A nitrogén-utánpótlás lehetőségei, megvonásának következményei

Írta: Agrárágazat-2022/4. lapszám cikke - 2022 április 21.

Az EU zöld megállapodásában foglalt, a peszticidek, valamint a műtrágyák használatának jelentős csökkentésére vonatkozó célkitűzések arra késztetik a növénytermesztőket, hogy alapjaiban gondolják át a technológiai lehetőségeiket. Mivel a műtrágyaárak többszörösére növekedtek az elmúlt évben, több okból is igen aktuális, hogy a nitrogén-műtrágyázás hatékonyságát befolyásoló talajtani és élettani tényezőket áttekintsük.

A nitrogén körforgásának legfőbb sajátossága, hogy elsősorban szerves anyagokhoz, a szerves szénvegyületekhez kapcsolódik. A talajokban ezért főként, akár több mint 99%-ban, szerves formában (mikrobák, növényi maradványok, humusz) fordul elő. Ez az arány még intenzíven N-műtrágyázott körülmények között is igaz, hiszen a talajok összes szervesnitrogéntartalma akár több tonnányit tesz ki hektáronként (talajtípustól függően 1–16 tonna/ha N a felső művelt talajrétegben). A szerves nitrogénből mikrobák ammonifikáló és nitrifikáló tevékenysége által keletkezik a növények számára is felvehető ásványi nitrogén (nitrát, nitrit, ammónium). A légköri (elemi) N2-t csak néhány baktériumtörzs képes megkötni, ami szintén az ásványi nitrogént növeli a talajban. A talajvizsgálatok során elsősorban ezeket a szervetlen nitrogénformákat mutatjuk ki.

A talaj szervetlen nitrogénformái, így a műtrágya-hatóanyagok is, nagyon gyorsan változó összetevői a talajoldatnak, és a nitrogén, gyors körforgásának köszönhetően, könnyen visszakerülhet a légkörbe, denitrifikáció és egyéb kipárolgás útján. A karbamidból bemosó csapadék hiányában akár 30–50%-os hatóanyag-veszteséggel is számolhatunk ammóniakipárolgás formájában. Ezek a veszteségek általában a műtrágyázás intenzitásával együtt növekednek, így gazdasági és környezetvédelmi szempontból is több odafigyelésre van szükség. Ismert, hogy a nitrát igen gyorsan kimosódik a talajból, hiszen negatív töltése révén nem kötődik meg a talajkolloidokon. A N-műtrágyák ammóniumtartalma is néhány hét alatt nitrifikálódik, vagyis nitráttá alakul.

A bemosódó karbamid hatóanyag néhány nap alatt ammóniummá hidrolizál, ami szintén pár hét alatt nitrifikálódik a talajban. 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. Egyes becslések szerint a termőföldön kijuttatott N-hatóanyagoknak csupán 50–80%-a hasznosul a növénytáplálásban. Ez könnyen elképzelhető, hiszen a talajok természetes nitrifikációja gyorsabban megy végbe, mint ahogyan a tavaszi vetésű növények nitrogénfelvétele igényelné. Mire a növények elérik a N-felvételük legnagyobb intenzitását, addigra a talajoldat nitráttartalma már csökkenő tendenciát mutat, a kimosódási és egyéb veszteségek miatt.

A nitrogén-körforgalom folyamatából látható, hogy a környezettudatos és gazdaságos nitrogéntrágyázást nem elsősorban a mennyiségi korlátozásokkal, sokkal inkább a növények fejlődéséhez és a talajok természetes nitrogénszolgáltató képességéhez igazodó, megosztott kijuttatással lehet megvalósítani. A műtrágyák megosztott kijuttatását hivatottak helyettesíteni az ún. inhibitorok, amelyek az ammónium nitrifikációját végző baktériumok élettevékenységét gátolják, csökkentve ezzel a kimosódási veszteségeket. A felszíni és felszín alatti vizek védelme szempontjából mindenképpen előnyösnek tekinthető az inhibitorok alkalmazása, a talaj biológiai aktivitására gyakorolt hosszabb távú hatásukról azonban még nagyon kevés adat áll rendelkezésre.

Örök kérdés, hogy hogyan is mérhető a talajok természetes nitrogénszolgáltató képessége? Azt látjuk, érzékeljük, hogy egyes (humuszosabb) talajtípusokon kevesebb N-műtrágya nélkül is nagyobb terméshozam érhető el, mint másokon. Egyes nézetek szerint 1% humusz nagyságrendileg 40 kg/ha/év ásványi N-hatóanyagot szolgáltat a növények számára, mineralizációja révén. Ez azonban jelentősen függ a talajok fizikai sokszínűségétől, víz- és tápanyagmegtartó képességétől (kationcsere-kapacitás), valamint a talaj biológiai 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, és azt a talaj kationcsere-kapacitásának figyelembevételével értékeljük. Ezzel a talajok mikrobiológiai aktivitása és termékenysége is jellemezhető egyben, így a műtrágyareakciókról és hasznosulásról sokkal megbízhatóbb információt kapunk (1. ábra).

A szerves nitrogén mineralizációjában nagy szerepet játszik a talajban élő élőlények komplex rendszere, tápláléklánca, amely a tartalék tápanyagokat közvetlenül vagy közvetetten aktiválja, gyors körforgásban tartva azt. A talaj-táplálékháló akkor teljes, ha a lebontóktól (gombák, baktériumok) a talajszerkezet kialakításáért, fenntartásáért felelős megafaunáig (pl. giliszták) minden táplálkozási szint (a ragadozó mezofaunát is beleértve) megtalálható, és stabil életközösséget alkot. A talajok természetes nitrogénszolgáltató képességét tehát a szerves tartalékok, a mikrobiológiai aktivitás és a talaj-táplálékháló működőképessége határozza meg. A növekvő műtrágyaárak mellett a jövőben egyre fontosabb lesz, hogy megismerjük és fejlesszük a talajokban rejlő potenciált.

A talajéletet és természetes nitrogénszolgáltató képességet úgy lehet részben regenerálni, ha nemcsak a növények közvetlen ásványi táplálására koncentrálunk, hanem a talajt is tápláljuk. Ennek a „biológiai programnak” a legfőbb eszköze a csökkentett, minél kisebb bolygatással járó talajművelés, a szármaradványok minél nagyobb arányú visszaforgatása és egyéb szerves anyagok (szerves trágyák, szerves melléktermékek) alkalmazása a tápanyag-visszapótlásban. 3-4 év átállás után elsőként a giliszták aktivitása és a talajszerkezet javulása jelenti az első, szemmel látható változásokat. Pillangósokat is tartalmazó takarónövények alkalmazásával tovább gyorsítható a talaj-táplálékháló regenerálása, és a légköri nitrogénkötés révén (akár 30–100 kg/ha/év) javítható a termőföld nitrogénmérlege (2. ábra).

A nagyobb szártömeg talajba kerülése kezdetben pentozánhatást okoz, azonban 3-4 év után ebben is jelentős változások várhatók, hiszen a több szén több légköri nitrogén megkötését is hozza magával. Takarónövények alkalmazásával az ásványi nitrogénveszteségek közel nullára fognak csökkenni, hiszen a főnövény termesztése során lemosódó nitrátot a másodvetés még tudja hasznosítani, így szerves kötésben stabilizálódik a nitrogén. Összességében a talajok tápanyagtartalma így növekszik, de a legfontosabb, hogy az egyéb tartalék tápanyagok felvehetősége is ugrásszerűen javul a talajbiológiai aktivitás növekedésével.

Napjainkban igen nagy figyelem kíséri az ún. baktériumtrágyákat vagy talajoltó anyagokat. Konvencionális, intenzív növénytermesztésben számottevő szerepe lehet ezeknek a mikrobiológiai készítményeknek a szerves nitrogén mobilizálásában és a szármaradványok lebontásában. Emellett pedig egyes oltóanyagok tartalmaznak szabadon élő nitrogénkötő törzseket is (pl. Azotobacter, Azospirillum). Ugyan a baktériumtrágyákkal önmagában nem építhetjük fel a teljes talaj-táplálékhálót, de adott esetben növelhetjük velük a műtrágyák hasznosulását. Ehhez azonban megfelelő talajkémiai feltételek szükségesek.

A nitrogénműtrágyák jelentős fiziológiai savanyító hatással bírnak még akkor is, ha ezek semlegesítésére a gyártók adnak hozzá valamennyi dolomitot (kalcium- és magnéziumkarbonát). Az ammónium nitrifikációja során ugyanis mindig savak keletkeznek, ráadásul a főtermés betakarításával levisszük a tábláról a növények által felvett bázisok (főleg Ca) legnagyobb részét. A talajsavanyúság lúgos hatású ásványi nyersanyagokkal és melléktermékekkel közömbösíthető (hatóanyaguk CaCO3, CaMg (CO3)2, CaO). Az erős talajsavanyúság megszüntetése és a felvehető Ca és Mg önmagában is lehet termésnövelő hatású, még akkor is, ha azt gazdasági okok miatt az egyéb műtrágya-felhasználás rovására tesszük. Ez annak köszönhető, hogy a savanyú talajok pH-jának növelésével a nitrogén- (és foszfor-) műtrágyák hatékonysága szignifikánsan növekszik.

A nitrogénműtrágya-árak drasztikus növekedésének lesznek negatív következményei, hiszen egyes termőhelyeken, talajtípusokon nehezen lehet fenntartani a nitrogénigényes növények termesztését (pl. kukorica). A vetésszerkezet emiatt valószínűleg eltolódik a kisebb műtrágya-reakciójú növények termesztése felé (pl. napraforgó). Miután az üzemanyagárak is növekednek, az alternatív tápanyag-gazdálkodási eszközök költsége is emelkedni fog (pl. takarónövények elvetése, megosztott műtrágya és oltóanyagok kijuttatása). Várhatóan azonban mégis ebbe az irányba fog mozdulni a trend, és a növénytermesztés sikerét már nem a kemikáliák felhasználásának növelése vagy bővülése fogja a jövőben meghatározni. Sokkal inkább a talajminőségen, az élettani folyamatok okos szabályozásán lesz a hangsúly, és nem a termés, hanem a jövedelem maximalizálás lesz a cél.

Dr. Juhos Katalin adjunktus
MATE KÖTI Agrárkörnyezettani Tanszék, Budai Campus
[email protected]