A természet segítségével
Mint gazdálkodók, elkerülhetetlenül hatással vagyunk a talajra. A talaj védelme érdekében meg kell találnunk a legoptimálisabb talajművelési eljárásokat.
A következő pontokban összegyűjtöttünk néhány információt arra vonatkozóan, hogy viszonylag kevés beavatkozás mellett is, hogyan tudunk gondoskodni talajaink optimális állapotáról.
A talaj vízkészlete
A növény számára felvehető víz mennyiségét, a talajban lévő pórusok átmérője határozza meg. Fontos, hogy elkerüljük a talaj tömörödését, ami a pórusok összenyomódásához vezet és így csökkenti a felvehető víz mennyiségét. A vályogtalaj 10 cm-ként 20 mm hasznosítható vizet képes raktározni, de felvehetősége attól függ, hogy a gyökerek milyen mélyen helyezkednek el és milyen sűrű szövik át a talajt.
A kora tavaszi hóolvadás vagy nagy esőzések után a talaj eléri a maximális vízmegtartó képességét, ami azt jelenti, hogy a pórusok vízzel telítődnek. Ezután a talaj folyamatosan szárad, mivel a víz a mélyebb rétegekbe szivárog, egészen addig, míg eléri a talajra jellemző szántóföldi vízkapacitás értékét.
A makropórusok üresek
A talaj szántóföldi vízkapacitása azt jelenti, hogy a nagyobb pórusok a vizet elvezetik és levegővel töltődnek fel, és csak a mikropórusokban található víz. Minél közelebb vannak a pórusok a felszínhez, annál valószínűbb, hogy levegővel telítettek. A talajt 50% szilárd és 50% pórustér alkotja, a talajra jellemző szántóföldi vízkapacitás elérésekor a talaj pórustérfogatának 10-20% levegővel, míg 30-40 % vízzel van töltve.
Az átmérő a meghatározó
A növények csak egy bizonyos mennyiségű vizet tudnak felvenni a talajból.
A vízzel telített pórusok átmérője (lásd a táblázatot) meghatározza, hogy a növényi gyökerek mennyire hatékonyan képesek felvenni a vizet a talajból. A talajban lévő pórusok meghatározzák a talaj fizikai féleségét és szerkezetét.
| Víz kötődése vízoszlopban kifejezve (m) |
Hozzá tartozó pórusátmérő (mm) |
|
|
Könnye elérhető |
1-6 | 0.03–0.005 |
| Elérető | 6-50 | 0.005–0.0006 |
| Közepesen elérhető | 50-150 |
0.0006–0.0002 |
| Elérhetetlen | >150 |
< 0.0002 |
Kerstin Berglund, SLU
Gyökérszőrök a pórusban
1) Gyökérszőrök
2) Talaj
3) Víz
A pórusátmérő meghatározza, hogy mennyire kötődik a víz a pórusokban. Minél kisebb ez az átmérő, annál szorosabban kötődik a víz a talaj részecskéihez, a gyökerek számára pedig annál nehezebben felvehető. Legvégül, a gyökérszőrök elérik azt a határértéket, amikor már nem képesek a pórusokból kivonni a vizet.
A víz a nagyobb pórusokban könnyebben elérhető, a pórusátmérő csökkenésével a növénynek egyre nagyobb energiájába kerül, hogy felvegye a megfelelő mennyiségű vizet a talajból. Van egy határ, amit hervadáspontnak nevezünk, amikor a gyökér már nem képes elegendő vizet felenni a talajból és hervadni kezd. A növények tehát nem képesek az összes vizet felvenni a talajból.
Az a fontos, milyen mélyre hatolnak a gyökerek
A növények számára felvehető víz mennyisége függ:
- A felvehető víz mennyiségétől (lásd a táblázatot)
- A gyökerezési mélységtől
- A gyökerek oldal irányú terjeszkedésétől
| Talajtípus | Hasznosítható víz (mm) 10 centiméteres talaj rétegenként |
| Homok | approx. 10 |
| Agyag | approx. 20–25 |
| Vályog | approx. 20 |
| Barna föld | approx. 10–15 |
Source; Kerstin Berglund, SLU
Ez a három tényező együttesen befolyásolja a biológiai hervadáspontot. Fontos tehát, hogy a gazdák felismerjék, hogy a talajtömörödés befolyásolja a talaj vízháztartását és ez által a termés mennyiségét is. A kerekek megcsúszása tömör réteget képezhet a talajban, ami csökkenti a talaj vízelvezető képességét, de csökken a növények számára hasznosítható víz is.
A talaj vízgazdálkodása
A magágyban lévő aggregátumok mérete kontrollálja a víz párolgását. 2 mm-es méret mellett a víz párolgása minimális. A talajfelszínen hagyott tarlómaradvány csökkenti a vízvesztést, mert visszaveri a napsugarakat és megakadályozza a talaj felmelegedését.
Ha a vetést követően nem esik eső, a magágyban lévő kevés víz miatt, veszélyeztetetté válik a csíranövény fejlődése. Ezért nagyon fontos a talajnedvesség megőrzése és megfelelő kezelése a csírázás idején is.
A nap felmelegíti a talajt
Amikor a nap felkel, a napsugarak rögtön melegíteni kezdik a talaj felszínét, ezáltal a talajban lévő vizet is. Néhány vízmolekula átalakul gáz halmazállapotúvá és a magágyon keresztül elpárolog.
Amikor a nedves talajt felmelegíti a napsugárzás, gyakran szabad szemmel is látható a víz párolgása, ahogy a fotó is mutatja. Ez ugyanaz a jelenség, mint amikor a víz felforr, és gáz halmazállapotúvá válik
Az agyag sok vizet veszít
Eső után a felszínről elpárolgó víz mennyiségét a magágy szerkezete befolyásolja.
A fenti ábra szemlélteti a víz párolgása és a talajszemcsék mérete közötti összefüggést. 0.005-0.02 mm szemcseméretnél a legnagyobb a párolgás. Ez körülbelül megegyezik az agyagtalaj szemcseméretével, ahol a kapillárisokon keresztül sok víz párolog el. Az ilyen talajokon fontos megszakítani a kapillárisokat, hogy minél kevesebb vizet vesszen a talaj.
A nagy szemcseméret nagy levegőáramlást eredményez
A második legnagyobb párolgási sebességgel az olyan talajok rendelkeznek, melynek szemcsemérete meghaladja az 50 mm-t és gyakran magas agyagtartalmúak is. Az ilyen durva elemek a magágy felszínén gyors levegőáramlást eredményeznek, aminek hatására a talaj kiszárad. Ahol a részecskék átmérője 2 mm-es, a vízpárolgás minimálissá válik. Ezek az aggregátumok nem elég kicsik ahhoz, hogy vizet szállítsanak, és ugyanakkor nem elég nagyok ahhoz, hogy gyors levegőáramlást idézzenek elő a felszín közelében. Az ilyen magágyakat feltétlenül le kel zárni azért, hogy a víz párolgása minimális legyen.
Ezt különböző kísérletekben már modellezték és igazolták. Más szóval, az aggregátumok mérete határozza meg a víz párolgásának mértékét egy nyitott talajból.
Őszi búza, 3 héttel a vetés után
A: Aggregátumok < 2 mm, a kelés 95%-os
B: Aggregátumok 2-5 mm, a kelés 60%-os
C: Aggregátumok > 5 mm, a kelés 35%-os
A szalma visszaveri a nap sugarait
A növényi maradványok, mint például a szalma, csökkentik a talajok vízvesztését. Jótékony hatásukat kétféle módon fejtik ki:
- A világos színű szalma visszaveri a nap sugarait, míg a sötét színű talaj elnyeli azokat.
- A szalma megakadályozza, a talajban lévő víz párolgását.
Tehát a két dolog együtt azt eredményezi, hogy a talaj kevésbé melegszik fel és csökken a tavaszi vízveszteség.
A talajkímélő művelés módszere ezen alapszik. A jobb vízgazdálkodás és az erózió elleni védelem következtében, a csökkentett menetszámú talajművelés meghatározó a szárazabb mezőgazdasági területeken, például az USA-ban és Kanadában.
Földigiliszták
A földigiliszták aktivitása levegőzteti, illetve lazítja a talajt. Továbbá segítségükkel a visszamaradt növényi maradványok bomlásnak indulnak, ezáltal növelve a növényi tápanyagok mennyiségét. Minden gazda örül, ha a talajában elegendő mennyiségű földigiliszta található, hiszen ezzel növelhető a talaj szerves anyag tartalma és csökkenthető a talajművelések menetszáma.
Egy szántóföldben, a giliszták száma akár 100 000-tól 1 millióig is terjedhet, melyeknek össztömegük hektáronként 100-1000 kg is lehet. A földigiliszták munkája nagyon fontos szerepet játszik a talaj megfelelő szerkezetének kialakulásában.
Segítségükkel javítható a talaj vízelvezető képessége, illetve a levegőztetése, akár a mélyebb talajrétegekben (altalaj) is.
Nő a porozitás
Továbbá, a fent felsoroltak mellet, egyaránt jótékony hatást fejt ki a talaj szerkezeti tulajdonságaira is. Képesek növelni a pórusok, főképp a makropórusok(> 0.5 mm) arányát a talajban, és áskálódásukkal csatorna rendszereket képesek létrehozni a talaj rétegeiben. Ezek a csatornahálózatok elérhetik az akár 4000-5000 km hosszúságot hektáronként és akár 2-3 méter mélységig lehatolnak. Ezek az alagutak a gyökerek számára megkönnyítik a talajaba hatolást. Néhány év alatt, a földigiliszták képesek akár 10 tonna földet a talaj felszínére juttatni giliszta ürülékkel.
A tápanyagok jobb elérhetősége
A talaj biológiája tovább javítja az, hogy a földigiliszták serkentik a mikroorganizmus aktivitást, így a gombák és baktériumok is gyorsabban terjednek a talajban. Továbbá ez javítja a talaj kémiai tulajdonságait, illetve a tápanyagok felvehetősége javul, ha a szerves anyagokat a földigiliszták feltárják. Például, a nitrát koncentráció 8-szor nagyobb a giliszta ürülékébe, mint a környező talajéban. Ez a földigiliszta ürülék egyfajta ragasztóként viselkedik a talaj részecskéi között, így javítva annak szerkezetét.
A giliszták nem szeretik a talajművelést
A földigiliszták nagyon érzékenyen reagálnak a modern mezőgazdaság különböző elemei, mint például a növényvédő szerekre, illetve a talaj tömörödésére. A talajművelés egy kényes kérdés, hiszen megzavarja a földigilisztákat és lerombolja az alagút rendszerüket. Ez főképpen a szeptember és október közötti időszakra igaz, amikor is a földigiliszták párzási időszaka van A talajművelés különböző formái sorba rendezhetőek aszerint, milyen mértékben zavarja meg a gilisztákat: Direkt vetés < Sekély kultivátor <Mély kultivátor < Szántás < Talajmaró.
A szántás kártékony hatása a gilisztákra nézve gyakori probléma. Egy tanulmány szerint, szántás után a talajban élő giliszták közel 10%-a a talajfelszínre kerül. Egyharmadukat a madarak elfogyasztják, kétharmaduknak sikerült átvészelnie és járatot találni a talajba.
A földigiliszták tápláléka
A földigiliszták számának növelése céljából érdemes számukra táplálékot biztosítani. Ennek a legjobb módszere, ha a vetésforgóba lóherét és gyepet telepítünk. Minden olyan intézkedés, ami növeli a talaj szerves anyagát, pozitívan hat a gilisztákra. Tehát a zöldtrágya és a köztes védő növény kiváló giliszta táplálék.
A területet néhány évig pihentetjük, majd őszi búza helyett lóherét és gyepet telepítünk, a földi giliszták száma a következő növény betakarítás duplájára növekedhet. A földigiliszták tökéletes indikátorai a talaj termékenységének. Ott ahol a giliszta képes szaporodni, ott a növény is képes teremni.
Gyökerek
A gyökerek titkos életet élnek a talajban. Egy hektár őszi búzának akár 300 000 km hosszúságú gyökérrendszere is lehet, melyen keresztül a vizet és a tápanyagot felveszi. Egy jól fejlett gyökérrendszer a jó talajszerkezet és a magas terméshozam alapja.
A gyökerek rögzítik a növényeket a talajban, és biztosítják a víz- és tápanyagfelvételt. A nővények gyökérzetének megjelenése genetikailag előre meghatározott, akárcsak a föld felett lévő leveleknek és száraknak. Bizonyos talajtulajdonságok (homok, agyag, stb.) azonban korlátozhatják a gyökerek terjedését a talajban. Ugyanakkor egy jó szerkezetű agyagtalajban akár 2-3 méteres hosszúságot is elérhet a gyökerek hossza.
Két különböző rendszer
A kétszikűek, mint például az olajos növények gyökérzete főgyökérből és mellékgyökerekből áll.
Az egyszikűek, mint a gabona félék 3-5 elsődleges gyökérrel rendelkeznek, és olyan koronagyökerekkel, amik a szár alapi részéből képződnek. A növények gyökere 20-30 cm-es hossz elérése után szerteágazódik a mélyebb rétegekben.
Nagy sebesség, de korlátozott erő
A gyökerek nagy sebességgel képesek keresztülhatolni a talajon, és akár 0.5-0.3 cm-t is nőhetnek naponta. Ugyanakkor növekedésük függ a talajban lévő repedések meglététől, hiszen azon képességük, hogy önmaguk vájjanak csatornát erősen korlátozott. Egy nedves talajban, a gyökércsúcs könnyen képes a haladásra, míg száraz talajban kénytelen a repedésekben haladni. A gyökércsúcs megvastagodása és elágazódása a talaj mechanikai ellenállására utal. A gyökerek és a földigiliszták egymásnak segítenek úgy, hogy a gyökerek a gilisztaalagutakat használják, a földigiliszták pedig a régi gyökérjáratokat.
A finom gyökérszőrök
A gyökerek nagyon hatékonyan képesek felvenni a vizet és a tápanyagot a talajból. A gyökér végén található a gyökércsúcs, ezt gyökérsapkának nevezzük, e mögött helyezkedik el az a hosszúkás zóna, ahol a sejtek osztódásnak indulhatnak. Ezt követi a gyökérszőr képződési zóna. A gyökérszőrök átmérője 0,01mm, hosszúságuk pedig 1-10mm. A gyökérszőrök növelik a növény víz- és tápanyagfelvételének képességét. Egy búza gyökerének átmérője 0.5 mm. A gyökér felülete centiméterenként 5 cm2, a gyökérszőröknek köszönhetően. A gyökérszőrök nyálkát képeznek, ami megkönnyíti a talajban való előre haladást.
1 liter földben 100 méternyi gyökérzet
A gyökérrendszer víz- és tápanyag felvételi hatékonysága attól is függ, hogy mennyire képesek a gyökerek előre hatolni a talajba. Ezt a talaj 1 cm3 –ében lévő gyökérhosszal jellemezhetjük. Gabonafélék esetében 10 cm hosszúságú gyökér található minden egyes cm3 talajban annak felső rétegében. Ugyanez a paraméter 1 méter mélységben mindössze 0,1 cm gyökér/ m3 talaj. Ez azt jelenti, hogy 1 liter feltalaj 100 méter hosszú gyökérzetet, míg egy liter altalaj 1 méter gyökérzetet tartalmaz. Az egy egységre jutó gyökérhossz elképesztő.
Ha bárki ráállna egy 1 négyzetméternyi cukorrépa földre, annak a lába alatt 10 km hosszú gyökérzet helyezkedne el. Az őszi búzának még nagyobb a gyökérsűrűsége, egy négyzetméteren akár 30 km hosszúságú gyökérzet is fellelhető.
A szalma lebomlása
Betakarítás után a szalmát szecskázni kell a könnyebb feltáródás érdekében, amelyet a talajban élő mikroorganizmusok végeznek el. A talajba keverés után a bomlás azonnal megkezdődik. Ha megfelelően végezzük ezt a folyamatot, a talajban elbomló növényi maradványok javítják a talajok szerkezetét és még porózusabbá teszik azt.
A szalma talajba történő bekeverése után a talajban élő gombák és baktériumok megkezdik a feltárási folyamatot. A mikroorganizmusoknak szénhidrátra van szükségük a növekedéshez, a növényi maradványokat használják szén-dioxid és energia forrásként. A növényi maradványok mennyisége a folyamat során csökken, olyan sebességgel, ahogyan a mikroorganizmusok szaporodnak és, amilyen intenzíven a szalmát bontani képesek.
A bomlás azonnal megkezdődik
Ha szeptember közepén elvégezzük a szalma bedolgozását a talajba, október közepére egyharmad része már lebomlik. A következő tavaszra a fele, míg egy évvel később, szeptemberben már csak a korábbi szalmamennyiség 10-20%-a van jelen a talajban. A megmaradt szén egyik része a baktériumok és gombák táplálékául szolgál, míg a másik része szén-dioxid formájában a levegőbe távozik vagy különböző, újabb összetételű, stabil vegyületeket létrehozva, fennmarad a talajban.
Nincs szükség nitrogén kiegészítésre
A lebontási folyamatok alatt a mikroorganizmusok nitrogént igényelnek. A bomlás folyamatának kezdetekor nitrogént vesznek fel a talajból a növények elől. Körülbelül 3 kg nitrogén / tonna szalma válik a növények számára el nem érhetővé a talajban ezen időszak alatt. Ha az eredeti szalmamennyiség fele lebomlik, a folyamat megfordul, és a nitrogén visszakerül a talajba. Ebben a periódusban a talaj ásványi nitrogén szintje meglehetősen megemelkedik, ritkán nitrogénhiány is fellép. A forgókban vagy ahol a kombájn nagyobb mennyiségű szalmát hagyott el foltokban, elképzelhető a hiány.
Fontos a felület megsértése
Míg a művelési mélység nem játszik fontos szerepet a bomlási folyamatok végbemenetelében, addig a szalma felületének felsértése annál inkább. Ha ez elmarad, a mikroorganizmusok nem képesek elvégezni a lebontási folyamatokat. Ez az oka annak is, hogy a nádtető évtizedekig ellen tud állni az esőnek, hónak és a mikroorganizmusoknak. Sérült és használt nád nem lenne alkalmas a tető fedésére.
„Szennyezett” szalma
A szalma lebomlása már akkor megkezdődik, mikor először érintkezik a talajjal, hiszen a mikroorganizmusok azonnal megtámadják azt. Ebből kifolyólag, a művelési mélység lényegtelen, egészen addig, míg a növényi maradvány érintkezik a talajjal és az nyirkos állapotban van. A szecskahossz nem befolyásolja a szalma lebontását, így semmilyen előnnyel nem jár az, ha a szecskahossz rövidebb, amennyiben a talajműveléssel megfelelő magágyat tudunk készíteni a következő növény számára.
Ez a folyamat már akkor elkezdődik, ha a szalmát a talaj felszínén hagyjuk. Három nagyobb zivatar elég ahhoz, hogy a szalma 90 % kálium és 60 % foszfor tartalmát elveszítse.
A szalma lebomlása javítja a talaj termőképességét
A szalma rendszeres talajba dolgozásának következtében javul a talaj aggregátumainak stabilitása, nő a földigiliszták száma, amelynek következtében a talaj porozitása és vízmegtartó képessége is előnyére változik. Egyre többen ismerik fel Európa szerte, hogy a tarlóégetés szakmai hibának minősül.
Meghatározások:
Maximális vízmegtartó képesség = A talaj legnagyobb nedvesség-tartalma, mert az összes pórus vízzel telített. E réteg alatt található a talajvíz szintje.
Szántóföldi vízkapacitás = Az a vízmennyiség, amit a talaj beázás után a gravitációval szemben vissza tud tartani. Ezt az állapotot gyakran „vízelvezető egyensúlynak” is nevezik, mivel a víz nem szivárog tovább. Ezen a réteg fölött a makropórusok levegővel, a mikropórusok pedig vízzel telítettek.
Hervadás pont = Az az állapot, amikor a gyökerek már nem képesek a kötött vizet felvenni a talajból. Ez a kötési erő egy 150 m magas vízoszlopnak felel meg (1500kPa). Ezt az értéket, hervadáspontnak nevezik. A víz ekkor már csak a 0.0002 mm-nél kisebb pórusokban van jelen.
Textúra = A talaj textúrája (fizikai félesége) utal a különböző ásványi részecskék átlagos méretére és arányára, például a homok, vályog vagy az agyag relatív arányára. (Lásd Szemcseméret eloszlás táblázatot A talaj építő elemei menüpontban).
Meghatározások:
Altalaj = Az altalaj, a talaj azon része, ami közvetlenül a műveltréteg alatt található. Helyzetét befolyásolja, a talajművelés módja és annak mélysége. A művelt réteg és az altalaj közötti határ gyakran könnyen elkülöníthető a kialakult eketalp miatt, ahol az eszköz és a gumiabroncs megtömörítette a talajt.
Pórusok = a talaj pórusok olyan terek, amelyek csatornákat és repedéseket képeznek a talajban, vízzel vagy levegővel töltöttek, attól függően, hogy milyen az aktuális vízelázottság.
Száraz térfogat tömeg = Egységnyi térfogatú légszáraz talaj tömege bolygatott állapotban. A talajt 105 °C-on tömeg állandóságig szárítjuk.
Földigiliszta ürülék = A földigiliszta által lebontott nővényi maradvány és bélsár, amelyek gyakran láthatóak apró halmok formájában, ott ahol a giliszta a felszínre tört.
Nitrát = A növények normális esetben a nitrogén nagy részét nitrát (NO3–)formában veszik fel, amely egyaránt megtalálható a talajban és a műtrágyákban is. A talajban lévő speciális baktériumok az ammóniát először nitritté (NH4+, ) majd nitráttá(NO2–,) alakítják át. Ezt a folyamatot nevezzük nitrifikációnak.
Meghatározások:
Egyszikűek = Olyan növények, amelyek csírázáskor egy sziklevelet fejlesztenek. Például: fűfélék, gabonafélék
Kétszikűek = Olyan növények, amelyek csírázásákor két sziklevelet fejlesztenek. Például: olajos magvak, borsó, bab, lenmag, cukorrépa
Altalaj = Az altalaj, a talaj azon része, ami közvetlenül a művelt réteg alatt található. Gyakran csak az altalaj-lazítás során érjük el. A művelt réteg és az altalaj közötti határ gyakran könnyen elkülöníthető a kialakult eketalp miatt, ahol az eszköz és a gumiabroncs megtömörítette a talajt.
Meghatározások:
Szén-dioxid = Gáz halmazállapotú anyagcsere termék. A víz mellett a növényi fotoszintézisben játszik szerepet.
Vízelvezető képesség = az a vízmennyiség mely adott idő alatt a talajba beszivárog. Jelzi, hogy milyen állapotban van a talaj.