Ásványi forrásnak azokat az anyagokat nevezzük, amelyek természetes úton, természetes folyamatok által képződnek, és alakulnak át vagy bomlanak el.
Az „ásvány” mint fogalom nem mindig ugyanabban az értelemben szerepel a biológiai, vegyi vagy agrárágazati nomenklatúrában, és ez esetenként félreértésekhez vezet. A növényi tápanyagok esetében például az ásványnak, ásványi anyagnak nevezett komponensek egyszerű vagy komplex ionok, mint a kalcium Ca2+, kálium K1+ vagy szulfát [SO4]2–, míg földtani szempontból ezek csak alkotói az ásványoknak, a vegyületeknél komplexebb szerkezettel, leggyakrabban kristályrácsba rendeződve. Néhány egyszerűbb példát az 1. táblázat tartalmaz, vastagítva a gyakori ásványok.
A K+1 egyik előnyös formája az arkanit nevű K2SO4 vagy a mekallit nevű KHSO4, és bár a mezőgazdaságban felhasznált anyagok ipari termékek, nem ásványi eredetűek, de úgy kémiai összetételben, mint szerkezetben megfelelnek az ásványi formának, ezért azzal azonosnak tekinthetők. A természetben azonban úgy a K, mint a Ca egyik fő ásványi talajerőforrása a földpátok, amelyek kristályrácsának elbontásával (1. kép), a baktériumok által felgyorsított hidrolízis során szabadulnak fel ezek az elemek.
A szövegben előforduló ásványnevek kémiai képlete a mineral.hermuz.hu oldalon megtekinthető.
Magnéziumforrásként a talajban főleg a fillo- vagy rétegszilikátok szolgálnak, mint a kloritcsoport és biotitcsoport, míg a Mg-egyensúly és -forgalom fenntartásában az agyagásványok közül a vermikulit- és szmektitcsoport tölt be fontos szerepet. További Fe-Mg és Mg-Ca szilikátok is szolgálhatnak forrásként, alapvetően a szilikátos vagy karbonátos típusból. A karbonátásványok, pl. dolomit CaMg(CO3)2 egyben lehet Ca- és Mg-forrás is, azonban felszíni körülmények között is képződhet, így akár a talajoldatok Ca- és Mg-tartalmát is. Ezt a helyzetet súlyosbíthatja, ha dolomitszemcsék állnak rendelkezésre a talajoldat által elérhető módon, ugyanis a kristályok felületére való ráépülés és továbbnövekedés mértéke felülírhatja a bakteriális kioldódás mértékét. A Mg-forrás ásványtípusok alapján egyes talajok természetes módon Mg-ban szegényebbek lesznek, mint a K- és Na-ban gazdag szilikátos kőzeteken kifejlődő talajok. Ezt persze ellensúlyozza, sőt akár felül is írhatja a szél által szállított ásványi porok kiülepedése.
A szilícium felvehető formában a szilikátásványokból szabadul fel, mivel a SiO2 ásványok (főleg kvarc) oldhatósága túl alacsony, még a baktériumok és szerves savak jelenlétében is, így csak elhanyagolható arányban járulnak hozzá a tápanyagforráshoz. Az egyensúlyi tápanyagforgalomhoz nagyban hozzájárul a tény, hogy az ásványi makronutrienseket szolgáltató anyagok is főleg a szilikátok, így egyben a Si-körforgalomhoz is hozzájárulnak. Feltehetőleg kevésbé köztudott tény, hogy a szilícium ionos Si4+ vagy elemi Si formában nem stabil a természetes oldatokban, ha nem a szilikát [SiO4]4- tetraéder hidrát-komplexumaként van jelen az elektrolitban, akkor már beépült a szerves molekulák összetételébe. Ebből adódóan, az elbontott ásványokból kilépő szilikát alapvetően fontos a talajkolloid szervetlenásványi anyagának a képzésében, amit alumínium hiányában nem tud megtenni.
Viszont a szerves savakból és kationokból képzett elektrolit, mint a talajoldat pH-ja, a növekvő [SiO4]4- tartalommal savas irányba tolódik el…
A foszfor ásványi formában csak nagyon kevés talajban lévő ásványban és csekély mennyiségben található meg, ezek közül is a legfontosabb az apatit, amely majdnem minden kőzetben megtalálható akár százalék közeli foszfáttartalmat hordozva. Az üledékes kőzetekben lehet biológiai eredetű is, gerincesek maradványaiból és szerves anyagból mineralizált formában, ami a kőzet talajában is magasabb foszfáttartalmat eredményez. Foszfátásványokból további számos típus létezik, mint Al-, Fe- és Ca-foszfátok, és ezek akár természetes forrásként is szolgálhatnak, de oldódásuk csak bázikus közegben történik. Így egy instabillá vált talajban, ahol az Al- és Fe-háztartást felborította a téves gazdálkodás, egy alkalmatlan foszfátos kezelés beindíthatja ezeknek az ásványoknak a kicsapódását a talajkolloidban, ami akár az egész tápanyagháztartást is felboríthatja.
A kén jelentős része a szerves körforgás által van jelen a talajban, illetve a talajban képződő S-tartalmú ásványok is ebből a forrásból képződhetnek leginkább. Az egyik ásványi forma, amely forrásként vagy a körfogás részeként is szerepelhet, a szulfidos, azaz redukált kén, például a pirit (Fe2S, „bolondok aranya”) formájában. Ennek a formának a nagyobb arányú jelenléte azonban károsíthatja a talajt, oxidációja ugyanis savas közeget hoz létre. Oxigén – főleg vízben oldott – jelenlétében viszont lassú oxidációval szulfáttá alakul, illetve a szerves forrásból kiszabadulva is így válik ki. Ez talán ok-okozati összefüggésben is állhat a megfigyeléssel, mely szerint a tápanyag-utánpótlásban a S megfelelő bevitele a szulfátos forma, két alapvető részlet fölött azonban nem ugorhatunk át. Egyrészt, milyen oldhatóságú és kationtartalmú szulfátot válasszunk? Másrészt a szerves formában lévő ként vagy szulfátot a baktériumok képesek-e átalakítani egy szervetlen-ásványi köztes – kolloid – fázis nélkül? A talajok kénháztartásáról beszélve nem feledkezhetünk meg a légköri hozzájárulásról sem; köztudottan a vulkáni tevékenység az egyik alapvető folyamat a kéndioxid és szulfát természetes felszíni körforgásában. Erre nyomja rá bélyegét a füstgázok S-terhelése, tehát egy természetes módon szulfátszegény talaj akár szulfátszennyezetté is válhatott ipari hatásra, amit nem észlelünk állapotfelmérés nélkül.
A kálium talán a legfontosabb makronutriens, többek között a nitrogént nitráttá alakító baktériumok és nitrátszállító enzinek aktiválása esetében. A K-tartalmat tekintve nem a K-ban legdúsabb ásványok lesznek fontosak, mivel ezek sókőzetek alkotói, kloridok és szulfátok – ezek mérgező koncentrációjával egyetemben. Ellenben a kevésbé dús szilikátok, mint a földpátok, csillámok és amfibolok nem hordoznak mérgező halogén- vagy szulfáttartalmat, a K-szolgáltatás pedig kellően alacsony szintű, hogy a sejtfalak diffúziós membránját ne bénítsa meg, és a talajélet többi esszenciális tápeleme is kellőképpen áramolni tudjon az élő szervezetekben.
Kalciumot számos ásványi formából tudnak kivonni és körforgásba vinni a talajbaktériumok, még akár a karbonátos („mész”) ásványokból is, amennyiben a talajoldat fizikai-kémiai jellemzői nem billennek át a karbonátképződés irányába, pl. az oldott CO2-túltelítés miatt. Nem meglepő módon, a K-gazdag szilikátkőzetek megfelelő mezőgazdasági paramétereihez Ca-gazdagnak is kell lennie a talajnak – szilikátos formában.
Bórtartalmú ásványok a földtani képződményekben is viszonylag ritkán fordulnak elő, főleg számottevő mennyiségben, ásványtelepeik pedig még ritkábbak. A legtöbb kőzetben azonban jelen van a B, nem önálló ásványok formájában, hanem helyettesítő elemként, főleg [BO3]3- formájában beépülve. Bizonyos kőzetek esetében a nem kristályos frakcióban akár több század tömegszázalékban is dúsulhat, amely úgy földtani, mint tápelem szempontjából rendkívül előnyös.
Hasonló módon a klór ásványtelepei is ritkák, és akkor is sókőzetek (halit NaCl, szilvin KCl, karnallit KMgCl3.6H2O), tehát talajélet és tápelem szempontjából a káros tartományba esve. A talajok szikesedését is általában az alapkőzetben található só(k) váltják ki, és mivel vízoldékonyságuk nagy, a talajok átalakítása sem lehetséges. Így talán kevésbé meglepő, hogy a B-hoz hasonlóan olyan ásványok, kőzetanyagok a Cl-források, amelyekben Cl-ásvány nem található, bár a növények Cl-utanpótlására a sókőzetekből kivont klórt alkalmazzuk vegyi formában, nem számolva a természetes forrás teljesen ellentétes voltával. Stronciumot nyomokban (0,01–1 tömegszázalék) számos ásvány tartalmaz, amelyek a talajok képződéséhez hozzájárulnak, így a szilikátásványok is.
Biológiailag elérhető mangán- és vasforrásként a bázikus kőzetekre jellemző szilikát- (piroxének, amfibolok, színes csillámok) és oxidásványok (magnetit és rokon spinellek), valamint a kőzetüvegnek nevezett, nem kristályos képződmény. Ezekben gyakoribb a Fe2+ formája, ami könnyebben oldódik ki, és építhető be szerves komplexekbe. Ha azonban a talajkolloidban oxidáció is történik, és Fe3+ ionná alakul, a biológiai elérhetősége minimálisra zuhan, ugyanis ez a vegyértékű forma gyorsan kicsapódik FeOOH (oxi-hidroxid) formájában, és oldhatatlan lepedék, majd bevonat jön létre, és rozsdás kiválások keletkeznek. Hasonló módon, a Mn esetében is az oxidációs szám növekedése a nem felvehető oxidos csapadékformát váltja ki, amely szürkétől akár liláig terjedő bevonatokat képez a talaj repedéseiben, pórusaiban.
A molibdén, réz, cink, szelén és hasonló (nehéz)fémek természetes forrása a legcsekélyebb a mezőgazdasági talajok esetében, mivel ezek ásványai az érctelepeknek nevezett földtani képződményekben dúsulnak. És bár ez azt is jelenti, hogy a mezőgazdasági célra szükséges fémeket is a bányászott anyagokból nyerjük ki, az ércbányászati meddők vagy melléktermékek direkt alkalmazása kizártnak tekintendő, ugyanis ez a talajrendszer és kapcsolódó vízbázis súlyos mérgezéséhez vezet.
Legkevesebbet a talajkolloid szervetlen komponenseiről tudunk, ásványitápelem-tartalom, -leadás és -felvétel szempontjából, mivel ezek az anyagok általában nem kristályos szerkezetűek, és ezredmikrométeres méretskálán léteznek, így analitikai szeparálásuk is bonyolult. Szerepük ennek ellenére jól ismert, a szerves-szervetlen komplexek nélkül az ásványi források kémiai elemei nem jutnak át megfelelően a talaj élő rendszerébe, növények által felvehető formába.
Ilyen szempontból a talajbaktériumok szerepe, ismert fontosságukon kívül, még nagyobb hangsúlyt nyer, ugyanis a közvetlen ásvány-baktérium érintkezési felület nélkül elenyésző a tápelemek biológiai termelése. A folyamatok megértéséhez, gyakorlati felméréséhez legalább atomi szinten kell a reakciókat kezelnünk, ezért az alapkutatásokban jól ismert jelenségek valószínűleg nehezen jutnak el a talajgazdálkodás szintjéig, tekintve a két szakterület közötti óriási távolságot. Ezáltal, mintegy retorikusan, feltehetjük a kérdést: ha a talajunk ásványainak elbontására szakosodott bakteriális és mikrobiom-közösséget felülírjuk egy, az adott talaj számára idegen közösséggel, ez hogyan tudná a talajélet alapjául szolgáló ásványokat megfelelően bontani és hasznosítani? És itt a hasznosítás alatt nemcsak a növények számára felvehető tápelemeket kell értenünk, hanem a talajkolloid egyensúlyát megteremtő ásványi fázisok keletkezését is, amihez olyan elemek is szükségesek, amelyekre mérgezőként tekintünk, mint például az alumínium.
Az alumínium hatását tekintve a talajok fejlődésében, valamint a növénytermesztésben negatív megítélés alakult ki, ami talajvizsgálati és termesztési kísérleteken alapszik. A legtöbb információ szerint a savasodás által érintett talajok esetében alakul ki – bizonyos – növények esetében az Al-mérgezés jelensége, tehát nem tekinthető általánosnak minden savasnak azonosított talaj és haszonnövény esetében. Továbbá, a termőréteg tápelemeket raktározó és szolgáltató ásványi rendszere nem tud megfelelően megújulni, és akár csak emberöltőben mérve is hosszú távon működni, ha nem áll rendelkezésre kellő mennyiségű Al a talajban folyamatosan képződő és elhasználódó agyagásványok, szilikátos kolloidalkotók keletkezéséhez. Természetesen a téves talajgazdálkodás, ami a savasodáshoz is vezet, felborítja az Al-egyensúlyt.
Nagy valószínűséggel megállapítható, bár nem új „felfedezés”, hogy minden adott talajra a termőréteg ásványi tartalmát adó, a talaj keletkezéséhez hozzájáruló anyagok adják a legmegfelelőbb tápanyagforrást, amelyek befolyásolják a szerves anyag egyensúlyát. Ahogyan azt is joggal vethetjük fel, hogy ha egy adott, művelésbe vont talajt regenerálni akarunk a természetes termőképességéhez minél közelebbi állapotra, akkor azt az ásványi anyagok helyreállításával kell megtennünk. Különben csak nagyobbra nyitjuk a szakadékot a termőréteg természetidegenné tétele és az altalajjal való természetes kapcsolata között.
Dr. Kristály Ferenc
Miskolci Egyetem
