A kémhatás

1.3.1. A kémhatás és a talajtermékenység kapcsolata

A kémhatás a talaj termékenységének egyik legfontosabb meghatározója, a H⁺ ion mennyisége megszabja az ionok, így a makro- és mikro tápelemek talajoldatba kerülését és felvehetőségét, a talaj fizikai, kémiai és biológiai tulajdonságait. A talajok természetes puffer-képességgel rendelkeznek, a pH-t bizonyos értékhatárok között képesek tartani a savanyító vagy lúgosító hatásokkal szemben. A talajok elsavanyodása természetes folyamat, ami a H⁺ koncentráció változásával jön létre. Ennek több oka ismert. Csapadékos klímán a mészsók ki-lúgzanak, a növény tápanyagokat, így Ca-ot is felvesz, de CO2-ot is kiválaszt. A szerves any-ag lebontásakor CO2, emellett szerves és szervetlen savak keletkeznek (Kemenesy 1972).

A CaCO3 a 8,5 és 7,5 pH tartományban, a szerves és hidratált oxid típusú szervetlen kolloidok 7 és 5 pH között tompítják a változásokat a változó töltések proton-megkötésével. 5 és 4 pH között az agyagásványokhoz kötődő Al-hidroxid-polimerek, 4 pH alatt a szilikátok mállása H⁺-ionokat köt le (Stefanovits et al. 1999a). A puffer-képességet meghatározza a kö-zeg kémhatása, a szervetlen és a humusz kolloidok mennyisége és minősége. A H⁺-ionokat a deprotonált reaktív csoportok, az OH-ionokat a disszociált H⁺ ionok semlegesítik. A humusz-savak puffer-képessége jelentősen nagyobb az agyagásványokénál (Stefanovits et al. 1999b).

Ezért fontos: a humusz fenntartása, növelése, ezen belül

a jó minőségű Ca-telített humuszanyagok növelése,

a kolloidokon kötött kicserélhető kationok mennyisége, és összetétele miatt a talaj kicserélhető és oldott formában lévő, felvehető elemeinek növelése.

A karbonátok - a CaCO3 vagyis a mész - a termékenység fontos indikátorai. A kémhatás és a mész-tartalom kapcsolatában 3-féle talajt különböztetünk meg.

a) Felszíntől karbonátos talajok: a műtrágyázás nem csökkenti a mész-tartalmat.

b) Nyomokban, foltokban karbonátos talajok: a pH szintén semleges, a talaj mészhiányos helyein savanyú foltok alakulnak ki, a pH értékeket szórás jellemzi.

c) Karbonátmentes talajok: egyszeri nagyobb pH csökkenés jellemzi, bizonyítva, hogy a savanyodás kiváltója nem csak a műtrágyázás.

A már elsavanyodott talajoknál a műtrágyázás csak kissé savanyít a továbbiakban.

1.3.2. A kémhatás változása tartamkísérletekben

Az 1965-ben beállított OMTK kísérletekben, az NPK kezelések néhány esetben - de nem következetesen - megváltoztatták a talajok humusz tartalmát. A nitrogén Bicsérd, Putnok,

helyeken statisztikailag igazoltan növelte, Karcagon csökkentette a humuszt. A kálium csak Karcagon gyakorolt (-)-hatást a humuszra.

A műtrágyázás kedvezőtlen a jó minőségű, Ca-telített humuszanyagokra. A Hargitai-féle humusz stabilitási szám igazolhatóan csökkent a N és K kezelések hatására. 100 és 150 kg N/ha a stabilitási szám 2,1-ről 1,8, és 1,3-ra történő csökkenését eredményezte. 100 kg K2O/ha hatására az érték 1,7-re csökkent. Meszezett talajban az érték 3 körüli, míg savanyú talajban töredéke - 0,5 -, nagymértékű a humuszminőség romlása. A szerkezet kialakításában és az adszorpciós tulajdonságok fenntartásában fontos tartós humusz aránya lecsökkent. A szerves anyag lebomlik, a humifikálódás jelentéktelen volt.

A kontroll parcellában mért természetes savanyító hatásokhoz képest a műtrágyázás pár tized pH értéknyi további savanyodást jelentett. A karbonát eltűnésével a savanyodás jelentős, a pH 0,5-1,0 értékkel csökkene. Ezt követően a csökkenés kisebb mértékű volt. Az OMTK karbonát-mentes talajaiban a nagy pH esés a 15. évig beállt, majd a pH a kontroll talajában és a nagy NPK dózisok hatására tovább csökkent. Bicsérd, Karcag, Kompolt és Putnok helyszíneken a kontrollban 1,5, 1,7, 1,7 és 0,6, a nagy NPK kezelésben 1, 0,6, 0,5 és 1,2 értékű pH esés következett be (Blaskó és Zsigrai 2003).

A savanyodás a kontroll parcellákban minden helyszínen jelentkezett. Kiváltó oka a kation-ok kimosódása, felvétele, a környezet-szennyezés. A pHKCI az 1967., 1987., 1999. évben a kontroll talajokban Bicsérden 6,40, 5,60, 5,04; Karcagon 5,70, 4,73, 4,62; Kompolton 5,20, 4,16, 4,22; Putnokon 5,70, 4,48, 4,62 volt (Debreczeni and Kismányoky 2005).

Foltokban karbonátos talajon - mint Keszthelyen - a kémhatás-változás nem volt követ-kezetes a nagy szórások miatt (5,2-7,5). Nagy szórás jellemzett minden kezelést. A nagyobb hatóanyag nemhogy csökkentette, hanem megnövelte a kémhatást. A szórás kiváltója a talaj heterogenitása volt: magasabb térszínen a karbonátosabb réteg a felszínre került, mélyebb térszínekben jelentősebb volt a kimosódás, az elsavanyodás. Az előbbi helyeken nem volt pH csökkenés, az utóbbiakban jelentős volt. Az ismétlések átlagában a kezeléshatás így nem volt egyértelmű. Mészhiányos talajon N nélkül is csökkent a pH, a mezőgazdaság egyoldalúan nem okolható a talajdegradáció kialakulásában. Nagyobb dózisban a PK is savanyít.

Nagyobb N adagoknál (>200 kg/ha) toxikus tüneteket figyelhetünk meg: klorotikus, sárga elszíneződések a leveleken, a növényállomány fejlődésben elmarad. A savanyúság növekedé-sével 5,5 pH alatt növekszik a toxikus elemek (Al, Fe, Mn Cu - gyökérmérgek) koncentrációja a növényekben is. Egyik kísérleti helyen sem nőtt jelentősen a toxikus elemek mennyisége. Kísérletünk két fő növénye a búza és a kukorica kevéssé érzékeny a toxicitásra.

Elméletileg azt várnánk, hogy a tartalom a pH csökkenésével nő. A mikroelem-tartalék azonban kimerülőben van a savanyú talajokban. Lúgos kémhatáson viszont a karbonátosság vezet mikroelem-hiányhoz, felvehetőségük csökkenésén át. Ezért, nagy hang-súlyt kell fektetni a kémhatás fenntartására és a mikroelem-ellátásra.

A növénytermesztési rendszerekben eltérő a savanyodás mértéke. A kukorica-búza bikultúrához képest a kukorica monokultúra savanyítóbb, ami azzal magyarázható, hogy a kukoricaszár a búzaszalmához képest akár kétszer annyi Ca (0,4 a 0,7%-hoz) és Mg-ot tartal-mazhat, jelentősen több kukoricaszárat betakarítanak be, emellett a kukorica K igényes, nagy mennyiségű, savanyító hatású K-t igényel (Blaskó és Zsigrai 2003).

A műtrágyázás befolyásolja a kicserélhető kationok mennyiségét. A Ca mennyisége az OMTK talajaiban még nem érte el a kritikus értéket, ahol hiánya (-)-an befolyásolná a talajter-mékenységet. A pH előbb csökken, mint hogy a Ca-hiány jelentkezne. Kompolton volt a legrosszabb a helyzet. A Ca telítettség 50%, más, kevéssé savanyú helyeken 65-75% volt.

Keszthelyen a kicserélhető kationok mennyiségére nem voltak hatással a műtrágya adagok.

A talaj konzervatív tulajdonsága, nehezen változik.

Az Arlington-i (1962-) tartamkísérletben a 75kg N/ha NH4NO3 már savanyító hatású volt.

A kontrollban 5,6, a kezelésben 4,8 volt a pHH2O. A kicserélhető kation mennyiség - a Mg 36, a Ca 31%-kal - szignifikánsan csökkent, ami ellentétes az OMTK adataival, ahol a Ca-csökkenés hibahatáron belül volt. A kation kicserélő képesség negatívan korrelált a N dózisokkal (Barak et al. 1997). Más kísérletekben hasonló változásokat mutattak ki. Kukorica monokultúrában 168 és 336 kg N/ha 5 év alatt 20 és 30% (Blevins et al. 1977), 224 kg N/ha 40 év alatt 40%-kal csökkentette a kation kicserélő képességet (Schwab et al. 1989).

A szerves inputok, és növényi maradványok hatására eltérő mértékben növekszik a pH.

Több okra vezethető vissza. Ezek a következők:

1) a lúgosságot okozó kationok felszabadulása; 2) a maradvány N ammónifikációja és nitri-fikációja - OH^- és H⁺ keletkezik; 3) a talaj kémhatása, ami befolyásolja az ásványosodást, a szerves vegyületek asszociációját is disszociációját; 4) a szerves maradvány kiadás gyakorisá-ga, mennyisége, a lebomlás intenzitása (Noble et al. 1996; Tang and Yu 1999; Xu et al.

2005).

A növények - leginkább a kétszikűek - több kationt tartalmaznak, mint aniont, felhalmozó-dásuk a negatív töltésű szerves savak következménye. A szerves savak lebontása H⁺-t igényel, ez vezet a pH emelkedéséhez, ami a lebontás korai szakaszára igaz. Pocknee és Sumner (1997) rámutatott, hogy a maradvány bázikus kation koncentrációja szorosan korrelált a talajok pH növekedésével. A hatás a növény N-tartalmától is függ, így a pillangósok

kedvezőbb hatásúak. 4,5 pH alatt a nitrifikáció a nitrifikáló baktériumok hiánya miatt nem megy végbe, ezért az ammónifikáció felé tolódtak el a lebontó folyamatok.

Figyelembe kell venni a növény N-felvételét is. Egyenlő mértékű NO3- és NH3+ felvétel esetében a műtrágyázás hatása semleges. Ekkor a növényi maradványból felszabaduló kationok kémhatást emelő hatása a meghatározó (Bolan et al. 1991).

A keszthelyi szerves és műtrágyázási tartamkísérletben bizonyított az istállótrágyázás jelen-tős szerepe a talajsavanyodás mérséklésében (Hoffmann és Berecz 2007; Kovács et al. 1988).

A csapadékkal földre jutó atmoszférikus N 2,61 kg NH4-N/ha, ami 0,5 kmol/ha/év savas esőnek felel meg. A mezőgazdasági terhelés ennek 25-szerese. Így 30 éves kezelés 750 év savas, és több ezer év természetes csapadék hatásának felel meg (Barak et al. 1997). A Rothamsted-i (1853) 150 éves adatsor szerint a savas eső jelenti a savanyodás fő forrását, jelentősebb a szerves anyag lebontásnál és a növényi elemfelvételnél. A N kiülepedése 43 kg/ha/év is lehet (Goulding et al. 1998). A Broadbalk-i hosszú távú N egyensúly alapján 38, liziméteres vizsgálatokban 37kg N/ha/év értéket kaptak. Gyepkísérletben a pH 5,6-ról 1, szukcessziós kísérletben 7,1 pH-ról 3 egységgel csökkent a 140 év során. A nagy mészadaggal meszezett talaj nem savanyodott el (Goulding and Poulton 2003).

Főleg a N- és a K-tartalmú műtrágyák esetében kell számolni savanyító hatással. A legtöbb N-műtrágya savanyító-hatású, ezért kis puffer-kapacitású talajon használatuk nem ajánlott. A mész és dolomit-tartalmú műtrágyák kevésbé savanyítók. A K2SO4, ill. a KCl is savanyító hatású. Fontos optimális adagú, szakszerű alkalmazásuk (Loch 1999a). Sok műtrágyát fizioló-giai savanyító hatás jellemez. A legfontosabb savképző reakció az ammónia mikrobiális oxi-dációja, melynek során H⁺ képződik. A savanyúságot okozója: ha a N mennyisége több mint amennyit a mikroorganizmusok átalakítani, és a gyökerek felvenni képesek (Barak 2000). A műtrágyázás során jelentős mennyiségű Ca-ot is kijuttatunk talajainkba, kísérőelemként elő-fordul a legtöbb műtrágyában. Szuperfoszfátban 100 kg P2O5-re 98, pétisóban a hatóanyagra 64 kg Ca jut. A N és a K nem jelentősen csökkenti a talaj Ca-tartalmát (Kismányoky 1993b).

Nem a műtrágyázás jelentős csökkentését kell célként kitűzni. A radikális hatóanyag-megvonás a talajtermékenység, így a termés csökkenéséhez vezet. A trágyázás határozza meg elsődlegesen a termést, ezért kiemelt fontosságú a szakszerűen kivitelezett tápanyag-ellátás.