ismét oldhatókká alakítják azokat (2. ábra). A szerves kötésű foszfor mineralizációja enzimatikus úton történik, a foszfatáz enzim segítségével (STEFANOVITS és mtsai. 1999). A lebomlásban lévő szerves maradványok foszfor tartalma nagymértékben befolyásolja a talajban lévő oldható foszfor mennyiségének alakulását. A nettó foszfor immobilizáció akkor következik be, ha a C/szerves-P aránya 300 vagy annál nagyobb, nettó mineralizáció, pedig akkor, ha ez az arány 200 vagy annál kisebb. A szerves anyag maradványok gyors lebomlását, így a foszfor mineralizációját a talaj jó levegőzöttsége és nedvességállapota, valamint a 30–45 ºC-os hőmérséklet elősegíti (STEFANOVITS és mtsai. 1999).

– 23 –

2. ábra. A foszfor-körforgalma a talajban (Forrás: STEFANOVITS és mtsai. 1999) A foszfor nagy része a termények betakarításával kikerül a talajból, illetve a helyi foszfor ciklusból, így utánpótlása fontos. A tarló-, illetve gyökérrészek és zöldtrágyák közvetlenül nem növelik a felvehető foszfor mennyiségét, ugyanakkor a szervestrágyázás elősegíti a talajfoszfátok feltáródását. Ennek oka, hogy a szerves anyag lebontásakor képződő CO2, illetve szénsav (H2CO3) oldó hatást fejt ki az apatit típusú ásványokra. Az istállótrágyával kijuttatott foszfor kisebb mértékben adszorbeálódik a talajban (a benne lévő szeres anyagok védőhatása miatt), mint a foszfor műtrágya vízoldható foszforvegyületei. Ennek következtében az istállótrágya foszfor tartalma (átlagosan 0,25– 0,3% P2O5) az első évben, nagyobb arányban (kb. 40%-ban) érvényesül, mint a műtrágya hatóanyaga (NYÍRI 1993). A foszfor csak kis mértékben képes kimosódni a gyökérzónából. Egyes kutatások szerint agyagos talajon, a foszforvándorlás réten illetve legelőn csupán 38 cm mélységig terjed (110 éven keresztül vizsgálva), míg szántóterületen is csupán 50 cm-ig terjed. A nagyjából 0,3 kg P/ha/év-es foszforkimosódás nagyobb mértékű is lehet, pl. homoktalajon (kicsi adszorbeáló képesség), amennyiben nagy mennyiségű víz szivárog keresztül rajta (öntözés vagy hígtrágyázás következtében). A legnagyobb foszfor veszteséget a mezőgazdasági talajok számára az erózió okozza, mely akár 0,2–0,8 kg P/ha/év is lehet (STEFANOVITS és mtsai. 1999).

– 24 –

2.2.3 A talajok kálium-forgalma A kálium a nitrogéntől és a foszfortól eltérően, nem a növényi test felépítésében játszik nélkülözhetetlen szerepet, hanem specifikus feladatokat lát el. A szerves vegyületekbe nem épül be, hanem a plazmafehérjékhez lazán kötődve, illetve szabad ion formájában van jelen a sejtnedvben, és fejti ki szabályozó funkcióját. Legnagyobb mennyiségben, a fiatal szövetekben található meg. Az enzimekre szerkezetstabilizáló hatást fejt ki, és több mint 40 féle enzimreakciót aktiválhat. Jelentős szerepe van a fehérjeszintézisben, valamint a szénhidrátok és a foszfátok képződésében. Jelenléte fokozza a fotoszintetikus aktivitást. A szénhidrát termelés fokozásának következményeként növeli a növények fagyállóságát. Nagy hidrát burka és vízmegkötő képessége miatt jelentős szerepe van a növény vízforgalmának szabályozásában, így az aszályérzékenység, a szárszilárdság, a mechanikai stressz hatásokkal szembeni ellenálló képesség kialakításában. Fontos szerepe van – összefüggésben az előbbiekkel – a kórokozókkal és kártevőkkel szembeni ellenálló képesség kialakításában is (HARGITAI 1986, CHANG 1991, LOCH és NOSTICZIUS 1992, STEFANOVITS és mtsai. 1999). Nagyobbrészt (80–90%-ban) a vegetatív növényi részekben (gyökér, szár, szalma) halmozódik fel, így a termés lekerülése után nem kerül ki a terület kálium körforgásából, ezért káliumhiány ritkábban fordul elő egy-egy termőterületen. Hiánya esetén a termés mennyisége és minősége (pl. íz és zamatanyag), illetve a betegségekkel szembeni ellenálló képesség romlik, zömök, rövid ízközű növények fejlődnek. Tünetei az apró nekrotikus rozsdafoltok, melyek főként a levél szélén jelentkeznek. Kálium bőséggel ritkán kell számolni, mert a szabad ionokat a talaj negatív töltésű kolloidjai megkötik, illetve a növények általában igen nagy mennyiségű káliumot képesek gond nélkül felvenni. Kálium többlet esetében relatív magnéziumhiány léphet fel (HARGITAI 1986, NYÍRI 1993). A talaj összes kálium-tartalma 0,2–3,3% körül van, melynek közel 99%-a szervetlen kötésben található, a talajoldat 1–100 mg/l káliumot tartalmaz. Mivel a Föld szilárd kérgének közel 57%-át a földpátok adják, így a talajok legnagyobb része kálimmal jól ellátott. Kiemelkedő fontosságú a káli földpátok (ortoklász), az agyagásványok (illit, vermikulit és szmektit) és a csillámok (muszkovit, biotit), melyekből lassú mállási folyamat révén, hidrolízissel válik szabaddá a kálium. A mikroorganizmusok által megkötött kálium mennyisége csekély (25–30 kg/ha), de biomassza tömegük révén kb. 3000 kg/ha káliumot raktároznak (HARGITAI 1986, NYÍRI 1993, STEFANOVITS és mtsai. 1999).

– 25 –

3. ábra. A kálium-körforgalom elemei és folyamata (Forrás: STEFANOVITS és mtsai. 1999) A nagy agyagtartalmú talajok nagyobb mennyiségű káliumot képesek raktározni, a nagyobb agyagásvány tartalmuk miatt. A homok és vályog fizikai féleségű talajok, valamint a tőzegek kevesebb káliumot képesek raktározni. A növények számára könnyen felvehető (vízoldható) káliumformák egyszerű sók (kálium-klorid, kálium-szulfát, káliumnitrát, kálium-hidrogén-karbonát), melyek aránya 0,1–0,2%-t tesz ki. A kolloidok felületén adszorbeálódott kicserélhető, az agyagásványok rétegrácsaiban megkötött és a nem kicserélhető kálium aránya 1–10%. Az ásványok (földpátok, csillámok, agyagásványok) kálium tartalma több mint 90%-ot tesz ki, mely csak nagyon lassan és nehezen táródhat fel, mállás révén (HARGITAI 1986, NYÍRI 1993, STEFANOVITS és mtsai. 1999). A kálium feltáródása függ a talajban lévő egyéb kicserélhető ionoktól (pl. ammónium) is. Az agyagásványok rétegrácsaiban (illitekben) és a szerves anyagok negatív töltésein megkötődő kálium hidratált formában van jelen, melynek mérete azonos az ammónium ionokéval, így az helyettesítheti a kálium ionokat (izomorf helyettesítés). Ezért számolnunk kell azzal, hogy a rétegrácsokban megkötött kálium nehezen hozzáférhető a növények számára. A tenyészidőszak alatti több csapadék növeli a talaj felvehető kálium tartalmát, hiszen a talajnedvesség gyorsítja a kationok mozgását. Egyes kutatások azt bizonyították be, hogy a váltakozó kiszáradás és visszanedvesedés, illetve a hőmérséklet ingadozás növeli a talaj felvehető kálium tartalmát. A nagy humusztartalom és a magasabb talaj pH erősebb kálium megkötést eredményez. A rendszeres kálium műtrágyázás – 26 –

csökkenti a megkötődést (HARGITAI 1986, NYÍRI 1993, STEFANOVITS és mtsai. 1999). A kálium kimosódás a gyökérzónából erősen függ a műtrágyázás mértékétől, a talajok fizikai féleségétől, szervesanyag-tartalmától és az átszivárgó víz mennyiségétől, dinamikájától. A homoktalajok esetében a kevés adszorpciós felület révén a kimosódás erőteljes lehet, mely akár a 20–25 kg/ha/éves mennyiséget is elérheti. Az erózió során a felszínre kerülő alsóbb talajrétegek káliumban gazdagabbak lehetnek, így a talaj káliumszolgáltató képessége alapvetően nem változik. Ugyanakkor a talaj kálium-készlete csökken, akár évi 650 kg/ha-al is (STEFANOVITS és mtsai. 1999).

2.3 A talajok CO2-kibocsátása A légkör CO2-tartalmának növekedését egyértelműen a klímaváltozás egyik kiváltó okaként említik. A légkör átlagos CO2-koncentrációja 1850-ben 280 ppm volt, míg 1996ban már 365 ppm, mely 0,5% növekedést jelent évente. Amennyiben ez a tendencia folytatódik, a XXI. század végére az átlagos CO2-koncentráció elérheti a 600 ppm-t is, ezzel párhuzamosan 0,6–0,7 °C-kal nő a Föld felszínének átlaghőmérséklete. A Föld légköri

felmelegedésével

és

a

légkör

CO2-koncentrációjának

növekedésével

párhuzamosan, a lehetséges CO2-források kutatása egyre inkább a figyelem középpontjába kerül (LAL és mtsai. 1998, RASTOGI és mtsai. 2002, FLESSA és mtsai. 2002, LAL 2004, LÁNG 2005, CO2NET 2005, IPCC 2007, FARAGÓ és mtsai. 2009). A talaj pórusterének egy részét levegő tölti ki, mely kedvező esetben 30%-a a teljes hézagtérfogatnak, a fennmaradó részben víz, illetve talajoldat található. A talajlevegőnek fontos szerepe van a mikroorganizmusok és a növények oxigénellátásában, a biológiai és egyes kémiai folyamatok kimenetelében (pl. az aerob vagy az anaerob körülmények kialakításában) (HARGITAI 1985). A talajlevegő fő alkotóelemei a nitrogén (N2), az oxigén (O2), a szén-dioxid (CO2) és a vízgőz (3. táblázat). Az O2 és a CO2 mennyiségét a pórustérben lejátszódó biológiai folyamatok határozzák meg. A gyökerek és a talajlakó élő szervezetek O2-t használnak fel a légzéshez, melynek során CO2 szabadul fel. Az O2-felhasználás annál nagyobb, minél intenzívebb a gyökérnövekedés és a mikrobiális élettevékenység (STEFANOVITS és mtsai. 1999).

– 27 –

3. táblázat. A légkör és a talajlevegő átlagos N2, O2 és CO2-tartalma N2

O2 %

CO2

légkör

79,01

20,96

0,03

talajlevegő

79,2

20,6

0,3–0,7

Forrás: STEFANOVITS és mtsai. 1999 O2 kizárólag a légkörből jut a talajba (talajlevegőbe), mely folyamat igen lassú, ezért egy idő után az O2-tartalom kisebb, míg a CO2-tartalom nagyobb lesz a talajban, mint a légkörben. A kialakuló különbség annál nagyobb minél nagyobb a talaj biológiai aktivitása, és minél lassabb a talaj és a légkör közötti gázcsere (STEFANOVITS és mtsai. 1999). A talajban évente átlagosan 4000 m3 CO2 keletkezik hektáronként. KUZYAKOV (2006) öt CO2-forrást különböztet meg: 1. gyökérlégzés; 2. rhizomikrobiális légzés; 3. növényi maradványok lebontása; 4. növényi maradványok vagy gyökér exudátumok indukálta mikrobiális szervesanyag-lebontás (SOM); 5. talaj szervesanyag (SOM) mikrobiális lebontása növényi maradványoktól illetve gyökér exudátumoktól mentes talajban. Ennek 2/3 része a talajélőlények (legnagyobb arányban a mikroorganizmusok, mindössze néhány százaléknyira tehető a talaj makro- és mezo-faunájának CO2kibocsátása) tevékenységéből, míg 1/3-a a gyökérlégzésből származik. A képződő mennyiséget nagymértékben módosíthatja a talaj nedvességtartalma, hőmérséklete és a lebontható szerves anyag mennyisége (STEFANOVITS és mtsai. 1999, HANSON és mtsai. 2000, KE és mtsai. 2005, KUZYAKOV 2006). Ugyanakkor a gyökérlégzésből és a mikrobiális lebontásból származó CO2kibocsátás elkülönítése nehéz feladat (HANSON és mtsai. 2000, KELTING és mtsai. 1998). Szükségszerűségét ugyanakkor az magyarázza, hogy amikor a talaj CO2-kibocsátását mérjük, számos különböző tér- es időléptékű folyamat együttes eredményét mérjük. Ezek a folyamatok a környezet változásaira különböző módon válaszolhatnak, pl. az olyan abiotikus tényezőkre, mint a hőmérséklet vagy a talajnedvesség, a gyökérzet élettani folyamatai eltérően reagálhatnak, mint a mikrobáké (BOONE és mtsai. 1998), így nehéz ezekre a folyamatokra, illetve a közös eredőjükre pontos megállapításokat tenni. Az egész világra vetítve a mezőgazdasági szektor 25,6 %-kal járul hozzá a világ összes üvegházhatású gáz kibocsátáshoz (4. táblázat) (REILLY és BUCKLIN, 1989). Egyes – 28 –

amerikai felmérések szerint az üvegházhatás éves növekedését előidéző gázok mintegy 77%-a az ipari tevékenységből, míg a maradék 23% a mezőgazdasági szektorból származik. A mezőgazdasági tevékenységből az antropogén eredetű metán kibocsátás 50– 75%-a, valamint a CO2 5%-a származik. Az erdőirtások, a biomassza elégetése és a földhasználatban előidézett egyéb változások további 14 %-ot tesznek ki (GYURICZA és mtsai. 2002, LÁNG 2003, GYURICZA 2004). A Föld egészére vetítve a mezőgazdaságilag művelt talajokból mintegy 2,5 Gt C áramlik a légkörbe, mely nem csak a globális felmelegedés szempontjából jelentős, hanem a hosszútávon fenntartható mezőgazdaság, a talaj termékenységének szemszögéből is tetemes (BLOODWORTH és URI 2002). 4. táblázat. A mezőgazdaság hozzájárulása a globális felmelegedéshez az 1990-es években műtrágyák, talajművelés, biomassza égése

2,60%

kérődzők, rizsföldek, biomassza égése

13%

földhasználat változása

10%

A mezőgazdaság összes hozzájárulása

25,60%

Forrás: SWAMINATHON 1991 A szárazföldi bioszféra és a légkör közötti szénforgalmat a természetes ingadozások mintegy ±2–5 Gt C/évvel módosíthatják (KINDERMANN és mtsai. 1996), azaz a szárazföldi bioszféra esetenként teljesen kompenzálhatja, de akár meg is duplázhatja az emberi kibocsátás 3,3 Gt C/évre becsült (SCHIEMEL és mtsai. 1996) légköri hatását. DUXBURY és munkatársai (1993) is beszámoltak a mezőgazdaság hozzájárulásáról a globális üvegházhatású gáz kibocsátások összértékéhez. Az üvegházhatású gázok közül a dinitrogén-oxid (N2O) kibocsátása a legmagasabb (92%), ezt követi az ammónia (NH3) (65%), míg a mezőgazdasági CO2-kibocsátás csupán az összes kibocsátás 1/3-át adja. Jó mezőgazdasági gyakorlattal a fentebb említett probléma mérsékelhető. Az intenzív és a „no tillage” mezőgazdasági termelő rendszerek között kell megtalálnunk az optimumot, annak érdekében, hogy a talaj szén, illetve szervesanyag-veszteségeit csökkentsük (NÉMETH és mtsai. 1998, NÉMETH 2004). Az élővilágban tárolt C több, mint 99%-a a szárazföldi élőlények testében halmozódott fel, s ennek csaknem 3/4-e az erdőkben van lekötve. A szárazföldi biomassza C-tartalmának közel négyszeresét tárolják a talajok (FARAGÓ és KERÉNYI, 2003). A talajban lakó élőlények tevékenységének eredménye a szerves anyag lebomlása, – 29 –

átalakulása (4. ábra). Ezen bontási folyamatokban jutnak hozzá a mikroszervezetek az élettevékenységükhöz

szükséges

tápanyagokhoz

és

energiához,

miközben

nagy

mennyiségű CO2 szabadul fel. A szerves anyagok lebomlásában a lényeges mikrobiológiai folyamatok közül a C- és a N-vegyületek átalakulása a legfontosabb. Amennyiben elegendő oxigén áll a lebontásért felelős mikroorganizmusok rendelkezésére aerob (korhadás) folyamatok mennek végbe, de ha nincs elegendő oxigén a mikrobák számára anaerob (rothadás) folyamatok játszódnak le. Aerob körülmények között a talajban annyi CO2 molekula képződik, ahány molekula O2 fogy el a légzéshez (C6H12O6 + 6O2 ↔ 6CO2 + 6H2O), vagyis a respirációs hányados 1, míg anaerob körülmények között ez a hányados nagyobb, mint 1 (SZALAI 1994).

4. ábra. A talajélőlények szerepe a szervesanyag-lebontás folyamatában (Forrás: STEFANOVITS és mtsai. 1999)

2.3.1 A talajok CO2-kibocsátásának mérési módszerei Alapvetően két megoldás kínálkozik a kibocsátott gázok kvantitatív meghatározására. Az egyik az emisszió meghatározása műszaki számításokkal, melyek a méréseknél egyszerűbbek, de sokkal pontatlanabbak. A másik, egy sokkal pontosabb eljárás, a gázemisszió mérése valamilyen gázelemző rendszerrel, melyek működési elvük szerint lehetnek: hővezetéses, paramágneses, infravörös, elektrokémiai elven működő, valamint ultraibolya sugárzás, illetve villamos vezetőképesség elvén működő gáz analizátorok. Ezen rendszerek lehetnek fix telepítésűek, vagy mobil rendszerek (BARÓTFI 2000). Az általam használt készülék (Anagas CD98) az infravörös elven működő gáz – 30 –

analizátorok csoportjába tartozik, ezért a továbbiakban csak ezt a működési elvet ismertetem. Az infravörös elven működő eljárás azt a jelenséget használja ki, miszerint a különböző atomokból álló (hetero atomos) gázok – az adott gázra jellemzően – az infravörös sugárzást jellegzetes sávokban nyelik el (5. ábra). A gázok a fénysugarakat legnagyobbrészt áteresztik. Az infravörös sugarak elnyelése függ az infravörös sugarak hullámhosszától, a gázok fajtájától, illetve a gázréteg vastagságától.

5. ábra. A gázemisszió infravörös elven történő mérésének vázlata. Az elektromágneses sugárzási tartomány, a CH4, C2H4, CO és CO2 elnyelési sávjaival az infravörös tartományban. (Forrás: BARÓTFI 1991) A maximális elnyelési értékek minden gáz esetében (azonos vastagságú gázrétegre vonatkoztatva) más helyen vannak, így nincs két, egymástól különböző összetételű gáz, amelynek áteresztési görbéi azonosak lennének. Az elemi gázoknak nincsenek abszorpciós tulajdonságaik, ezért az infravörös sugarakat mindenütt átengedik. A mérés során sugárforrásul két egyforma, meghatározott fűtésű infravörös sugárzó szolgál, melyek sugárzását egy motorikus hajtású blendekerék azonos fázisban modulálja. Az egyik sugárzó modulált sugara az analizáló kamrán keresztül az egyik érzékelő kamrába jut, a másik sugárzó modulált sugara pedig az N2-töltésű összehasonlító kamrán keresztül az előzővel azonos kiképzésű másik érzékelő kamrába jut. Minden rész infravörös sugarakat átbocsátó

ablakocskákkal

van

lezárva.

Az

érzékelő

kamrák,

amelyeket

egy

membránkondenzátor választ le egymástól, mindenkor azzal a gázzal vannak töltve, amelynek a koncentrációját mérni akarjuk, tehát infravörös sugárzást csak a mérendő – 31 –

komponens sávjaiban képesek elnyelni. Ha az analizáló kamrán átáramlik a mérendő gáz, úgy az infravörös sugárzás egy része már ott elnyelődik. Ezáltal az érzékelő kamra kisebb mértékben melegszik fel, mint az összehasonlító ágban lévő kamra, amelybe a gyengítetlen sugárzás lép be. A moduláció ütemében ingadozó kamrák közti hőmérsékletkülönbség a mérendő komponens koncentrációjától függ. Ez a kompenzátor membrán meghajlítása révén modulált kapacitásváltozást okoz, és ezzel egy ellenálláson a váltakozó feszültség megváltozását. Ezt egy szelektív mérőerősítő egyenárammá alakítja (BARÓTFI 2000). Szántóföldi körülmények között a leginkább elterjedt in situ gázemisszió meghatározási eljárás a kamrás módszer (AMBUS és mtsai. 1993). A kamrás módszer előnye, hogy biztosítja a folyamatos mérési lehetőséget, így akár a napi dinamika meghatározását is. Mindazonáltal a mintavételi és analitikai korlátok miatt sokkal jellemzőbbek a heti, vagy havi intervallumokra meghatározott emissziós értékek (MOSIER 1989). AMBUS és ROBERTSON (1998) számol be egy korszerű szabadföldi gázemissziós mérési technológiát jelentő automatizált, így kvázi folyamatos mérést biztosító, korszerű analitikai egységgel felszerelt, nagyméretű kamrákkal ellátott berendezésről. A műszer fotoakusztikus infravörös spektrométeres analitikai egysége a CO2- és N2O-koncentráció 2,5 percenkénti gyakorisággal történő mérésére alkalmas. 2.3.2 A talajok víz- és tápanyagforgalma illetve CO2-kibocsátása közötti összefüggés A kutatókat régóta foglalkoztatja az a kérdés, hogy hogyan befolyásolja a talajművelés és a klíma a szénnek a talajból az atmoszférába történő oxidációját. Az oxidáció folyamata igen érzékeny a talaj hőmérsékletére és így közvetve a talaj nedvességtartalmára. (WILDUNG és mtsai. 1975). ORCHARD és COOK (1983) megállapították, hogy a talaj respirációs rátája szoros, közvetlen összefüggést mutat a talaj nedvességtartalmával. Ez az összefüggés a textúrájukban különböző talajokra is igaz (THOMSEN és mtsai. 1999). A talaj kibocsátása a nedvességtartalom növekedésével szignifikánsan nő, majd egy maximum értéket elérve stagnál. A nedvességtartalom és a mikrobiológiai aktivitás összefüggését mutatja az is, hogy a száraz talaj gyors benedvesedését követően a CO2-termelés hirtelen megnövekedett (FRANZLUEBBERS és mtsai. 2000; SOULIDES és ALLISON 1961). A benedvesítés után a CO2termelődés gyakran 500%-kal is megnövekedhet a folyamatosan nedvesen tartott talajállapothoz képest. Ez a megnövekedett CO2-termelés általában 2–6 napig tart. A felszín közeli talajrétegek nedvességtartalma szezonális dinamikát mutat (FIERER és

– 32 –

SCHIMEL 2003). A talaj nedvességtartalma és a mikrobiológiai aktivitás közötti összefüggést elemezve SKOPP és munkatársai (1990) megállapították, hogy az aerob mikrobiológiai aktivitásnak számos fizikai korlátja van. E két paraméter összefüggését optimum (haranggörbével) lehet jellemezni. A nedvességtartalom növekedésével a mikrobiológiai aktivitás maximumának elérése után éppen az oxigén diffúziójának csökkenése jelenti a legfőbb korlátot. A fentebb elemzett összefüggések nagyban függnek, hogy milyen metodika alapján végzik a méréseket. Legegyszerűbb a talajok laboratóriumi vizsgálata, ahol a hőmérsékletes talajnedvesség-változásokra adott talajlégzés-válaszai kontrollalt körülmények között mérhetők (BEKKU és mtsai. 2003, REICHSTEIN és mtsai. 2000, 2003, TINGLEY és mtsai. 2006). KATTERER és munkatársai (1998) olyan laboratóriumi C-mineralizációs inkubációs vizsgálatokról ad áttekintést, illetve olyan tanulmányok adatait elemzi, ahol különböző hőmérsékleteken vizsgáltak azonos szubsztrát bomlását, és legalább 4 elemű idősorokból voltak adatok. Csak azt vették figyelembe, ahol pozitív összefüggés volt a hőmérséklet es dekompozíció között. Ugyanakkor felmerül a kérdés, hogy a laboratóriumban kapott eredmények mennyire vonatkoztathatok a terepi körülményekre, mennyire terjeszthetők ki a valós környezetre. Például sokszor csökkent a hőmérsékleti érzékenység, ami utalhat a talajminta szerves széntartalmának kimerülésére is, nem feltétlenül a mikróbák válaszát, átalakulását jelenti. Nem beszélve arról, hogy a bolygatott talaj mintavétel megszakítja a talajlégzésben fontos szerepet játszó talaj-növény kapcsolatot. Ennek a problémának a kiküszöbölését próbálja megoldani FANG és MONCRIEFF (2001), akik relatíve nagyméretű (310 mm átmérőjű es 450 mm mély) talajmonolitokat vizsgáltak, illetve inkubálták különböző hőmérsékleteken es talajnedvesség értékek mellett. Náluk nem csökkent a mért talajlégzés az inkubációs idővel, hiszen elég nagy volt a talajmonolit, nem merülhetett ki a szervesanyag tartalma, és nem távolítottak el belőle a gyökereket sem, hiszen a gyökérlégzés es a gyökér-mikroba interakció alapvető a talajlégzés fenntartásában. Másik köre a vizsgálatoknak a terepi talajlégzés mérés, amikor rövidebb-hosszabb időintervallumon keresztül, adott területen, adott gyakorisággal méréseket végeznek, és a kérdéses ökoszisztéma talajlégzés válaszait szelesebb hőmérsékleti es talajnedvességrezsimben figyelhetik meg (FRANK és mtsai. 2002, MIELNICK és DUGAS 2000, PARKER és mtsai. 1983). Ezen módszer sok kérdésre megbízható választ adhat, de ebben az esetben figyelembe kell venni a nem jósolható befolyásoló tényezőket (szél, léghőmérséklet – 33 –

ingadozás, felhősödés, stb.), és ezért a laboratóriumi körülményeknél jóval nagyobb ismétlésszámot kell tervezni. Az utóbbi időben egyre több klíma szimulációs terepi kísérlet, ami lehetőséget biztosít a környezeti tényezők nem csupán jelenlegi, hanem a klimatológusok által a jövőre előre jelzett varianciáinak, valamint azok állományszintű hátasainak tanulmányozására is. Általában három tényezőt szoktak kísérletesen változtatni: a hőmérsékletet (SHAVER és mtsai. 2000), a csapadék- illetve nedvességviszonyokat (SPONSELLER 2007), valamint a légköri CO2 koncentrációt (BALDOCCHI és mtsai. 2001). Nagyon fontos megjegyezni, hogy hosszú távú következtetéseket biztonsággal csak hosszú távú vizsgálatokból vonhatunk le. Éppen ezért nagy jelentősegük van a hosszú távú tartamkísérletekben végzett, monitoring jellegű terepi kísérletes méréssorozatoknak az ökoszisztéma folyamatok megértésében és előre jelezhetőségében.

2.4 A tartamkísérletek fontossága A

XX.

század

közepén

a

Föld

lakosságának

ugrásszerű

növekedése

elengedhetetlenné tette a minél nagyobb termőképességű növények nemesítését. Ugyanakkor a talajok természetes tápanyag szolgáltató képessége sok esetben már nem tudta fedezni a növényi igényeket. Elkerülhetetlenné vált a szerves- és műtrágyákkal történő ásványianyag-visszapótlás (NÉMETH 2003). Ennek következményeként felerősödtek a környezetkárosító hatások is, melyek már nem csak a talajt, hanem a levegőt és a vizeket is veszélyeztették. Az egyre intenzívebbé váló mezőgazdasági művelés, illetve a megnövekedett műtrágya felhasználás magával hozta a talajsavanyodást, a toxikus elemek felhalmozódását, a nitrátosodást, a talajvizek szennyeződését és az ipari termelés hatására a légköri szennyezéseket (pl. savas esők). A megnövekedett termelési igények műtrágyázási tartamkísérletek elindítását tették szükségessé szántóföldi körülmények között, míg a környezetszennyezések felerősödése miatt a már meglévő tartamkísérletek jelentősége értékelődött fel, hiszen megbízható és hosszú távú adatsorokra volt szükség ahhoz, hogy hathatós intézkedési terveket lehessen készíteni (NÉMETH 2003). Ennek jelentőségét felismerve 1843-ban (immáron több mint 160 éve) LAWES és GILBERT megalapították a Rothamstedi Kísérleti Állomást, annak érdekében, hogy LAWES frissen induló gyárában előállított műtrágyák hatását vizsgálják a terméseredményekre vonatkozóan. A kísérlet a mai napig működik, s a tápanyag hasznosulásra irányuló – 34 –

kutatások, mint elsődleges célok mellett az idő múlásával a vizsgált tényezők, illetve paraméterek fokozatosan bővültek, s napjainkra egy olyan komplex tartamkísérlet központ jött létre, mely a talajtól kezdve az előállított élelmiszerig – lényegében a teljes élelmiszerláncot lefedve – minden elemet képes vizsgálni. A kezdeti trágyahatásokon felül bioenergetikai kutatások, klímaváltozással kapcsolatos megfigyelések, növénynemesítési feladatok, talaj és ökológiai funkciók és azok összefüggés vizsgálatai, fenntartható növényvédelmi eljárások fejlesztése, biomatematikai és bioinformatikai, továbbá élelmiszerbiztonsággal

kapcsolatos

kutatások

folynak

a

kísérleti

központban

(ROTHAMSTED RESEARCH 2010). A környezetkárosító hatásokat felerősíti a globális felmelegedés, hiszen az egyre szélsőségesebbé váló időjárás közvetve, vagy közvetlenül az ipari és a mezőgazdasági termeléshez kapcsolható, a felmelegedéssel járó természeti katasztrófák pedig tovább generálják az ipari vagy éppen a mezőgazdasági termelés fokozását, mely ismételten környezetkárosításhoz vezet. A termelésbe vont talajoknál számolnunk kell az emberi beavatkozásokkal is, így a természetes termékenységet befolyásoló biotikus és abiotikus tényezőket önmagukban nem vehetjük figyelembe. Maga az emberi beavatkozás is egy termékenységet befolyásoló tényezővé válik, melynek elemei többek között a talajművelés, a trágyázás, a talajjavítás vagy az öntözés, s elsődleges célja a minél nagyobb mennyiségű és jobb minőségű termés elérése. A talaj ebben a megközelítésben is megőrzi központi szerepét, hiszen ezek a behatások a talajon keresztül mennek végbe, s VILJAMSZ (1950) megfogalmazásával élve a növények tápanyag- és vízszükségletének a kielégítésére irányulnak, követve a fokozódó igényeket. Az

egyik

legfontosabb

talajtermékenységet

kialakító

tényező

a

talaj

tápanyagtartalma, így „… a szántóföldi körülmények között végzett növénytermesztési kísérletek nélkülözhetetlenek a mű- és szervestrágyázás számos, a termésre és talajra gyakorolt

pozitív

és

negatív

hatásainak

kimutatásában.”

(DEBRECZENI

1991).

KISMÁNYOKY (2009) megfogalmazása szerint, a szántóföldi tartamkísérletek olyan élő laboratóriumok, melyekben tanulmányozhatók a mezőgazdasági környezet fizikai és biológiai mechanizmusai, s így alapvető információkat nyújtanak a kutatóknak, valamint a döntéshozóknak. A

műtrágyázási

kapcsolatrendszer

tartamkísérletek

megismerésének

fontossága

lehetőségében

talán nyilvánul

a

növény-klíma-talaj meg,

amelyekben

mélyrehatóan lehet vizsgálni a talaj-növény, talaj-trágya és a növény-trágya közötti – 35 –

kölcsönhatásokat, törvényszerűségeket, mintegy a növénytermesztés és a trágyázás modelljének tekintve azokat (DEBRECZENI 1991). Napjainkban közel 630 szántóföldi tartamkísérletet tartanak számon, melyeknek közel 70%-a Európában van (DEBRECZENI és KÖRSCHENS 2003). Fontosságukat igazolja, hogy a tartamkísérletek a legalkalmasabb – lényegében az egyetlen – kísérleti beállítás a talajban végbemenő időbeni változások nyomon követésére. A legtöbb szántóföldi kisparcellás tartamkísérlet vetésforgókkal, monokultúrás növényrendszerekkel, szerves és szervetlen

trágyák

kedvező,

illetve

kedvezőtlen

hatásainak

tanulmányozásával,

talajmeszezéssel, öntözéssel, talajművelési eljárásokkal, növényvédelmi eljárásokkal, valamint új növényfajták tápanyag reakcióinak vizsgálataival foglalkozik (DEBRECZENI és NÉMETH 2009). 2.5 A gyep tápanyagforgalma A Föld felszínének nagyjából 20%-át, egyes becslések szerint 40,5%-át borítják gyepek (HENEBRY 1993, SUTTIE 2005), melyek igen változatos éghajlati és talajtani adottságok mellett fordulnak elő, a természetestől az intenzíven kezelt típusokig (NAGY és mtsai. 1997). A gyep, mint művelési ág a termőföldhasználat egyik legősibb és legtermészetesebb módja. A földrészek közül csak Európában haladja meg a szántó és az erdő területe a gyepek területét. Írországban pl. az ország területének kb. 46%-át, míg mezőgazdasági területeinek 76%-át teszik ki gyepterületek. Magyarországon az ország területének 11,4%a, míg a mezőgazdasági területek 18,1%-a gyepterület (FAO 2006, KSH 2010). A gyepek nagymértékű elterjedése ökológiai alkalmazkodó képességüknek köszönhető. Képesek tolerálni a szélsőséges környezeti viszonyokat, így plasztikusan reagálnak a környezeti és emberi beavatkozásokra, változtatva botanikai és ásványi összetételüket (KÁTAI 2008, SZÉKY 1979, VOISIN 1964). Lévén, hogy a gyepek nagy levélfelülettel rendelkeznek, relatíve nagy mennyiségű vízre van szüksége. Mindemellett a fényt is teljes mértékben hasznosítani tudja. A növekedés már kora tavasszal megindulhat (5 °C felett), maximumát áprilisban – májusban éri el (15-25 °C-on). A nyári hónapokban a gyep „vegetál”, őszi időszakban is csak mérsékelt

fejlődést

mutat.

A

kaszálások

gyengítik

az

állományt,

gyengül

a

gyökérnövekedés, a tápanyagok felhalmozása a gyökérben, ill. a regenerációs képesség (GRUBER 1960, BASKAY 1962, SZABÓ 1973, GYARMATHY 1980, VINCZEFFY 1993).

– 36 –

A gyökértömeg esetenként 80–90%-a a talaj felső 10 cm-es rétegében található. Éppen ezért a trágya hasznosulása általában jobb, mint a szántókon, annak ellenére, hogy nincs talajművelés, így a trágya bedolgozása sem lehetséges. A gyökértömeg növekedése erőteljes hatással van a talaj nedvességtartalmára és levegőzöttségére (BALÁZS 1962, VINCZEFFY 1993). Vizsgálatok igazolták, hogy az évelő füvek alatt aktívabbak a mikrobiológiai és biokémiai folyamatok, ezért a gyep alatt tartósan érett a talajállapot, kiváló a talajszerkezet. A gyepnövények rhizoplánjában a mikroorganizmusok száma meghaladja a talajbeli értékeket, így az CO2-termelés és a foszfatáz aktivitás erősebb. 1 gramm (g) gyökerekkel átszőtt talajban nagyjából 8-szor több gomba és 5-ször több baktérium található, mint ugyanennyi gyökérmentes talajban. A hajszálgyökerek között még ennél is több mikroorganizmus található, 70-szer több gomba és 25-ször több baktérium (HAJAS és RÁZSÓ 1969, VINCZEFFY 1993, KÁTAI és VERES 2003). Éppen ezért a globális C-mérleg szempontjából a gyepterületek jelentősége rendkívül nagy, hiszen nagy a területi elterjedésük, és így az összes C-tartalmuk és szervesanyagkészletük a globális készletek 10%-a (SUYKER és VERMA 2001). Fontosak a klimatikus viszonyoktól függő jelentős CO2 felvevő vagy leadó képességük miatt is. Olyan területeken, ahol valamely környezeti tényező, így pl. a talajban rendelkezésre álló vízmennyiség korlátozott, a szénfelvétel a csapadékos időszakokra korlátozódik, míg a száraz periódusban jelentős szén leadás történhet (NAGY és mtsai. 2007). A lehulló levélzet, valamint a gyökérmaradványok nagymennyiségű szerves anyagot juttatnak a talajba és a talajra, ami elérheti a földfeletti termés 50–70%-át is. A gyepesített talaj nagy mennyiségű szerves anyagot akkumulál. Egy Rothamstedi gyepkísérletben egy állandó gyep alatt a műtrágyázási kezelésektől függően 0,3–0,7%, míg egy szántón 0,12% N készletet mértek a felső 15 cm talajrétegben. Ahhoz, hogy a gyökér újrahasznosuljon, ne szaporodjon fel nemezszerű cellulóz gazdag tömegben, mineralizálódnia kell. A cellulózbontó talajszervezetek tevékenységéhez sok nitrogén szükséges, hogy a bomlás gyorsuljon, különösen a pillangóst nem tartalmazó gyepen (RICHARDSON 1938, VINCZEFFY 1993, BARCSÁK 1999). A szántóterület talaja 2,4%, míg a gyepé 6–14% szerves anyagot tárolhat a felső 15 cm-es talajrétegben 100 év után, mely 25–80 t/ha szervesanyagakkumulációt jelenthet, azaz évente 250–800 kg/ha mennyiséget. Az egyensúly beállta után ugyanannyi szerves anyag bomlik el a gyep alatt, mint amennyi újonnan képződik (KÁDÁR 2005). A gyepen folytatott célszerű termesztés csak magalapozott tápanyag gazdálkodással – 37 –

lehetséges (SZABÓ 1973). A nitrogén és a foszfor különösen fontos a gyepterületek termés alakulásában (WOODMANSEE és DUNCAN 1980). A tápanyag és a víz külön-külön nem, csak a kettő együttesen tudja növeli a termés mennyiségét (BAKER és JUNG 1968). BALÁZS (1961) közlése szerint a műtrágyázás módosítja a gyepek növényi összetételét, csökken a fajok száma. A gyepek műtrágyázása nagyon hatékony, de mindenképpen figyelembe kell venni a növényi összetételt. A nitrogén igényt a pillangósok aránya döntően befolyásolja, melyek 200–300 kg/ha/év N-t képesek megkötni. Új-Zélandon a N-kötés akár a 600–700 kg/ha/év mennyiséget is elérheti, ezért a N-trágyázás itt nem hatékony. Hollandiában viszont a herefélék szerepe elenyésző, így a N-trágyázás meghatározó (300 kg/ha/év) (WHITEHEAD 1970). A N nagyon jól hasznosul a gyepek esetében, mivel a kiterjedt gyökértömege miatt ritkán mosódik le egy méternél mélyebbre. Amennyiben több a talajban elérhető N, mint amennyi a terméshez feltétlen szükséges, abból is felvesz valamennyit a növény (KHANIF és mtsai. 1984). Az optimális N-trágyázási adag 150–250 kg/ha között van, de ez függ a talaj víz- és tápanyag-szolgáltató képességétől, illetve szerkezeti állapotától (VINCZEFFY 1993). A gyep kevés P-t igényel a fűterméshez, mivel a P nagy részét a talaj mélyebb rétegeiből is képes felvenni. Mindamellett a N-trágya képes mobilizálni a talaj P készletét. Pillangósok számára esetenként lehet minimumtényező a P. Általánosságban elmondható, hogy 40–60 kg/ha P-trágya kielégítő a gyepek számára. A gyepek talajából a P-trágya lényegében nem mosódik ki (VINCZEFFY 1993, KÁDÁR 2005). Kötött termőhelyen hosszú évekig nagy terméseket kaphatunk K-trágyázás nélkül is. Hiánya esetén a foszforhoz hasonlóan célszerű feltöltő K-trágyázást folytatni, majd vágásonként pótlással a talaj K-készletét fenntartani. Általában 100–200 kg/ha trágyaadagok használata terjedt el (VINCZEFFY 1993, KÁDÁR 2005). VINCZEFFY (1998) hangsúlyozza, hogy a gyepek víz- és tápelem igénye jelentős. A csapadék és a hőmérséklet viszonyából számított klímaindex alapján, a Mezőföldön 737 mm vízigény jelentkezik, mely elvileg 12.5 t/ha szárazanyagot eredményezhet. A vízhiány azonban e körzetben 210 mm körül van átlagosan. Kísérleti eredmények szerint az ősgyep termése felülvetéssel és műtrágyázással megtízszerezhető, a hazai termések 1–40 t/ha szárazanyag tartományban ingadozhatnak. Hazánkban általánosan elfogadottak szerint a legelőfű, illetve az extenzív kaszálók szénája átlagosan 16–6,5–20–20 = N–P2O5–K2O–CaO kg/t elemtartalmú. Jó N-hatásról beszélünk, ha 1 kg N-re 100 kg zöld vagy 25 kg széna terméstöbblet adódik. A 25 kg – 38 –

szénában 4 kg N lehet, 100 kg-ban 16 kg, azaz a N 100%-ban hasznosulhat (BARCSÁK 2004).

– 39 –

3. ANYAG ÉS MÓDSZER A méréseket a MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén lévő 1.84-es NPK műtrágyázási tartamkísérletben végeztem. 3.1 A nagyhörcsöki kísérleti terület jellemzése A kísérleti terület a Dunai-Alföld nagytájon, a Mezőföld középtájon, a NyugatMezőföld „Borzót-sárvíz közti löszhát” geomorfológiai tájrészében található, közel 140 méter tengerszint feletti magasságban. A kísérleti terület talajképző kőzete lösz, melynek vastagsága a 13–15 métert is elérheti (KÁDÁR 2003). Klímája mérsékelten kontinentális, így csapadékszegénysége, nagyobb hőingadozása, valamint nyári aszályra való hajlamossága a Nagyalföldi tájhoz teszi hasonlóvá (KÁDÁR 2003). Az évi átlagos csapadékmennyiség 560 mm. A kísérleti terület a löszös síkságok tájtípusát képviseli, ahol az uralkodó talajtípusok a mészlepedékes csernozjom (46%), az alföldi mészlepedékes csernozjom (11%) és a réti csernozjom (11%) (DEBRECENI és DEBRECENI, 1994). A kísérleti terület talajtani paramétereit az 5. táblázat foglalja össze. SZŰCS (1965) a talaját a dunavölgyi mészlepedékes cserozjomok közepes humuszrétegű (50–75 cm) változatához sorolta, mely a genetikus talajosztályozás szerint az éghajlat hatására képződött talajok közé, azon belül a csernozjom talajok főtípusába, a mészlepedékes csernozjomok típusába és ezen belül a típusos mészlepedékes csernozjomok altípusába tartozik. FAO-osztályozási rendszere (WRB) szerint a terület talajtípusa: Calcaric Pheosem, az USDA osztályozási rendszere szerint: Calcic Hapludoll (DEBRECZENI és NÉMETH 2009). SZŰCS (1965) vizsgálatai szerint a löszön kialakult vályog mechanikai összetétele meglehetősen állandó az egész talajszelvényben. Az agyagfrakció (<0,002 mm) mennyisége 20%, a leiszapolható részé (<0,02 mm) 40%, míg a löszre jellemző 0,02–0,05 mm frakció 40–50% körül alakul. A kicserélhető kationok közül a Ca2+ uralkodó az egész talajszelvényben, melynek következtében a talaj nagyon jó és stabil morzsás szerkezetű. A vízben oldható sók mennyisége csupán 1,0–2,0 mgeé/100 g talaj, mely a növénytermesztés szempontjából lényegében elhanyagolható. A talajszelvényben a lösz (C-szint) 90–100 cm alatt, a mészlepedék 60–80 cm mélységben kezdődik (NÉMETH 1996). A talajvíz szintje 13–15 m mélyen található, így a növények vízellátásában különösebb szerepet nem

– 40 –

játszhat, ezért a kísérleti terület aszályérzékeny (KÁDÁR és NÉMETH 2004). 5. táblázat. A nagyhörcsöki kísérleti terület talajszelvényének kémiai vizsgálati eredményei, valamint térfogattömege (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom) talajtani paraméterek pHKCl Hidrolitos aciditás (y1) CaCO3 (%) Humusz (%) NH4+ (ppm) NO3- + NO2- (ppm) AL-P2O5 (ppm) AL-K2O (ppm) térfogat tömeg (g/cm3)

genetikai talajszint jele és mélysége (cm) A B BC C1 0-30 30-60 60-85 857,18 7,15 7,28 7,44 6,0 19,0 31,0 33,0 2,63 2,17 0,98 0,36 1,7 5,0 4,2 1,6 13,6 14,4 11,8 10,3 82,0 36,0 19,0 10,0 149,0 84,0 66,0 33,0 0-20 cm: 1,37 20-30 cm: 1,22

Forrás: KÁDÁR 2003 Szervesanyag készlete igen nagy, mint azt az egyes szintek humusztartalma is jól mutatja, hiszen az A-szintben 2,63%, míg a B-szintben 2,17% (6. ábra). A nagy szervesanyag készlete (diffúz határú, nagy szervesanyag tartalmú, mély humuszos réteg, 300-400 t/ha szervesanyag készlettel) miatt jó tápanyag-szolgáltató képességű, így a mesterségesen kijuttatott tápanyagokat jó hatásfokkal, kis veszteségek árán képes hasznosítani. (DEBRECZENI és NÉMETH 2009). Vízgazdálkodási paraméterei nagyon kedvezőek, víznyelő, vízvezető, vízraktározó és víztartó képessége egyaránt jó, Magyarország legkedvezőbb vízgazdálkodási talajai közé tartozik. Szénsavas mésztartalma a felső rétegben 5–6%, de lefelé haladva eléri a 33%-t is. Feltalaja P-ral gyengén, míg K-mal közepesen ellátott (DEBRECZENI és DEBRECZENI 1994, DEBRECZENI és NÉMETH 2009). A 2003-as év az átlagosnál kissé melegebb és jóval szárazabb volt. Az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) mérőhálózatának adatai szerint az országos évi középhőmérséklet 10,3°C, amely 0,4°C-kal volt magasabb, mint az 1961–90 között mért hőmérsékletátlagok (OMSZ 2004).

– 41 –

CaCO3 tartalom, humusz tartalom és pH(KCl)

Mélység (cm)

0

10

20

0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 -110 -120 -130 -140 -150 -160

30

40

CaCO3 (%) Humusz (%)

pH (KCl)

6. ábra. A műtrágyázási tartamkísérlet (1.84 kísérlet) szénsavas mésztartalmának (%), humuszmennyiségének (%) és a pHKCl szelvénybeni alakulása (Forrás: KÁDÁR, 2003) 3.2 A műtrágyázási tartamkísérlet (1.84 kísérlet) rövid jellemzése Az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézetének Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén (7. ábra) 1973 őszén KÁDÁR (1980) egy NPK műtrágyázási tartamkísérletet állított be, mindhárom tápelem (NPK) 4-féle ellátottsági szintjével, 64 kombinációban és 2 ismétlésben, tehát összesen 128 parcellán. A parcellák mérete 6 x 6 m, a parcellák elrendezése kevert faktoriális (8. ábra).

7. ábra. A MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet Nagyhörcsöki Kísérleti Telep elhelyezkedése (forrás: Google Earth©2011)

– 42 –

8. ábra. Az NPK műtrágyázási tartamkísérlet (1.84 kísérelt) parcelláinak elrendezési vázlata, sematikus ábrája (Nagyhörcsök, 2003) Az évente kijutatott N adagok a 4 kezelési szintben rendre 0, 100, 200 és 300 kg/ha, melyet 25–28%-os pétisó formájában szórtak ki két részletben, felét ősszel, felét tavasszal. A P és K szinteket 0, 1500, 3000 és 4500 kg/ha hatóanyag felhasználásával alakították ki, melyet 18%-os szuperfoszfát és 40–60%-os kálisó formájában szórtak ki a kísérlet fennállásának 30 éve alatt (SARKADI és mtsai. 1986, KÁDÁR és NÉMETH 2004). A kísérlet 30 éve alatt termesztett növények sorrendjét a 6. táblázat foglalja össze. 2003-ban, a kísérletsorozat évében, gyep volt a kísérleti területen, immáron harmadik éve. A gyepet 2000. szeptember 20-án telepítették 8 komponensből álló gyepvetőmag keverékével, 60 kg/ha-os mennyiséggel. A vetőmag a Szarvasi Gyepnemesítő Telep (Bikazug) 1999. évi terméséből származott. A keverék vezérnövénye a réti csenkesz volt 25%-kal. A nádképű csenkesz és az angol perje 21–21%-ot, a taréjos búzafű 9%-ot, a vörös csenkesz, réti komócsin, zöld pántlikafű és a csomós ebír pedig 6–6%-ot képvisel (1. melléklet).

– 43 –

6. táblázat. Növényi sorrend az NPK műtrágyázási tartamkísérletben (1.84 kísérlet) 1974–2003 között (Mezőföld, Nagyhörcsök) Évek

Termesztett kísérleti növény

Évek

Termesztett kísérleti növény

1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988

Búza Búza Kukorica Kukorica Burgonya Őszi árpa Zab Cukorrépa Napraforgó Mák Repce Mustár Sörárpa Olajlen Szója

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

Rostkender Borsó Tritikálé Cirok Silókukorica Sárgarépa Rozs Köles Bab Olaszperje Olaszperje Spenót Gyep Gyep Gyep

Forrás: KÁDÁR és NÉMETH 2004

3.3 Talajmintavételi és talajvizsgálati módszerek A kísérletbe csak a kontroll (N0P0K0), a legkisebb dózisú (N1P1K1 – 100 kg/ha/év N, 1500 kg/ha/30év P, 1500 kg/ha/30év K), a közepes dózisú (N2P2K2 – 200 kg/ha/év N, 3000 kg/ha/30év P, 3000 kg/ha/30év K) és a legnagyobb dózissú (N3P3K3 – 300 kg/ha/év N, 4500 kg/ha/30év P és 4500 kg/ha/30év K) kezelések parcelláit vontuk be. Ezen parcellákról 2003. március 18-a és november 25-e között 19 alkalommal (2 hetente) vettünk mintákat, három talajrétegből (0–20, 20–40 és 40–60 cm), két ismétlésben. Az átlagmintákat 12–12 pontmintából alakítottuk ki a helyszínen. A kísérletben beállított kezelések elrendezését a 8. ábrán mutatja, jelölve, hogy melyik parcellákon vettem talajmintát, illetve melyiken mértem a talaj CO2-kibocsátását. Az egy alkalommal megszedett 24 minta (4 kezelés x 3 mélység x 2 ismétlés) mindegyikét egy egyedi sorszámmal ellátott zacskóban a MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet laboratóriumába szállítottuk, ahol szobahőmérsékleten kiszárítottuk, és az így kapott légszáraz mintákat átszitáltuk, illetve a növényi maradványoktól, gyökerektől megtisztítottuk. Az így előkészített mintákból BREMNER és KEENEY (1966) módszere alapján meghatároztuk a talaj KCl-kicserélhető NH4-N és NO3-N tartalmát Bremner-féle

– 44 –

vízgőzdesztilláló készülékkel. A talajminták összes N-tartalmát Kjeldahl-féle módszerrel határoztuk meg, melyet Büchi 430 roncsolóval és Büchi 322/342 desztilláló és titráló készülékkel végeztük (BALLENEGGER és di GLÉRIA 1962). A talajminták AL-P2O5 és ALK2O-tartalmát SARKADI és munkatársai (1965) által leírt módszer alapján határoztuk meg, a méréseket egy ICP-AES (Jobin Yvon Ultima2, Horiba Scientific Ltd.) műszerrel végeztük. Mintavételezésekor a szárítószekrényes talajnedvesség meghatározáshoz külön mintát szedtünk 100 cm3-es alumínium hengerekbe, mind a három 20 cm-es talajrétegből (BUZÁS 1993). Mindemellett egy BR-150 típusú, ún. kapacitív talajnedvesség szonda (VÁRALLYAY és RAJKAI 1987) segítségével is nyomon követtük a talaj nedvességállapotát 170 cm mélységig 10 cm-es felbontásban. Ez utóbbi műszeres mérést csak az I. ismétlésben használtuk, de az egyes parcellákon belül 3 ismétlésben (összesen 12 mérési ponton). A mérőműszer működéséhez szükséges PVC csövek talajba lehelyezéséhez megfelelő méretű furatot készítettünk, és a furatból 20 cm-es rétegenként kivett talajminta nedvességtartalmát szintén meghatároztuk szárítószekrényes módszerrel. Bár eredendően ez a műtrágyázási tartamkísérlet a N, P és K műtrágyák különböző kombinációjával beállított kezelések hosszú távú hatásainak vizsgálatára, a három makrotápelem (NPK) ellátottsági állapotának (kontroll, közepes, kielégítő és túlzott) modellezésére irányult (KÁDÁR és ELEK 1999), nagyon jó lehetőséget biztosít az újabb és újabb, környezetünkkel kapcsolatban felmerülő problémák vizsgálatára is. Így ebben a kísérletsorozatban a fentebb említett tápanyag-tartalmak mérésén felül, a talaj CO2kibocsátását is vizsgáltam egy in situ mérési módszerrel (NÉMETH és KOÓS 2004). 3.4 A CO2 mérésének módszere A talaj CO2-kibocsátásának méréséhez FUNAKAWA és munkatársai (2005) által használt eljárást alkalmaztuk, melyet előzetesen a Fejér Megyei Növény és Talajvédelmi Szolgálat Velencei Víruskertjében, egy csernozjom talajon beállított CO2-kibocsátási kísérletben tanulmányoztam, illetve sajátítottam el (a kísérletet FUNAKAWA professzor állította be és irányította). A talaj CO2-kibocsátását csupán a kísérlet I. ismétlésében vizsgáltuk (8. ábra), ugyanakkor az egyes trágyázási kezelésekben, 5–5 ismétlésben kétféle mérési módszert – „inkubációs kamrát” – is használtunk. A talaj kibocsátott CO2-koncentrációját egy Anagas CD98 típusú (Bacharach, Inc., Environmental Instruments) hordozható, infravörös

– 45 –

érzékelős, kézi műszerrel mértem (9. ábra).

9. ábra. Anagas CD98 CO2-koncentráció mérésére alkalmas „terepi”, kézi műszer (Fotó: KOÓS 2003) A

kétféle

„inkubációs

kamra”

alkalmazása

azért

volt

szükséges,

hogy

különválaszthassuk a talajban élő mikrobák által kibocsátott és a növényi gyökerek légzésből származó CO2 mennyiséget. Az ’A’ hengerben a talaj teljes CO2-kibocsátását tudtuk mérni, vagyis a talaj mikrobiális tevékenységéből és a gyökerek légzéséből származót együttesen. Ez egy 110 mm átmérőjű és 200 mm hosszúságú PVC cső volt, melyet 3 cm mélyen helyeztünk le a talajba. Ezen hengernek az alja nyitott maradt. A ’B’ hengerben csak a talaj mikrobiális tevékenységéből származó CO2-kibocsátást mértük, mely szintén egy 110 mm átmérőjű és 200 mm hosszúságú PVC cső volt, melyet 10cm mélyre helyeztünk le. Ugyanakkor az alját egy sűrű szövésű hálóval befedtük (10. ábra), így próbáltuk kiküszöbölni a gyökerek behatolását a hengerbe és ez által kiküszöbölni a gyökérlégzésből származó CO2 mennyiséget (TÓTH és mtsai. 2005, TÓTH és KOÓS 2005, KOÓS és TÓTH 2005).

– 46 –

10. ábra. A ’B’ henger, melynek az alja sűrű szövésű hálóval van lefedve a gyökerek távoltartása érdekében (Fotó: KOÓS 2003) 3.4.1 Az ’A’ hengerben történő CO2-kibocsátás mérése Első lépésként megmértük az ’A’ hengerben a levegő CO2-tartalmát, vagyis ezzel meghatároztuk a kezdeti koncentrációt, majd a mérést követően lefedtük a hengert egy kupakkal – a minél jobb tömítés eléréséhez széles ragasztószalaggal is körbetekertük a tetejét. Egy-egy henger 2–2 percig volt nyitva, mely idő alatt elvégeztük a mérést (kb. másfél perc), majd azt követően befedtük a hengert. 30 perc elteltével megmértük a hengerben lévő végső CO2-koncentrációt (11. ábra). 3.4.2 A ’B’ hengerben történő CO2-kibocsátás mérése A ’B’ hengerben történő mérés lényegét tekintve ugyanúgy történt, mint az ’A’ hengerben, azzal a különbséggel, hogy a kezdeti koncentráció mérést követően a hengert beleraktuk egy műanyag zacskóba, megakadályozva ezzel a CO2 elillanását a hengerből. A mérést követően a zacskót eltávolítottuk a hengerről és visszahelyeztem a talajba. A hengert minden esetben próbáltuk a lehető legpontosabban visszahelyezni, úgy hogy a hengeren belül és kívül a talaj szintje azonos legyen, a lehető legkisebbre csökkentve ezzel a kinti és a benti talajnedvesség különbségét.

– 47 –

11. ábra. Az ’A’ hengerekben történő végső CO2-koncentráció mérése (Fotó: KOÓS 2003) 3.4.3 A mért adatok értékelése Az adatok értelmezhetősége miatt a CO2-kibocsátás mérése mellett megmértük a talaj hőmérsékletét is, a 4-6 cm talajrétegben. A mérést egy AD5625 típusú (A&D Technology, Inc.) vízálló digitális hőmérővel rögzítettük a kezdeti és a véső időpontokban, ugyanazon mérési pontban. A ppm-ben mért adatokat a következő képlettel számoltuk át kg/m2/h mértékegységre: F = (d  (V/A)  ((C2-C1)  0,001)/t  273/(273+T))  1000  3600 F: a talaj CO2-kibocsátása [mg m-2 h-1]; d: a CO2 sűrűsége [kg m-3]; V: a henger térfogata [m3]; A: a talajfelszín területe - a henger alapterülete [m2]; C1: a kezdeti CO2 koncentráció [ppm]; C2: a végső CO2 koncentráció [ppm]; t: a mérés időtartama [s]; T: a levegő hőmérséklete [oC].

Az adatok ábrázolását és statisztikai elemzését (variancia-analízis és lineáris regresszió-analízis) a Microsoft Excel programban található makrokkal és a Statistica programmal végeztük el.

– 48 –

4. VIZSGÁLATI EREDMÉNYEK ÉS MEGVITATÁSUK 4.1 A talaj N-tartalmának vizsgálati eredményei 4.1.1 A talaj NO3-N tartalmának vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozat talajmintáiból meghatározott KCl-kicserélhető NO3-N tartalmakat a 2. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok 0-60 cm-ben mért átlagértékek, melyeket a két ismétlés mért eredményeiből számítottunk ki. A 12. ábrán látható, hogy mindhárom kezelési dózis hatására szignifikánsan növekedett a talaj nitrát tartalma (F(3;148)= 59,7***), amennyiben a három talajréteget külön vizsgáljuk. A növekedés mértéke a legfelső talajrétegben volt a legmagasabb, ahol kétszeresére, háromszorosára, illetve a nyolcszorosára emelkedtek a mért értékek a kis, közepes és nagy dózis hatására. Az alsóbb talajrétegekben a kis kezelésnél nem növekedett a talaj nitrát tartalma (13. ábra, 14. ábra).

mélység: 0-20 cm 70

60

Átlag Átlag+-átlag hibája Kigró értékek

NO3-N: F(3;148) = 59.72; p = 0.0000

NO3-N tartalom mg/kg

50

40

30

20

10

0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

12. ábra. A 0-20 cm-es talajréteg NO3-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 49 –

mélység: 20-40 cm 70

60

Átlag Átlag+-átlag hibája Kigró értékek

NO3-N: F(3;148) = 41.2267; p = 0.0000

NO3-N tartalom mg/kg

50

40

30

20

10

0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

13. ábra. A 20-40 cm-es talajréteg NO3-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

mélység: 40-60 cm 70

60

Átlag Átlag+-átlag hibája Kigró értékek

NO3-N: F(3;148) = 15.2211; p = 0.00000

NO3-N tartalom mg/kg

50

40

30

20

10

0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

14. ábra. A 40-60 cm-es talajréteg NO3-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 50 –

A növekvő műtrágyadózis hatására megnövekedett NO3-N tartalmak időben is kimutathatóak voltak, mely összefüggés szintén erősen szignifikáns volt. Kétutas varianciaanalízis segítségével (kétutas MANOVA) összehasonlítottuk a műtrágya dózisok és a szezonális ingadozások hatásait (3. melléklet). Megállapatható, hogy mind a kezelésnek, mind a szezonalitásnak szignifikáns hatása van a talaj NO3-n tartalmának alakulására. Amenyniben a 0-60 cm-es talajréteg átlagos NO3-N tartalmát vizsgáljuk a legkisebb dózisú (N1P1K1) kezelésben a NO3-N értéke szignifikánsan csak négy időpontban tértek el (április 01., április 15., október 28., november 25.) a kontrollhoz (N0P0K0) képest, a többi időpontban szignifikáns eltérés nem mutatkozott. A legkisebb (N1P1K1) és a közepes adagú (N2P2K2) kezelés, valamint a legkisebb (N1P1K1) és a legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés esetén mért NO3-N értékekek között majdnem minden időpontban szignifikáns eltérést tapasztaltunk az NO3-N értékekben. A kontroll (N0P0K0) és a két magas dózisú (N2P2K2 és N3P3K3) kezelés között négy időpont kivételével minden más esetben lényeges eltérés mutatkozott. A talaj NO3-N tartalmának szezonális ingadozását a 15. ábra mutatja be. A legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés szinte minden esetben jól elkülönül a többi kezeléstől. A NO3-N értékek szezonális lefutási görbéire illesztett lineáris trendvonalak a kontrolltól (N0P0K0) a legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés felé haladva egyre nagyobb szögben emelkednek, ami azt mutatja, hogy a vegetációs időszak végére egyre nagyobb mértékben növekedett a talaj a NO3-N tartalma a növekvő nitrogén műtrágya dózisok hatására.

– 51 –

60,0 N0P0K0

NO3-N tartalom (mg/kg)

50,0

N1P1K1 N2P2K2

40,0 N3P3K3 30,0

20,0

10,0

0,0

mintavételezés időpontja

15. ábra. A talaj NO3-N tartalmának alakulása az egyes mintavételezési időpontokban (0-60 cm) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

4.1.2 A talaj NH4-N tartalmának vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozat talajmintáiból meghatározott KCl-kicserélhető NH4-N tartalmakat a 4. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok 0-60 cm-ben mért átlagértékek, melyeket a két ismétlés mért eredményeiből számítottunk ki. A talajban mért NO3-N tartalomhoz képest az NH4-N tartalom a növekvő műtrágyadózisok hatására csak kismértékben növekedett, a kezelések hatása gyengén szignifikáns (F(3,148)= 4,49*) a 0-20 cm-es talajrétegben, vagyis a műtrágyázás hatására csak kis mértékben növekedett a talaj NH4-N tartalma (16. ábra). A mélyebb talajszintekben a gyengül a trágyázás hatása (17. ábra, 18. ábra). A rendszeres N műtrágyázás gyakorlatilag nem befolyásolta a talaj NH4-N tartalmát, ugyanakkor növelte annak NO3-N tartalmát, ami megegyezik NÉMETH (1996) vizsgálati eredményeivel.

– 52 –

mélység: 0-20 cm 20 18

Átlag Átlag+-SE Kiugró értékek

NH4-N: F(3;148) = 4.4892; p = 0.0048

NH4-N tartalom (mg/kg)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

16. ábra. A 0-20 cm-es talajréteg NH4-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

mélység: 20-40 cm 20 18

Átlag Átlag+-SE Kiugró értékek

NH4-N: F(3;148) = 2.6455; p = 0.0513

NH4-N tartalom (mg/kg)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

17. ábra. A 20-40 cm-es talajréteg NH4-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 53 –

mélység: 40-60 cm 20 18

Átlag Átlag+-SE Kiugró értékek

NH4-N: F(3;148) = 2.9218; p = 0.0360

NH4-N tartalom (mg/kg)

16 14 12 10 8 6 4 2 0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

18. ábra. A 40-60 cm-es talajréteg NH4-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) A növekvő műtrágyadózis hatására megnövekedett NH4-N tartalmak időben is kimutathatóak voltak, mely összefüggés szintén szignifikáns volt (3. melléklet). Megállapatható, hogy mind a kezelésnek, mind a szezonalitásnak szignifikáns hatása van a talaj NH4-N tartalmának alakulására. Az NH4-N esetében a kezelések között csak kevés esetben igazolható szignifikáns különbségre magyarázatul szolgálhat, hogy a talajoldatból az agyagásványok rácsai közé beépülve az NH4-N csak nagyon nehezen válik a növények számára hozzáférhetővé (ammónium-fixáció), ami az illit és szmektit agyagásványokat tartalmazó talajok esetében, és így a kísérleti tereület talajánál is fokozottan jelentkezik (STEFANOVITS és mtsai. 1999). A 0-60 cm-es talajrétege átlagát tekintve az NH4-N tartalom esetében elmondható, hogy nagyon kevés esetben kaptunk szignifikáns különbséget a 4 féle kezelés között (19. ábra). A legnagyobb dózisú kezelés hatására kialakult NH4-N tartalom nem különül el olyan erőteljesen a többi kezelésben mért értéktől, mint ahogy az a NO3-N tartalom esetében megfigyelhető. A 4 kezelésben mért NH4-N tartalom a vizsgálatsorozat egész évében szorosan együtt mozgott, tehát szezonális ingadozásról nem, vagy csak nagyon kis mértékben beszélhetünk. – 54 –

60.0

NH4 -N tartalom (mg/kg)

N0P0K0

50.0

N1P1K1 N2P2K2

40.0

N3P3K3

30.0 20.0 10.0

m ár ciu

s áp 18 ril . is áp 01 . ril is áp 15 . ril i m s 29 áj us . m 13 áj us . jú 27 ni us . jú 1 0 ni us . jú 2 4 liu . s 0 au júliu 8. gu s 2 au sztu 2. gu s sz sz 05. ep tu s t sz em 19. ep be r t sz em 0 2 ep be . te r 1 m b 6. ok er tó 3 0 b . ok er 1 tó 4 no b e . ve r 2 m 8 no be . ve r 1 m 1 be . r2 5.

0.0

mintavételezés időpontja

19. ábra. A talaj NH4-N tartalmának alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával (0-60 cm) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) 4.1.3 A talaj összes-N tartalmának vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozat talajmintáiból meghatározott összes-N tartalmakat a 5. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok 0-60 cm-ben mért átlagértékek, melyeket a két ismétlés mért eredményeiből számítottuk. A növekvő műtrágyadózis hatására szignifikánsan növekedett a talaj összes-N tartalma a kontrollhoz képest, a felső 20 cm-es talajrétegben (F(3;147)= 5,94***). A legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés ugyanakkor már nem különül el szignifikánsan a legkisebb (N1P1K1) és a közepes adagú (N2P2K2) kezeléstől (20. ábra). A mélyebb rétegekben az összes-N tartalom csökken mind a 4 kezelésben. A 20-40 cm-es rétegben a legkisebb (N1P1K1) és a közepes adagú (N2P2K2) kezelés között nem mutatható ki szignifikáns különbség (21. ábra). A legmélyebb rétegben a kontroll és a legnagyobb dózisú N3P3K3) kezelés között nincs szignifikáns különbség (22. ábra).

– 55 –

mélység: 0-20 cm 2600

2500

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

ossz-N: F(3;147) = 5.9368; p = 0.0008

össz-N tartalom (mg/kg)

2400

2300

2200

2100

2000

1900

1800 kontroll

közepes

kis

nagy

kezeles

20. ábra. A 0-20 cm-es talajréteg összes-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

mélység: 20-40 cm 2150 2100

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

ossz-N: F(3;148) = 8.7761; p = 0.00002

össz-N tartalom (mg/kg)

2050 2000 1950 1900 1850 1800 1750 1700 1650 kontroll

közepes

kis

nagy

kezeles

21. ábra. A 20-40 cm-es talajréteg összes-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) – 56 –

mélység: 40-60 cm 1700

1600

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

ossz-N: F(3;146) = 3.6287; p = 0.0145

össz-N tartalom (mg/kg)

1500

1400

1300

1200

1100

1000 kontroll

közepes

kis

nagy

kezeles

22. ábra. A 40-60 cm-es talajréteg összes-N tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

Amennyiben a talaj 0-60 cm-es átlagos összes-N tartalmát vizsgáljuk, a legkisebb dózisú

(N1P1K1)

kezelés

összes-N

értékei

lényegében

mindegyik

időpontban

szignifikánsan eltérnek a kontrollhoz (N0P0K0) képest. A legkisebb (N1P1K1) és a közepes adagú (N2P2K2) kezelés között viszonylag kevés esetben, csak kora tavasszal (március 18. és április 29-e között), illetve nyár közepén (július 22. és augusztus 5-e között), majd november 11-én mutatható ki lényeges eltérést az összes-N tartalomban (5. melléklet). A legkisebb (N1P1K1) és a legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés között lényegében minden időpontban szignifikáns eltérést tapasztaltunk az összes-N értékekben. A kontroll (N0P0K0) és a két magas dózisú (N2P2K2 és N3P3K3) kezelés között a legtöbb esetben lényeges eltérés mutatkozott. A talaj összes-N tartalmának szezonális ingadozását a 23. ábra mutatja, mely nagyon csekély mértékű.

– 57 –

összes-N tartalom (mg/kg)

2500,0

2000,0

1500,0

1000,0

N0P0K0 N1P1K1 N2P2K2

500,0

N3P3K3

0,0

mintavételezés időpontja

23. ábra. A talaj összes-N tartalmának alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával (0-60 cm) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) A rendszeres műtrágyázás kimutathatóan nem növelte a talaj összes-N tartalmát. Ugyanakkor a növekvő műtrágyadózisok következtében a növekvő terméseredmények (fő, melléktermés és gyökéranyag) hatására a talajban felgyülemlő szervesanyag is növekszik, melynek hatására a mikrobiológiai aktivitás is erősödik, melyet NÉMETH (1996) is igazolt.

4.2 A talaj AL-P2O5 tartalmának vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozat talajmintáiból meghatározott AL-P2O5 értékeket a 6. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok 0-60 cm-ben mért átlagértékek, melyeket a két ismétlés mért eredményeiből számítottuk. A talajban mért AL-P2O5 tartalmak a növekvő műtrágyadózisok hatására nagymértékben növekedett, a különböző dózisú kezelések hatása erősen szignifikáns volt a 0-20 cm-es talajrétegben (F(3;148)= 420,15***) (24. ábra), illetve a 20-40 cm-es talajrétegben (F(3;148)= 103,31***) (25. ábra). A legmélyebb talajrétegben a kontrollhoz képest csupán a legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés különül el szignifikánsan. A talajrétegekben lefelé haladva erőteljesen csökken a talaj AL-P2O5 tartalma.

– 58 –

mélység: 0-20 cm 800

700

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

AL-P: F(3;148) = 420.1527; p = 0.0000

Al-P tartalom (mg6kg)

600

500

400

300

200

100

0 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

24. ábra. A 0-20 cm-es talajréteg AL-P2O5 tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

mélység: 20-40 cm 300 280 260

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

AL-P: F(3;148) = 103.3089; p = 0.0000

240

Al-P tartalom (mg6kg)

220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

25. ábra. A 20-40 cm-es talajréteg AL-P2O5 tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 59 –

mélység: 40-60 cm 80 Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

AL-P: F(3;148) = 2.4499; p = 0.0659

Al-P tartalom (mg6kg)

70

60

50

40

30

20 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

26. ábra. A 40-60 cm-es talajréteg AL-P2O5 tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) Amennyiben a 0-60 cm-es talajréteg átlagos AL-P2O5 tartalmát vizsgáljuk gyakorlatilag minden időpontban jelentős hatása volt a kezelésnek, a talaj AL-P2O5 tartalmára (27. ábrán). A dózis növekedésével arányosan nő a szezonális fluktuáció mértéke, mely a kontrollban (N0P0K0) elenyésző (48,8 és 63,2 mg/kg között), a legkisebb kezelésben (N1P1K1) is csak minimális értékű (98,1 és 136,0 mg/kg között). A közepes (N2P2K2) és a legnagyobb (N3P3K3) dózisú kezelésben már jelentős mértékű a szezonális ingadozás (159,8 és 233,8 mg/kg közötti, illetve 228,0 és 350,3 mg/kg között). A tavaszi időszakban (március 18. – május 13. között) csökkenő tendenciát mutat, majd egy enyhe növekedés után (nyári időszak) ismételten csökken a talaj AL-P2O5 tartalma. Az AL-P2O5 tartalmak szezonális lefutási görbéiről az is leolvasható, hogy a kontroll (N0P0K0), a legkisebb (N1P1K1) és a közepes dózisú (N2P2K2) kezeléseknek nem volt hatása a vizsgálatai időszak alatt, lényegében nem változtatták meg a talaj P-tartalmát. A legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés esetében ugyanakkor enyhén csökkent a talaj Ptartalma.

– 60 –

400,0 N0P0K0 N1P1K1

350,0

N2P2K2

AL-P2O5 tartalom (mg/kg)

N3P3K3

300,0 250,0

200,0 150,0

100,0 50,0

0,0

mintavételezés időpontja

27. ábra. A talaj AL-P2O5 tartalmának alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával (0-60 cm) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) 4.3 A talaj AL-K2O tartalmának vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozat talajmintáiból meghatározott AL-K2O tartalmakat a 7. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok 0-60 cm-ben mért átlagértékek, melyeket a két ismétlés mért eredményeiből számítottuk. A talaj AL-P2O5 tartalma esetében, kapott eredményekhez hasonlóan a növekvő műtrágyadózisok a talaj AL-K2O tartalmára hatással voltak, de kisebb mértékben. A négy kezelés közül a közepes (N2P2K2) és a legnagyobb (N3P3K3) dózisú kezelés különül el erősen szignifikánsan (F(3;148)= 132,25***) a 0-20 cm-es talajrétegben a kontrollhoz képest (28. ábra). A 20-40 cm-es talajrétegben a mind a 4 kezelés szignifikánsan elkülönül (F(3;148)= 101,87***) (29. ábra). A legmélyebb talajrétegben a kezeléseknek már nem különülnek el szignifikánsan (30. ábra).

– 61 –

mélység: 0-20 cm 340 320

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

AL-K: F(3;148) = 132.2516; p = 0.0000

300

Al-K tartalom (mg/kg)

280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

28. ábra. A 0-20 cm-es talajréteg AL-K2O tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

mélység: 20-40 cm 280 260

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

AL-K: F(3;148) = 101.8718; p = 0.0000

240

Al-K tartalom (mg/kg)

220 200 180 160 140 120 100 80 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

29. ábra. A 20-40 cm-es talajréteg AL-K2O tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 62 –

mélység: 40-60 cm 130

120

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

AL-K: F(3;148) = 1.4244; p = 0.2380

Al-K tartalom (mg/kg)

110

100

90

80

70

60

50 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

30. ábra. A 40-60 cm-es talajréteg AL-K2O tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) A talaj AL-K2O tartalmának mindegyik kezelés esetében igen csekély mértékű az ingadozása (31. ábra). A legnagyobb fluktuáció a legnagyobb dózisú kezelésben figyelhető meg. A tavaszi időszakban (március 18. – április 15. között) mind a négy kezelésben erősen csökkent a talaj AL-K2O tartalma, majd a későbbi időpontokban már csak kismértékű ingadozás volt kimutatható. A legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelésnél enyhe csökkenés figyelhető meg az év végére a talaj AL-K2O tartalmában, míg a többi kezelés esetében nem figyelhető meg lényeges eltérés az éve eleji és az év végi AL-K2O tartalomban. Az talaj AL-K2O tartalmában (az NH4-N esetében tapasztaltakhoz hasonlóan) megfigyelhető minimális mértékű szezonális fluktuáció, részben azzal magyarázható, hogy a K+ és a NH4+ ionok mérete közel azonos (izomorf helyettesítés), így az agyagásványok rácsai közé beépülve csak nagyon nehezen válnak hozzáférhetővé a növények számára. Ez a jelenség az illit és szmektit agyagásványokat tartalmazó talajok esetében, így ennél a talajnál is még fokozottabban jelentkezik (STEFANOVITS és mtsai. 1999).

– 63 –

400,0 N0P0K0

AL-K2O tartalom (mg/kg)

350,0

N1P1K1 N2P2K2

300,0

N3P3K3

250,0 200,0 150,0 100,0 50,0

m ár c

iu s 1 áp 8. ril i áp s 1 ril . is áp 15 . ril is 2 m áj 9. us m 13 áj . us 27 jú . ni us 1 jú ni 0. us 2 jú 4. liu s 8. jú l i u au gu s 22 au sz t . gu us 5 s s z z tu . ep s 1 s z tem 9 . ep b te er s z m b 2. ep e te r 1 6 m be . ok r 3 0 tó be . ok r 1 4 tó no be . r ve 28 m no be . ve r 1 1 m be . r2 5.

0,0

mintavételezés időpontja

31. ábra. A talaj AL-K2O tartalmának alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával (0-60 cm) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) 4.4 A talaj nedvesség-tartalmának vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozatban meghatározott talajnedvesség értékeket a 8. melléklet foglalja össze. Az átlagértékeket a BR-150 kapacitív nedvesség szonda adatainak esetében a három ismétlés eredményéből, míg a szárítószekrényes módszer esetében a 0-60 cm-es talajrétegben mért két ismétlés eredményéből számítottam. A különböző dózisú NPK műtrágyázás hatására nem figyelhető meg szignifikáns változás a talaj nedvesség-tartalmában. A talaj nedvességtartalma és a különböző kezelésekben alkalmazott NPK műtrágya dózisok között csekély mértékű összefüggés figyelhető meg, mind a három mélységben (0-20 cm: F(3;148)= 0,05+; 20-40 cm: F(3;148)= 0,05+; 40-60 cm: F(3;148)= 0,87+). Az esetleges szignifikánsan eltérő értékek csak a véletlennek tulajdoníthatók.

– 64 –

mélység: 0-20 cm 16 15

talaj nedvességtartalma (V/V%)

14

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

talajnedv: F(3;148) = 0.0537; p = 0.9836

13 12 11 10 9 8 7 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

32. ábra. A 0-20 cm-es talajréteg nedvesség-tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

mélység: 20-40 cm 16 15

talaj nedvességtartalma (V/V%)

14

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

talajnedv: F(3;148) = 0.0537; p = 0.9836

13 12 11 10 9 8 7 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

33. ábra. A 20-40 cm-es talajréteg nedvesség-tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 65 –

mélység: 40-60 cm 17 16

talaj nedvességtartalma (V/V%)

15

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

talajnedv: F(3;148) = 0.8676; p = 0.4595

14 13 12 11 10 9 8 kontroll

közepes

kis

nagy

Kezelés

34. ábra. A 40-60 cm-es talajréteg nedvesség-tartalmának alakulása a kezelések hatására (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) A műtrágyázás közvetlenül nem hat a talaj nedvesség-tartalmára, annak alakulását alapvetően a lehullott csapadék, a növény vízigénye, illetve a talaj fizika-vízgazdálkodási tulajdonságai befolyásolják (VÁRALLYAY 2002). Ugyanakkor a talaj vízgazdálkodási rendszere és tápanyag-szolgáltató képessége között erős összefüggés van, hiszen a talaj vízháztartása meghatározza a talaj lég-, hő-háztartását, valamint a biológiai aktivitását, s ezen keresztül gyakorol hatást a talaj tápanyagforgalmára (VÁRALLYAY 1985). A 35. ábrán látható a talaj nedvesség-tartalmának szezonális alakulása, mind a kétféle mérési módszer eredményeinek feltüntetésével. Az OMSZ (2004) mérőhálózatának adatai szerint a 2003-as év igen száraz volt. A 2003-as év tíz hónapjában átlag alatti csapadékmennyiségek fordultak elő. Március és augusztus közötti időszakban közel fele annyi csapadék hullott az országban, mint amennyi az elmúlt évek átlaga. Mindez a kísérleti területen hullott csapadék mennyiségében is megmutatkozik (36. ábra).

– 66 –

BR-150 szonda: N0P0K0

BR-150 szonda: N1P1K1

BR-150 szonda: N2P2K2

BR-150 szonda: N3P3K3

szárítószekrény: N0P0K0

szárítószekrény: N1P1K1

szárítószekrény: N2P2K2

szárítószekrény: N3P3K3

30,00

talaj nedvesség-tartalma (V/V%, illetve m/m%)

25,00 20,00 15,00 10,00 5,00

0,00

mérés időpontja

35. ábra. A talaj nedvesség-tartalmának szezonális alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával. A BR-150 kapacitív szondával mért értékek térfogat százalékban (V/V%), míg a szárítószekrényes módszerrel mért értékek tömeg százalékban vannak megadva (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

200

A talaj vízkészlete és a hullott csapadék mennyisége (mm)

000

111

222

333

Fall

150

100

50

0 0

10

20

30 40

50

60

70

80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260

napok

36. ábra. A talaj vízkészletének szezonális alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával (a kiindulástól eltelt napok feltüntetésével, 0-60 cm), illetve a vizsgálatsorozat alatt hullott csapadékmennyiségek (Fall) (000: N0P0K0; 111: N1P1K1 kezelés; 222: N2P2K2 kezelés; 333: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 67 –

2003-ban összesen 425 mm csapadék hullott a kísérleti telepen. Az aktív tenyészidőszak alatt (március, április és május) pedig csupán 57 mm csapadék. Júniusig mindössze 277 mm csapadékot kapott a kísérleti táblákon lévő gyep, melybe beleszámítandó az előző évi szeptemberi 65 mm és a téli félév 160 mm csapadékmennyisége is. Mindennek következményeként 2003-ban csupán egyszer volt kaszálás, mivel az aszályos augusztus és szeptember nem adott betakarításra érdemes sarjút (Kádár 2006). 4.5 A talaj hőmérsékletének vizsgálati eredményei A 2003-as vizsgálatsorozatban meghatározott talaj hőmérséklet értékeket a 9. melléklet foglalja össze. Az átlagértékeket a kezelésenként végzett CO2-kibocsátásmérés kezdetekor és a befejezésekor mért talajhőmérsékletekből számítottam. Március 18-án nem történt CO2-kibocsátásmérés, így ezen időpont alkalmával talajhőmérséklet mérés sem volt. A talaj nedvességtartalmának alakulásához hasonlóan a talaj hőmérséklet esetében is megállapítható, hogy a különböző mértékű NPK műtrágya dózisok hatására nem figyelhető meg változás a talaj hőmérsékletében (F(3;148)= 0,47+). A 4 kezelésben mért értékekből rajzolt hőmérsékleti görbék szorosan egymás mellett futnak (37. ábra). Az esetleges szignifikánsan eltérő értékek csak a véletlennek tulajdoníthatók. A talaj hőmérsékletét közvetlenül a talaj hőtani jellemzői (fajlagos hőkapacitás, hővezetőképesség és a hőmérséklet-vezető képesség) és a hőáramlásban résztvevő folyamatok határozzák meg. Közvetve azonban a talaj mindazon fizikai, kémiai és biológiai tulajdonsága befolyásolja azt, mely hatással van a hőtani jellemzőire, mint pl. a talaj fizikai félsége, így az összporozitása, a nedvesség- illetve a szervesanyag-tartalma (STEFANOVITS és mtsai. 1999).

– 68 –

talajhőmérséklet (ºC)

35

N0P0K0 N1P1K1 N2P2K2 N3P3K3

30 25 20 15 10 5

m

ár

ciu

s 1 áp 8. ril áp is 1 ril . is áp 15 ril . is 2 m áj 9. us m 13 áj us . jú 27 ni us . jú 10 ni . us 2 jú 4. liu s 8. jú au lius gu 22 au sz . gu tus s 5 sz ztu . ep s 1 sz t em 9. ep b t e er sz mb 2. ep e te r 1 6 m be . ok r 3 0 tó be . r ok 14 t no óbe . ve r 2 m 8 no be . ve r 1 1 m be . r2 5.

0

mérés időpontja

37. ábra. A talaj hőmérsékletének szezonális alakulása az egyes mintavételezési időpontok alkalmával (0-60 cm) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) 4.6 A talaj CO2-kibocsátásának vizsgálati eredményei 4.6.1 A talaj CO2-kibocsátásának vizsgálati eredményei az ’A’ hengerben Az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékeket a 10. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok átlagértékek, melyeket a kezelésenként 5–5 ismétlésből számítottam. Március 18-án nem történt CO2-kibocsátásmérés, mert a mérőműszer eredeti akkumulátora megrongálódott, az új energiaforrás beszerzése pedig csak a második mérési időpontra (április 01.) sikerült. A kijuttatott NPK műtrágya dózisok mértéke és a talaj CO2-kibocsátása között nagyon kis mértékű összefüggés (F(3;356)= 1,99*) volt kimutatható (38. ábra). A 10. mellékletben is látható, hogy a legmagasabb kibocsátási értékeket a legkisebb dózisú (N1P1K1) kezelésben mértünk, a tavaszi - nyár eleji időszakban (április 01. és június 10. között), valamint a nyár végi - ősz eleji időszakban (augusztus 05. és szeptember 02. között), az összesen 18 mérési alkalomból 10 esetben.

– 69 –

"A" henger 200 180

CO2 kibocsátás (mg/m2/h)

160

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

CO2: F(3;356) = 1.9878; p = 0.1155

140 120 100 80 60 40 20 0 kontroll

közepes

kis

nagy

kezelés

38. ábra. A talaj CO2-kibocsátásának alakulása a kezelések hatására az ’A’ hengerekben (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) Az is megállapítható, hogy az összes mérési időpontot tekintve a legmagasabb kibocsátási értékek a tavaszi - nyár eleji időszakban, mutatkoztak (N1P1K1 kezelésben: 367,6 mg/m2/h, valamint az N2P2K2 kezelésben: 312,2 mg/m2/h) (39. ábra).

– 70 –

400,0 N0P0K0

CO2-kibocsátás (mg/m2/h)

350,0

N1P1K1 300,0

N2P2K2 N3P3K3

250,0 200,0 150,0 100,0 50,0

m ár c

iu s áp 18. ril is áp 01. ril is áp 15 . ril is 2 m 9. áj us 1 m áj 3. us 2 jú ni 7. us j ú 10. ni us 24 jú li u . s 08 au j úli u . gu s 22 s au z tu . gu s 0 5. s z sz t ep us 19 te . s z mb ep er te 0 s z mb 2. ep er te 16 m be . ok r 3 0 tó be . ok r 1 4. tó no ber ve 28 m . no be ve r 1 1 m be . r2 5.

0,0

mérés időpontja

39. ábra. A talaj CO2-kibocsátásának alakulása az ’A’ hengerben mért adatok alapján az egyes mérési időpontok alkalmával (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) 4.6.2 A talaj CO2-kibocsátásának vizsgálati eredményei a ’B’ hengerben A ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékeket a 11. melléklet foglalja össze. A táblázatban szereplő adatok átlagértékek, melyeket kezelésenként 5–5 ismétlésből számítottam. Március 18-án szintén nem volt CO2-kibocsátásmérés, az ’A’ hengerekben mért eredmények bemutatásánál írtak miatt. Az ’A’ hengerekben mért értékekhez hasonlóan ebben az esetben is csak igen kis mértékű a kijuttatott NPK műtrágya dózisok mértéke és a talaj CO2-kibocsátása között (F(3;356)= 3,23*) (40. ábra). További hasonlóság, hogy a tavaszi - nyár eleji (április 01. és június 10. között), és a nyár végi - ősz eleji időszakban (augusztus 05. és szeptember 02. között) a legkisebb dózisú (N1P1K1) kezelésben mértük a legmagasabb kibocsátási értékeket. Továbbá, hogy a legmagasabb kibocsátási értékeket az összes mérést tekintve a ’B’ hengerben is a tavaszi - nyár eleji időszakban tapasztaltuk (N1P1K1 kezelésben: 277,7 és 184,1 mg/m2/h, valamint az N2P2K2 kezelésben: 181,4 mg/m2/h) (41. ábra).

– 71 –

"B" henger 200 180

CO2 kibocsátás (mg/m2/h)

160

Átlag Átlag +- SE Kiugró értékek

CO2: F(3;356) = 3.2331; p = 0.0225

140 120 100 80 60 40 20 0 kontroll

közepes

kis

nagy

kezelés

40. ábra. A talaj CO2-kibocsátásának alakulása a kezelések hatására a ’B’ hengerekben (kontroll: N0P0K0; kis: N1P1K1 kezelés; közepes: N2P2K2 kezelés; nagy: N3P3K3 kezelés) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

400

N0P0K0

CO2 kibocsátás (mg/m 2/h)

350

N1P1K1 300

N2P2K2

250

N3P3K3

200 150 100 50 0

mérés időpontja

41. ábra. A talaj CO2-kibocsátásának alakulása a ’B’ hengerben mért adatok alapján az egyes mérési időpontok alkalmával (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 72 –

A tavaszi időszakban egészen júniusig mind a kétféle műszerben (hengerben) a legkisebb CO2-kibocsátást a kontroll (N0P0K0), míg a legnagyobbat a legalacsonyabb dózisú kezelésben (N1P1K1) mértük. A talaj CO2-kibocsátását illetően a következő sorrendet állíthatjuk fel: N0P0K0 kezelés - N2P2K2 kezelés - N3P3K3 kezelés - N1P1K1 kezelés. A legmagasabb CO2-kibocsátási értékeket a tavaszi - nyár eleji időszakban – április 01. és június 10. között – mértük, amikor a csapadék mennyisége nem volt olyan nagy, mint az azt követő nyári és őszi időszakban (42. ábra). Mindez megegyezik LAL és munkatársainak

(1999)

megfigyelésével,

miszerint

a

talaj

CO2-kibocsátásának

szezonalításában a legmagasabb értékeket a tavaszi - nyár eleji, míg a legkisebb értékeket az őszi időszakban lehet mérni.

18,0

talajnedvesség

talajhőmérséklet

30,0

16,0

12,0

20,0

10,0 15,0 8,0 6,0

10,0

4,0

talajhőmérséklet ( o C)

talajnedvesség (m/m %)

25,0 14,0

5,0 2,0 0,0

0,0

mérés időpontja

42. ábra. A kísérleti terület talajának talajnedvesség (0-20 cm) és talajhőmérséklet (5 cm) alakulása az egyes mérési időpontok alkalmával (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 73 –

4.6.3 A mikrobiális és a gyökérlégzés megítélése, az ’A’ és a ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek alapján A két módszerrel mért adatok alakulása nagyon hasonló. Mind az ’A’, mind a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás szezonális lefutása szinte teljesen azonos (20. és 21. ábra). Az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek ugyanazon időpontban nem minden esetben magasabbak, – többségében azonban igen – mint a ’B’ hengerben mértek, a kijuttatott NPK műtrágya dózisok mértékének növekedésével azonban ezen esetek száma csökken, és a legnagyobb dózisú kezelésben (N3P3K3) már minden időpontban az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek nagyobbak a ’B’ hengerben, azonos időpontban mérteknél. Vagyis jelentkezik a szeparáló hatás. Ugyanakkor statisztikailag nem igazolható, hogy az alkalmazott módszerekkel (’A’ és ’B’ hengerek) ezen a gyeppel hasznosított kísérleti területen teljesen elválasztható lenne egymástól a gyökérlégzésből és a mikrobiális tevékenységből származó CO2-kibocsátás, melyre magyarázatul szolgálhat, hogy a területen a vizsgált talajréteg (0-10 cm), illetve az alatta lévő réteg gyökerekkel igen sűrűn átszőtt. A kontroll kezelés (N0P0K0) esetében az F(3;356)= 1,07+; a legkisebb dózisú kezelésnél (N1P1K1) az F(3;356)= 1,00+; a közepes dózisú kezelés (N2P2K2) esetében az F(3;356)= 1,12+; míg a legnagyobb dózisú kezelés (N3P3K3) esetében az F(3;356)= 2,73+. Az egyes időpontokban szignifikánsan eltérő értékek csak a véletlennek tulajdoníthatók. Ezzel párhuzamosan elmondható, hogy a mikrobiális tevékenységből származó CO2kibocsátás az esetek többségében magasabb százalékos arányban vesz részt a talajlégzésben, mint a gyökérlégzésből származó CO2-kibocsátás (43. ábra).

– 74 –

N3P3K3 gyökér %

100

CO2 kibocsátás százalékos aránya

90

N3P3K3 mikroba %

80 70

60 50 40 30

20 10 0

mérés időpontja

43. ábra. A talaj gyökérlégzésből, illetve a mikrobiális tevékenységből származó CO2 kibocsátási értékeinek százalékos arányai az egyes mérési időpontokban, a legnagyobb dózisú kezelésben (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

4.7 Összefüggés vizsgálatok eredményei A vizsgált talaj jellemzők és a kibocsátott CO2 közötti összefüggés vizsgálatához lineáris regresszió-analízist végeztünk a talaj NO3-N, NH4-N, AL-P2O5, AL-K2O, talajnedvesség tartalom, valamint a talaj hőmérséklete és az ’A’, illetve a ’B’ hengerben mért CO2kibocsátási értékek között. A különböző talajparaméterek CO2 kibocsátásra gyakorolt hatását GLM (generalized linear modelling) analízissel is vizsgáltuk. Az ’A’ hengerrel történt vizsgálatok alapján megállapítható volt, hogy a talajnedvesség tartalma, a hőmérséklete és NH4-N tartalma szignifánsan befolyásolta a CO2-kibocsátást, miközben a többi talajkémiai paraméter nem befolyásolta azt (7. táblázat).

– 75 –

7. táblázat. A GLM (generalized linear modelling) analízis eredménytáblája Degr. of - Freedom Intercept NO3-N NH4-N ossz-N AL-P AL-K talajnedv talajhom Error

MS

F

1 1 1 1 1 1 1 1 352

p

71458 7918 100669 2637 856 45 344544 336027 5610

12,7 1,4 17,9 0,5 0,2 0,0 61,4 59,9

0,000 0,236 0,000 0,493 0,696 0,928 0,000 0,000

4.7.1 A talaj N-tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei 4.7.1.1 A talaj NO3-N tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj NO3-N tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggés a kontroll kezelésben (N0P0K0) volt a legszorosabb, mely esetben a korrelációs koefficiens 0,3236 (44. ábra). A többi kezelés esetében sokkal gyengébb összefüggés mutatkozott (N1P1K1 esetében R= 0,2930; N2P2K2 esetében R= 0,1398; N3P3K3 esetében R= 0,1450). A talaj NO3-N tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggés vizsgálat esetében is a legkisebb dózissal kezel parcellában volt a legszorosabb kapcsolat (R= 0,2351) (45. ábra), de kisebb mértékű, mint az előző esetben.

500

y = -8,837x + 141,58 R² = 0,1047

450 400

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

500

350 300 250 200

150 100 50 0

y = -9,6768x + 158,58 R² = 0,0553

450 400 350 300 250 200

150 100 50 0

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

0,0

talaj NO3-N tartalma (mg/kg)

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

talaj NO3-N tartalma (mg/kg)

44. ábra. A talaj NO3-N tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a kontroll parcellában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

45. ábra. A talaj NO3-N tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legkisebb dózissal kezelt parcellában (N1P1K1) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 76 –

A többi kezelés esetében még a kontroll kezelésnél is gyengébb összefüggést lehet ott kimutatni a talaj NO3-N tartalma és a talaj CO2-kibocsátási értékei között (N0P0K0 esetében R= 0,2049; N2P2K2 esetében R= 0,2093; N3P3K3 esetében R= 0,1049). 4.7.1.2 A talaj NH4-N tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj NH4-N tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek között szorosabb összefüggést lehetett kimutatni, mint a NO3-N tartalom esetében. Ebben az esetben a legszorosabb kapcsolat a legkisebb dózisú kezelésben (N1P1K1) mutatkozott (R= 0,5992) (46. ábra). A többi kezelés esetében itt is gyengébb összefüggés mutatkozott a talaj NH4N tartalma és a talaj CO2-kibocsátási értékei között (N0P0K0 esetében R= 0,0910; N2P2K2 esetében R= 0,3968; N3P3K3 esetében R= 0,3668). A mért NH4-N tartalom és CO2kibocsátás között az összes kezelést tekintve a kontroll kezelésben volt leggyengébb az összefüggés, ellentétben a CO2-kibocsátás és a NO3-N tartalom közötti összefüggés vizsgálat eredményeivel, ahol is épp a kontroll parcellán lehetett a legszorosabb összefüggést kimutatni. A talaj NH4-N tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggés, az ’A’ hengernél tapasztaltakhoz hasonlóan, a legkisebb dózisú (N1P1K1) kezelésben volt a legszorosabb (R= 0,6410) (47. ábra).

500

500

400 350 300

250 200 150 100

50 0 0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

-50 -100

y = -17,797x + 187,72 R² = 0,3562

450

y = -23,605x + 250,14 R² = 0,359

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

450

400 350 300

250 200 150 100 50

0 0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

-50 -100

talaj NH4-N tartalma (mg/kg)

talaj NH4-N tartalma (mg/kg)

47. ábra. A talaj NH4-N tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legkisebb dózisú kezelés parcellájában (N1P1K1) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

46. ábra. A talaj NH4-N tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legkisebb dózisú kezelés parcellájában (N1P1K1) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 77 –

A többi kezelés esetében gyengébb összefüggés mutatkozott a talaj NH4-N tartalma és a talaj CO2-kibocsátási értékei között (N0P0K0 esetében R= 0,1500; N2P2K2 esetében R= 0,5796; N3P3K3 esetében R= 0,2427). A legkisebb R értéket itt is a kontroll kezelésben kaptuk. 4.7.1.3 A talaj összes-N tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj összes-N tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek között szoros összefüggést lehetett kimutatni. Ebben az esetben a legszorosabb kapcsolat a kontoroll kezelésben (N0P0K0) mutatkozott (R= 0,4095) (48. ábra). A többi kezelés esetében gyengébb összefüggés volt kimutatható a talaj összes-N tartalma és a talaj CO2-kibocsátási értékei között (N1P1K1 esetében R= 0,4003; N2P2K2 esetében R= 0,2710; N3P3K3 esetében R= 0,0619). A talaj összes-N tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggés, a kontroll kezelésben (N0P0K0) volt a legszorosabb (R= 0,5080) (49. ábra). A többi kezelés esetében gyengébb, de az ’A’ hengernél kapott összefüggéseknél szorosabb kapcsolat volt kimutatható (N1P1K1 esetében R= 0,4496; N2P2K2 esetében R= 0,3151; N3P3K3 esetében R= 0,1440).

500

500

y = 0,498x - 757,49 R² = 0,1677

400

350

300

250

200

150

100

50

0 1550,0

y = 0,513x - 800,89 R² = 0,258

450

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

450

400

350

300

250

200

150

100

50

1600,0

1650,0

1700,0

1750,0

1800,0

0 1550,0

1850,0

talaj összes-N tartalma (mg/kg)

48. ábra. A talaj összes-N tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a kontroll parcellájában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

1600,0

1650,0

1700,0 talaj összes-N tartalma (mg/kg)

1750,0

1800,0

1850,0

49. ábra. A talaj összes-N tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legkisebb dózisú kezelés parcellájában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 78 –

4.7.2 A talaj AL-P2O5 tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj AL-P2O5 tartalma és az ’A’ hengerekben mért CO2-kibocsátás mértéke között a 4 kezelés közül a legszorosabb összefüggés a kontrollban (N0P0K0) mutatkozott (R= 0,3645) (50. ábra). A többi kezelés esetében igen gyenge összefüggést lehetett csak kimutatni ezen értékek között (N1P1K1 esetében R= 0,0503; N2P2K2 esetében R= 0,2530; N3P3K3 esetében R= 0,0783). A talaj AL-P2O5 tartalma és a ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggés szintén a kontroll kezelésben (N0P0K0) volt a legszorosabb (R= 0,2564) (51. ábra). A többi kezelésben a két vizsgált paraméter között nagyon gyenge összefüggést találtunk (N1P1K1 esetében R= 0,0424; N2P2K2 esetében R= 0,1894; N3P3K3 esetében R= 0,0237), gyengébbet, mint a talaj AL-P2O5 tartalma és az ’A’ hengerekben mért CO2kibocsátási értékek esetében.

500

500

y = 5,5858x - 208,76 R² = 0,1328

y = 3,2638x - 102,5 R² = 0,0657

450

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

450

400

350

300

250

200

150

100

50

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0 0,0

10,0

20,0

30,0 40,0 talaj AL-P2O5 tartalma (mg/kg)

50,0

60,0

70,0

0,0

50. ábra. A talaj AL-P2O5 tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a kontroll parcellájában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

10,0

20,0

30,0 40,0 talaj AL-P2O5 tartalma (mg/kg)

50,0

60,0

70,0

51. ábra. A talaj AL-P2O5 tartalma és az ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a kontroll parcellájában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

4.7.3 A talaj AL-K2O tartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj AL-K2O tartalmát és az ’A’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékeket vizsgálva megállapítható, hogy közöttük a legszorosabb összefüggés a legnagyobb dózisú kezelésben (N3P3K3) mutatkozott (R= 0,1283) (52. ábra), ami azonban nagyon csekélynek mondható. A többi kezelés esetében gyakorlatilag nem lehetett összefüggést kimutatni a talaj AL-

– 79 –

K2O tartalma és az ’A’ hengerekben mért CO2-kibocsátás mértéke között (N0P0K0 esetében R= 0,0014; N1P1K1 esetében R= 0,0587; N2P2K2 esetében R= 0,0013). A talaj AL-K2O tartalma és a ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggés, az előzőhöz hasonlóan, a legnagyobb dózisú kezelésben (N3P3K3) volt a legszorosabb (R= 0,1806) (53. ábra), ugyanakkor ez a kapcsolat is igen gyenge. A többi kezelésben a talaj AL-K2O tartalmát és a ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek közötti összefüggést vizsgálva szintén nagyon gyenge korrelációt találtunk (N0P0K0 esetében R= 0,0726; N1P1K1 esetében R= 0,0316; N2P2K2 esetében R= 0,0455), ami azonban erősebb volt, mint amit a talaj AL-K2O tartalma és az ’A’ hengerben mért kibocsátási értékek esetében kaptunk.

500

500

y = 0,3702x + 23,083 R² = 0,0165

y = 0,4023x - 11,266 R² = 0,0326

450

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

450

400

350

300

250

200

150

100

50

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0 0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

0,0

talaj AL-K2O tartalma (mg/kg)

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

talaj AL-K2O tartalma (mg/kg)

52. ábra. A talaj AL-K2O tartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legnagyobb kezelés parcellájában (N3P3K3) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

53. ábra. A talaj AL-K2O tartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legnagyobb kezelés parcellájában (N3P3K3) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

4.7.4 A talaj nedvességtartalma és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj nedvességtartalma és az ’A’ hengerekben mért CO2-kibocsátás mértéke közötti összefüggést vizsgálva megállapítható, hogy a két paraméter között a legszorosabb kapcsolat a kontroll kezelés (N0P0K0) esetében volt kimutatható (R= 0,4514) (54. ábra). A többi kezelés esetében a talaj nedvességtartalma és az ’A’ hengerekben mért CO2kibocsátási értékek között összefüggéseket lényegében nem is lehetett kimutatni (N1P1K1 esetében R= 0,0164; N2P2K2 esetében R= 0,0015; N3P3K3 esetében R= 0,0340). A ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek és a talaj nedvességtartalma között a legszorosabb összefüggést szintén a kontroll (N0P0K0) parcellában lehetett kimutatni (R=0,4063) (55. ábra). A többi kezelés esetében azonban nem mutatható ki lényegi – 80 –

összefüggés a két paraméter között (N1P1K1 esetében R= 0,0811; N2P2K2 esetében R= 0,0598; N3P3K3 esetében R= 0,0619).

500

500

y = 8,6644x - 15,416 R² = 0,2037

y = 6,4782x - 6,6862 R² = 0,1651

450

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

450

400

350

300

250

200

150

100

50

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0 0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

0,0

talaj nedvességtartalma (m/m%)

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

20,0

talaj nedvességtartalma (m/m%)

54. ábra. A talaj nedvességtartalma és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a kontroll parcellájában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

55. ábra. A talaj nedvességtartalma és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a kontroll parcellájában (N0P0K0) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

4.7.5 A talaj hőmérséklete és CO2-kibocsátása közötti összefüggés vizsgálati eredményei A talaj hőmérséklete és az ’A’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek között összefüggést lehetett kimutatni. A összefüggés mind a 4 kezelés esetében közel azonos mértékű volt. A legszorosabb összefüggés a legnagyobb dózissal kezelt (N3P3K3) parcellában volt kimutatható (R=0,2197) (56. ábra). A többi kezelésben a két paraméter között valamivel gyengébbnek bizonyult a kapcsolat (N0P0K0 esetében R= 0,1666; N1P1K1 esetében R= 0,1374; N2P2K2 esetében R= 0,1776). A ’B’ hengerekben mért CO2-kibocsátási értékek és a talaj hőmérséklete közötti összefüggés mértéke szintén nagyon gyenge, a legszorosabb korrelációt ebben az esetben is a legnagyobb dózissal kezelt (N3P3K3) parcellában lehetett kimutatni (R= 0,1833) (57. ábra). A többi kezelésben ugyancsak alacsony szintűek voltak a kimutatható összefüggések (N0P0K0 esetében R= 0,0679; N1P1K1 esetében R= 0,0866; N2P2K2 esetében R= 0,1039).

– 81 –

500

500

y = 1,6364x + 63,309 R² = 0,0483

y = 1,0538x + 44,937 R² = 0,0336

450

’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátás (kg/m2/h)

450

400

350

300

250

200

150

100

50

400

350

300

250

200

150

100

50

0

0 0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

0,0

5,0

talaj hőmérséklete (ºC)

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

talaj hőmérséklete (ºC)

56. ábra. A talaj hőmérséklete és az ’A’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legnagyobb dózisú kezelés parcellájában (N3P3K3) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

57. ábra. A talaj hőmérséklete és a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátás közötti összefüggés a legnagyobb dózisú kezelés parcellájában (N3P3K3) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

Megvizsgáltuk azt is, hogy a talaj hőmérsékletének időbeli alakulása hogyan befolyásolja a talaj CO2-kibocsátását. Ehhez idősor analízist hajtottunk végre és kereszkorrelációt kerestünk a két változó között (58. ábra).

CrossCorrelation Function First : Talajhőmérséklet Lagged: CO2 Lag -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Corr. S.E. -.003 .0377 -.003 .0376 -.002 .0376 -.003 .0376 -.007 .0376 -.006 .0375 .0010 .0375 .0100 .0375 .0158 .0375 .0223 .0374 .0276 .0374 .0350 .0374 .0380 .0373 .0477 .0373 .0633 .0373 .0695 .0373 .0739 .0373 .0724 .0373 .0765 .0373 .0795 .0374 .0826 .0374 .0817 .0374 .0839 .0375 .0832 .0375 .0889 .0375 .0900 .0375 .0901 .0376 .0931 .0376 .0908 .0376 .0922 .0376 .0910 .0377 0 -1.0

Conf. Limit

-0.5

0.0

0.5

58. ábra. Idősor analízis eredményének diagrammja (a talajhőmérséklet és a talaj CO2-kibocsátása között) (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003)

– 82 –

1.0

Az 58. ábrán látható, hogy a pozitív kapcsolat a talaj hőmérséklete és a CO2kibocsátása között az időkülönbséggel kissé nő, azaz adott időpontban vett minták között még nem szignifikáns a kapcsolat, viszont két héttel (lag =1) korábban mért hőmérséklet és adott CO2-kibocsátás minta között erősebb, már szignifikáns kapcsolat van. Azaz a hőmérséklet időcsúszással enyhén ugyan de befolyásolta a talaj CO2-kibocsátását.

– 83 –

5. ÖSSZEFOGLALÁS A világ lakosságának növekedése, illetve a Föld művelhető talajkészletének korlátozott mértéke egyre nehezebbé teszi a megfelelő minőségű és mennyiségű élelmiszer előállítását. A technikai és technológiai fejlődés próbál lépést tartani a gyorsuló igényekkel, de az újabb és újabb megoldások újabb és újabb problémákat szülnek. Egyik legszembetűnőbb – most már ténylegesen érzékelhető – probléma a légköri üvegházhatású gázok koncentrációjának növekedése, gondolván itt elsősorban a levegő CO2-tartalmára. Napjainkban már tény, hogy az ipari forradalmat követően 1/3-al emelkedett a légkör CO2tartalma, és ezzel párhuzamosan a Föld felszínének átlaghőmérséklete (csak a XX. században) 0,6–0,7 °C-kal növekedett. Egyes becslések szerint a mezőgazdaság 25,6%-kal járul hozzá a globális felmelegedéshez, amely többek között magába foglalja a műtrágyahasználatból, a biomassza égetéséből, vagy pl. a földhasználat változásából fakadó kibocsátásokat. Mindez arra ösztönzi a tudományos életet, hogy megismerje, illetve feltárja az összefüggéseket a mezőgazdaság minden egyes apró eleme és a talaj légzése, így CO2-kibocsátása között. A megismert összefüggések alapján okszerűbbé lehet tenni a növénytermesztési technológiák folyamatait, hozzájárulva ezzel a fenntartható mezőgazdálkodási gyakorlat mind szélesebb körű alkalmazásához, amely nemcsak környezetbarát, de termelékeny és gazdaságos is. Jelen doktori disszertációm legfőbb célja, hogy egy 30 éves műtrágyázási (NPK) tartamkísérletben egyes mért talajkémiai (pl. a talaj összes-N) és talajfizikai (talajnedvesség-tartalom, talajhőmérséklet) paraméterek, illetve a talaj által kibocsátott CO2-tartalom között összefüggéseket keressünk, megállapítva, hogy mely paraméterek befolyásolják leginkább a talaj légzését. Mindemellett az egyes talajtani paraméterek szezonális ingadozását is vázolni kívántuk, rámutatva, hogy egyes tápelemek a talajban időszakosan korlátozottan állnak rendelkezésre. A talajmintázást, illetve a méréseket az MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet Nagyhörcsöki Kísérleti Telepén, az 1973-ban beállított 1.84-es NPK műtrágyázási tartamkísérlet N0P0K0 (kontroll), N1P1K1 (kis dózisú trágyázás), N2P2K2 (átlagos dózisú trágyázás), valamint N3P3K3 (nagy dózisú trágyázás) kezeléseiben végeztük. 2003. március 18-a és november 25-e között 19 alkalommal (2 hetente) vettünk mintákat, három talajrétegből (0–20, 20–40 és 40–60 cm), két ismétlésben. Az átlagmintákat 12-12 pontmintából alakítottuk ki a helyszínen, majd meghatároztuk belőlük a talaj összes-N, az NO3-N és NH4-N, valamint AL-P2O5 és AL-K2O tartalmát. Mindemellett meghatároztuk a talaj nedvességtartalmát (szárítószekrényes módszerrel, valamint egy BR-150 típusú, ún. kapacitív talajnedvesség szonda segítségével). A talaj CO2-kibocsátását egy egyszerű, könnyen kivitelezhető in situ mérési módszerrel végeztük, melynek segítségével el lehetett különíteni a gyökérlégzésből és a talajlégzésből származó (’A’ henger), valamint a csak a talaj mikrobiális tevékenységéből – 84 –

származó (’B’ henger) CO2-kibocsátást. A kibocsátott CO2 koncentrációkat egy ANAGAS CD98 típusú hordozható, infravörös érzékelős, kézi műszerrel határoztuk meg. Az adatok ábrázolását és statisztikai elemzését (variancia-analízis és lineáris regresszió-analízis) a Microsoft Excel programban található modulokkal (makrókkal), és a Statistica programmal végeztük. A talaj NO3-N tartalmát nagymértékben befolyásolta a műtrágyadózis, vagyis a növekvő műtrágyadózis hatására növekedett a talaj NO3-N tartalma, mely összefüggés erősen szignifikáns. Szezonális ingadozása erőteljes volt, mely mind a négy kezelés esetében jól elkülönült. A talajban mért NO3-N tartalomhoz képest a növekvő műtrágyadózisoknak az NH4-N tartalomra gyengébb hatása volt. A növekvő mértékű műtrágyázás hatására nem vagy csak nagyon kis mértékben növekedett a talaj NH4-N tartalma, mely összefüggés gyengén szignifikáns. A szezonális ingadozás kisebb mértékű, mint a talaj NO3-N tartalma esetében tapasztalt, de a nyári időszakban érezhetően megugrott a NH4-N tartalom mind a négy kezelésben. A talaj összes-N tartalma, az NO3N-tartalomhoz hasonlóan, a növekvő műtrágyadózis hatására növekedett, mely összefüggés szintén erősen szignifikáns. Szezonális ingadozásról lényegében nem beszélhetünk, a vizsgálati időszak alatt különösebb fluktuációt nem tudtunk kimutatni. A talajban mért AL-P2O5 tartalom a növekvő műtrágyadózisok hatására nagymértékben növekedett, a különböző dózisú kezelések hatása erősen szignifikáns. A dózis növekedésével egyenes arányban nőtt a szezonális fluktuáció mértéke. A legnagyobb dózisú kezelés esetében tapasztaltuk a legerőteljesebb ingadozást a talaj AL-P2O5 tartalmában, míg a kontrollban lényegében fluktuáció nem volt megfigyelhető. A talaj Ptartalmához hasonlóan, a növekvő műtrágyadózisok a talaj AL-K2O tartalmára is hatással voltak, de kisebb mértékben. A négy kezelés közül csak a legnagyobb dózisú (N3P3K3) esetében volt erősen szignifikáns a hatás, a többi kezelésben lényegében nem mutatható ki műtrágyahatás. A talaj AL-K2O-tartalom szezonális fluktuációja nagyon minimális, hasonlóan a NH4-N tartalom esetében megfigyeltekhez. A 2003-as év extrém száraz év volt, melyet a két féle mérési módszerrel meghatározott talajnedvesség adatok is igazolnak. A talajnedvesség értékek szezonális ingadozása is jól tükrözi a kevés csapadékot. A talajlégzéssel kapcsolatban megállapítható, hogy mind az ’A’ hengerben, mind a ’B’ hengerben mért CO2-kibocsátási értékek és a műtrágyadózisok mértéke között nagyon gyenge az összefüggés, szignifikáns hatás nem mutatható ki. Mindemellett a mért CO2kibocsátási értékek szezonális ingadozása nagyon erőteljes, mely feltehetően a talaj nedvességtartalmának és hőmérsékletének alakulásával hozható összefüggésbe. A mikrobiális tevékenységből származó CO2-kibocsátás az esetek többségében magasabb százalékos arányban vesz részt a talajlégzésben, mint a gyökérlégzésből származó CO2kibocsátás. A talaj NO3-N tartalma és a kibocsátott CO2-tartalom között nem vagy csak igen – 85 –

gyenge összefüggés állapítotható meg, ahol a legmagasabb korrelációs koefficiens a kontroll (N0P0K0) kezelésben volt. Az NH4-N tartalom és a kibocsátott CO2 tartalom között statisztikailag igazolható összefüggés volt kimutatható, ahol a legmagasabb korrelációs koefficienst a legkisebb dózisú (N1P1K1) kezelésben kaptuk. A talaj összes-N tartalma és a talaj által kibocsátott CO2-tartalom között nem vagy csupán igen gyenge összefüggést lehetett kimutatni, ahol a legszorosabb kapcsolat a kontrollban (N0P0K0) kezelésben mutatkozott. A talajban mért AL-P2O5 tartalom és a talaj által kibocsátott CO2-tartalom között szintén nem vagy csak igen gyenge összefüggés volt kimutatható, mely esetben a legmagasabb korrelációs koefficiens szintén a kontrollban (N0P0K0) mutatkozott. A talaj AL-K2O tartalma és a talajlégzésből származó CO2-kibocsátás között szintén nem vagy csak igen gyenge összefüggés mutatkozott, összességében az egyik leggyengébb, hiszen egyedül a legmagasabb dózisú (N3P3K3) kezelésben lehetett egy kismértékű összefüggést kimutatni. A talajnedvesség, illetve a talajhőmérséklet, valamint a talaj CO2-kibocsátása között statisztikailga igazolható összefüggést tudtunk kimutatni, a legszorosabb összefüggéseket a kontroll (N0P0K0) kezelésben kaptuk. A kapott eredmények tükrében elmondható, hogy érdemes olyan hengert használni, mely nem bolygatja a talajt a mérések alkalmával, illetve a helyszíni mérésen felül célszerű labor körülmények közötti mérést is alkalmazni. A gyepen a sekély gyökerezés miatt nem minden esetben érvényesül a szeparáló hatás, illetve a nem egyforma mélységbe lehelyezett hengerek nem képesek egyértelműen (egyöntetűen) egységes mérési eredményeket szolgáltatni.

– 86 –

6. FELHASZNÁLT IRODALOM JEGYZÉKE 1.

AMBUS, P., CLAYTON, H., ARAH, J.R.M., SMITH, K.A., CHRISTENSEN, S. 1993. Similar N2O flux from soil measured with different chamber techniques. Atmospheric Environment, 27A(1): 121–123. p.

2.

AMBUS, P., ROBERTSON, G.P. 1998. Automated near-continuous measurement of carbon dioxide and nitrous oxide fluxes from soil. Soil Science Society of America Journal, 62: 394–400. p.

3.

ARROW, K., BOLIN, B., COSTANZA, R., DASGUPTA, P., FOLKE, C., HOLLING. C.S., JANSSON, B.O., LEVIN, S., MALER, K.G., PERRINGS, C., PIMENTEL, D. 1995. Economic growth, carrying capacity, and the environment. Ecological Economics, 15(2): 91–95. p.

4.

BAI A. 2004. A bioetanol-előállítás gazdasági Közlemények, 14: 30–38. p.

5.

BAKER, B.S., JUNG, G.A. 1968. Effect of environmental conditions on the growth of four perennial grasses II. Response to Fertility, Water, and Temperature. Agronomy Journal, 60(2): 158–162. p.

6.

BALÁZS F. 1961. Műtrágyázás hatása a vörös csenkesz gyepre. Növénytermelés, 10(4): 315–334. p.

7.

BALÁZS F. 1962. Az őrségi gyepek javítása altalajlazítással. Növénytermelés, 11(1): 3–16. p.

8.

BALDOCCHI, D., FALGE, E., GU, L.H., OLSON, R., HOLLINGER, D., RUNNING, S., ANTHONI, P., BERNHOFER, C., DAVIS, K., EVANS, R., FUENTES, J., GOLDSTEIN, A., KATUL, G., LAW, B., LEE, X.H., MALHI, Y., MEYERS, T., MUNGER, W., OECHEL, W., U, K., PILEGAARD, K., SCHMID, H.P., VALENTINI, R., VERMA, S., VESALA, T., WILSON, K., WOFSY, S. 2001. FLUXNET: A new tool to study the temporal and spatial variability of ecosystem-scale carbon dioxide, water vapour and energy flux densities. Bulletin of the American Meteorological Society, 82: 2415–2434. p.

9.

BALLENEGGER R., di GLÉRIA J. 1962. Talaj- és trágyavizsgálati módszerek. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 411 p.

10.

BALZEREK, H., FRICKE, W., HEINRICH, J., MOLDENHAUER, K.M., ROSENBERGER, M. 2003. Man-made flood disaster in the Savanna town of Gombe/NE Nigeria. The natural hazard of gully erosion caused by urbanization dynamics and their peri-urban footprints. Erdkunde, 57: 94–109. p.

11.

BARBER, S.A. 1995. Soil nutrient bioavailability. A mechanistic approach. John Wiley & Sons Inc., New York. 414 p.

12.

BARCSÁK Z. 1999. A gyepek tápanyagellátása. 522–535. p. In: FÜLEKY GY. (Szerk.) Tápanyag-gazdálkodás. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 700 p.

13.

BARCSÁK Z. 2004. Biogyep-gazdálkodás. Biogazda Kiskönyvtár. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 222 p.

14.

BARÓTFI I. (Szerk.) 1991. Környezettechnika kézikönyv. Környezettechnikai Szolgáltató Kft, Budapest. 576 p.

15.

BARÓTFI I. (Szerk.) 2000. Környezettechnika. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 981 p.

– 87 –

kérdései.

Agrártudományi

16.

BASKAY T.B. 1962. Legelő- és rétművelés. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 370 p.

17.

BEKKU, Y.S., NAKATSUBO, T., KUME, A., ADACHI, M., KOIZUMI, H. 2003. Effect of warming on the temperature dependence of soil respiration rate in arctic, temperate and tropical soils. Applied Soil Ecology, 22: 205–210. p.

18.

BLOODWORTH, H., URI, N.D. 2002. Trend in use of conservation practices in U.S. agriculture and its implication for global climate change. 13–20. p. In: KIMBLE, J.M., LAL, R., FOLLET, R.F. (Eds.). Agricultural practices and policies for carbon sequestration in soils. Lewis Publishers, USA. 512 p.

19.

BONGAARTS, J. 1995. Global and regional population projections to 2025. In: ISLAM, N. (Ed.) Population and food in the early twenty first century. International Food Policy Research Institute, Washington DC. 7–16. p.

20.

BOONE, R.D., NADELHOFFER, K.J., CANARY, J.D., KAYE, J.P. 1998. Roots exert a strong influence on the temperature sensitivity of soil respiration. Nature, 396: 570– 572. p.

21.

BORGSTROM, G. 1969. The world food crisis. Futures, 1(4): 339–355. p.

22.

BREMNER, J.M., KEENEY, D.R. 1966. Determination and isotope-ratio analysis of different forms of nitrogen in soils. 3. Exchangeable ammonium, nitrate and nitrite by extraction-destillation methods. Soil Science Society of America Journal, Proceedings, 30: 577–582. p.

23.

BUZÁS I. (Szerk.) 1993. Talaj- és agrokémiai vizsgálati módszerkönyv 1. A talaj fizikai, vízgazdálkodási és ásványtani vizsgálata. INDA 4321 Kiadó, Budapest. 357 p.

24.

BUZÁS I. 1987. Bevezetés a gyakorlati agrokémiába. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 289 p.

25.

CAMPBELL, C.A., SOUSTER, W. 1982. Loss of organic matter and potentially mineralizable nitrogen from Saskatchewan soils due to cropping. Canadian Journal of Soil Science, 62(4): 651–656. p.

26.

CHANG, R. 1991. Chemistry. IV. Edition. McGraw-Hill Inc., USA. 1065 p.

27.

CO2Net – European Carbon Dioxide Network. 2005. A ”down-to-Earth” solution to climate change. www.co2net.com/infocentre/brochures/CO2NET-Public-BrochureEnglish.pdf. (2010. február 18. 17:50)

28.

COHEN, J.E. 1995. Population growth and Earth's human carrying capacity. Science, 269(5222): 341–346. p.

29.

COSTANZA, R., D’ARGE, R, DE GROOT, R., FARBERK, S., GRASSO, M., HANNON, B., LIMBURG, K., NAEEM, S., O’NEILL, R.V., PARUELO, J., RASKIN, R.G., SUTTONKK, P., VAN DEN BELT M. 1997. The value of the world's ecosystems and natural capital. Nature, 387(6630): 253–260. p.

30.

CSATHÓ P., RADIMSZKY L. 2005. A magyar mezőgazdaság környezetvédelmi és agronómiai megközelítésű NPK tápelem-mérlege 1901–2000 között. Agrokémia és Talajtan, 54(1-2): 217–234. p.

31.

DEBRECZENI B. 1991. Az Országos Műtrágyázási Tartamkísérletek (OMTK), mint nemzeti értéket hordozó kutatási tevékenység. In: KISMÁNYOKY T., BALÁZS J. (Szerk.). XXXIII. Georgikon Napok. Kemenessy Ernő és Láng Gáza emlékülés. A

– 88 –

talajtermékenység fenntartásának és fokozásának lehetőségei. I. kötet. aug. 22–23., Keszthely. 20–26. p. 32.

DEBRECZENI B., DEBRECZENI Bné. (Szerk.) 1994. Trágyázási kutatások 1960–1990. Akadémiai Kiadó, Budapest. 464 p.

33.

DEBRECZENI Bné., NÉMETH T. (Szerk.) 2009. Az Országos Műtrágyázási Tartamkísérletek (OMTK) kutatási eredményei (1967–2001). Akadémia Kiadó, Budapest. 478 p.

34.

DEBRECZENI K., KÖRSCHENS M. 2003. Long-term field experiments of the world. Archives of Agronomy and Soil Science, 49(5): 465–483. p.

35.

DUXBURY, J.M., HARPER, L.A., MOISER, A.R. 1993. Contributions of agroecosystem to global climate change. 1–18. p. In: HARPER, L.A., MOISER, A.R., DUXBURY, J.M., Rolston, D.E. (Eds): Agricultural ecosystem effects on trace gases and global climate change. ASA Special Publication Number 55. American Society of Agronomy, Madison, WI. 206 p.

36.

FANG, C., MONCRIEFF, J.B. 2001. The dependence of soil CO2 efflux on temperature. Soil Biology and Biochemistry, 33: 155–165. p.

37.

FAO (FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS). 2006. FAOSTAT Online Statistical Service, Rome. www.apps.fao.org. (2010. március 1. 15:50)

38.

FARAGÓ T., KERÉNYI A. 2003. Nemzetközi együttműködés az éghajlatváltozás veszélyének, az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére. Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium és Debreceni Egyetem, BudapestDebrecen. 70 p.

39.

FARAGÓ T., LÁNG I., HARNOS Zs., CSETE L. (Szerk.) 2009. Az MTA Környezettudományi Elnöki Bizottság állásfoglalása az éghajlatváltozásról és az ezzel összefüggő feladatokról. Magyar Tudomány, 170(10): 1258–1266. p.

40.

FIERER, N., SCHIMEL, J. 2003. A proposed mechanism for the pulse in carbon dioxide production commonly observed following the rapid rewetting of a dry soil. Soil Science Society of America Journal, 67(2): 798–805. p.

41.

FLESSA, H., RUSER, R., DÖRSCH, P., KAMP, T., JIMENEZ, M.A., MUNCH, J.C., BEESE, F. 2002. Integrated evaluation of greenhouse gas emissions (CO2, CH4, N2O) from two farming systems in southern Germany. Agriculture, Ecosystems & Environment, 91(1-3): 175–189. p.

42.

FRANK, A.B., LIEBIG, M.A., HANSON, J.D. 2002. Soil carbon dioxide fluxes in northern semiarid grasslands. Soil Biology and Biochemistry, 34: 1235–1241. p.

43.

FRANZLUEBBERS, A., HANEY, R., HONEYCUTT, C., SCHOMBERG, H., HONS, F. 2000. Flush of carbon dioxide following rewetting of dried soil relates to active organic pools. Soil Science Society of America Journal, 64(2): 613–623. p.

44.

FUNAKAWA, S., PACHIKIN, K., TÓTH, T. 2005. Comparison of in situ soil respiration in different regions of Eurasia steppe. In: KOSAKI, T: Soil organic matter dynamics in Eurasian steppes. Final riport on research project (No.13460032) under Grant-in-Aid for scientific research (B) (2) for 2001 to 2003. Graduate School of Global Environmental Studies. Kyoto University. 193–200. p.

45.

GRUBER F. 1960. Rét és legelő. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 511 p.

– 89 –

46.

GYARMATHY GY. 1980. A gyepnövények műtrágyázási irányelvei. MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ, Budapest. 23 p.

47.

GYŐRI D. 1984. A talajtermékenység tényezői. 5–15. p. In: A talaj termékenysége. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 254 p.

48.

GYURICZA CS. 2004. A szántóföldi talajhasználat és az üvegházhatás összefüggései mért adatok alapján. 47–60. p. In: BIRKÁS M, GYURICZA CS. (Szerk.) Talajhasználat, Műveléshatás, Talajnedvesség. Szent István Egyetem, Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar, Növénytermesztési Intézet, Földműveléstani Tanszék. Quality-Press Nyomda & Kiadó Kft, Gödöllő. 177 p.

49.

GYURICZA CS., BIRKÁS M., JÓRI J.I. 2002. Művelési rendszerek hatása a talaj CO2 kibocsátására. 57–62. p. In: JÁVOR A., PEPÓ P. (Szerk.) Innováció, a tudomány és a gyakorlat egysége az ezredforduló agráriumában. Növényi alaptudományok. 2002. április 11–12. SZIE–DE ATC, Debrecen. 147 p.

50.

HAJAS J., RÁZSÓ I. 1969. A talaj és védelme. 116–134. p. In: Mezőgazdaság számokban. 3. átdolgozott bővített kiadás. Mezőgazdasági kiadó, Budapest. 1584 p.

51.

HANSON, P.J., EDWARDS, N., GARTEN, C.T., ANDREWS, J.A. 2000. Separating root and soil microbial contributions to soil respiration: A review of methods and observations. Biogeochemistry, 48: 115–146. p.

52.

HARGITAI L. 1985. Talajtan és Agrokémia I. Általános talajtan a geológia alapjaival. Kertészeti Egyetem, Budapest. 304 p.

53.

HARGITAI L. 1986. Talajtan és Agrokémiai II. Alkalmazott talajtan és agrokémia. Kertészeti Egyetem, Budapest. 348 p.

54.

HENEBRY, G.M. 1993. Detecting change in grasslands using measures of spatial dependence with landsat TM data. Remote Sensing of Environment, 46(2): 223–234. p.

55.

IPCC. 2007. Summary for Policymakers. 1–25. p. In: METZ, B., DAVIDSON, O.R., BOSCH, P.R., DAVE, R., MEYER L.A. (Eds.): Climate Change 2007. Mitigation of climate change. Contribution of Working Group III to the fourth assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge, UK and New York, NY, USA. 851 p.

56.

JACOBSON, M. 2010. The Singapore solution. National Geographic, January 2010. 132–149. p.

57.

JENKINSON, D.S., BRANDBURY, N.J., COLEMAN, K. 1994. How the Rothamsted classical experiments have been used to develop and test models for the turnover of carbon and nitrogen in soil. In: LEIGH, R.A. és JOHNSTON, A.E. (Eds.): Long-term experiments in agricultural and ecological sciences. CAB International, Wallingford. 117–138. p.

58.

JOHN, J.W., ROGERS, P., FEISS, G. 1998. People and the Earth. Basic issues in the sustainability of resources and environment. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 338 p.

59.

JOHNSTON, A.E. 1991. Soil fertility and soil organic matter. In: WILSON, W. S. (Ed.): Advences in soil organic matter research. Proceedings of a symposium, Colchester, UK, 3–4 September, 1990. Royal Society of Chemistry, Cambridge. 299–314. p.

– 90 –

60.

KÁDÁR I. (Szerk.) 2007. Albrecht Thaer élete és munkássága orvosként és mezőgazdaként. Thaer műveiből és irodalmi hagyatékából összeállította: Wilhelm Körte. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézete, Budapest. 183 p.

61.

KÁDÁR I. 1980. A kálium jelentősége földművelésünkben és egy csernozjom talaj termékenységében. Agrokémia és Talajtan, 29(3-4): 577–594. p.

62.

KÁDÁR I. 2003. A műtrágyázás hatásai a talaj termékenységére mészlepedékes csernozjom talajon (Nagyhörcsök). In: BLASKÓ L., ZSIGRAI Gy. (Szerk.): Műtrágyázás, talajsavanyodás és meszezés összefüggései az OMTK kísérlethálózat talajain. Karcag - Kompolt. 55–68. p.

63.

KÁDÁR I. 2005. Műtrágyázás hatása a telepített gyep termésére és N-felvételére 1. Gyepgazdálkodási Közlemények, 2: 36–45. p.

64.

KÁDÁR I. 2006. Műtrágyahatások vizsgálata a 2. éves telepített gyepen. Termés és elemtartalom 6. Gyepgazdálkodási Közlemények, 4: 95–107. p.

65.

KÁDÁR I. 2008. Az élelmiszerválság hátteréről. Zöldségtermesztés, 39(3): 3–7. p.

66.

KÁDÁR I., CSATHÓ P. 2002. A mezőgazdaság fejlődéstörténete és a talajtermékenysége. 11–26. p. In: CSATHÓ P. (Szerk.) Környezetkímélő növénytáplálás. Szent István Egyetem, Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar, Gödöllő. 285 p.

67.

KÁDÁR I., ELEK É. 1999. A búza (Triticum aestivum L.) műtrágyázása karbonátos csernozjom talajon I. Növénytermelés, 48(3): 311–322. p.

68.

KÁDÁR I., NÉMETH T. 2004. A NO3-N és a SO4-S lemosódása egy 28 éves műtrágyázási kísérletben. Növénytermelés, 53(5): 415–428. p.

69.

KÁTAI J. (Szerk.) 2008. Talajtan, Talajökológia. Debrecen. 190 p.

70.

KÁTAI J., VERES E. 2003. Gyepek talajának és rizoplánjának összehasonlítása. Gyepgazdálkodási Közlemények, 1: 13–17. p.

71.

KATTERER, T., REICHSTEIN, M., ANDREN, O., LOMANDER, A. 1998. Temperature dependence of organic matter decomposition: a critical review using literature data analyzed with different models. Biology and Fertility of Soils, 27: 258–262. p.

72.

KE, X., WINTER, K., FILSER, J. 2005. Effects of soil mesofauna and farming management on decomposition of clover litter: a microcosm experiment. Soil Biology and Biochemistry, 37: 731–738. p.

73.

KELTING, D.L., BURGER, J.A., EDWARDS, G.S. 1998. Estimating root respiration, microbial respiration in the rhizosphere, and root-free soil respiration in forest soils. Soil Biology and Biochemistry, 30: 961–968. p.

74.

KERÉNYI A. 2003. Európa természet- és környezetvédelme. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. 534 p.

75.

KHANIF, Y.M., VAN CLEEMPUT, O., BAERT L. 1984. Interaction between nitrogen fertilization, rainfall and groundwater pollution in sandy soil. Water, Air, and Soil Pollution, 22(4): 447–452. p.

76.

KINDERMANN J., WÜRTH G., KOHLMAIER G. H., BADECK F. W. 1996. Interannual variation of carbon exchange fluxes in terrestrial ecosystems. Global Biogeochemical Cycles, 10(4): 737–755. p.

– 91 –

77.

KISMÁNYOKY T. 2009. A tartamkísérletek jelentősége a talajtermékenység kutatásában. In: BERZSENYI Z., ÁRENDÁS T. (Szerk.): Tartamkísérletek jelentősége a növénytermesztés fejlesztésében. MTA Mezőgazdasági Kutatóintézet, Martonvásár. 107–114. p.

78.

KNOWLES, R. 1982. Denitrification. Microbiological Reviews, 46(1): 43–70. p.

79.

KOÓS, S., TÓTH, E. 2005. Carbon–dioxide emission measurements in long term fertilization experiment. 13th International Poster Day. Transport of water, chemicals and energy in the soil-plat-atmospheresystem, 11. November, Bratislava. 13th International Poster Day Proceedings (CD-ROM). 288–294. p.

80.

KOVÁCS G.J., CSATHÓ P. (Szerk.) 2005. A magyar mezőgazdaság elemforgalma 1901 és 2003 között. Agronómiai és környezetvédelmi tanulságok. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Budapest. 261 p.

81.

KSH (Központi Statisztikai Hivatal). 2010. www.ksh.hu. (2010. március 5. 16:55)

82.

KUZYAKOV, Y. 2006. Sources of CO2 efflux from soil and review of partitioning methods. Soil Biology and Biochemistry, 38: 425–448. p.

83.

LAL, R. 2004. Soil carbon sequestration to mitigate climate change. Geoderma, 123(1-2): 1–22. p.

84.

LAL, R., KIMBLE, J., FOLLET, R.F., COLE, C.V. 1998. The potential of U.S. cropland to sequester carbon and mitigate the greenhouse effect. Ann Arbor Press, Chelsea, MI. 128 p.

85.

LÁNG I. 2003. Agrártermelés és globális környezetvédelem. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 215 p.

86.

LÁNG I. 2005. Bevezető gondolatok a klímaváltozás kockázatához. Magyar Tudomány, 166: 786–788. p.

87.

LARMER, B. 2010. Shanghai dreams. National Geographic, March 2010. 124–141. p.

88.

LOBELL, D.B., FIELD, C.B. 2007. Global scale climate-crop yield relationships and the impacts of recent warming. Environmental Research Letters, 2(1): 7 p.

89.

LOCH J. 1992. Agrokémia. 15–210. p. In: LOCH J., NOSTICZIUS Á.: Agrokémia és növényvédelmi kémia. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 408 p.

90.

Mezőgazdasági Statisztikai Évkönyv 2002 (2003). Központi Statisztikai Hivatal, Budapest. 353 p.

91.

MIELNICK, P.C., DUGAS, W.A. 2000. Soil CO2 flux in a tallgrass prairie. Soil Biology and Biochemistry, 32: 221–228. p.

92.

MOISER, A.R., SYERS, J.K., FRENEY, J.R. 2004. Nitrogen Fertilizer: An essential component of increased food, feed and fiber production. 3–15. p. In: MOISER, A.R., SYERS, J.K., FRENEY, J.R. (Eds.): Agriculture and the nitrogen cycle. Assessing the impacts of fertilizer use on food production and the environment. Island Press, Washington, Covelo, London. 296 p.

93.

MOSIER, A.R. 1989. Chamber and isotope techniques. 175–187. p. In: ANDREAE, M.O., SCHIMEL, D.S. (Eds.) Exchange of trace gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere. Report of the dahlem workshop on exchange of trace gases between terrestrial ecosystems and the atmosphere, Berlin 1989, February 19–24. John Wiley and Sons, Chichester. 347 p.

– 92 –

94.

MULDER, E.G. 1977. The nitrogen cycle. Stikstof, 20: 15–22. p.

95.

NAGY, Z., PINTÉR, K., CZÓBEL, Sz., BALOGH, J., HORVÁTH, L., FÓTI, Sz., BARCZA, Z., WEIDINGER, T., CSINTALAN, Zs., DINH, N.Q., GROSZ, B., TUBA, Z. 2007. The carbon budget of a semiarid grassland in a wet and a dry year in Hungary. Agriculture, Ecosystems and Environment, 121: 21–29. p.

96.

NAGY, Z., RASCHI, A., JONES, M.B., TUBA, Z. 1997. Elevated air CO2 and grasslands: a brief overview. Abstracta Botanica, 21(2): 329–336. p.

97.

NÉMETH T. 1996. Talajaink szervesanyag-tartalma és nitrogénforgalma. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutató Intézete, Budapest. 382 p.

98.

NÉMETH T. 2003. Előszó. In: BLASKÓ L., ZSIGRAI GY. (Szerk.): Műtrágyázás, talajsavanyodás és meszezés összefüggései az OMTK kísérlethálózat talajain. Karcag - Kompolt. 371 p.

99.

NÉMETH T. 2005. Tápanyag-gazdálkodás és talaj a precíziós mezőgazdaságban. 77– 96. p. In: STAFANOVITS P., MICHÉLI E. (Szerk.): A talajok jelentősége a 21. században. MTA Társadalomkutató Központ, Budapest.

100. NÉMETH T., KOÓS S. 2004. Tápanyag-dinamikai és talajnedvesség vizsgálatok egy trágyázási tartamkísérlet 30. évében. XVIII. Országos Környezetvédelmi Konferencia. Szeptember 21-23. Siófok. 101. NÉMETH T., NEMÉNYI M., HARNOS Zs. (Szerk.). 2007. A precíziós mezőgazdaság módszertana. JATEPress–MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet, Szeged. 261 p. 102. NÉMETH, T. 2004. Organic matter cycles in agriculture. 123–146. p. In: LÁNG, I., JOLÁNKAI, M., KŐMÍVES, T. (Eds.) Pollution processes in agri-environment. Akaprint Publishers, Budapest. 103. NÉMETH, T., CSATHÓ, P., ANTON, A. 1998. Soil carbon dynamics in relation to cropping systems in principal ecoregions of Eastern Europe, with particular regard to Hungarian experiences. 255–283. p. In: LAL, R., KIMBLE, J.M., FOLLET, R.F., STEWART, B.A. (Eds.): Management of carbon sequestration in soil. CRC Press, New York. 104. NOVOA, R., LOOMIS, R.S. 1981. Nitrogen and plant production. Plant and Soil, 58(13): 177–204. p. 105. NYÍRI L. (Szerk.) 1993. Földműveléstan. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 438 p. 106. O’CONNEL, D. 1991. h.n. 107. OMSZ. 2004. Magyarország 2003. évi időjárása. Országos Meteorológiai Szolgálat, Éghajlati Osztály, Budapest. 4 p. 108. ORCHARD, V.A., COOK, F.J. 1983. Relationship between soil respiration and soil moisture. Soil Biology and Biochemistry, 15(4): 447–453. p. 109. PARKER, L.W., MILLER, J., STEINBERGER, Y., WHITFORD, W.G. 1983. Soil respiration in a Chihuahuan desert rangeland. Soil Biology and Biochemistry, 15: 303–309. p. 110. RASHID M.H., SCHOLES, R., ASH, N. (Eds.) 2005. Ecosystems and human wellbeing. Current state and trends. Finding of the condition and trends Working Group. Millennium Ecosystem Assessment. Island Press, Washington DC. 917 p.

– 93 –

111. RASTOGI, M., SINGH, S., PATHAK, H. 2002. Emission of carbon dioxide from soil. Current Science, 82: 510–517. p. 112. RAVENSTEIN, E.G. 1990. Ravenstein on global carrying capacity. Population and Development Review, 16(1): 153–162. p. 113. REICHSTEIN, M., BEDNORZ, F., BROLL, G., KATTERER, T. 2000. Temperature dependence of carbon mineralisation: conclusions from a long-term incubation of subalpine soil samples. Soil Biology and Biochemistry, 32: 947–958. p. 114. REICHSTEIN, M., REY, A., FREIBAUER, A., TENHUNEN, J., VALENTINI, R., BANZA, J., CASALS, P., CHENG, Y., GRUNZWEIG, J.M., IRVINE, J., JOFFRE, R., LAW, B.E., LOUSTAU, D., MIGLIETTA, F., OECHEL, W., OURCIVAL, J.M., PEREIRA, J.S., PERESSOTTI, A., PONTI, F., QI, Y., RAMBAL, S., RAYMENT, M., ROMANYA, J., ROSSI, F., TEDESCHI, V., TIRONE, G., XU, M., YAKIR, D. 2003. Modelling temporal and large-scale spatial variability of soil respiration from soil water availability, temperature and vegetation productivity indices. Global Biogeochemical Cylcles, 17: 1104. p. 115. REILLY, J., BUCKLIN, R. 1989. Climate change and world agriculture. World Agricultural Situation and Outlook Report, Washington, DC.: USDA/ERS, WAS-55. 116. RICHARDSON, H.L. 1938. The nitrogen cycle in grassland soils: with especial reference to the Rothamsted park grass experiment. The Journal of Agricultural Science, 28(1): 73–121. p. 117. RICHTER, D.D., MARKEWITZ, D. 2001. Understanding soil change. soil sustainability over millennia, centuries and decades. Cambridge University Press, Cambridge, UK. 255 p. 118. Rothamsted Research. World class science for sustainable land crop management. http://www.rothamsted.ac.uk. (2010. február 27. 12:35) 119. SARKADI J., KRÁMER M., THAMM B. 1965. Kalcium- és ammonlaktátos talajkivonatok P-tartalmának meghatározása aszkorbinsav-ónkloridos módszerrel melegítés nélkül. Agrokémia és Talajtan, 14(1-2): 75–86. p. 120. SARKADI J., NÉMETH T., KÁDÁR I. 1986. A talaj könnyen oldható tápanyagtartalmának heterogenitása. Agrokémia és Talajtan, 35(3-4): 295–306. p. 121. SCHEPERS, J.S., FRANCIS, D.D. 1998. Precision agriculture - what's in our future. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 29(11-14): 1463–1469. p. 122. SCHIEMEL, D., ALVES, D., ENTING, I., HEIMANN, M., JOOS, F., RAYNAUD, D., WIGLEY, T., PRATHER, M., DERWENT, R., EHHALT, D., FRASER, P., SANHUEZA, E., ZHOU, X., JONAS, P., CHARLSON, R., RODHE, H., SADASIVAN, S., SHINE, K.P., FOUQUART, Y., RAMASWAMY, V., SOLOMON, S., SRINIVASAN, J., ALBRITTON, D., ISAKSEN, I., LAL, M., WUEBBLES, D. 1996. Radiative forcing of climate change. 65– 131. p. In: HOUGHTON J. T., MEIRA FILHO L. G., CALLANDER B. A., HARRIS A., KATTENBERG A., MASKELL K. (Eds.): Climate change 1995. The science of climate change. Contribution of working group I to the second assessment report of the intergovernmental panel on climate change. Cambridge University Press, Cambridge UK & New York NY, USA. 572 p. 123. SHAVER, G.R., CANADELL, J., CHAPIN III, F.S., GUREVITCH, J., HARTE, J., HENRY, G., INESON, P.,JONASSON, S., MELILLO, J., PITELKA, L., RUSTAD, L. 2000. Global

– 94 –

warming and terrestrial ecosystems: a conceptual framework for analysis. BioScience, 50: 871–882. p. 124. SKOPP, J., JAWSON, M.D., DORAN, J.W. 1990. Steady-state aerobic microbial activity as a functionof soil water content. Soil Science Society of America Journal, 54(6): 1619–1625. p. 125. SMITH, J.L., ELLIOTT, L.F. 1990. Tillage and residue management effects on soil organic matter dynamics in semiarid regions. Advances in Soil Science, 13: 69–88. p. 126. SOULIDES, D., ALLISON, F. 1961. Effect of drying and freezing soils on carbon dioxide production, available mineral nutrients, aggregation, and bacterial population. Soil Science, 91: 291–298. p. 127. SPONSELLER, R.A. 2007. Precipitation pulses and soil CO2 flux in a Sonoran Desert ecosystem. Global Change Biology, 13: 426–436. p. 128. SRINIVASAN, A. (Ed.) 2006. Handbook of precision agriculture. Principles and applications. Food Products Press, New York. 19–56. p. 129. STEFANOVITS P. 1975. Talajtan. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 351 p. 130. STEFANOVITS P., FILEP GY., FÜLEKY GY. 1999. Talajtan. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 470 p. 131. SUTTIE, J.M., REYNOLDS, S.G., BATELLO, C. 2005. Grasslands of the world. Plant production and protection series No. 34. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome. 514 p. 132. SUYKER, A.E., VERMA, S.B. 2001. Year-round observations of the net ecosystem exchange of carbon dioxide in a native tallgrass prairie. Global Change Biology, 7(3): 279–289. p. 133. SWAMINATHON, M.S. 1991. Agriculture and Food Systems. 265–277. p. In: JAEGER, J., FERGUSON, H.L. (Eds.): Climate change: science, impacts and policy. Proceedings of the Second World Climate Conference. Cambridge University Press, Cambridge. 587 p. 134. SZABÓ J. 1973. Gyepgazdálkodás. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 317 p. 135. SZALAI I. 1994. A növények élete I. Az életjelenségek analízise a molekuláris szinttől az ökológiai szintig. JATEPress, Szeged. 524 p. 136. SZÉKY P. 1979. Ökológia. A természet erői a mezőgazdaság szolgálatában. Natura, Budapest. 174 p. 137. SZENDREI G. 1998. Talajtan. Egyetemi jegyzet. Eötvös Loránd Tudományegyetem, Természettudományi Kar. ELTE Eötvös Kiadó, Budapest. 145–214. p. 138. SZŰCS L. 1965. A mészlepedékes csernozjomok osztályozásának továbbfejlesztése és alkalmazása. Agrokémia és Talajtan, 14(3-4): 153–170. p. 139. THE LANCET (Editorial) 2008. Finding long-term solutions to the world food crisis. The Lancet, 371(9622): 1389. p. 140. THOMSEN, I.K., SCHJONNING, P., JENSEN, B., KRISTENSEN, K., CHRISTENSEN, B.T. 1999. Turnover of organic matter in differently textured soils II. Microbial activity as influenced by soil water regimes. Geoderma, 89(3-4): 199–218. p.

– 95 –

141. TIMÁR É. 1984. Nitrogén körforgalom a bioszférában. Agrokémia és Talajtan, 33(34): 563–584. p. 142. TINBERGEN, J. 1979. A fő problémakör. 47–78. p. In: A RIO-jelentés. A nemzetközi gazdasági rend átalakítása. Közgazdsági és Jogi Könyvkiadó, Budapest. 291. p. 143. TINGLEY, D.T., LEE, E.H., WASCHMANN, R., JOHNSON, M.G., RYGIEWICZ, P.T. 2006. Does soil CO2 efflux acclimatize to elevated temperature and CO2 during longterm treatment of Douglas-fir seedlings? New Phytologist, 170: 107–118. p. 144. TÓTH, E., KOÓS, S. 2005. Experiences of greenhouse gas emission measurements. Innovation and Utility in the Visegrad Fours, International Scientific Conference, 1315. October, Nyíregyháza. Proceeding of the International Scientific Conference. Innovation and Utility in the Visegrad Fours. Vol.1. Environmental Management and Environmental Protection. 295–298. p. 145. TÓTH, E., KOÓS, S., FARKAS, Cs., NÉMETH, T. 2005. Carbon-dioxid emission from calcareous chernozem soil. Cereal Research Communications, 33(1): 129–132. p. 146. VÁRALLYAY GY. 1999. A talaj vízgazdálkodása és a környezet. 95–119. p. In: NAGY J., NÉMETH T. (Szerk.): Növény- és talajtudomány a mezőgazdaságban. Talaj, növény és környezet kölcsönhatásai. Debreceni Agrártudományi Egyetem, Debrecen. 179 p. 147. VÁRALLYAY GY. 2000. Talajfolyamatok szabályozásának tudományos megalapozása. 1–32. p. In: GLATZ F. (Szerk.): Székfoglalók 1995-1998. III. kötet. Magyar Tudományos Akadémia, Budapest. 148. VÁRALLYAY GY. 2002. A mezőgazdasági vízgazdálkodás talajtani alapjai. Korlátozott és felértékelődő vízkészletek. Budapest. 37–40. p. 149. VÁRALLYAY GY. 2004. Talaj az agro-ökoszisztémák alap-eleme. AGRO-21 füzetek, 37: 33–49. 150. VÁRALLYAY, GY. 1985. Relationship between the moisture and nutrient regime of soils. In: WELTE, E., SZABOLCS, I. (Eds.): Fight against hunger through improved plant nutrition. 9th World Fertilizer Congress Proceedings. CIEC, Belgrade, Goettingen - HAS, Budapest. 2: 95–106. p. 151. VÁRALLYAY, GY., RAJKAI, K. 1987. Soil moisture content and moisture potential measuring techniques in Hungarian soil surveys. Proceedings of International Conference on Measurement of Soil and Plant Water Status. Utah State University, Logan, I: 183–184. p. 152. VIDA G. 2001. Az ember ökoszisztémái. 75–84. p. In: Helyünk a bioszférában. Typotex Kiadó, Budapest. 128 p. 153. VIETS, F.G.Jr. 1977. A perspective on two centuries of progress in soil fertility and plant nutrition. Soil Science Society of American Journal, 41(2): 242–249. p. 154. VILJAMSZ V.R. 1950. Talajtan. A földműveléstan alapjai. Akadémiai Kiadó, Budapest. 489 p. 155. VINCZEFFY I. (Szerk.) 1993. Legelő- és gyepgazdálkodás. Mezőgazda Kiadó, Budapest. 400 p. 156. VINCZEFFY I. 1998. Lehetőségeink a legeltetéses állattartásban. Tanulmány. Debreceni Gyepgazdálkodási Napok. 16. DATE. Debrecen.

– 96 –

157. VOISIN A. 1964. A talaj és a növényzet, az állat és az ember sorsa. Mezőgazdasági Kiadó, Budapest. 146 p. 158. WACKERNAGEL, M., ONISTO, L., BELLO, P., LINARES, A.C., FALFAN, I.S.L., GARCIA, J.M., GUERRERO, A.I.S., GUERRERO, C.S. 1999. National natural capital accounting with the ecological footprint concept. Ecological Economics, 29(3): 375–390. p. 159. WHITEHEAD, D.C. 1970. The role of nitrogen in grassland productivity. Bulletin of Commonwealth Bureau of Pastures and Field Crops 48. Farnham Royal, Bucks: Commonwealth Agricultural Bureaux, Hurley, Berkshire. 202 p. 160. WILDUNG, R.E., GARLAND, T.R., BUSCHBOM, R.L. 1975. The interdependent effects of soil temperature and water content on soil respiration rate and plant root and decomposition in arid grassland soils. Soil Biology and Biochemistry, 7(6): 373–378. p. 161. WOODMANSEE, R.G., DUNCAN, D.A. 1980. Nitrogen and phosphorus dynamics and budgets in annual grasslands. Ecology, 61(4): 893–904. p.

– 97 –

7. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK

1. A talaj tápanyag-tartalma, így a NO3-N, összes-N, AL-P2O5, AL-K2O és a talaj CO2kibocsátása között nem volt kimutatható összefüggés. A talaj NH4-N tartalma és CO2kibocsátása között negatív korrelációt lehetett kimutatni, vagyis a talaj NH4-N tartalma növekedésének hatására csökkent a talaj CO2-kibocsátása. 2. A talaj nedvesség-tartalma és a talaj hőmérséklete illetve a talaj CO2-kibocsátása között pozitív korreláció mutatható ki. 3. A növekvő NPK műtrágya kezelések hatására csupán a legkisebb dózis (N1P1K1) esetében lehetett szignifikáns talaj CO2-kibocsátást mérni. A közepes (N2P2K2) és a legnagyobb dózisú (N3P3K3) kezelés esetében nem volt eltérés a kontrollhoz (N0P0K0) képest. 4. A kísérletben végzett mérési eljárással azt lehetett megállapítani, hogy a gyepes területen a talaj mikrobiális légézése nagyobb százalékos arányban járul hozzá a talaj CO2-kibocsátásához, mint a gyökérlégzés.

– 98 –

8. MELLÉKLETEK

1. melléklet. A kísérletben elvetett fűkeverék százalékos összetétele és az elvetett mennyisége (kg/ha) Komponensek

Összetétel (%)

Elvetett mennyiség (kg/ha)

Réti csenkesz (Festuca pratensis)

25

15,0

Nádképű csenkesz (Festuca arundinacea)

21

12,6

Angol perje (Lolium perenne)

21

12.6

Taréjos búzafű (Agropyron cristatum)

9

5,4

Vörös csenkesz (Festuca rubra)

6

3,6

Réti komócsin (Phleum pratense)

6

3,6

Zöld pántlikafű (Phalaris arundinacea)

6

3,6

Csomós ebir (Dactylis glomerata)

6

3,6

Forrás: KÁDÁR és NÉMETH 2004

– 99 –

2. melléklet. A talaj 0–60 cm-es talajrétegében mért NO3-N tartalom időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések mintavételezés időpontja

N0P0K0

N1P1K1

N2P2K2

N3P3K3

NO3-N (mg/kg) 2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25. átlag SzD5%

4,9 1,5 5,5 5,9 4,2 6,0 5,7 10,0 8,5 8,4 4,8 7,3 6,0 6,4 4,4 5,8 2,9 7,7 4,8

3,2 6,7 9,4 8,9 3,8 7,5 5,9 9,1 8,5 7,3 6,5 8,5 8,1 8,7 5,0 5,5 9,0 8,5 10,9

5,4 11,0 10,2 12,2 5,9 14,9 14,9 6,7 16,3 13,1 11,2 13,4 12,2 10,5 11,1 12,8 10,4 15,2 25,2

15,4 30,1 22,1 25,9 21,9 35,9 28,4 9,7 29,2 30,9 27,0 24,2 25,1 22,7 21,9 34,4 32,6 41,8 48,5

5,8

7,4

12,2

27,8

3,3

– 100 –

3. melléklet. A műtrágya dózisok és a szezonális ingadozások hatásai (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) Mintavételi idő Kezeles

Datum*kezeles

Error

Total

mélység: 0-20 cm NO3-N

MS

407,2

8184,4

175,8

NO3-N

F

9,1

183,0

3,9

NO3-N

p

0,000

0,000

0,000

NH4-N

MS

97,4

178,2

48,3

NH4-N

F

5,1

9,3

2,5

NH4-N

p

ossz-N

MS

ossz-N

F

ossz-N

p

AL-P

MS

AL-P

F

AL-P

p

AL-K

MS

AL-K

0,000

0,000

0,000

96268,9

280914,1

36401,7

2,2

6,3

0,8

0,011

0,001

0,780

5023,2 2210807,1

4258,0

0,8

372,3

0,7

44,7

19,1

44468,8

5938,4

0,642

0,000

0,901

4933,4

133498,0

264,1

F

8,1

218,0

0,4

AL-K

p

0,000

0,000

0,999

talajnedv

MS

109,3

0,8

0,9

talajnedv

F

146,1

1,0

1,2

talajnedv

p

0,0

0,4

0,2

18

3

54

75 37,8

Degr. of

612,5

0,7

150

mélység: 20-40 NO3-N

MS

176,7

3063,9

91,6

NO3-N

F

4,7

81,1

2,4

NO3-N

p

0,000

0,000

0,000

NH4-N

MS

37,0

44,3

12,8

NH4-N

F

2,5

3,0

0,9

NH4-N

p

ossz-N

MS

ossz-N

F

ossz-N

p

AL-P

MS

AL-P

F

AL-P

p

AL-K

MS

AL-K

0,003

0,035

0,696

34585,0

180047,0

13329,0

1,6

8,1

0,6

0,096

0,000

0,976

3959,0

163394,0

1370,0

3,4

139,8

1,2

14,7

22289,0

1169,0

0,000

0,000

0,259

2559,0

77793,0

390,0

F

4,2

128,9

0,6

AL-K

p

0,000

0,000

0,954

talajnedv

MS

89,1

9,0

0,4

talajnedv

F

511,9

51,8

2,2

talajnedv

p

0,000

0,000

0,001

18

3

54

76 43,1

Degr. of

604,0

0,2

151

mélység: 20-40 NO3-N

MS

305,9

1632,2

169,8

NO3-N

F

7,1

37,9

3,9

NO3-N

p

0,000

0,000

0,000

NH4-N

MS

37,3

41,0

12,0

NH4-N

F

3,8

4,1

1,2

NH4-N

p

ossz-N

MS

ossz-N

F

ossz-N

p

AL-P

MS

AL-P

F

AL-P

p

AL-K

MS

AL-K

0,000

0,009

0,217

37968,0

101897,0

23234,0

1,2

3,3

0,8

0,250

0,024

0,853

1770,3

4430,8

1911,4

0,9

2,3

1,0

0,562

0,085

0,512

2106,0

893,2

421,0

F

4,4

1,9

0,9

AL-K

p

0,000

0,142

0,686

talajnedv

MS

101,1

11,5

0,5

talajnedv

F

333,4

37,9

1,6

talajnedv

p

0,000

0,000

0,027

18

3

54

Degr. of

– 101 –

9,9

30490,0

1932,0

477,9

0,3

74

149

4. melléklet. A talaj 0–60 cm-es talajrétegében mért NH4-N tartalom időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések mintavételezés időpontja

N0P0K0

N1P1K1

N2P2K2

N3P3K3

NH4-N (mg/kg) 2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25. átlag SzD5%

3,2 4,2 5,6 3,6 2,7 4,4 5,8 4,2 9,2 7,9 2,9 6,3 8,6 3,6 4,7 3,4 4,7 8,3 7,4

1,6 4,3 5,8 5,5 2,7 3,7 3,5 6,8 12,5 6,7 3,2 5,0 8,1 8,5 4,3 3,2 5,5 7,2 7,9

2,1 3,2 6,8 4,5 4,1 4,4 3,6 9,0 24,5 8,2 6,8 4,2 7,0 5,4 6,7 7,3 5,8 9,8 10,9

5,7 6,2 8,7 6,8 6,5 6,6 4,6 25,5 29,5 9,6 6,4 7,7 8,2 6,6 4,8 8,8 6,7 11,0 10,0

5,3

5,6

7,1

9,5

2,85

– 102 –

5. melléklet. A talaj 0–60 cm-es talajrétegében mért összes-N tartalom időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések mintavételezés időpontja

N0P0K0

N1P1K1

N2P2K2

N3P3K3

összes-N (mg/kg) 2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25. átlag SzD5%

1801,8 1656,0 1703,6 1758,7 1700,0 1769,6 1720,3 1699,4 1725,2 1701,6 1690,6 1709,5 1721,2 1614,8 1590,2 1696,3 1677,8 1725,8 1760,4

1970,3 1907,7 1839,7 1795,6 1799,5 1839,9 1871,8 1793,0 1795,1 1759,5 1777,5 1763,0 1781,5 1684,0 1642,8 1790,3 1779,5 1829,5 1821,3

1773,3 1672,4 1765,1 1880,1 1786,2 1804,4 1819,3 1786,7 1803,7 1850,6 1837,8 1772,0 1749,2 1677,6 1669,4 1798,7 1815,6 1889,6 1787,0

1868,8 1754,2 2073,2 1897,8 1831,9 1893,5 1911,3 1895,1 1959,4 1852,8 1811,9 1696,4 1859,0 1652,0 1713,0 1824,0 1870,4 1820,4 1871,3

1706,5

1802,2

1786,3

1845,1

46,66

– 103 –

6. melléklet. A talaj 0–60 cm-es talajrétegében mért AL-P2O5 tartalom időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) Kezelések mintavételezés időpontja

N0P0K0

N1P1K1

N2P2K2

N3P3K3

AL-P2O5 (mg/kg) 2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25. átlag SzD5%

61,4 63,2 55,4 57,5 49,2 52,3 51,4 51,6 53,2 52,6 53,4 53,8 52,5 50,2 48,8 51,5 51,5 53,5 60,0

118,5 126,3 111,2 122,6 101,9 104,7 107,8 104,5 124,8 119,2 125,6 119,4 114,3 110,2 98,1 106,3 106,2 124,0 136,0

186,5 233,8 178,6 180,8 159,8 162,0 174,1 164,1 169,5 187,8 221,8 187,2 187,7 207,6 206,1 175,0 195,3 182,9 180,0

321,0 350,3 322,4 307,1 251,3 298,5 286,8 277,2 313,7 342,3 301,8 329,0 284,7 280,0 228,0 261,6 296,5 304,0 309,6

53.8

114.8

186.3

298.2

12,26

– 104 –

7. melléklet. A talaj 0–60 cm-es talajrétegében mért AL-K2O tartalom időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések mintavételezés időpontja

N0P0K0

N1P1K1

N2P2K2

N3P3K3

AL-K2O (mg/kg) 2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25. átlag SzD5%

152,2 154,3 130,6 101,2 100,7 98,0 99,2 93,6 112,2 105,7 108,8 101,6 106,3 106,2 92,4 110,6 112,3 110,8 113,4

160,5 162,2 110,6 103,7 107,7 105,5 102,2 101,2 113,6 115,2 113,4 108,6 116,7 101,9 98,3 116,8 118,3 123,6 118,3

182,8 172,2 117,2 119,5 119,6 114,8 113,9 109,4 124,8 126,7 131,0 122,2 123,9 111,9 114,7 137,1 122,9 127,6 132,0

242,5 242,5 175,6 175,7 158,8 186,6 197,0 162,2 181,6 193,4 170,7 180,5 182,1 162,0 168,1 191,9 191,7 209,3 197,5

111,1

115,7

127,6

187,9

12,61

– 105 –

8. melléklet. A talaj 0–60 cm-es talajrétegében mért talajnedvesség-tartalom időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján kétféle mérési módszer alkalmazásával (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések mintavételezés időpontja

N0P0K0 N1P1K1 N2P2K2 N3P3K3 N0P0K0 N1P1K1 N2P2K2 N3P3K3 BR-150 kapacitív talajnedvesség szonda (V/V%)

szárítószekrényes eljárás (m/m %)

2003. március 18.

22,28

24,00

23,33

22,00

18,17

17,89

18,15

18,44

2003. április 01.

21,44

22,78

22,11

21,56

16,33

15,74

15,86

16,08

2003. április 15.

20,33

21,56

20,94

20,17

15,48

14,14

14,14

14,54

2003. április 29.

19,94

19,00

18,00

18,06

14,70

12,01

12,19

12,70

2003. május 13.

18,89

15,83

15,94

15,33

10,92

8,71

10,13

8,95

2003. május 27.

19,50

17,56

17,50

18,06

12,19

10,60

10,44

10,84

2003. június 10.

19,61

17,28

15,33

16,94

10,68

9,19

9,24

9,59

2003. június 24.

16,22

15,39

13,67

15,06

9,62

8,47

8,53

8,82

2003. július 08.

15,22

14,61

13,94

14,67

8,69

7,81

7,84

7,97

2003. július 22.

17,44

17,11

17,11

17,33

9,46

8,83

9,08

9,23

2003. augusztus 05.

20,17

19,06

18,67

18,89

11,40

9,83

10,65

11,12

2003. augusztus 19.

16,44

15,00

14,72

14,72

9,54

8,69

8,93

8,85

2003. szeptember 02.

16,83

16,28

16,11

15,78

10,36

9,86

9,83

10,03

2003. szeptember 16.

14,94

14,67

14,33

13,67

9,30

8,63

9,02

9,05

2003. szeptember 30.

15,89

15,50

15,00

14,56

9,60

9,09

9,26

9,11

2003. október 14.

18,67

18,61

17,78

17,17

11,89

11,49

11,26

11,29

2003. október 28.

20,28

21,28

20,11

18,06

13,49

13,19

13,20

13,02

2003. november 11.

25,00

26,44

24,61

24,00

17,29

17,26

17,03

16,93

2003. november 25.

26,33

28,33

25,89

26,28

17,32

17,29

16,91

17,02

19,23

18,96

18,16

18,01

12,44

11,51

11,67

11,77

átlag SzD5%

2,12

2,33

– 106 –

9. melléklet. A talaj 4-6 cm-es talajrétegében mért talajhőmérséklet értékek időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések N1P1K1 N2P2K2

mérés időpontja

N0P0K0

2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25.

7,7 10,1 14,1 22,4 19,5 25,2 25,2 21,8 26,0 24,6 23,7 17,1 20,5 14,4 7,7 2,8 2,6 7,6

9,5 11,6 16,9 25,9 20,7 26,4 28,9 23,4 28,6 25,4 25,7 17,5 23,9 17,2 9,1 4,6 4,2 8,6

12,1 13,0 17,7 25,9 23,9 29,8 27,0 26,3 29,9 26,9 27,7 18,1 22,4 16,8 9,7 5,7 6,2 9,4

13,4 11,3 15,0 21,3 19,5 25,3 25,9 22,9 27,2 24,8 24,5 17,1 23,2 15,3 8,2 4,1 3,4 8,3

16,3

18,2

19,3

17,2

N3P3K3

talajhőmérséklet (ºC)

átlag SzD5%

5,42

– 107 –

10. melléklet. Az ’A’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátásának időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések N1P1K1 N2P2K2

mérés időpontja

N0P0K0

2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25.

91,9 35,0 105,6 117,2 125,9 146,5 60,8 28,4 68,5 85,7 76,0 36,1 85,1 29,8 62,6 123,0 70,1 265,1

145,8 115,2 246,8 131,5 367,6 207,4 18,6 25,3 44,9 242,2 98,4 64,5 29,4 51,8 127,8 21,2 59,5 40,3

134,0 0,0 217,5 99,6 312,2 238,4 26,1 28,4 74,8 35,2 61,1 24,2 26,8 32,4 90,0 60,9 58,2 53,3

109,0 73,8 148,8 84,3 176,3 175,1 62,1 20,2 135,8 173,9 28,0 10,8 99,6 34,0 157,8 27,8 72,8 57,2

89,6

113,2

87,4

91,5

N3P3K3

2

CO2-kibocsátás (mg/m /h)

átlag SzD5%

49,38

– 108 –

11. melléklet. A ’B’ hengerben mért talaj CO2-kibocsátásának időbeli változása az 1.84 kísérletben végzett vizsgálatsorozat alapján (Mezőföld, Nagyhörcsök, mészlepedékes csernozjom, 2003) kezelések N1P1K1 N2P2K2

mérés időpontja

N0P0K0

2003. március 18. 2003. április 01. 2003. április 15. 2003. április 29. 2003. május 13. 2003. május 27. 2003. június 10. 2003. június 24. 2003. július 08. 2003. július 22. 2003. augusztus 05. 2003. augusztus 19. 2003. szeptember 02. 2003. szeptember 16. 2003. szeptember 30. 2003. október 14. 2003. október 28. 2003. november 11. 2003. november 25.

61,0 45,7 78,6 77,4 144,4 142,4 62,1 3,7 73,3 78,9 57,9 8,9 49,6 9,1 63,7 96,5 61,5 178,9

122,9 99,8 184,1 84,9 277,7 179,0 14,6 1,9 52,8 158,5 53,5 12,9 33,0 40,4 74,4 28,8 56,8 45,1

88,1 0,0 127,2 57,8 181,4 168,0 18,3 26,0 58,6 44,6 27,1 18,0 31,5 32,8 79,0 56,0 62,3 50,5

81,1 51,0 112,3 70,6 135,8 162,2 57,7 3,7 68,9 84,0 22,0 6,1 54,8 16,8 98,2 11,7 62,3 36,7

71,9

84,5

62,6

63,1

N3P3K3

2

CO2-kibocsátás (mg/m /h)

átlag SzD5%

36,61

– 109 –

9. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Köszönettel tartozom Prof. Dr. Németh Tamás akadémikus úrnak, témavezetőmnek, hogy lehetőséget adott és teremtett a dolgozatom elkészültéhez, mind szakmailag, mind emberileg. Köszönettel tartozom Radimszky László kollégámnak a terepen nyújtott segítségéért, valamint, a sok-sok útmutatásért, melyet a terepi munkák során kaptam. Köszönettel tartozom Baczó Gáborné kollégámnak a laborban adott segítégéért, valamint, a sok-sok útmutatásért, melyet a laborban végzett munkák során kaptam. Köszönet a Környezetinformatikai Osztály minden munkatársának, hogy emberileg és szakmailag támogatták munkámat. Külön köszönöm Dr. Szabó József osztályvezető úrnak, és Dr. Dombos Miklós kollégámnak, hogy messzemenően segítették munkámat. Köszönöm a családomnak, hogy kitartottak mellettem, fiamnak, kislányomnak hogy erőt adtak.

– 110 –