Tápanyag-ellátottság vizsgálat, és tápanyag-utánpótlási kísérlet

Tápanyagellátottsági vizsgálat jelentősége

A növények egészséges fejlődéséhez és optimális termésmennyiség eléréséhez kulcsfontosságú a megfelelő tápanyag-ellátottság biztosítása. A tápanyagellátottsági vizsgálatok segítségével felmérhetjük a növények aktuális tápláltsági állapotát, és ennek alapján pontosabb tápanyag-utánpótlási stratégiát dolgozhatunk ki. Ez lehetővé teszi a terméshozam maximalizálását, miközben csökkenthetjük a felesleges műtrágyázás környezeti terheit.

A tápanyagellátottsági vizsgálat elsődleges célja, hogy feltárja a növények aktuális tápanyag-ellátottsági szintjét, és megállapítsa, hogy mely tápanyagokból áll fenn hiány vagy túlkínálat. Ez lehetővé teszi a tápanyagutánpótlás optimalizálását, biztosítva a növények kiegyensúlyozott és egészséges tápanyag-ellátását. A vizsgálat kulcsfontosságú a termésmennyiség és -minőség maximalizálása, a környezeti terhelés csökkentése, valamint a gazdaságosság javítása szempontjából.

Lehetséges módszerei:

• Növényi szövetelemzés
  • A növényi szövetek laboratóriumi elemzése a legalapvetőbb és legmegbízhatóbb módszer a tápanyag-ellátottság meghatározására. Különböző növényi részek (levél, szár, gyökér) mintavételével és műszeres vizsgálatával pontosan kimutathatók a növény aktuális tápanyagszintjei. Ez lehetővé teszi a hiányok vagy túlkínálatok azonosítását, és a szükséges tápanyag-korrekciókat.
• Talajvizsgálat
  • A talaj tápanyag-tartalmának és egyéb fizikai-kémiai tulajdonságainak vizsgálata elengedhetetlen a növények várható tápanyag-ellátottságának megismeréséhez. A laboratóriumi elemzések kitérnek a talaj pH-értékére, szerkezeti összetételére, humusztartalmára, valamint a főbb makro- és mikroelemek mennyiségére. Ezek az adatok segítenek megtervezni a leghatékonyabb tápanyag-utánpótlási stratégiát a növénytermesztés számára.
• Levéldiagnosztika
  • A növény levelének színe, mérete, alakja és egészségi állapota jó indikátora a tápanyag-ellátottságnak, lehetővé téve a gyors, helyszíni diagnosztizálást.
  • A levelek egészséges, sötétzöld színe a megfelelő nitrogén-ellátottságra utal. Sárgulás a nitrogénhiány jele, míg a pirosra színeződés foszforhiányra utalhat.
  • A kis, törpe levelek kalcium-, magnézium- vagy káliumhiányra utalhatnak. A nagyméretű, dús lombozat pedig a tápanyag-túlkínálat jele lehet.
  • A rendellenesen formálódó levelek olyan hiányállapotokra hívhatják fel a figyelmet, mint a bór-, cink- vagy vashiány. Ezek a morfológiai eltérések fontos diagnosztikai jelzések.
• Tápoldatelemzés
  • A növény által a gyökereken keresztül felszívott tápoldat rendszeres elemzése közvetlen visszajelzést ad a növény aktuális tápanyag-felvételéről és -igényéről. Ezáltal a tápanyag-utánpótlás pontosan a mindenkori szükségletekhez igazítható, maximalizálva a hasznosulást és elkerülve a felesleges tápanyag-bevitelt. A tápoldatelemzés kiváltképp fontos a hidroponikában és egyéb zárt rendszerű termesztési módszereknél.

 Tápanyagellátottsági vizsgálat elméleti háttere, kivitelezése:

 A tápanyagellátottsági vizsgálatok eredményei kulcsfontosságúak a precíziós növénytermesztés szempontjából. A mért adatok lehetővé teszik a tápanyag-utánpótlás célzott, a növény aktuális igényeihez igazodó végrehajtását. Ezáltal maximalizálható a termésmennyiség és -minőség, miközben minimalizálható a környezeti terhelés. A rendszeres tápanyagvizsgálatok révén a gazdálkodók sokkal hatékonyabban és gazdaságosabban tudják menedzselni a növénytermesztési folyamatokat.

A kísérletet egy állandósított alparcellán végeztük el. A kísérletbe bevont mindegyik területen mind az a, b, c blokkokon belül minden klón esetében rögzítettünk a terepen egy tápanyagutánpótolt alparcellát. A térképen ezt „T” betűvel jelöltük. Ugyan így minden esetben kitűzésre került egy „K” jelű, kontroll parcella is, ami többlet tápanyagutánpótlást nem kapott.

A telepítést megelőzően elvégeztünk egy alap talajvizsgálatot a főbb tápelemekre vonatkozóan:

A termőréteg vastagságának függvényében számítottuk a rendelkezésre álló mennyiséget:

A szakirodalmi értékek alapján elvégeztük az alábbi feltételek szerinti besorolást:

A nemesnyarakra vonatkozó szakirodalomban megtalálható hektáronkénti szárazanyaghozama alapján felvett egyes tápanyagmennyiségek segítségével számítottuk az egyes területeken kijuttatandó műtrágya mennyiségét:

A kísérleti alparcellákban ezen értékek alapján határoztuk meg a kijuttatandó műtrágya mennyiségét, annak érdekében, hogy a várható szárazanyagtömeg-hozamhoz szükséges tápanyagmennyiséget a növény maradéktalanul fel tudja venni a talajból.

A kijuttatást egyenletesen biztosítottuk a kijelölt alparcellákban a növények töve körül.

A vegetációs idő végén levélmintákat gyűjtöttünk, és azokat szintén laborban elemeztettünk a bennük található tápelemek tekintetében. Meghatároztuk levélanalízis segítségével a ténylegesen felvett tápanyagmennyiséget, és ez alapján korrigáltuk a kijuttatandó mennyiségeket. 

Részletes irodalmi ismertetés

1. Alap termőhelyfeltárás

A kísérleti ültetvények létesítését megelőzően elvégzett termőhelyfeltárás.

A szükséges alapdokumentumok (topográfiai térképek, műholdfelvételek, ingatlan-nyilvántartási térkép másolat (M=1:4000), munkatérkép) beszerzése után az első teendő a terület alapos bejárása. A termőhely szemmel megítélhetően utaló tényezők (látható talajmozaikosság, természetes vegetáció összetétele) számbavétele alapján megállapíthatjuk, hogy a terület egyetlen termőhelytípusba besorolható-e vagy sem. Ha nem, akkor a termőhelyrészletek határát az említett külső tényezők alapján vázlatosan megrajzoljuk a munkatérképen. Ebben nagy segítségünkre lehet, ha a részletes termőhelyfeltárással egy időben végezzük a termőhelytérképezést (az egyes termőhelyrészleteket határvonalát és kiterjedését a későbbi vizsgálatok alapján folyamatosan pontosítjuk). Minden egyes termőhelyrészletben, azaz egy termőhelytípus-változattal jellemezhető területen részletes termőhelyleírást és termőhelyvizsgálatot végzünk, vagyis valamennyi esetben talajszelvényt nyitunk.

A talajszelvény méretei:

• 70-100 cm széles
• 200 cm hosszú
• 150-200 cm mély

A termőhely vizsgálatánál az alábbi tényezőket is vizsgálni kell:

• Tengerszint feletti magasság, fekvés, domborzat, lejtés, klíma, hidrológiai viszonyok, alapkőzet, genetikai talajtípus, termőréteg-vastagság, fizikai talajféleség, szerkezet, talajhiba, vízgazdálkodás, termőhelytípus-változat.

A fafaj/klón megválasztáshoz 3-5 hektáronként érdemes egy talajszelvényt vizsgálni (min. 5 hektáronként 1 db, ill. 0,5 hektárosnál nagyobb talajfoltonként 1 db /belőle a mintavétel genetikai szintenként 1 db, de min. 50 cm-ként 1 db/). A mintákból általános laborvizsgálat elvégzése javasolt (pH, CaCO₃, fizikai talajféleség, összes só %, humusztartalom %. AL- foszfor, kálium, összes nitrogén). Talajszelvény nyitás mellett hektáronként 1 db talajfúrás is javasolt: 100*100 m-es rácsháló csomópontjaiba 1 fúrás a teljes területen. Ezen adatok segítségével tematikus térképeket lehet készíteni: genetikai talajtípus, hidrológia, fizikai talajféleség, termőréteg vastagság, humuszréteg vastagság.

2. Évenkénti talajanalízis

A tápanyag-utánpótlási tervhez és a hozamgaranciához 5 hektáronként 1 db átlagminta-vétele javasolt legalább a 0-30 és 30-60 cm-es talajrétegekből (fontos a növények gyökerének lehatolási mélysége). Az átlagmintából bővített talajvizsgálatot érdemes végezni (pH, humusz tartalom, KA, vízoldható összes só, CaCO₃, NO₂+NO₃, P₂O₅, K₂O, Na, Mg, SO₄, Mn, Zn, Cu). Ezen vizsgálatok évenkénti elvégzésével nyomon lehet követni, hogy az egyes paraméterek hogyan változnak a talajban, milyen tápanyagok utánpótlására van szükség, az adott értékek mellett hogyan alakulnak az ipari ültetvény hozamadatai. Évek múltán ezekből az adatokból hozam-kalibrációk is végezhetők.

3. Évenkénti növényanalízisek

A talajminta vizsgálatok mellett növényanalíziseket is érdemes végezni, ezekből rávilágíthatunk arra a kérdéskörre, hogy az egyes növényi részek milyen és mennyi tápanyagot tartalmaznak kifejezetten az ipari ültetvényekre vonatkozóan. A levél- és növényanalízis azon alapszik, hogy a növény tápelemtartalma bizonyos határok között arányosan változik a talaj könnyen oldható tápelemtartalmával. A növények tápelemfelvétele azonban az egyéb tulajdonságoktól is függ. A növényvizsgálatok azért is fontosak, mert nem csak az elemek mennyisége, hanem egymáshoz viszonyított aránya is fontos szerepet játszik a növények optimális tápanyag-ellátottságában, növények növekedését mindig a minimumban lévő növekedési faktor határozza meg. A legfontosabb tápelemek mennyiségét tekintve általánosságban a következő sorrend állapítható meg: N > K > Ca > P > Mg. A fák egyes szerveiben eltérő koncentrációval találkozhatunk levelek > kéreg > háncs > fatest.

A levél, illetve növényanalízis során a fiatal növények hajtásrészeinek, levelének elemzését kell elvégezni, a vizsgálatok során törekedni kell:

• A reprezentativitásra. Az egyes foltokat, a jellemzőtől eltérő tüneteket mutató egyedeket vagy hagyjuk ki a mintavételből, vagy ezeket külön mintázzuk meg.
• Levélelemzés céljára gyűjtsünk kifejlett, a fajtára jellemző, ép, egészséges levelet.
• A mintavétel többé-kevésbé azonos talajú területről történjen. Az egy mintavételi egységről vett minta 2 külön kezelt átlagmintából álljon, mely a 2 átló mentén szedett 50-100 db növényt (növényi szervet) tartalmaz.

Ne gyűjtsünk mintát:

• Eső után kb. 2-3 napig, mivel az eső a tápelemek jelentős részét kimoshatja.
• Növényvédelmi permetezést követően kb. 6 napig.
• Lombtrágyázás után legalább 2 hétig.
• Sáros, szennyezett növényekről.

A növényi tápanyagokról

A fás állományokban az egyes tápelemek évszakos koncentrációja a levelekben a vegetációs időszak alatt jelentősen változik, mennyiségét leginkább a talajok tápelem ellátottsága, azok felvehető-képessége határozza meg. Lombfakadáskor a legintenzívebb a tápanyag-felvétel, ekkor a legtöbb elem koncentrációja a legnagyobb, tavasz végére a koncentráció lecsökken.

Az állományokban a lomb avarként a talajra hull és az avarhullás során mineralizálódó tápanyagok jelentik elsősorban az ültetvény számára a felvételre kerülő tápanyagok nagy részét. Az avar döntő tömegét a lehulló levelek jelentik, de jelentős mennyiségben vannak jelen a termések, a lehulló virágzat, a talajra került gallyak, kéregdarabok, állati hullák, ürülék, elpusztult lebontó szervezetek. Az évente talajra hulló avar mennyisége és tápelemtartalma a fafajtól is függ, de befolyásolja a termőhely talajának tápelemellátottsága, valamint a klíma és az időjárás. A tápanyagban gazdag, jó vízellátottságú talajokon nemcsak jobban növekednek a fák, hanem az alommal is több tápanyagot adnak vissza a talajnak, élénkítve ezzel a tápanyag-körforgalmat. A meleg csapadékos időjárás hasonlóképpen fokozza az avarprodukciót. Az avar elhordása csökkentheti az ültetvény talajának termékenységét és ennek következtében a faprodukciót. Az avar bomlási sebességét több tényező határozza meg ilyen a fa faj, valamint az avar tápelem-összetétele. Az avar bomlása annál gyorsabb, minél nagyobb az avar nitrogén százaléka, tehát minél kisebb az avar C/N aránya. Elősegíti az avar bomlását annak nagy Ca- tartalma is. Viszonylag nagy nitrogéntartalma és szellőzöttsége miatt gyorsan bomlik pl.: az akácavar. A különböző fafajok eltérő módon hatnak a talaj tápanyagtartalmára. A légköri nitrogént szimbiótikusan kötő fafajok lomja jelentős mennyiségű nitrogént tartalmaz. Ilyen faj az akác, amelynek talaja emiatt jól ellátott lesz nitrogénből. Jelentős a fehér és szürkenyár nitrogén tartalma is. A foszfortartalom tekintetében a fehér és szürkenyár, valamint akác kevés foszfort tartalmaz. Sok káliumot tartalmaz a fehér nyár, keveset az akác. Az avarbomlás egyik legfontosabb tényezője az avar nedvesség tartalma is. A szárazság hatására csökken a talaj nedvességtartalma és a fagyökerek kevesebb tápelemet tudnak felvenni. Emiatt csökken minden tápelem levélbeli mennyisége. A fák tápelem ellátottsága tehát utal a talaj nedvességellátottságára is.

A három legfontosabb tápelem jelentősége és hiánytünetei

Nitrogén

Jelentősége:

• Az aminosavak, fehérjék, nukleinsavak stb. alkotóeleme, részt vesz az anyagcsere-folyamatokban és specifikus vegyületekben.
• 95%-a szerves kötésben található.
• A növények elsősorban nitrát- és ammóniumion formájában veszik fel.

Hiánytünetei:

• Csökkent növekedés és fehérjeképződés.
• Vegetatív fejlődés lerövidül, míg a reproduktív fejlődés felgyorsul.
• A levelek fakó színűek, világossárgák, vagy vöröses árnyalatúak.
• Idősebb levele idő előtt lehullanak.

Foszfor

Jelentősége:

• Nukleoproteinek, foszfolipidek, valamint a DNS é RNS alkotóelemei. Az ADP és ATP, valamint koenzimek alkotórészeként a növények energiaháztartásában is kifejti hatását.
• Szerves és szervetlen kötésben van jelen a talajban.
• A növények H₂PO₄^–, HPO₄^2- -ionokat vesznek fel.

Hiánytünetei:

• Növény elmarad a növekedésben.
• Szárrész vékony, gyökér fejletlen.
• Levelek színe kékeszöld, tompa zöld, esetenként vörös.
• Az idősebb levelek lehullanak.
• Negatívan hat a virág-és termésképzésre.

Kálium

Jelentősége:

• Anyagcsere folyamatokban specifikus funkciót lát el. Az enzimekre szerkezetstabilizáló és aktiváló hatást fejt ki, szerepe van a fehérjeszintézisben és a szénhidrátok képződésében. A jó káliumellátás fokozza a fotoszintetikus aktivitást is.
• A növények a káliumot, K⁺-ion formájában veszik fel a talajoldatból
• K trágyázással a növények fagytűrő képességét is fokozni lehet.

Hiánytünetei:

• Szénhidrát és szabad aminosav felhalmozódik, mely a kártevők elszaporodását eredményezheti
• Hervadási tünetek jelentkeznek
• Idősebb leveleken a levélcsúcstól kiindulva, vagy a levélszéleken klorofilltartalom csökkenése figyelhető meg
• Világoszöld foltok jelentkeznek a leveleken, melyek megbarnulnak és végül lehullanak
• A fiatal levelek zöldek, mert a kálium transzlokálódik a fiatalabb levelekbe.

Megállapítások a vizsgálati eredmények alapján

A talaj és növény tápanyag vizsgálati eredményeinek ismeretében fölvetődik a kérdés, hogy milyen összefüggés lehet az egyes talajvizsgálati eredmények és a növényben levő tápelem tartalmak között. Az irodalmi forrásokból tudjuk, hogy közvetlen kapcsolat ritkán mutatható ki a talajban található egyes tápelemek és a növényben levő tápelem tartalom között. Ennek magyarázata a tápanyagfelvétel bonyolultságában rejlik. Ezért is érdemes az egyes tényezők elemzése után többváltozós módszerek segítségével is értékelni a talaj- és növény tápanyag vizsgálati eredményeit.

Korrelációs koefficiens

Az alábbi táblázatban a korrelációs koefficienseket találjuk, amely két változó közötti kapcsolat szorosságát vizsgálja. A korrelációs koefficiens mátrix a talaj- és növényvizsgálatok eredményeit tartalmazza. Természetesen csak a szakmailag észszerű változók közötti kapcsolatot célszerű értékelni, amelyek között a kapcsolat fennállóságát nem lehet értelmezni, ott természetesen nem vizsgáljuk mindezt.

A talajvizsgálati eredmények azt mutatják, hogy a pH-értékek és a könnyen felvezető foszfor és káliumtartalom között negatív korreláció áll fenn (r=-0,62). Elfogadottnak a 0,5-nél nagyobb korrelációs koefficiens. Minél magasabb a pH a talajban, annál kisebb a felvehető foszfor- ill. kálium a talajban (r=-0,56).

További kapcsolat van az Arany-féle kötöttség és a talajok könnyen felvehető magnézium (r=0,76) és réztartalma (r=0,69) között. Mindkét tápelemnél az jelentkezik, hogy minél nagyobb az adszopciós képesség a talajban, annál nagyobb a felvehető tápelemek mennyisége.

A talajminták tápelem tartalma, valamint a növényben található tápelem tartalom között nem találtunk korrelációt. Ennek több oka is lehet. Először is a talajok tápanyag ellátottsága valamennyi tápelem vonatkozásában jónak ítélhető meg, azaz a tápanyag felvétel az optimális tartományban van, ezért a tápelemtartalmat a növényben már nem a talaj tápanyagszolgáltató képessége, hanem a genetikailag kódolt tápanyag mennyiség lesz a mérvadó. Másodszor pedig további, többváltozós összefüggések vizsgálatára van szükség annak megállapítására, hogy az egyes tényezők között milyen összetett kapcsolat van, ezért két talajparaméter között nem találhatunk közvetlen korrelációt.

Vizsgálva a kontroll parcella és a tápanyagutánpótolt parcellán produkált hozamkülönbözetet megállapítható, hogy 15-45 % közötti eltérések tapasztalhatóak. A talaj vízmegtartó képességének függvényében más mértékben mosódott ki a tápanyag a gyökérzónából, így a vályog talajokon az jobban hasznosult, mint a homok talajokon. A kísérleti területeken a „T+Ö”, azaz tápanyagutánpótolt és öntözött alparcellák hozama 35-55 %-al haladta meg a kontroll parcellák hozamát, azonban azon Tápanyagutánpótolt „T” parcellák hozama, amelyek kedvezőtlenebb fekvésben voltak a vízháztartás tekintetében (magasabb térszint, dombtető, stb.) ez a különbözet 10-20 %-ra csökkent.

Részletes eredmények a mellékletben találhatóak.