A nitrogén a talajban elsősorban szerves anyagokhoz, a szerves szén-vegyületekhez kapcsolódik, és akár több mint 99%-ban szerves formában, a mikrobákban, a növényi maradványokban és a talaj egyéb szervesanyagaiban fordul elő. Ez az arány még intenzíven nitrogénműtrágyázott körülmények között is igaz, hiszen a talajok összes szerves nitrogéntartalma akár több tonnányit tesz ki hektáronként a felső 0-30 cm-es talajrétegben. A szerves nitrogénből ammonifikáló és nitrifikáló mikrobák tevékenysége által keletkezik a növények számára is felvehető ásványi nitrogén (nitrát, nitrit, ammónium). A légköri (elemi) N₂-t néhány baktériumtörzs képes megkötni, ami szintén az ásványi nitrogént növeli a talajban.

A talaj szervetlen nitrogénformái, így a műtrágya hatóanyagok is, nagyon gyorsan változó összetevői a talajoldatnak, és a nitrogén gyors körforgásának köszönhetően jelentős veszteségekre lehet számítani a nem megfelelő N-menedzsment esetén. Bemosó csapadék hiányában a karbamidból pl. akár 30-50%-os hatóanyag-kipárolgással is számolhatunk ammónia formájában. A bemosódó karbamid hatóanyag néhány nap alatt ammóniummá hidrolizál, ami pár hét alatt nitrifikálódik a talajban, vagyis nitráttá alakul. Ismert, hogy a nitrát gyorsan kimosódhat a talajból, hiszen negatív töltése révén nem kötődik meg a talajkolloidokon. A N-műtrágyák ammónium-tartalma is néhány hét alatt nitráttá alakul. Végül tehát mindenfajta nitrogén hatóanyag hasonló sorsra jut.

A nitrátkimosódási veszteség mértéke a csapadékviszonyoktól, a talajok vízáteresztő képességétől és a műtrágyázás intenzitásától függően éves szinten 10-85 kg/ha N között alakul. A talajok természetes nitrifikációja általában gyorsabban megy végbe, mint ahogyan a tavaszi vetésű növények nitrogén-felvétele igényelné. Mire ezek a növények elérik a N-felvételük legnagyobb intenzitását, addigra a talajoldat nitrát-tartalma már csökkenő tendenciát mutat a kimosódási és egyéb veszteségek miatt.

Az ún. trágyázási hatásgörbék a növekvő dózisú N-műtrágyák termésre gyakorolt hatását mutatják adott termőhelyen és adott évben. Az ugyanolyan csapadékviszonyokkal rendelkező, de két különböző talajtípus közötti jelentős különbséget jól szemlélteti a következő ábra. Látható ebből az egy példából is, hogy azokon a talajtípusokon, ahol jelentős a N-műtrágyák termésnövelő hatása, a túl magas dózisok kockázata is számottevő lehet, hogyha nem áll rendelkezésre mindig ideális csapadékmennyiség.

1. Ábra: Nitrogén-műtrágyázási hatásgörbe

A csökkenő hozamnövekedés trendjének ismeretében elvileg könnyen meghatározható a műtrágyaárak és a várható felvásárlási árak tükrében racionálisnak tekinthető nitrogén műtrágyázási szint minden talajtípuson. Az eltérő évjáratok hatása azonban jelentősen befolyásolja, hogy a termésben mennyire realizálódik a kijuttatott N-dózis. Az évjárathatás pedig szintén talajtípus-függő.

Emiatt nem érdemes sajnálni az energiát a múltbéli adatok összegyűjtésére és áttekintésére sem. Igen tanulságos, ha például kiszámítjuk a kijuttatott hatóanyagok és a betakarított főtermés tápanyag-tartalmának egyenlegét az utóbbi 5-10 évre. A következő ábrán egy gazdaság tábláinak kukoricára számított éves átlagos N-mérlege látható. A bevételi oldalon a kukoricára minden évben kijuttatott 160 kg/hektár N-hatóanyag (MAS formájában), a kiadási oldalon pedig az utóbbi 10 évben a betakarított kukoricaterméssel elvitt N-mennyiségek szerepeltek. A vetésforgóban 6-7 alkalommal fordult elő kukorica, és a többi növény műtrágyázása is egységesen történt.

2. Ábra: Nitrogénmérleg számítás

A nitrogén műtrágya felhasználás hatékonyságát praktikus az ún. „recovery efficiency” értékkel (visszanyerési hatékonyság) is jellemezni. Ezt úgy számíthatjuk ki, hogy a műtrágyázott növény szemterméssel kivont N-tartalmából kivonjuk a nem műtrágyázott növény szemtermésének N-tartalmát, majd elosztják a kijuttatott N-hatóanyaggal és szorozzák 100-zal.

Vagyis, ha pl. 10 t/ha kukoricám termett 150 kg N-nel, de műtrágyázás nélkül 6 t/ha teremne, akkor a visszanyerési hatékonyság: (10×18–6×18)/150×10=48%. Ez az érték annál kisebb, minél nagyobb N-dózisokat használunk, és annál nagyobb, minél gyengébb a talaj természetes N-szolgáltató képessége. Egy felmérés szerint az Európai Unió szántóterületein az átlagos „recovery efficiency” 69%. (Akit érdekelnek a részletek, ajánlom elolvasni a lent hivatkozott cikkeket.)

Azt látjuk, érzékeljük, hogy egyes (humuszosabb) talajtípusokon kevesebb N-műtrágya nélkül is több terméshozam érhető el, mint másokon. Egyes nézetek szerint 1% humusz nagyságrendileg 40 kg/hektár/év ásványi N hatóanyagot szolgáltat a növények számára a mineralizációja révén. Ez azonban jelentősen függ a talajok fizikai féleségétől, víz- és tápanyagmegtartó képességétől (kationcsere kapacitás), valamint a talajbiológiai aktivitástól. Mindezt lemodellezni minden egyes termőhelyre, klimatikus és domborzati körülményekre szinte lehetetlen.

A problémát az oldhatja meg, ha közvetlenül a potenciálisan felvehető szerves nitrogénformákat mérjük a talajban. Ezzel a talajok mikrobiológiai aktivitása is jellemezhető egyben, így a műtrágya reakciókról és hasznosulásról sokkal megbízhatóbb információt kapunk.

A következő ábrapár azt mutatja be, hogy a talajban mérhető ún. amino-nitrogén átlagosan milyen mértékben támogatja a növényeket hozzáadott N-műtrágya nélkül. Minél több támogatást kapnak a növények a talajok szerves nitrogén tartalékaiból, annál kisebb mértékben kell azt nekünk kiegészíteni, és annál kisebb hatása van a N-műtrágyázásnak.

4. Ábra: Nitrogén dózisok tervezése

A nitrogén körforgalom jellegzetességeiből következik, hogy a műtrágya-felhasználás hatékonyságát elsősorban a növények fejlődéséhez és a talajok természetes nitrogénszolgáltató képességéhez igazodó dózisokkal és megosztott kijuttatással lehet javítani.

Szerző: Dr. Juhos Katalin

IRODALOM:

Omara, P., Aula, L., Oyebiyi, F., Raun, W.R. (2019): World cereal nitrogen use efficiency trends: Review and current knowledge. Agrosystems, Geosciences & Environment 2(1), https://doi.org/10.2134/age2018.10.0045

Hans J. M. Grinsven, Lex Bouwman, Kenneth G. Cassman, Harold M. Es, Michelle L. McCrackin, Arthur H. W. Beusen (2015): Losses of ammonia and nitrate from agriculture and their effect on nitrogen recovery in the European Union and the United States between 1900 and 2050. Journal of Environmental Quality 44(2), https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.2134/jeq2014.03.0102

Tudj meg többet a tápanyag-gazdálkodási szaktanácsadásról.