A növények életműködéseihez meghatározott tápelemek szükségesek, mindezek megfelelő mennyiségben. Ha az adott elemet biztosítjuk a növény számára, hatása kimutatható az élettani folyamatokban és ebből következően a növény fejlődése a fajra jellemző, a növénytermesztés gazdaságos. Ellenkező esetben azonban egy elem hiánya esetén a fejlődés mértéke nem lesz maximális, tehát terméskiesés lép fel, illetve az egyéb kijuttatott tápelemek hatása egy bizonyos hiányban lévő tápelem miatt nem érvényesül teljes mértékben, ezért tevékenységünk nem lesz gazdaságos. Ezt mondja ki Liebig törvénye, amelynek szemléltetése az első ábrán látható.
1. ábra: Liebig minimum törvénye a relatív hiányban lévő tápelem szemléltetésére
Az ábrán a kálium (K) található minimumban, tehát ez határozza meg a termés mennyiségét. A kálium mellett látható a többi elem, amelynek szintje kielégítő, azonban a kálium hiányának hibájából fakadóan nem érhetjük el a várt termést. Vagyis a növényi szervezet bizonyos életműködéseihez szükséges egyes tápelemek helyettesíthetők más elemekkel, kizárólag ezen elemek szükséges szinten tartásával érhetünk el jó terméseredményt.
Külföldi tápanyag-ellátási gyakorlatok szerint érdemes kiemelt figyelmet fordítanunk a tápanyag-ellátás során alkalmazott tápelemek arányának helyes maghatározására is. Ilyen módon egészségesebb növényállományt nevelhetünk, amely kevésbé fogékony a betegségekre a túltrágyázott állományoknál, illetve mindezek mellett csökkenthető a gazdálkodás nitrogénműtrágya-függése és a káros környezeti hatások mértéke.
A talaj egy állandóan változó biológiai, kémiai és fizikai tulajdonságokkal egyaránt rendelkező élő rendszer, tízezernyi mikroszervezettel, amelyek táplálják és védik a haszonnövényeket. Amennyiben kedvező környezetet teremtünk a mikroszervezetek számára, a talaj kémiai tulajdonságai szintén kedvező irányba változnak.
Fontos a kémiai tulajdonságokra figyelmet fordítanunk, mert ez megfelelő talajkémhatást eredményez (pH 6-7), amiből az következik, hogy a növények által könnyen felvehetővé válnak a növekedéshez szükséges tápanyagok. Ebben a témakörben fontos a megfelelő arányú Ca2+ és Mg 2+ kationok kolloidok felületén való kötődése. A megfelelő talajállapot abban az esetben jön létre, ha a kolloidok felületén körülbelül 10%-ban kötődnek H+ ionok, ekkor lehet a talaj kémhatása kedvező a növények számára.
Kalcium és magnézium
A kalciumot (Ca) és a magnéziumot (Mg) mint másodlagos tápelemeket gyakran elhanyagolva kezeljük, pedig arányuk megfelelő beállítása elsőbbséget élvez a pH beállításánál. Kizárólag a kémhatás figyelembe vétele esetén ugyanis nagyobb eséllyel követhetünk el hibát a tápanyagellátás tervezése során. Jótékony hatásúak ezek az elemek, amennyiben ezek kötődnek a kolloidok felületén összesen körülbelül 80%-os arányban. Ne felejtsük el azonban, hogy a magas kalcium adagok magnézium, foszfor és mikroelemhiányt okoznak. Alacsony biológiai aktivitású talajokon a kalcium igen mozgékony – könnyen kimosódik –, ezért szükség lehet akár levélen keresztüli pótlásra is.
A magnézium nélkülözhetetlen a növény fotoszintézisében részt vevő zöld színtestek felépítésében és működésében. Szerepet játszik a foszfor anyagcserében és számos enzimet aktivál. A magnézium magas szintje a talajban relatív nitrogén-, foszfor- és káliumhiányt okoz. Sok magnézium és kevés kalcium a talaj szervesanyag-tartalmának alkohollá alakulását okozhatja, ami károsan hat a mikroszervezetekre.
A kívánatos Ca/Mg arány 7 az 1-hez, 68 és 12%-os bázis telítettség mellett. Az alábbi táblázat (1. táblázat) segítségével szemléltetjük, hogy különböző tápanyag-ellátottságú talajok esetén, egyforma kémhatás mellett (pH 6,2) a kalcium, a magnézium és a nátrium aránya merőben eltérhet. Az arányok megtartása a fentiek szerint jó hatással van a növényállományra, azonban az aránytalanság csupán a pH vizsgálatából nem derül ki.
| „A” talaj | „B” talaj | „C” talaj | |
| arányos | magas Mg szint | magas Na szint | |
| Tápelem | a kicserélhető kationok %-os megoszlása | ||
| Kalcium [Ca++] | 68% | 38% | 38% |
| Magnézium [Mg++] | 12.0 | 42.0 | 22.0 |
| Kálium [K+] | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
| Nátrium [Na+] | 1.5 | 1.5 | 21.5 |
| Mikroelemek | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| Hidrogén [H+] | 12.0 | 12.0 | 12.0 |
| Összesen | 100.0 | 100.0 | 100.0 |
| pH | 6.2 | 6.2 | 6.2 |
1. táblázat: Különböző tápelem-arányú talajok és a pH
Kálium
A kálium nélkülözhetetlen szerepet játszik a fotoszintézisben, továbbá segíti a növényt a hőstressz körülményei között. Ha a kálium mennyisége aránytalanná válik, óhatatlanul növényi stressz következik be. Téves nézet az, hogy a káliumot nem lehet túladagolni, a túlzott mennyiség is károsan hat az állományra. A kálium pozitív töltésű ionként van jelen a talajban, és elegendő, ha a kolloidok felületének 3-5 százalékán kötődik. Ha túl sok a kálium, ez esetben főleg a magnézium és a kalcium mennyisége csökken szükségszerűen. A kálium pH módosító hatása nagyságrendekkel nagyobb, mint a magnéziumé vagy a kalciumé, ugyanis kicseréli ezeket az ionokat a kolloidok felületéről, megtörve ezzel a bázistelítettség egyensúlyát. A kálium mozgékony a növényben, túladagolás esetén nem csak a talajoldatban borul fel az egyensúly a kötött kationok tekintetében, hanem a növényi sejtben is. Ha a kémhatás pH 6,5 fölé emelkedik, a kálium mobilitása lassul, pH 7,0 esetén szinte teljesen leáll.
A talajoldatban lévő kálium kationok folyamatos versengésben állnak a szintén pozitív töltésű kalcium és magnézium ionokkal a kolloidok felületén lévő kötőhelyekért. Kálium-szulfát műtrágya használata esetén a kén segíti a kálium ionok megkötődését a kolloid felületeken.
A kicserélhető és a talajoldatban lévő kálium mennyiségek közötti egyensúlyt a kolloidok káliumtelítettsége, a kötés erőssége és a kötőhelyekért versengő különböző kationok jelenléte határozza meg. A talaj agyagtartalmának növekedésével nő a pufferkapacitása: magas kálium rétegtöltésű agyagásványok jelenléte nagy kalcium és magnézium elleni pufferkapacitást jelent, tehát akkor is magas termés várható, ha alacsony a talajoldat kálium koncentrációja. Kis pufferkapacitású talajokon mindig szükséges a talajoldat növényi igénynek megfelelő kálium koncentrációja.
Foszfor
A három fő tápelem közül a foszfor megfelelő arányú alkalmazását övezik leginkább bizonytalanságok. A foszfor a talajoldatban, az említett kalcium, magnézium, nátrium és kálium kationokkal ellentétben negatív töltésű ion (anion) formájában van jelen, ebből adódóan könnyen kötődik pozitív töltésű ionokhoz, például a kalciumhoz. A kalcium-foszfát kötések nehezen bonthatók, különösképpen az alacsony biológiai aktivitású talajokon, ebből adódóan nagy mennyiségű foszfor lehet jelen lekötve a talajban a növények által nem felvehető formában.
Minden növényi szövet tartalmaz foszfort, azonban a magnak, a virágzatnak és a fiatal hajtásoknak különösen fontos alkotóeleme. Ezeken túl enzimek, aminosavak építőeleme és részt vesz a szénhidrát-anyagcsere és a fotoszintézis létfontosságú lépéseiben. Foszfor nélkül csökken a sejtosztódás mértéke és a növény növekedése, ezzel összefüggésben a növény fogékonyabbá válik a betegségekre, illetve csökken az állomány gyomelnyomó képessége. A foszfor az antagonizmusok és a lekötődés miatt egy tipikusan relatív hiányban lévő tápelem, tehát a lombtrágyázás indokolt a növény szükségleteinek megfelelő pótlásra. Szükséges mennyisége körülbelül átlagosan 50-60 kg/ha.
Nitrogén
A nitrogén anion és kation formájában szintén jelen lehet a talajoldatban, a negatív töltésű forma a nitrát (NO3–)a pozitív töltésű forma az ammónium (NH4+). A témához az ammónium kapcsolódik, mert ez képes lecserélni a talajrészecskék felületén lévő hidrogénionokat, ilyen módon csökkenti a pH-t, tehát savanyíthatja a talajt. Az arányos tápanyagellátás szempontjából azonban sokkal nagyobb jelentősége van a nitrogén és a szén megfelelő arányának.
Tudásbázisunk korábbi fejezetiből is kitűnik, hogy a nitrogén fontossága kimagasló a tápelemek között. A növényi fehérjék 15-20%-át alkotja, illetve részt vesz a legfontosabb növényélettani folyamtokban, nélküle nem épül fel a növényi szervezet, arányára kiemelt figyelmet kell fordítanunk.
Sarkalatos pont tehát a helyes szén-nitrogén arány kialakítása, a javasolt érték 10:1 (C:N). A mikroszervezetek működéséhez mindkét elem szükséges, azonban ezek az élőlények eszik meg először azt, ami az asztalon van, vagyis a talajba juttatott tápanyagokat gyorsabban használják a fel a mikroszervezetek, mint a növények.
A műtrágya átalakítása, amelyben a mikroszervezetek részt vesznek a következő lépések sorozata: karbamid – ammónia – nitrit – nitrát, majd a növény általi felvétel. A folyamat energiaszükségletét a növény által is felvehető hányadból fedezik a mikrobák, amely humusz és szerves anyag mennyiségének csökkenését jelent. Nitrogén túladagolás esetén felborul a C:N arány, illetve csökken a szerves anyag mennyisége, ezzel összefüggésben pedig károsodnak a hasznos mikroba populációk és lehetőség nyílik a patogén populációk (káros szervezetek) szaporodására.
Gyepgazdálkodásban a növény zöld színének megfigyelésével vizsgálták a nitrogén hasznosulásának mértékét: a nagy adagok alkalmazása nem volt gazdaságos, mert jelentős mértékű volt a párolgás és a kimosódás, végül a nitrogén adagok csökkenése vezetett az arányos és ezzel összefüggésben gazdaságos tápanyagellátáshoz. Azt a megállapítást tették a megfigyelést végzők, hogy a mikrobák megfelelő tápanyagellátása segít a helyes C:N arány fenntartásában és az egészséges növényállomány fejlődésében. Az alkalmazott nitrogénadag esetükben ~50 kg/ha volt. A megfelelő kalcium- és magnéziumszint segít a az arányos nitrogénellátás megvalósításában, esetenként csökkentheti az alkalmazott nitrogén mennyiségét.
Mikroelemek
A mikroelemek, ahogy azt előző tudásbázis cikkünkben olvashatták, nagyon fontosak a növényi életfolyamatokban, azonban nagyságrendekkel kisebb mennyiségben szükségesek a fő tápelemekhez képest. Mennyiségüket ppm (parts per million – az egész milliomod része) mértékegységben adjuk meg. Jellemzően az alábbi mennyiségek találhatók a talajban a különböző elemekből (a ppm majdnem egy az egyben átváltható a hazánkban elterjedtebb mg/kg-ra mértékegységre).
- Bór: 1-2 ppm
- Vas: 150-200 ppm
- Mangán: 40-120 ppm
- Réz: 2-15 ppm
- Cink: 6-20 ppm
Kis mennyiségükből adódóan nem fejtenek ki számottevő hatást a talaj tulajdonságaira, azonban egyéb talajtulajdonságok – különösen a pH – nagyban befolyásolja felvehetőségüket.
Röviden a következő a életműködésekben vesznek részt a fenti elemek. Bór szükséges a cukrok áthelyeződéséhez a növényen belül, illetve részt vesz a só-, víz- és nitrogénfelvétel szabályozásában. A vas kulcsfontosságú szerepe a klorofill termelés oxigénellátásában van. A klorofill zöld színe okozza a növények zöld színét, megfelelő vas ellátottság esetén a zöld szín kifejezettebb. A mangán a szénhidrát-anyagcsere oxidációs és redukciós folyamataiban vesz részt. A réz számos fehérje, aminosav, enzim és szerves anyag alkotórésze, emellett fontos szerepe van a gyökér anyagcseréjében. A cink fontos a növény vízfelvételének szabályozásában és részt vesz a nitrogénkötő baktériumok nitrát redukciójában.
Szoros összefüggés van talajban lévő tápanyagok jelenléte és felvehetősége között, amennyiben az egyensúly eltolódik, a növények általi felvétel lehetősége korlátozottá válhat. Alapelv, hogy ha a talaj kémhatása pH 6,0 alá csökken, a foszfor, a bór, a réz, a cink és a molibdén felvehetősége csökkenni kezd, pH 5,0 alatt pedig megszűnik a talajoldatban való jelenlét. pH 7,0 fölött a réz, cink, mangán és vas felvehetősége csökken jelentősen. Káliumszint növekedés esetén a bór felvehetőség csökkenni kezd. A vas és a mangán arányának javasolt értéke 1,5 az 1-hez (Fe:Mg = 1,5:1). Ha a mangán szintje kismértékben meghaladja a vas szintjét, a vas felvehetősége megszűnik. A vas felvehetősége szintén csökken kalciumdús környezetben, 70-80%-os bázistelítettség esetén. A réz felvehetősége hátrányt szenved nagyon magas szerves anyag tartalmú talajokon. Vízállásos területen a mangán képtelen a növénybe jutni. A túlzott foszfortrágyázás antagonisztikusan hat a cink felvételére, relatív cinkhiányt okozva a növényben.
Egy másik megvilágítás: az Albrecht-modell
Hosszú ideje művelés alatt álló talajokon a gazdálkodók megfigyelték, hogy nagy termést ígérő vetőmagot vetve, illetve helyes gazdálkodási gyakorlatot alkalmazva nem növekszik, hanem stagnál vagy éppen csökken a termésátlag. Ezt a problémát az arányok alapján történő trágyázással oldhatjuk meg. A talaj nem azonos mennyiségben képes növények által felvehető nitrogén, foszfor, vagy kálium formákat előállítani, mint amilyen mennyiségekben mi azt trágyázáskor adagoljuk.
A William Albrecht által megalkotott tápanyag-ellátási modell nem a kielégítő tápanyag-utánpótlása, hanem a kiegyensúlyozott táplálásra helyezi a hangsúlyt. A kiegyensúlyozott ellátottság már magában hordozza azt is, hogy az egyes elemek kielégítő szinten állnak a növény rendelkezésére.
A modell szerinti talajvizsgálat a növények által felvehető tápanyagformák mérésére irányul és tükrözi a talaj kémiai tulajdonságait és az ezzel összefüggésben lévő tápanyag-szolgáltató képességet. A teszt pontosan mutatja a növények által felvehető tápanyag-mennyiséget addig, amíg a pH nem túl magas. A módszer sajátossága, hogy esetenként bizonyos tápelemek esetén szokatlanul nagy mennyiséget határoz meg az ajánlás. Ez abban az esetben történik meg, ha valamelyik elem extrém nagy hiányban van, hiszen minden olyan esetben, amikor egy hiányban lévő tápanyagot pótlunk, egy menetben csökkentjük a nagyobb arányban eleve a talajban található tápanyag hatását.
Elsőként a hiányok megszüntetése a legfontosabb, mert így elkerülhető a túl nagy mennyiségek kialakulása más tápelemekből. Ez nem oldja meg teljesen a problémát, de ez lehet az első és leghatékonyabb lépés. Ha egy elemből kimagasló mennyiség található, más tápelem időről-időre történő adagolásával ez folyamatosan megszüntethető. Az arányok folyamatos figyelemmel követése kulcsfontosságú a talaj termékenysége, valamint a termés mennyisége és minősége szempontjából.
A legtöbb trágyázási program a növény táplálását helyezi előtérbe, emellett másodlagos a talaj arányos tápanyagszintjének a fenntartása. Ezzel a szemlélettel ellentétes „a talaj a növény gyomra” elgondolás, amely szerint ha a talajt és főleg a benne élő mikroszervezeteket helyesen tápláljuk, akkor azok tökéletesen lebontják a növényi maradványokat és a talaj szervesanyag-készletét, felvehető tápanyagokká alakítva azokat.
Összefoglalás
Növényeink táplálása nem csupán kémiai folyamat, amely az előírt dózisok előírt időben történő alkalmazásával végrehajtható. A hatékony és gazdaságos növénytermesztéshez a talajokban lezajló biológiai, kémiai és fizikai folyamatokat is ismernünk és értenünk kell. Sok esetben a kijuttatott tápanyagok eleve jelen vannak a talajban is, azonban a növény számára nem érhetők el (ezt nevezzük relatív hiánynak).
A termőföld fizikai (víz- és oxigénellátottság, tömörödöttség, szerkezet), kémiai (tápelemek aránya) és a biológiai (talajélet aktivitása, a mikroba közösségek összetétele) paramétereinek vizsgálata és figyelembe vétele a trágyázáskor jelentősen növelheti a tápanyag-ellátási programunk sikerét és fokozhatja gazdaságunk potenciálját.