A humuszosodás (az ásványok mállása mellett) az egyik legalapvetőbb talajképződési folyamat. Eredményeként kialakul a talajok „A” szintje, amely jelenlegi vastagságát több száz vagy akár több tízezer év alatt érte el. A humuszosodás gyakorlatilag a légkör szén-dioxid tartalmának szerves kötésben történő felhalmozódását jelenti. A vegetációs időszak során a növények széndioxidot és vizet vesznek fel, amiből a napfény segítségével nagy energiájú szervesanyagokat és oxigént állítanak elő. Amikor a növény elpusztul, a szármaradványokkal, szervesanyagokkal ez a szén kerül bele a talajba.

A talajba került szervesanyagoknak két sorsa lehet.

(1) A növényi biomasszával a talajba került szervesanyag egy része (a tudományos irodalomban particulate organic matter) mikrobiálisan könnyen hozzáférhető, így az könnyen lebomlik, majd széndioxid formájában újra a légkörbe jut. Ezt nevezzük talajlégzésnek.

(2) A talajba bekerült szervesanyag másik része az agyagásványokhoz kötődve tud stabilizálódni, valamint a talajmorzsák, aggregátumok mikropórusaiba zárva „menekülhet meg” a mikrobiális lebontástól (a tudományos irodalomban mineral-associated organic matter). Tulajdonképpen ezt a folyamatot nevezhetjük humuszosodásnak vagy felhalmozódásnak.

A stabilizálódott szervesanyag felelős a talajok porózus szerkezetének, vízálló talajmorzsáinak kialakulásáért. A légzés és felhalmozódás két ellentétes folyamat, amelynek viszonya hozza létre a talaj ún. egyensúlyi szervesanyag-tartalmát. A szervesanyagoknak körülbelül 58%-a szén. A laboratóriumi jegyzőkönyvekben humusztartalomként szereplő paraméter az összes szervesanyag-tartalmat jelenti a talajban (könnyen bomló és stabil), amelyet 1,72-vel osztva kapjuk meg a talaj összes szerves széntartalmát.

A talajképződés során a humuszosodási folyamatok erőssége igen különböző lehet

A talajképződéssel kialakult „A” szint és szervesanyag-tartalom a növénytermesztési technológiáktól függően változik, hiszen a folyamatok erőségét mi magunk is befolyásolhatjuk. A változások nem gyorsak, sokszor egy évtized kell ahhoz, hogy jól mérhető változásokat érjünk el. Azonban minden kisebb előrehaladásnak szignifikáns hatása lehet a talajok biológiai aktivitására, vízbefogadó- és vízmegtartó képességére, szerkezetére.

Sajnos a mezőgazdasági talajokat jelenleg nagyobb valószínűséggel érinti a szervesanyag/szén-veszteség, mint a növekedés. A talajművelésnek már önmagában kulcsfontosságú szerepe van a szerves szénforgalom alakulásában. A talajművelés intenzitásával fokozódik a talajlégzés, és a szénveszteség mértéke nő. A talajművelés menetszámának minimalizálásával azonban jelentősen csökkenthető ez a veszteség.

Tartamkísérletek bizonyították, hogy az elmúlt évtizedekben a szántás mellett a rendszeres istállótrágyázás vagy zöldtrágyázás sem okozott jelentős szervesanyag-tartalom növekedést. A talajművelés intenzitásának, irányának és mélységének az eróziós és deflációs humuszveszteségekre is szignifikáns hatása van. A talajok szervesanyag-tartalma anélkül nem növelhető, hogy a mulcsfedést nem biztosító, a lefolyást és a porviharokat okozó talajművelési gyakorlattal fel nem hagyunk.

A táblán hagyott vagy kijuttatott szervesanyagok (szármaradványok, istállótrágya, komposzt) mennyisége ugyancsak meghatározó tényező. A legújabb kutatások azonban kimutatták, hogy a helyben, a szántóföldön megtermelt biomassza (takarónövények) az egyéb input szervesanyagokhoz képest hatékonyabban gyarapítja a szénkészleteket a talajban.

A növények gyökerei által talajba pumpált „folyékony szén” (rhizodeposit) és maga a gyökértömeg nagyobb mértékben járul hozzá a talajok széntartalékaihoz, mint a takarónövény föld feletti biomasszája. A fotoszintetikus produkció akár 10-40%-át képesek a növények a talajba juttatni, amellyel a mikrobákat táplálják. A föld feletti biomassza takarás (élő és holt mulcs), a vízgazdálkodás javítása és az erózió megelőzése révén, közvetve szintén hozzájárul a talaj széntartalmának növeléséhez.

A talajmegújító technikákkal kezdetben elsősorban a talajok ún. labilis széntartalmát tudjuk növelni. Ennek a labilis széntartalom növelésének nagyon jelentős pozitív hatása van a talajegészségre, így a növények egészségére és terméshozamára is, hiszen a tápanyag-mobilizálásban aktív mikrobák számára táplálékforrást jelentenek. Azonban a talaj szervesanyag-felhalmozás klímavédelmi intézkedésként csak akkor hatékony, ha a szén tartósan, stabil humuszanyagok formájában tárolódik és a CO₂ hosszú távon távozik a légkörből.

Amennyiben a gazdaságok csökkentik vagy leállítják a talaj szervesanyagát növelő vagy fenntartó intézkedéseket, akkor a talajban megkötött labilis szén CO₂ formájában újra felszabadulhat. Ezt a globális felmelegedés gyorsítja is, hiszen a szervesanyag sokkal gyorsabban bomlik le a jövőben a magasabb hőmérséklet miatt. Azonban a lebomlás ellen hathat a csapadékmennyiség csökkenése és eloszlásának szélsőségessé válása.

Ahhoz, hogy helyesen értékelni tudjuk az elért eredményeket, tisztában kell lennünk az adott talaj potenciális szénmegkötő kapacitásával és a szervesanyag-tartalom aktuális szintjével. Az egyes talajtípusok és klimatikus régiók eltérő szénmegkötési potenciállal rendelkeznek, amit meghatároz például a talajok kationcsere kapacitása, agyagásvány-tartalma és minősége, kémhatása, de maga az éghajlat is. Az ásványi kolloidokban szegény homoktalajon gazdálkodók például potenciálisan kevesebb szenet tudnak megkötni humusz formájában, mint a kötöttebb, agyagosabb talajon tevékenykedő kollégáik.

Ha a talajkímélő agrotechnikák konkrét hatását szeretnénk meghatározni, akkor a változást nem csak a kiindulási állapothoz képest, hanem ezzel párhuzamosan egy konvencionális kontroll parcellával együtt is érdemes vizsgálni. Az lesz az új agrotechnika pozitív hatása, amit az időszak végén a kontroll parcellához (korábbi technológia) képest ki lehet mutatni. A különböző karbonprogramokban a széndioxid-tanúsításnál általában az adott tábla kiinduló állapotát veszik figyelembe, és nem a kontroll területeket. Ez esetben azonban nem lehet számszerűsíteni a különböző beavatkozások önálló hatását.

A következő táblázatban egy példát mutatunk be a talaj szervesanyag-gazdálkodási tulajdonságainak jellemzésére és két különböző talajművelési rendszer hatásának összehasonlító elemzésére. A vizsgált két táblán 10 éve szisztematikusan eltérő talajművelési módot folytattak egy kb. 10%-os lejtésű barna erdőtalajon (Zala megye). Az eredmények alapján ki lehet számolni, hogy önmagában a szántásról a mulcsművelésre való átállásnak milyen hatása volt a talaj szervesanyag-tartalmára.

Két talajművelési rendszer összehasonlítása 10 év után a talaj szervesanyag-gazdálkodási tulajdonságai alapján (Zala megye)

A változások gyakran nem az összes szervesanyag-tartalomban mérhetők először, hanem a labilis széntartalomban. A labilis szervesanyagok mennyisége sokkal érzékenyebb a talajművelésben, vetésforgóban, szervesanyag-gazdálkodásban bekövetkező változásokra, mint a humusztartalom vagy összes szervesanyag-tartalom, és összefüggésben van a talajlégzéssel és mikrobiális aktivitással. Amikor a szervesanyag-felhalmozódás elindul a talajban, vele együtt a mikrobiális aktivitás révén természetesen a talajlégzés is fokozódik.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy a regeneratív talajművelés több szén-dioxidot bocsát ki a légkörbe, hiszen az egyenleg számít, vagyis a megkötött szén és a kibocsátás egyenlege. A talajlégzés és CO₂-kibocsátás önmagában tehát nem tájékoztat minket a talaj szervesanyag-forgalmáról. Csak a felhalmozódás és a kibocsátás párhuzamos vizsgálata adhat választ arra, hogy jó úton járunk-e a regeneratív gazdálkodás megvalósításában.

A talajlégzés pillanatnyi állapotát mérve a talajéletről tájékozódhatunk, amely szintén nagyon érzékeny paramétere a talajegészségnek. Emellett nagyon lényeges lehet az is, hogy a szerves széntartalom mellett a szerves nitrogén-felhalmozódás milyen ütemű, hiszen a talajban bekövetkező változásokkal a tápanyag-gazdálkodási technológiát is módosítanunk kell idővel.

A talajban bekövetkező változások felismerése hozzájárulhat a jobb és következetesebb döntésekhez, és a termésbiztonság növeléséhez. Emiatt nagyon fontosnak tartjuk az agrotechnikai elemek talajra gyakorolt hatásainak módszeres vizsgálatát és monitorozását.

Szerző: Juhos Katalin

IRODALOM

Bongiorno, G., Bünemann, E.K., Oguejiofor, C.U., Meier, J., Gort, G., Comans, R., Mäder, P., … de Goede, R.G.M., 2019b. Sensitivity of labile carbon fractions to tillage and organic matter management and their potential as comprehensive soil quality indicators across pedoclimatic conditions in Europe. Ecological Indicators 99, 38–50. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.12.008

Juhos, K., Nugroho, P.A., Jakab, G., Prettl, N., Kotroczó, Z., Szigeti, N., Szalai, Z., Madarász, B. 2024. A comprehensive analysis of soil health indicators in a long-term conservation tillage experiment. Soil Use and Management 40(1), https://doi.org/10.1111/sum.12942

Kassam, A., Friedrich, T., Derpsch, R., 2019. Global spread of conservation agriculture. International Journal of Environmental Studies 76, 29–51. https://doi.org/10.1080/00207233.2018.1494927

Kopittke, P.M., Dalal, R.C., Finn, D., Menzies, N.W., 2016. Global changes in soil stocks of carbon, nitrogen, phosphorus, and sulphur as influenced by long-term agricultural production. Global Change Biology 23 (6), 2509–2519. https://doi.org/10.1111/gcb.13513

Lehtinen, T., Schlatter, N., Baumgarten, A., Bechini, L., Krüger, J., Grignani, C., Zavattaro, L., … Spiegel H., 2014. Effect of crop residue incorporation on soil organic carbon and greenhouse gas emissions in European agricultural soils. Soil Use and Management 30, 524–538. https://doi.org/10.1111/sum.12151

Li, Y., Chang, S.X., Tian, L., Zhang, Q., 2018b. Conservation agriculture practices increase soil microbial biomass carbon and nitrogen in agricultural soils: A global meta-analysis. Soil Biology and Biochemistry 121, 50–58. https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2018.02.024

Madarász, B., Jakab, G., Szalai, Z., Juhos, K., Kotroczó, Z., Tóth, A., Ladányi, M., 2021. Long-term effects of conservation tillage on soil erosion in Central Europe: A random forest-based approach. Soil and Tillage Research 209, 104959. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.104959

Parfitt, R.L., Giltrap D.J., Whitton, J.S., 2008. Contribution of organic matter and clay minerals to the cation exchange capacity of soils. Communications in Soil Science and Plant Analysis 26, 1343–1355. https://doi.org/10.1080/00103629509369376

Topa, D., Cara, I.G., Jităreanu, G., 2021. Long term impact of different tillage systems on carbon pools and stocks, soil bulk density, aggregation and nutrients: A field meta-analysis. Catena 199 (9), 105102. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.105102