Talajok AL- és forróvíz-oldható (HWP) P- és K-tartalmának összehasonlítása

A G R O K É M I A É S T A L A J T A N 58 (2009) 2

243–250

Talajok AL- és forróvíz-oldható (HWP) P- és K-tartalmának összehasonlítása FÜLEKY GYÖRGY és BENEDEK SZILVESZTER

Szent István Egyetem MKK, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, Gödöllő Bevezetés A talajban a növények számára könnyen hozzáférhető tápelemek meghatározására az elmúlt másfél évszázad során számos növényfiziológiai, mikrobiológiai, fizikai-kémiai és kémiai eljárást dolgoztak ki. A módszerekkel végzett összehasonlító vizsgálatokból egyértelműen kitűnt, hogy a legalkalmasabbak a nagyszámú talajmintában, kevés önköltséggel, rövid idő alatt reprodukálható eredményeket szolgáltató kémiai extrakciós módszerek (FÜLEKY & THAMMNÉ, 1979). Ennek megfelelően hazánkban a talajok P- és K-tartalmának meghatározására hivatalosan az AL-módszert (EGNER et al., 1960; SARKADI et al., 1965) használják. A felvehető tápelemtartalom meghatározásra irányuló módszerek mellett külön figyelmet igényel a talajoldat tápelemtartalmát meghatározó vizes extrakción alapuló H2O-P módszer (PAAUW, 1971), amely akkor került ismét – jónéhány évtized elteltével – az érdeklődés középpontjába, amikor technikailag lehetővé vált a kis tápelem-koncentráció gyors kémiai meghatározása és emellett sok országban a talajokat már oly mértékben feltöltötték foszforral és káliummal, hogy könnyen kioldhatóvá vált a növények számára rendelkezésre álló tápelemmennyiség egy jelentős része (FÜLEKY & THAMMNÉ, 1979). A talaj vízoldható formában lévő tápelemtartalmának ismerete ma környezeti szempontból is különös jelentőséggel bír, hiszen ha több tápelem van egy adott időben a növény számára jelen, mint amennyit az felvenni képes, fennáll a tápelem-kimosódás veszélye is (FÜLEKY, 1996). Nagyon fontos SCHACHTSCHABEL és BEYME (1980), ill. BUZÁS (1987) megállapítása is, miszerint a talaj vízoldható tápelemtartalma a laktát módszerekkel meghatározott tápelemtartalommal szemben jobban mutatja a talaj tápelemszolgáltató képességét. Ebbe a folyamatba illeszkedik a Hot Water Percolation (HWP) forróvizes talajextrakció (FÜLEKY & CZINKOTA, 1993) kifejlesztése is. BERECZ és munkatársai (2005) mérései alapján a HWP-P2O5-tartalom az AL-P2O5-tartalomnak átlagosan 5,9%-a, a HWP-K2O-tartalom pedig az AL-K2O-tartalomnak átlagosan 7,8%-a. Pozitív korreláció áll fent az AL- és HWP-oldható elemtartalom között: az R² értéke a foszfor esetében 0,70 és 0,97 között, míg a kálium esetében 0,76 és 0,89 között Postai cím: FÜLEKY GYÖRGY, Szent István Egyetem, MKK, Talajtani és Agrokémiai Tanszék, 2103 Gödöllő, Páter Károly u. 1. E-mail: [email protected]

FÜLEKY – BENEDEK

244

változik (FÜLEKY & CZINKOTA, 1993; FÜLEKY, 2002; SÁRDI & FÜLEKY, 2002; BERECZ et al., 2005; BENEDEK et al.; 2008). FÜLEKY és CZINKOTA (1993) több módszerrel is vizsgálta a talaj P-tartalmát, a korreláció a HWP-P tartalommal minden esetben pozitív, az R²-értékek a következők: Olsen-P: 0,86, H2O-P: 0,85. Ezeket az összefüggéseket alátámasztják SCHACHTSCHABEL és BEYME (1980) mérései is, miszerint 15–40 egymást követő vizes extrakció esetében pozitív korreláció (R² = 0,84) áll fenn az első vízoldható Pfrakció és az összes vízoldható P mennyiség között. HANKS és munkatársai (1997) mérései szerint is pozitív korreláció található a talaj laktátos módszerekkel, ill. forróvizes extrakcióval meghatározott P- (R² = 0,60) és K-tartalma (R² = 0,85) között. CRANE és munkatársai (2005) szintén pozitív korrelációt (R² = 0,67) találtak a forróvizes és ammónium-acetátos extrakcióval meghatározott K-tartalom között. Munkánk célja a Magyarországon használt AL-módszerrel végzett P- és Kvizsgálatok eredményének összevetése az elmúlt években kidolgozott forróvizes (HWP) módszerrel nyert eredményekkel. Anyag és módszer Az összehasonlító vizsgálathoz összesen 315 talajmintát használtunk, amelyek elsősorban műtrágyázási tartamkísérletekből (Keszthely, Karcag, Gödöllő, Putnok, Nyírlúgos, Őrbottyán) származó, a tartamkísérletek felelősei (Berecz Katalin, Holló Sándor, Kadlicskó Béla, Blaskó Lajos, Márton László) vizsgálatra átengedett talajmintái, továbbá üzemi táblákról (Pásztó) és biogazdálkodási kísérletből (Stuttgart) eredtek. A vizsgálatba vont területek talajainak legfontosabb tulajdonságai az 1. táblázatban láthatók. A legtöbb talajminta savanyú kémhatású, kivéve az őrbottyáni talajt. A pásztói és stuttgarti minták egy kis hányadában nyomokban volt kalciumkarbonát. Az átlagos humusztartalom 0,70 és 2,51% között változott. A fizikai féleség a durva homok és az agyagos–vályog közötti volt. 1. táblázat A vizsgált talajminták fontosabb talajparaméterei (1)

(2)

A minta származási helye

Minták száma

pH(KCl)

CaCO3%

Humusz, %

KA

68 60 40 60 48 16 15 8

6,43 4,85 5,64 5,10 4,09 4,75 6,95 6,06

ny. 0 0 0 0 0 5,5 ny.

2,51 1,01 2,50 1,28 1,60 0,70 0,75 2,03

45 26 40 23 36 23 20 40

Pásztó Keszthely Karcag Gödöllő Putnok Nyírlúgos Őrbottyán Stuttgart

(3)

Megjegyzés: ny: nyomokban; KA: Arany-féle kötöttségi szám

Talajok AL- és forróvíz-oldható (HWP) P- és K-tartalmának összehasonlítása

245

A talajok P- és K-tartalmát egyfelől a Magyarországon használt ammóniumlaktátos (AL) módszerrel (EGNER et al., 1960; SARKADI et al., 1965), másrészről a forróvizes extrakciós módszerrel (HWP) (FÜLEKY & CZINKOTA, 1993) határoztuk meg (2. és 3. táblázat). A HWP módszer esetében 100 cm³-nyi forróvizes extraktumot használtunk, így a talaj:víz arány 1:3 (30 g talaj:100 cm³ extraktum) volt. Eredmények és értékelésük A 2. táblázatban a két módszerrel meghatározott foszfortartalom értékek láthatók vizsgálati helyenként – és ahol volt – kísérletenként csoportosítva. A táblázatban bemutattuk a vizsgálatok helyre, illetve térségre vonatkozó legkisebb (min) és legnagyobb (max) értékeket, és az átlagos értékeket (x1 és x2). Kiszámítottuk az egyes helyekre vonatkozóan a két módszer összefüggését (R²), valamint a két módszerrel kapott értékek arányát (x1/x2). Látható, hogy a pásztói üzemi táblákon (B41– 75, K2, M37) voltak nagyon jelentős P-tartalmú minták is, de általában a minták közepes ellátottságot jeleztek. Voltak természetesen igen gyenge és gyenge ellátottságot mutató minták, ugyanúgy, mint jó és igen jó ellátottságúak is (BUZÁS et al., 1979 alapján). 2. táblázat Az AL és HWP módszerrel meghatározott P-tartalom jellemző paraméterei AL-P, mg·kg-1

(1)

HWP-P, mg·kg-1

Minta származási helye

n

min.

max.

x1

min.

max.

x2

R²

x1/x2

Pásztó Pásztó B41-75 Pásztó K2 Pásztó M3 Pásztó L Keszthely Karcag Kompolt Kompolt B Kompolt C Gödöllő Putnok Putnok K-kez I/1 Putnok K-kez I/11 Nyírlúgos Őrbottyán Stuttgart

68 35 14 8 11 60 40 40 20 20 60 48 24 24 16 15 8

24 28 24 86 53 9 24 4 4 9 26 2 2 9 25 29 55

2963 283 129 357 2963 156 130 66 66 41 197 64 64 58 174 157 124

324 218 58 139 955 64 66 19 19 20 99 29 31 27 94 71 82

1,4 1,4 1,8 3,0 4,3 0,3 1,2 0,3 0,3 1,2 0,9 0,2 0,2 0,4 1,3 0,3 0,8

159,5 5,0 6,0 28,9 159,5 12,9 4,3 2,8 2,8 2,5 43,7 3,8 3,8 3,6 24,5 4,4 1,1

14 3,0 3,3 8,9 67 3,9 2,2 1,4 1,1 1,7 12 1,6 1,6 1,6 7,7 2,0 1,0

0,7568 0,5377 0,2792 0,9139 0,8948 0,8275 0,8817 0,6348 0,7013 0,6122 0,8292 0,8077 0,8308 0,7904 0,9215 0,9442 0,8245

23 72 35 16 14 17 30 15 18 24 8 18 20 7 12 35 83

Megjegyzés: x1 és x2: átlagos értékek; R²: két módszer közötti összefüggés

FÜLEKY – BENEDEK

246

A forróvíz-oldható foszfortartalom (HWP) értékek általában jóval kisebbek voltak (0,2–159 mg P·kg-1). A pásztói talajok esetében az AL-oldható P-tartalom 23szor, a keszthelyieknél átlagosan 16-szor, a karcagiaknál 30-szor, a kompoltiaknál 15-ször, a gödöllőieknél 8-szor, a putnokiaknál 18-szor, a nyírlúgosiaknál 12-szer, az őrbottyániaknál 35-ször, a stuttgarti minták esetében 83-szor volt nagyobb, mint a HWP-oldható P-tartalom. Az is megfigyelhető, hogy a karbonátos minták esetében voltak általában jóval nagyobbak az AL-P értékek, a talajkivonószer savanyú kémhatása, nagyobb oldási erélye következtében, hiszen a savas kémhatású AL a rosszul oldódó Ca-foszfátokat is oldja (FÜLEKY, 1976a, b). A két módszerrel kapott eredmények a nagy abszolút értékbeli különbségek ellenére szoros összefüggésben voltak egymással (R² = 0,6348–0,9442), ezért a két módszerrel nyert eredmények – legalábbis vizsgálati helyenként – átkonvertálhatók egymásba. A 3. táblázatban a K-vizsgálati eredmények láthatók az előzőekhez hasonló elrendezésben. Az AL módszerrel kapott eredmények azt mutatják, hogy a talajok Kellátottsága általában a gyenge és igen jó közötti volt (BUZÁS et al., 1979 alapján). A forróvíz-oldható K-tartalom is kisebb volt az AL módszerrel mért értékeknél, de ebben az esetben kisebbek voltak a különbségek is a két módszer között. 3. táblázat Az AL és HWP módszerrel meghatározott K-tartalom jellemző paraméterei AL-K, mg·kg-1

(1)

Minta származási helye Pásztó Pásztó B41-75 Pásztó K2 Pásztó M3 Pásztó L Keszthely Karcag Kompolt Kompolt B Kompolt C Gödöllő Putnok Putnok K-kez I/1 Putnok K-kez I/11 Nyírlúgos Őrbottyán Stuttgart

HWP-K, mg·kg-1

n

min.

max.

x1

min.

max.

x2

R²

x1/x2

68 35 14 8 11 60 40 40 20 20 60 48 24 24 16 15 8

179 191 179 305 285 56 239 30 38 30 109 88 121 88 45 59 263

1245 597 458 1004 1245 311 347 265 265 133 572 353 345 353 135 184 433

393 307 247 432 826 167 284 92 105 79 250 199 202 195 79 109 337

6,1 8,1 6,1 12,6 14,4 0,5 5,4 1,7 1,7 3,4 16,2 1,6 1,6 2,2 4,2 5,3 6,2

201 73 26 78 201 60 21 19 19 14 178 36 36 30 54 28 30

37 27 11 28 109 16 11 7,5 7,2 7,8 62 12 12 13 21 15 16

0,9533 0,8905 0,8429 0,9487 0,9650 0,8192 0,5300 0,8550 0,9189 0,9206 0,9344 0,8612 0,6118 0,7904 0,8664 0,8207 0,8953

11 11 23 16 8 10 26 12 15 17 4 16 17 15 4 7 22

Megjegyzés: x1 és x2: átlagos értékek; R²: két módszer közötti összefüggés

Talajok AL- és forróvíz-oldható (HWP) P- és K-tartalmának összehasonlítása

247

Pásztón 11-szer , Keszthelyen 10-szer , Karcagon 26-szor, Kompolton 12-szer, Gödöllőn 4-szer, Putnokon 16-szor, Nyírlugoson 4-szer, Örbottyánban 7-szer, a stuttgarti mintákban pedig 22-szer volt nagyobb az AL-oldható K-tartalom, mint a HWP K-tartalom. Látható, hogy a homokos talajoknál kb. 10-szeres, míg az agyagosabb talajoknál több mint 20-szoros különbség volt a két módszerrel kapott értékek között. A két módszerrel kapott eredmények a kálium esetében még szorosabb összefüggést mutattak, mint a P esetén (R² = 0,5300–0,9533) és ezért a kötöttség ismeretében bátrabban átszámíthatók egymásba. Tekintettel arra, hogy az AL módszer alapvetően a potenciálisan hozzáférhető tápelemtartalmat oldja, a forróvizes extrakció pedig elsősorban a pillanatnyilag oldható P- és K-tartalmat, nyilvánvaló mindkét módszer használatának jogosultsága. A vizes módszer alkalmazása az ökológiai gazdálkodásban és a környezet védelme miatt elengedhetetlen. A vizsgálatok eredményei azt mutatják, hogy az egyes vizsgálati helyeken meglévő szoros összefüggés a két módszer között lehetővé teszi – esetleg tájékoztató jelleggel – a másik módszerre történő átszámítást. Összefoglalás Az újonnan kidolgozott forróvizes extrakciós módszerrel (HWP) nyerhető foszfor és kálium vizsgálati eredmények értelmezése érdekében összehasonlító vizsgálatot végeztünk a Magyarországon hivatalos AL módszerrel. A zömében tartamkísérletekből, valamint üzemi táblákból származó 315 talajmintán hasonlítottuk össze a két módszerrel kioldott foszfor- és káliumtartalmakat. Mind a foszfor, mind a kálium esetében a két módszerrel nyert eredmények szoros összefüggésben voltak egymással, de az összefüggések szorosságát a talajok fizikai és kémiai tulajdonságai befolyásolják. A nagy abszolút értékbeli különbségek (átlagosan 10–20-szor nagyobb értékeket ad az AL módszer) ellenére a két módszerrel nyert eredmények – vizsgálati helyenként – a fentiek figyelembe vételével átkonvertálhatók egymásba. További előrelépést jelenthet a két módszer átjárhatóságában, ha még nagyobb számú mintán a foszfor esetében a kalcium-karbonát jelenléte, esetleg a kötöttség, kálium esetében pedig a kötöttség figyelembevételével végezzük el az átszámítást. A vízoldható elemtartalomnak ugyanis – különösen környezetvédelmi szempontból – kiemelt jelentősége van. A munka megkezdését az első szerző számára a Széchenyi Professzori Ösztöndíj; a második szerző számára a németországi munka megkezdését az Erasmus ösztöndíj, a magyarországiét pedig a Pro Renovanda Alapítvány ösztöndíja tette lehetővé. Kulcsszavak: HWP, AL, foszfor, kálium

FÜLEKY – BENEDEK

248

Irodalom BENEDEK SZ. et al., 2008. A talaj könnyen oldható P-tartalmának vizsgálata HWP forróvizes talajextrakció alkalmazásával a Kleinhohenheim-i ökológiailag művelt vetésforgó kísérletben. In: 50. Georgikon Napok, Keszthely. CD ROM. BERECZ, K. et al., 2005. Studying the direct and residual effect of long-term fertilization using ammonium lactate and hot water extraction methods. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 36. 203–213. BUZÁS I. 1987. Bevezetés a gyakorlati agrokémiába. Mezőgazdasági Kiadó. Budapest. BUZÁS I. et al. (szerk.). 1979. Műtrágyázási irányelvek és üzemi számítási módszer. MÉM Növényvédelmi és Agrokémiai Központ. Budapest. CRANE, K. S. et al., 2005. A rapid turbidimetric potassium test modified for use with the pressurized hot-water extraction. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 36. 2687–2697. EGNER, H., RIEHM, H. & DOMINGO W., 1960. Unterschuchungen über die chemische Bodenanalyse als Grundlage für die Beurteilung des Nährstoffzustandes der Böden II. Chemische Extraktionsmethoden zur Phosphor- und Kaliumbestimmung. Kungl. Lantbrukshögsk. Ann. 26. 199–215. FÜLEKY GY., 1976a. A talaj könnyen oldható P-tartalmának meghatározására használt kivonószerek vizsgálata I. Az AL-, DL-, CAL-, Bray I-, NaHCO3-os, NaHCO3+ NH4F-os és CaCl2-os kivonószer vizsgálata közvetlen kioldással. Agrokémia és Talajtan. 25. 271–283. FÜLEKY GY., 1976b. A talaj könnyen oldható P-tartalmának meghatározására használt kivonószerek vizsgálata II. Az AL-, DL-, CAL-, Bray I-, NaHCO3-os, NaHCO3+ NH4F-os és CaCl2-os kivonószerrel oldott P és a szervetlen foszfátfrakciók korrelációja. Agrokémia és Talajtan 25. 284–296. FÜLEKY GY., 1996. Talajvizsgálatok szerepe a biogazdálkodásban. A Biokultúra Egyesület Információs Centrumának tájékoztatója. 96. 5. FÜLEKY GY., 2002. Magyarország talajainak tápelem-szolgáltató képessége. In: Az agrokémia időszerű kérdései. 53–62. Debrecen Egyetem Agrártudományi Centrum MTK. Debrecen. FÜLEKY, GY. & CZINKOTA I., 1993. Hot water percolation (HWP): A new rapid soil extraction method. Plant and Soil. 157. 131–135. FÜLEKY GY. & THAMM F.-NÉ, 1979. A jelenleg használt foszforvizsgálati módszerek értékelése különös tekintettel az AL-módszer hazai alkalmazhatóságára. In: Az intenzív műtrágyázás hatása a talaj termékenységére. 152–172. MTA Talajtani és Agrokémiai Kutatóintézet. Budapest. HANKS, D. A., WEBB, B. L. & JOLLEY, VON, D., 1997. A comparison of hot water extraction to standard extraction methods for nitrate, potassium, phosphorus and sulfate in arid-zone soils. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 28. 1398–1402. PAAUW VAN DER, F., 1971. An effective water extraction method for the determination of plant-available soil phosphorus. Plant and Soil. 34. 467–481. SÁRDI, K. & FÜLEKY, GY., 2002. Comparison of extractants used for evaluating the bioavailability of soil P and K. Comm. Soil Sci. Plant Anal. 33. 2803–2812. SARKADI J., KRÁMER M. & THAMM F.-NÉ, 1965. Kálcium- és ammóniumlaktátos talajkivonatok P tartalmának meghatározása aszkorbinsav-ónkloridos módszerrel melegítés nélkül. Agrokémia és Talajtan. 14. 75–86.

Talajok AL- és forróvíz-oldható (HWP) P- és K-tartalmának összehasonlítása

249

SCHACHTSCHABEL, P. & BEYME, B., 1980. Löslichkeit des anorganischen Bodenphosphors und Phosphatdüngung. Zeitschrift f. Planzenernährung u. Bodenkunde. 143. 306–316. Érkezett: 2009. szeptember 28.

FÜLEKY – BENEDEK

250

Comparison of the AL- and Hot Water Percolation (HWP)-soluble P and K contents of soils G. FÜLEKY and S. BENEDEK Department of Soil Science and Agricultural Chemistry, Szent István University, Gödöllő (Hungary)

S um ma ry To aid the interpretation of the results obtained using a newly elaborated extraction method (hot water percolation, HWP) for phosphorus and potassium, a comparative analysis was carried out using the official AL method. The phosphorus and potassium contents extracted with the two methods were compared for 315 soil samples, originating mainly from long-term experiments (Keszthely, Karcag, Gödöllő, Putnok, Nyírlúgos, Őrbottyán) and partly from farm fields (Pásztó) and organic farming experiments (Stuttgart). For both phosphorus and potassium, the results obtained with the two methods exhibited a close correlation, though the closeness of the correlation was influenced by the physical and chemical properties of the soils. Despite the great differences in absolute values (on average 10–20 times higher values were obtained with the AL method), the results obtained with the two methods could be interconverted for each location in the light of the above. Further progress in the interconvertibility of the two methods could be achieved using a larger number of samples and by considering the presence of calcium carbonate, in the case of phosphorus, and the soil texture, in the case of potassium, when carrying out the calculations. The water-soluble element content is of outstanding importance, particularly from the environment protection point of view. Table 1. Main characteristics of the analysed soil samples. (1) Place of origin. (2) Number of samples. (3) Humus, %. Remarks: ny: in traces; KA: Upper limit of plasticity according to Arany. Table 2. Characteristic parameters of P content measured by the AL and HWP methods. (1) Place of origin. Remarks: x1 and x2: mean values; R²: correlation between the two methods. Table 3. Characteristic parameters of K content measured by the AL and HWP methods. (1) Place of origin. Remarks: x1 and x2: mean values; R²: correlation between the two methods.