A talaj biológiai aktivitása

Gondolatok a talaj biológiai aktivitásáról

Mielőtt a talajbiológiai aktivitásáról esne szó, néhány gondolat a talajok kialakulásáról, a benne lejátszódó folyamatokról, s néhány megfogalmazás arról, hogy kinek mit jelent a „talaj” szó. A talajképződés során ható fizikai, kémiai és biológiai folyamatokat, az egyes folyamatok erősségét az adott helyre jellemző természeti tényezők határozzák meg. Ezeket a tényezőket összefoglalóan talajképző tényezőknek nevezzük. A talajképző tényezők hatására jöttek létre Földünk talajai, s a talajképződés során, valamint a kialakult talajokban különböző folyamatok játszódnak le napjainkban is.

A talajképződés biológiai faktorai mindenkor egymással kölcsönhatásban vannak. Bizonyos növényzethez meghatározott mikroflóra és ehhez alkalmazkodó állatcsoportosulás is társul. Amennyiben valamilyen külső hatás miatt - amely lehet geológiai, vagy akár ember által okozott hatás is - megváltozik a természetes növénytakaró, megváltoznak a talajban lejátszódó folyamatok, s ezen keresztül a talaj tulajdonságai is. Gondolhatunk itt egy erdőirtásra különböző agrotechnikai beavatkozásokra, vagy esetleg egy vulkáni kitörésre is.

A „talaj” megfogalmazását a különböző tevékenységet végző kutatók, gyakorlati szakemberek kissé eltérő módon értelmezik. Néhány megfogalmazás a sok közül:

A növénytermesztő szerint a talaj a Föld legkülső szilárd burka, mely a növények termőhelyéül szolgál. Alapvető tulajdonsága a termőképessége, hogy a kellő időben és a szükséges mennyiségben képes ellátni a növényeket vízzel és tápanyaggal.

Mengel (1982)megfogalmazása szerint a talaj szilárd, folyékony és gázfázisból álló heterogén rendszer, mely lehetővé teszi a növényi, állati és mikrobiális életet a talajban és annak felszínén. A szervetlen és szerves részekből álló szilárd fázis főként tápanyagtároló, a folyadékfázist jelentő talajoldat a tápanyagok szállítója és a fiziko-kémiai, biológiai átalakulások közege; a gázcsere főként az O₂ és N₂ beáramlását, és a CO₂ távozását jelenti.

Természettudományos meghatározás szerint a talaj olyan háromdimenziós test, vagy képződmény a földkéreg legfelső szintjén, mely az anyakőzet, klíma, relief (talajfelszín alakulása), élő szervezetek, emberi tevékenység és az időtényező kölcsönhatásának eredményeként keletkezett. Tulajdonságában és minőségében eltér a kőzettől, saját levegője, vize, és élővilága van, az élő és élettelen természet határterületét jeleníti meg.

A tudományággal foglalkozók szerint a talaj a szilárd földkéreg laza, termékeny takarója. Önálló természeti képződmény, mely a rajta élő magasabb rendű növényeket folyamatosan el tudja látni vízzel és tápanyagokkal. Különböző minőségű és méretű alkotórészekből álló, háromfázisú - szilárd, folyékony és légnemű -, heterogén, polidiszperz rendszer.

Az alkotórészek nagyobb részét élettelen, vagy abiotikus, kisebb hányadát pedig élő szervezetek, vagy biotikus faktorok alkotják. A talaj térfogatának mintegy 50-60%-át a szilárd részek, 40-50%-át a légnemű és folyékony fázis adja.

Élettelen vagy abiotikus komponensek:

-A szilárd alkotórészek: a szemcsék mérete a több mm-től a mikrométer alatti tartományig terjedhet (homok, por, agyag frakciók).

-A folyékony fázis, vagy talajoldat: a talajnedvességben szervetlen és szerves vegyületek és gázok vannak feloldva.

-A talajlevegő: mennyisége a mikrobiológiai tevékenység, egyes kémiai és biokémiai reakciók szabályozása szempontjából jelentős.

Élő szervezetek, vagy biotikus faktorok: a makro-és mikroszkópikus élőlények, melyek a talajalkotórészek keverésében, a szerves anyagok átalakításában játszanak döntő szerepet, majd elpusztulásuk után a talaj szerves anyagát gazdagítják.

A talajba kerülő szerves maradványok átalakulása bonyolult lebontó és építő, vagy szintetizáló mikrobiális folyamatok eredménye, s az ezekhez kapcsolódó biokémiai reakciók következménye. Itt két folyamatot kell megemlíteni. Az egyik folyamat a mineralizáció, vagy ásványosodás, amikor a szerves kötésben lévő elemek felszabadulása ásványi formákká a heterotróf mikroflóra segítségével történik. A szerves vegyületeket energiaforrásként használja a mikroflóra s a vegyületek egy részét teljesen elbontja, más részét pedig kisebb-nagyobb mértékben módosítja. Jól szellőzött talajban mineralizáció során felvehető makro- és mikrotápanyagok, míg oxigénmentes körülmények között különböző aminok, egyszerű szerves savak, toxikus gázok is képződhetnek. A másik folyamat a humifikáció, mely a legfontosabb szintetizáló reakciók összessége. Míg a könnyen bontható szerves anyagok optimális feltételek között gyorsan mineralizálódnak, addig a nehezen bontható vegyületek jelentős része polimerizálódva és nitrogén tartalmú anyagokkal összekapcsolódva nagy molekulájú, sötétszínű, viszonylag stabil új vegyületekké, humuszanyagokká alakulnak. A talajba jutó, humifikálódó szerves anyagok közé elsősorban a növényi maradványok, az istállótrágya, az állati bomlástermékek és a mikrobiális biomassza tartoznak. A humifikációban sem elhanyagolható a mikroorganizmusok, a talajban élő élőlények szerepe, melyek a bomlástermékek egy részét újra testükbe építik, átalakítják és visszajuttatják a szervetlen körforgalomba.

Növénytermesztési szempontból a talajok minőségének egyik legjelentősebb jellemzője a talajtermékenység, (BOCZ, 1992). A talaj természetes termékenysége azt jelenti, hogy a környezeti feltételek (éghajlat, éves csapadékmennyiség, stb.), a talaj fizikai és kémiai tulajdonságai, adottságai milyen potenciális termékenységet biztosítanak a termesztett növények számára. A talaj termékenysége semmiképpen sem vonatkoztatható el a benne zajló biológiai és biokémiai folyamatoktól sem, így a termékenység másik természetes faktora a talaj biológiai élete. A talajbiológiai folyamatokat a külső tényezők ugyanúgy befolyásolják, mint a fizikai és kémiai folyamatokat. A biológiai élet döntően a gyökérzónában, a talaj humuszos rétegében zajlik, így a humuszos réteg mélysége, a humusz minősége a talajbiológiai folyamatokat alapvetően befolyásolja, meghatározza. A talaj állandóan változó, dinamikus folyamatok színtere, s elválaszthatatlan egységet képez nemcsak a benne, de a rajta élő magasabbrendű szervezetekkel is. A talaj termőképessége tehát nagymértékben függ a talajban élő szervezetekkel, azok számával, életműködésével, azaz a talaj biológiai aktivitásával. Úgy is fogalmazhatnánk, hogy a talajbiológiai aktivitás legfontosabb megnyilvánulása a talaj termőképessége, melyben igen jelentős szerep jut a talajban élő mikroorganizmusuk élettevékenységének.

A talajbiológiai aktivitás mérésének számos módszere ismeretes. A talajbaktériumok és a mikroszkopikus gombaszám közvetlen meghatározása mellett a CO₂-termelés mérése, (melyet korábban a talaj biológiai aktivitásának mérésére a legkiválóbb módszernek tartották) a tesztzacskókba helyezett cellulóz, és fehérjetartalmú anyagok bontásának nyomon követése, az utóbbi időben előtérbe került enzimaktivitás-mérések, a biomassza termelésre vonatkozó meghatározások, hogy csak néhány vizsgálatot említsünk.

A mezőgazdaságban alkalmazott agrotechnikai tényezők nagymértékben befolyásolják a talajtulajdonságokat, így hatással vannak a talajok biológiai aktivitására is.

A Debreceni Egyetem Agrártudományi Centrum Talajtani Tanszékén több évtizede folynak talajbiológiai, mikrobiológiai kutatások, amelyekkel a különböző agrotechnikai tényezők hatását vizsgáljuk a talajokban lezajló mikrobiológiai folyamatokra, a talaj biológiai aktivitásra. Az egyik ilyen kutatási terület a team-munkában végzett kísérlet, melyben jelenleg is részt veszünk. A talajművelési és talajjavítási tartamkísérlet a Tiszántúlon, a Debreceni Egyetem Karcagi Kutató Intézetének telephelyén, réti csernozjom talajon került beállításra 1997-ben. A kutatás legfőbb célkitűzése az volt, hogy a talajt védő konzerváló talajművelési mód- és talajhasznosítási rendszer mennyire alkalmas az alföldi szántóföldi talajok degradációs folyamatainak megállítására. A többtényezős talajművelési, talajjavítási kísérletben két művelési mód, kétféle mésztartalmú javítóanyag, valamint javítóanyag nélküli kezelés került összehasonlításra véletlen blokk elrendezésben, hat ismétlésben. Az ismétlések fele négyévenkénti mélylazításban részesült.

A hagyományos forgatásos művelési mód esetében évenként egyszeri szántást, a konzerváló művelési módnál szántás nélküli direktvetést alkalmaznak. A kétféle javítóanyag a cukorgyári mésziszap és a mészkőpor volt. A kísérlethez a Tanszék kutatóiként 1998-ban kapcsolódtunk, és azóta végzünk talajbiológiai vizsgálatokat.