Ugrás a tartalomhoz

Agrokémia és növényvédelmi kémia

Loch Jakab – Nosticzius Árpád

Mezőgazda Kiadó

6. fejezet - A tápanyagszükséglet megállapítása

6. fejezet - A tápanyagszükséglet megállapítása

A talajok tápanyag-ellátottságának megítélése

A kultúrnövények megfelelő tápanyagellátásához, az ésszerű tápanyag-gazdálkodáshoz ismernünk kell a talajok tápelemtartalmát és a felvételi viszonyokat. A talajok tápanyag-ellátottságát a könnyen oldható tápelemtartalom mennyisége és az egyes tápelemek felvételét befolyásoló talajtulajdonságok alapján ítéljük meg. A növények táplálkozását ezen kívül nagymértékben meghatározza a talajok tápanyag-szolgáltató képessége, ami a tartalékkészletek mennyiségétől és mobilizálhatóságától függ. A talajok tápanyag-ellátottsága kémiai és biológiai módszerekkel vizsgálható.

Biológiai módszerek

A biológiai módszerek közös vonása, hogy a növényi produkció, a növények tápanyagfelvétele, kémiai összetétele, illetve a trágyahatások érvényesülése alapján tájékozódunk az ellátottság felől. A biológiai módszerekhez tartozik a levél- vagy növényanalízis, a tenyészedény-kísérlet és a szabadföldi kísérlet. A biológiai módszerek lehetőséget nyújtanak a növények tápanyagigényének, illetve a talajban lejátszódó kölcsönhatások megismerésére. A talajok tesztelésére felhasználhatók a mikroszervezetek is.

A levél- vagy növényanalízis

A levél- vagy növényanalízis azon alapszik, hogy a növény tápelemtartalma bizonyos határok között arányosan változik a talaj könnyen oldható tápelemtartalmával. A növények tápelemfelvétele azonban az egyéb tulajdonságoktól is függ. A növényekben felhalmozott tápelemtartalom éppen ezért a felvételi viszonyokat is jellemzi. A növényben felhalmozódó tápelemmennyiség nemcsak az aktuális, hanem a tenyészidőszak alatt mobilizálódó tápelemtartalomtól, vagyis a tápanyag-szolgáltató képességtől is függ.

A növény tápelemtartalma és a termés nagysága közötti összefüggést az 56. ábra szemlélteti. Erős tápanyaghiány esetén a növény ásványianyag-tartalma és a termés is kicsi. A tápanyagellátás javulásával a tápanyaghiány csökken, a termés növekszik, de a növény ásványianyag-tartalma csökken, mert a termés növekedtével az ásványianyag-tartalom kezdetben hígul (hígulási effektus). A tápanyagellátás további javulásával a termés és a növény ásványianyag-tartalma együtt növekszik, egészen az úgynevezett határkoncentráció értékéig, amelyet elérve a további termésnövekedésre már nincs lehetőség, csak az ásványianyag-tartalom növekedhet. A határkoncentráció tehát az a legkisebb tápelemtartalom, amelynek jelen kell lennie a növényben ahhoz, hogy a maximális termés kialakulhasson. Amennyiben ennél több tápanyag áll rendelkezésre, a növény ezt is felveszi (luxus felhalmozás). A növények tápanyagigényét meghaladó tápanyag-koncentráció a talajban toxikus hatású ásványianyag-felhalmozódáshoz vezethet a növényben, aminek következtében a termés ismét csökken.

56. ábra - A termés nagysága és a levél ásványianyag-tartalma közötti kapcsolat (In: Mengel 1976)

kepek/56abra.png


Amennyiben a növényben a tápelemtartalom kisebb a határkoncentrációnál, terméskiesés várható. A trágyázási szaktanácsadás szempontjából döntő jelentőségű a határérték pontos ismerete. A határkoncentráció növényfajonként más-más érték. Egy-egy növényfajon belül is eltérő a növény különböző szerveiben és az egyes fejlődési szakaszokban. A határértéket tehát csak növényfajonként adhatjuk meg, egy-egy meghatározott korú növényi szervre. Leggyakoribb a levélvizsgálat, ezért is beszélünk növény- vagy levélanalízisről.

A levél- vagy növényanalízis különböző módszerei ismertek. Hagyományos és szélesebb körben ismert változata szerint a begyűjtött mintákat laboratóriumban vizsgálják, és meghatározzák egy-egy elem összes mennyiségét a kiválasztott növényi részben. A vizsgálat alapján a mintavétel időpontjáig felhalmozott tápelemmennyiségről és a határkoncentráció ismeretében a tápanyag-ellátottságról tájékozódhatunk.

Másik változata a szövetnedv vizsgálata. A kipréselt növényi szövetnedvben félkvantitatív módszerekkel határozzák meg a szerves vegyületekbe még be nem épült szervetlen iontartalmat. A szövetnedvvizsgálatot elsősorban helyszíni, gyors NPK-vizsgálatokhoz használják, az úgynevezett aktuális ellátottság megítélésére. A szabad ionok jelenléte alapján jó ellátottságra, ezek hiánya esetén gyenge ellátottságra következtethetünk.

A növény- vagy levélanalízis hasznosan egészíti ki a talajvizsgálatok adatait. Elsősorban a tápanyaghiányok okának felderítésében nyújt segítséget. Szántóföldön leginkább a nitrogénellátottság tesztelésére használják. Szőlő- és gyümölcskultúrák telepítésénél a talajvizsgálatok alapján adják a műtrágyát, majd levélanalízissel ellenőrzik az ellátottságot. Az álló kultúrákban ugyanis a levélanalízis könnyebben elvégezhető, mint a talajvizsgálat.

A tenyészedény-kísérlet

A tenyészedény-kísérlet agrokémiai vizsgálati módszer, amelyben a tápanyagellátás hatását vizsgálják a termés mennyiségére és minőségére. A módszer előnye, hogy viszonylag kis költségráfordítással számos kezeléskombináció tanulmányozható szabályozott viszonyok között. A tápanyagok pontos adagolása, az állandó, azonos szintű vízellátás lehetővé teszi a szántóföldön évről évre változó mértékben érvényesülő tényezők egy részének kiküszöbölését. Az egyes kezelésekben mért szárazanyag-produkció,kémiai összetétel alapján következtethetünk a talajok ellátottságára, illetve a műtrágyák érvényesülésére az adott talajon.

A tenyészedények általában 8–10 kg talaj befogadására alkalmasak, de lehetnek ennél kisebbek vagy nagyobbak is. A tenyészedény-kísérletekhez különböző jelzőnövények használhatók, legalkalmasabbak a fűfélék, mivel füvekkel nagy egyedszám nevelhető egy-egy edényben. Napi öntözéssel a vízellátás optimális értéken tartható. A csapadék hatása kiküszöbölhető azzal, hogy az edényeket kocsikon helyezik el, amelyeket eső esetén tető alá tolnak. A kezeléseket az adatok statisztikai értékelhetősége érdekében megfelelő ismétlésben kell beállítani.

A rendszeres vízellátás következtében a tenyészedényekben általában lényegesen nagyobb trágyahatások mérhetők, mint szabadföldön, e hatások szabadföldön csak tendenciájukban érvényesülnek, ezért a tenyészedény-kísérletek eredményeit szabadföldi kísérletekben kell ellenőrizni.

Szabadföldi kísérletek

A szabadföldi kísérletek célja a különböző műtrágyák és szerves trágyák hatékonyságának vizsgálata eltérő termesztési feltételek között. A trágyák tartamhatása, elhelyezése a vetésforgóban, őszi-tavaszi megosztása és kölcsönhatása más agrotechnikai tényezőkkel (pl. talajművelés, növényszám) csak szabadföldi kísérletekben vizsgálható. A kémiai talajvizsgálati módszerek határértékeinek megállapítását, ellenőrzését ugyancsak szabadföldi kísérletekben kell elvégezni.

A parcella mérete szerint megkülönböztetünk kisparcellás (általában 50 m2) és nagy parcellás (üzemi) kísérleteket. Az üzemi kísérletek 0,5–1,0 ha nagyságú területen folynak. A parcellák méretét a kísérlet célja, a vizsgált növényfaj, az elrendezés módja, a kísérlet tervezett időtartama és számos egyéb tényező határozza meg. A tudományos igényű vizsgálatokhoz az adatok statisztikai értékelhetősége érdekében a kezeléseket több ismétlésben, véletlen elrendezésben kell beállítani. Az üzemi kísérleteket csak a legszükségesebb kezelésekkel állítják be. Ezeknél is biztosítani kell a több ismétlést a tábla többszöri megosztásával vagy úgy, hogy a kísérletet azonos módon több üzemben, táblán végzik egyidejűleg.

A kísérletek céljuk és kivitelezésük szerint lehetnek egy- és többtényezős kísérletek, pl. növekvő nitrogénadagok hatása azonos PK alapon egytényezős kísérletben vizsgálható. A többtényezős kísérletekben megfelelő kezeléskombinációk alkalmazása esetén több elem, pl. NPK vagy egyéb tényezők hatása és ezek kölcsönhatása is mérhető. A tényezők számának növekedésével egyre bonyolultabbá válik a matematikai-statisztikai értékelés, és a kölcsönhatások érvényesülése miatt sokszor nehéz a hatások különválasztása.

A talaj tápanyag-ellátottságáról, a trágyázás várható eredményeiről a szabadföldi kísérletek adják a legmegbízhatóbb információkat, azonban ezek a legköltségesebbek.

Mikrobiológiai módszerek

A mikrobiológiai módszerek laboratóriumban elvégezhető talajvizsgálati eljárások, amelyekben mikroszervezetek segítségével teszteljük a talajt. Legelterjedtebb az Aspergillus niger módszer, amely azon alapszik, hogy az Aspergillus gomba tápanyagigénye hasonló a kultúrnövények tápanyagigényéhez, és így felhasználható a talaj könnyen hozzáférhető tápanyagkészletének vizsgálatára.

A vizsgálandó talajból szuszpenziót készítünk. A szuszpenzió készítéséhez úgynevezett hiánytápoldatot használunk, amelyből hiányzik a vizsgálandó tápelem. A szuszpenziót beoltjuk a gomba spóráival, és termosztátban, optimális hőmérsékleten tartjuk három napig. Ez idő alatt kifejlődnek a gombatelepek. A gomba tápanyagellátását a tápoldat biztosítja, csak a vizsgálandó tápanyagot veszi fel a talajból.

A gombák micéliumsúlyából következtetünk a vizsgálandó tápelem mennyiségére a talajban. A módszert eredetileg a talaj foszfor- és káliumtartalmának vizsgálatára dolgozták ki, később továbbfejlesztették a magnézium, a vas, a réz, a cink és egyéb elemek vizsgálatára is.

A biológiai módszerek elsősorban a tápanyaghiány kimutatására alkalmasak. A hiánytüneteket előidéző tápanyaghiányt a biológiai módszerek érzékenyen jelzik, a mennyiségi meghatározásokhoz azonban csak korlátozottan használhatók fel. A biológiai módszerek hátránya ezenkívül, hogy többnyire sokkal munkaigényesebbek, mint a kémiai módszerek.

Kérdések

1. Melyek a biológiai módszerek előnyei és korlátai?

2. Mi az alapvető különbség a levél- vagy növényanalízis, illetve a szövetnedv vizsgálata között?

3. Mi a határkoncentráció?

4. Mire következtethetünk a szövetnedv vizsgálata alapján?

5. Milyen célokra ajánlott a növényelemzés?

6. Melyek a tenyészedény- és szántóföldi kísérletezés közös vonásai, és melyek az alapvető különbségek?

7. Mi a tenyészedény-kísérlet előnye és hátránya?

8. Milyen következtések vonhatók le a kisparcellás, illetve üzemi kísérletekből, amelyek az értékelés feltételei?

9. Mire használható az Aspergillus niger módszer?

Kémiai módszerek

A tápanyag-ellátottság megítélése kémiai vizsgálatok alapján úgy lehetséges, hogy az egyes tápelemek különböző oldhatóságú frakcióit speciális kivonószerekkel vonják ki a talajból, majd meghatározzák a mennyiségüket. A vizsgálatok eredményeiből az egyéb talajtulajdonságok figyelembevételével következtetnek a tápanyag-ellátottságra. Többnyire a talaj könnyen oldható, illetve kicserélhető tápelemtartalmát határozzák meg.

A kémiai tápanyagvizsgálatok eredményei csak viszonyszámoknak tekinthetők, amelyek segítségével a különböző talajok tápelemtartalma – azonos módszer használata esetén – összehasonlítható. Még az azonos módszerrel meghatározott tápelemtartalom sem azonos értékű a különböző típusú és tulajdonságú talajokon, mivel a tápelemek felvételét egy-egy talajon más-más tényezők befolyásolják. Ezért a módszerek határértékeit talajtípusonként, illetve a talajok tulajdonságainak figyelembevételével kell megállapítani.

A nitrogénellátottság vizsgálata

Az egyik legnehezebb feladat a talajok nitrogénellátottságának megítélése. A növények számára közvetlenül hozzáférhető formák, a könnyen oldható, illetve kicserélhető NO3- és NH4+-tartalom képezi az aktuális készletet. Ennek mennyisége viszont függ a mikroszervezetek tevékenységétől és a növények felvételétől, emiatt időben állandóan változik. Ezért gyakori az összesnitrogén-, illetve humusztartalom vizsgálata a felvehető formák helyett.

A növények ellátása szempontjából fontos a talaj nitrogénszolgáltató képességének ismerete. A talaj nitrogénszolgáltató képessége a talajtulajdonságok ismeretében az összesnitrogén-tartalom alapján becsülhető. Sarkadi szerint a képződő NO3N mennyisége a 62. táblázatban közölt szorzófaktorok segítségével számítható, az alábbiak szerint.

Nitrogénszolgáltató képesség = N · f · 300 (kg/ha),

N = talaj összesnitrogén-tartalma (%), f = szorzófaktor.

62. táblázat - Szorzószámok a talaj nitrogénszolgáltató képességének megítéléséhez (Sarkadi 1975)

Fizikai talajféleség

Talajtípus

csernozjom

réti, szikes

erdő

Homok

1,5

1,25

1,25

Homokos vályog

1,25

1,0

1,0

Vályog

1,0

0,8

0,8

Agyagos vályog

0,8

0,7

0,8

Agyag

0,7

0,6

0,7


A talajok nitrogénszolgáltató képessége jellemezhető állandó hőmérsékleten és nedvességtartalom mellett végzett érleléssel is. Erre hazánkban id. Várallyay dolgozott ki módszert. Az időigényes érlelés helyett mérhetjük a híg savban hidrolizálható nitrogéntartalmat Tyurin szerint. Mindkét módszerrel a potenciális nitrogénszolgáltatás jellemezhető. Filep az optimális érlelési feltételek között ásványosodó nitrogént tekinti a talaj potenciális nitrogénszolgáltató képességének. A természetes környezetben ténylegesen ásványosodó nitrogénmennyiséget a potenciális szolgáltatóképességből számítja, a talaj nedvességtartalma és hőmérséklete alapján.

Hazánkban az országos tápanyagvizsgálat keretében a humusztartalmat határozzák meg, mivel a humusz és összesnitrogén-tartalom között viszonylag szoros az összefüggés: 1% humusz = 0,06% N. A nitrogénellátottságot a termőhely-kategóriák és a talajok kötöttségének figyelembevételével határozzák meg. NO3N-vizsgálatot esetenként végeznek a gabonák tavaszi nitrogénadagjának, illetve a cukorrépa nitrogénadagjainak megállapításához. (Lásd a következő fejezetet.)

Az ásványi nitrogénformák (NO3N és NH4N) meghatározhatók kálium-kloridos kivonatban. Houba a különböző nitrogénformák meghatározására a kalcium-kloridos kivonást javasolja. A kivonatban az ásványi formákon kívül meghatározható a könnyen oldható, könnyen oxidálható szerves nitrogéntartalom is. Ez utóbbi a könnyen mobilizálható szerves nitrogénkészletek jellemzésére alkalmas.

A foszforellátottság vizsgálata

A talajok könnyen oldható foszfortartalmának meghatározására különböző módszerek ismertek, ezek elsősorban a kivonószer tulajdonságaiban térnek el egymástól. Desztillált vizes extrakcióval csak a legkönnyebben oldható foszforfrakciók oldhatók ki a talajból. A savas kivonószerek a kalcium-foszfátokat, a lúgos kivonószerek a vas-, alumínium-foszfátokat oldják nagyobb mennyiségben.

Hazánkban korábban az Egner–Riehm módszert (DL) használták, a kivonószer sósavas kalcium-laktát volt. A módszer hibája, hogy meszes talajokon nem szolgáltat megfelelő értéket. Helyette az Egner–Riehm–Domingo-módszert (AL) vezették be, a kivonószer ammónium-laktát-ecetsav (pH = 3,7). Az AL oldat erélyesebb és jobban pufferolt kivonószer, mint a korábban használt DL oldat. A talaj foszforellátottságának megítélésénél a termőhely-kategóriákat és a talaj kalcium-karbonát-tartalmát vagy pH-értékét veszik figyelembe.

A könnyen oldható foszfortartalom meghatározható Olsen módszerével is, az extrálóhálóoldat 0,5 mólos NaHCO3-oldat (pH = 8,5). Ismertek ezenkívül különböző frakcionált foszforvizsgálati módszerek, amelyek a különböző oldhatóságú foszforfrakciók elválasztására nyújtanak lehetőséget.

A káliumellátottság vizsgálata

A talaj könnyen oldható káliumtartalmát Magyarországon korábban DL kivonatban, jelenleg pedig az AL kivonatban határozzák meg. A talajt az extrahálóoldatokkal kezelve a kálium részben oldódás, részben ioncsere révén jut oldatba. A káliumellátottság megítélésénél a termőhelycsoportokat és ezen belül a talajok kötöttségét veszik figyelembe. Kívánatos lenne az agyagminőség, illetve a káliumfixálás mértékének meghatározása is.

A magnéziumellátottság vizsgálata

A könnyen oldható magnéziumtartalmat külföldön többnyire kalcium-kloridos kivonatból határozzák meg. Hazánkban kálium-kloridos kivonatban vizsgálják. A határértékek a kötöttségtől függően változnak.

A mikroelemellátottság vizsgálata

A legtöbb mikroelemnek speciális kivonószere ismert. Korábban a vasat, mangánt, rezet, cinket általában savas kivonatokban vizsgálták. A vasat többnyire sósavas kivonatban, a mangánt kénsavas kivonatban, a rezet salétromsavas kivonatban, a cinket sósavban. Ismert az aktív mangán meghatározása, amely a kicserélhető és könnyen redukálható mangántartalomból áll. A cink kivonására használták az ammónium-karbonátos és a kálium-kloridos kivonást is. A bór vizsgálatára a forró vizes kioldás, a molibdén meghatározására az ammónium-oxalát-oxálsav kivonószer terjedt el.

Újabban egyre szélesebb körben terjed a komplexképzőkkel való extrakció. Magyarországon az EDTA-kálium-kloridos kioldást alkalmazzák. A mikroelemvizsgálati módszerek határértékei még nem eléggé ellenőrzöttek. Az ellátottság megítéléséhez a talaj pH-értékét, kötöttségét és humusztartalmát kell figyelembe venni.

Az EUF módszer

Az EUF (elektro-ultra-filtrációs) módszer a tápanyagtartalom frakcionálását teszi lehetővé speciális készülék segítségével. A minták extrakciója desztillált vízzel, növekvő feszültség mellett, egyenáramú elektromos erőtérben, szakaszos. A feszültség hatására az ionok az ellentétes töltésű elektródhoz vándorolnak, és így a kationok és anionok elválaszthatók egymástól. Az anionok az anódszűrletben, a kationok a katódszűrletben gyűlnek össze. A feszültség növelése elősegíti az ionok deszorbeálódását a talajkolloidokról. Így alacsony feszültség (50 V) mellett a könnyen oldható és a lazán kötött ionok mennek oldatba, nagyobb feszültség (200 és 400 V) mellett az erősebben kötött ionok. A vizsgálat a könnyen hasznosítható (aktuális) és a tartalék (potenciális) készletek meghatározását teszi lehetővé. A nitrogén esetében az NO3N és NH4N mennyiségén kívül meghatározható a könnyen oxidálható, oldható szerves nitrogénfrakció is, amellyel a mobilizálható nitrogénkészletek jellemezhetők.

Az oldhatatlan hidroxidokat képező fémek (pl. a magnézium és a nehézfémek) az elektródon kiválnak, ezért ezek nem frakcionálhatók. A magnézium-hidroxid egy része a kémhatásviszonyoktól függően oldódik, és ennek következtében a frakciókban megjelenik. A régi EUF készülékekben 20 °C-on ment végbe az extrakció. Az újabbak fűthetők, az utolsó frakció 400 V-on és 80 °C-on különíthető el. A készülék vázlatos rajza az 57. ábrán látható.

57. ábra - Az EUF készülék sematikus rajza

kepek/57abra.png


A hagyományos tápanyag-vizsgálati módszerek előnye a gyors és viszonylag egyszerű kivitelezés, így nagy sorozatokban is végezhetők. Az EUF módszer speciális eszközigénye és az extrakció időigénye miatt sorozatvizsgálatokra kevéssé alkalmas. A talaj tápelemtartalma hagyományos módszerekkel is frakcionálható.

Kérdések

1. Melyek a kémiai vizsgálati módszerek előnyei a tápanyag-ellátottság megítélésében?

2. Mennyiben tér el a nitrogénellátottság megítélése a többi elem ellátottságának jellemzésétől? Milyen módszerek ismertek az aktuális és potenciális nitrogénellátottság meghatározására?

3. Melyek a különböző foszforvizsgálati módszerek jellemzői, és milyen talajtulajdonságokat kell figyelembe venni az ellátottság jellemzésére?

4. Milyen módszerekkel vizsgálható a talajok káliumellátottsága, és milyen talajtulajdonságokat kell még figyelembe venni?

5. Mit tud a kalcium- és magnéziumellátottság megítéléséről?

6. Milyen módszerek ismertek az egyes mikroelemek mennyiségének jellemzésére?

7. Mi az EUF módszer előnye a klasszikus vizsgálati módszerekkel szemben? Milyen az eszközigény? Min alapszik a frakcionálás?