Ugrás a tartalomhoz

Talajtan

Stefanovits Pál, Filep György, Füleky György

Mezőgazda Kiadó

6. fejezet - A talaj szerves anyagai

6. fejezet - A talaj szerves anyagai

A talajban található szerves anyagokat tágabb értelemben a következő nagy csoportokba sorolhatjuk:

  •  a talaj élőlényei és a talajon élő növények gyökérzete,

  •  az elhalt növényi és állati maradványok,

  •  a maradványok bomlása során felszabadult, illetve újraképződött szerves vegyületek.

A szerves anyag utánpótlásának fő forrását a növényi maradványok jelentik, az elpusztult állati szervezetek – jóval kisebb össztömegük miatt – csak másodlagos szerepet játszanak.

A friss növényi maradványokban a szerves anyag mennyisége (a nedvességtartalomtól és a hamualkotó részek arányától függően) általában kevesebb 50 tömegszázaléknál. A leggyakoribb szerves vegyületek: 1. a szénhidrátok (cellulóz, hemicellulóz, keményítő egyszerű szénhidrátok); 2. a fehérjék, peptidek; 3. a lignin (elsősorban a fás növényi részekben, a kukoricaszárban és a gabonaszárban van nagyobb mennyiségben); 4. a zsírok, viaszok, gyanták.

A növényi maradványok átalakulása

A szerves maradványok átalakulása bonyolult lebontó és építő (szintetizáló) mikrobiális folyamatok s a kapcsolódó biokémiai reakciók következménye.

Lebontás. Lebontásnál a nagy molekulájú vegyületeket a mikroorganizmusok kisebb egységekre szabdalják, illetve CO2-dá és vízzé alakítják át. Ennek során három, egymással összefüggő s gyakran egyidejűleg zajló folyamatsorozatot (fázist) lehet megkülönböztetni.

1. Az első (biokémiai) fázis közvetlenül a szövetek elhalása után kezdődik. Ebben a legfontosabb kémiai folyamatok: a hidrolízis és az oxidáció. Következményei: a polimermolekulák részbeni széttöredezése (a keményítőből egyszerűbb cukrok, a fehérjékből peptidek és aminosavak, a ligninből gyűrűs szerkezeti egységek – kinonok, fenolok – szabadulnak fel), s a gyűrűs vegyületek (pl. a fenolok) egy része oxidálódik.

2. Mechanikai aprítás: a makro- és mezofauna tevékenysége.

3. A szerves anyagok enzimes lebontása egyszerű vegyületekre. A heterotróf mikroflóra és mikrofauna a szerves vegyületeket energiaforrásként használja, s a vegyületek egy részét teljesen lebontja, más részét pedig kisebb-nagyobb mértékben módosítja. A legegyszerűbb végtermékek: jól szellőzött talajokban a CO2, H2O, NO–3, NH+4, H2PO–4, SO42–, Ca2+, Mg2+ s a szabaddá vált mikrotápanyagok; anaerob körülmények között pedig CH4 (metán), NH+4, különböző aminok, egyszerű szerves savak (pl. ecetsav, vajsav), toxikus gázok, pl. H2S, etilén (H2C = CH2) képződnek.

A szerves kötésben levő elemek felszabadulását, ásványi formákká alakulását, mineralizációnak (ásványosodásnak) nevezzük.

Humifikáció. A legfontosabb szintetizáló reakciók összessége. A könnyen bontható szerves anyagok, optimális feltételek között, gyorsan mineralizálódnak. A nehezen bontható vegyületek jelentős része pedig polimerizálódva és N-tartalmú anyagokkal összekapcsolódva, nagy molekulájú, sötét színű, viszonylag stabil új vegyületekké, humuszanyagokká alakul.

A lebomlás és a humifikáció kapcsolatát a 6.1. ábra mutatja be. Az ábrából látható, hogy a humuszanyagok képződésében a növényi maradványok valamennyi fontos vegyületcsoportjának (szénhidrátok, fehérjék, ligninek, viaszok-gyanták) szerepe van, másrészt kitűnik, hogy a mineralizáció a humusz egy részét is érinti. Ha a körülmények (a talaj levegőzöttsége, a vegetáció stb.) nem változnak, az évente elbomló humusz mennyisége közel ugyanannyi, mint a képződő új humusz, vagyis egy-egy talajban a humusztartalom közel állandó. Mérsékelt égövben évente átlagosan 3%-a újul meg a humuszkészletnek, a változás azonban csak a könnyebben bomló hányadot érinti, a stabil humuszanyagok évszázadokig is megmaradnak.

6.1. ábra - A mineralizáció és a humifikáció közötti összefüggések vázlata

kepek/6-1-abra.png


A bomlás és átalakulás sebessége. A szerves anyagok bomlásának mértéke és a bomlás sebessége függ:

  • a szerves maradványok kémiai összetételétől (bomlással szembeni ellenálló képességétől)

  • a talaj hőmérsékletétől, vízellátottságától, levegőellátottságától

  • a közeg pH-jától.

Ezek szerepét az alábbiakban foglajuk össze.

A szerves maradványok összetétele. Mivel a bontáshoz a mikrobáknak megfelelő mennyiségű, hasznosítható N-re is szükségük van, szoros összefüggés található a szerves anyagok bonthatósága és C/N aránya között. A nagy N-tartalmú, de alacsony C-tartalmú maradványok gyorsan bomlanak. A kis N-tartalom, ill. a N-hiány viszont erősen korlátozza a lebontást. A gyorsan bontható növényi maradványokban a C/N arány kisebb, mint 30:1 (pl. lucerna, lóhere), a lassan bomló maradványokban (pl. búzaszalma, rozsszalma) pedig nagyobb, mint 80:1. A növények C:N aránya azonban nemcsak a fajtól, hanem a fejlettségi állapottól függően is széles határok között változik (6.2. ábra).

6.2. ábra - Különböző C/N arányú növényi maradványok bomlásának üteme (a) és a C/N arány változása az érés/fejlődés folyamán (b)

kepek/6-2-abra.png


A körülmények hatása a szerves anyagok bontására. A mikrobiális aktivitás hőmérsékletfüggő. A bontásban résztvevő mikroszervezetek – néhány kivételtől eltekintve – 25 és 40 °C közötti hőmérsékleten a leghatékonyabbak. A bontás sebessége 25 °C alatt a hőmérséklet csökkenésével fokozatosan kisebb lesz. Bár a mikrobák vízszükséglete kicsi, működésük csak a megfelelően nedves talajban lehet zavartalan. A túlzott nedvesség visszaszorítja az aerob folyamatokat, de az extrém száraz környezetben is csökken a mikrobiális bontás. A legtöbb mikroba 6–8 pH-tartományban szaporodik a legjobban, mind az erősen savanyú, mind az erősen lúgos közeg csökkenti a biológiai funkciókat.

A mineralizáció és a humifikáció következtében tehát a talaj szerves anyagai állandó dinamikus változásban vannak. Az aerob körülmények a mineralizációnak, az anaerob viszonyok pedig a szerves anyag felhalmozódásának biztosítanak kedvező feltételeket.

A talajba kerülő növényi maradványok szerves C-tartalmának (a lebontó, átalakító és a szintetizáló folyamatok által megszabott) %-os megoszlását – átlagos körülmények között – a 6.3. ábra érzékelteti. Eszerint a szerves C-tartalom túlnyomó része (mintegy 2/3-a) CO2-dá oxidálódik és visszakerül a levegőbe, s csak közel 1/3-a marad a talajban, elsősorban humuszanyagok formájában, kisebb részben pedig a mikroorganizmusok szervezetébe beépülve.

6.3. ábra - A talajba került szerves maradványok C-tartalmának sorsa az átalakulás során

kepek/6-3-abra.png