Talajmegújító alapelvek - A humuszképződés forrása
Ami kimaradt az oktatásból, 1. rész
A 2022-es nagy keleti aszály rámutat a 176 éve elhibázott tájszintű vízgazdálkodás eredményein kívül a magyar talajok sebezhetőségére is.
A talajban található szerves szén (soil organic carbon, SOC), a humusz mennyisége a talajok termékenységének egyik legfontosabb mérőszáma. A humusz a növények számára elérhető módon tárol jelentős mennyiségű nedvességet és tápanyagot és a könnyen felvehető, labilis szén a talaj termékenységet létrehozó és fenntartó mikrobái számára életfontosságú tápanyag. A talajművelés minden formája károsítja a talajéletet, a talajban található szerves szenet oxidálja és a szántásos talajművelésnek köszönhetően a magyar talajok elvesztették széntartalmuk 30-70%-át, amely szén a légkörbe került, jelentősen növelve a légköri CO2 mennyiségét.
A SOC egy adott klímán előforduló, természetes mennyisége függ az időjárástől, a talaj fizikai, kémiai összetételétől, de a talajban található szerves szén mennyisége az ökológiai és biológiai folyamatoktól függ leginkább.
A jelenlegi magyar tudományos definíció szerint a humuszképződés során az alábbi módon kerül a szerves szén a talajba:
”A humuszosodás folyamatában alakul ki a talajra jellemző szervesanyag, a humusz. Előzménye a talajra jutó szervesanyag átalakulása, majd bomlása, a bomlástermékeknek a talaj ásványi anyagával való keveredése és kapcsolódása.”
Amikor elkezdtem gazdálkodni, felmerült bennem, hogy ha a talajra jutó szervesanyagból lesz a humusz, akkor miért nem láthatunk olyan magas humusztartalmú talajokat még a szerves trágyázott földeken sem, mint a természetes gyepek alatt?
Ha összetolok 2-3 méter magasra erdőirtási hulladékot, ami rengeteg szenet jelent, miért nem marad belőle szinte semmi 4-5 év múlva a felszínen és miért nem látni humusztartalom növekedést alatta sem a talajban?
A választ ismét a külföldi kutatásokban találtam meg.
A külföldi elméleti és gyakorlati bizonyítások a magyarhoz képest évtizedekkel előbbre járnak és a magyar humuszképződési elmélet redukált szemléletét kissé életszerűbbé teszik.
A talajban található szerves szén (soil organic carbon, SOC) mennyiségének egy kis százaléka valóban a talajra kerülő szerves anyagok korhadásából és a mikro- és makroélőlények által a talajba kevert növényi maradványokból származik.
A legmagasabb SOC tartalmú talajok (most nem beszélek a láptalajokról, amelyek a levegőtlen környezetben felhalmozódó szenet tartalmazzák) általában közepes kalciumtartalmú, kiegyensúlyozott szemcseeloszlásúak és összetett gyeptársulások ökoszisztémája alatt alakultak ki amelyeknél a legelő állatok ciklikus kölcsönhatása párosult a megfelelő összetéteű és változatosságú, felszín alatti talajélettel.
A mezőgazdaságban ezek a talajok a legértékesebbek, magas termőképességűek, jó vízgazdálkodásúak és a termelés során ezeket a tulajdonságokat szeretnénk megőrizni és javítani minden talajtípuson.
Az egészséges talaj gazdag humuszban, de a tudósok számos elmélet felállítása után még mindig nem értik teljesen, hogyan alakul ki ez a szerves anyag. Egy kutatócsoport a New Hampshire-i Egyetemről (UNH) azonban olyan bizonyítékot mutatott be, amely szerint a mikrobiális biomassza – és nem a növények – a legfőbb kiindulópontja a talajban található stabil szénkészletnek. Az új kutatási eredmény ígéretet nyújt olyan mezőgazdasági rendszerek tervezésére, amelyek elősegítik és optimalizálják a szerves anyagok képződéért felelős mikrobiális közösségek létrehozását.
A kutatást Cynthia Kallenbach, az UNH egykori hallgatója, Stuart Grandy, a természeti erőforrások docense és Serita Frey, a természeti erőforrások professzora végezték el. Az eredményeiket a Nature tudományos folyóiratban megjelentetett tanulmányban publikálták Direct evidence for microbial-derived soil organic matter formation and its ecophysiological controls címen.
Az UNH kutatói a tanulmányban azt állítják, hogy a talaj szerves szénkészlete elsősorban az elhalt mikrobiális sejtekből és melléktermékekből halmozódik fel, ahogyan ezek az élőlények a táplálkozás során elfogyasztják a növények gyökereit, szármaradványait és az egyszerű cukrokban gazdag gyökérváladékokat, nem pedig magukból a növényekből, mint azt korábban feltételezték.
A korábbi tudományos álláspont szerint a talaj szervesanyag-készletének gyarapításának legjobb módszere, ha lelassítjuk vagy megakadályozzuk a lebomlást olyan növények használatával, amelyet a talajban élő mikrobák nehezen tudnak hasznosítani.
Az elképzelés az volt, hogy a bomlás nélküli növényi részek fokozatosan alakulnak át a talaj szerves anyagává, különösen, ha a mikrobiális közösség inaktív. Azonban ez a szervesanyag-készlet, a lebomló növényi részek nem tartanak sokáig és a szerves anyag gyorsan eltűnik szén-dioxid formájában, néha akár egy éven belül is.
Ezért megválaszolatlan maradt a kérdés: hogyan hozzunk létre éveken vagy évtizedeken át stabilan fennmaradó szerves szén készletet, amely kritikus fontosságú az egészséges és termékeny talaj fenntartásához?
A talaj szervesanyag-tartalma, a humusz hatalmas széntartalék – legalább kétszer annyi szenet tartalmaz a talaj még mindig, mint a légköri szén-dioxid készlet. Ezáltal a talaj szervesanyag-tartalmában már egészen kis változások jelentős hatással lehetnek a légköri szén-dioxid, az üvegházhatást okozó gáz kritikus mennyiségére. A talaj szerves anyaga szintén alapvető fontosságú a növények növekedéséhez és a mezőgazdasági rendszerek egészségéhez. A talajszén az a kiindulópont, amely körül a talaj minden szempontból forog, mondta Kallenbach.
Az UNH kutatása az eddigi ismertektől eltérően teljesen más útvonalat vázol fel a talaj szervesanyag-tartalmának felépítéséhez. Ezt kihívás volt igazolni a kutatók számára, mert amint egyszer a talaj szerves anyaga létrejött, lehetetlen már azonosítani, hogy az nemrég növényi vagy mikrobiális sejt volt-e. A laborban azonban Kallenbach és kollégái ki tudták mutatni jelentős mennyiségű, kémiailag összetett, tartós szerves anyag felhalmozódását a mikrobiális tömegből, bármiféle növényi input nélkül. A mikrobák váratlanul olyan szerves anyagokat hoztak létre, amelyek majdnem azonosak volt a természetes, mezei eredetű szerves anyagokkal, annak ellenére, hogy csak cukrot kaptak.
Továbbá a talaj szerves anyagának felhalmozódása a legnagyobb akkor volt, amikor a legtöbb – és nem a legkevesebb! – aktív mikrobiális biomassza keletkezett. Ez különösen igaz, amikor a biomassza hatékonyabban képződik, vagyis több tápanyag alakult át biomasszává, ahelyett, hogy szén-dioxiddá alakult volna. Érdemes megnézni ezt a videót a legalább egy évszázada ismert folyamatról, amely során a steril kőzetliszt, homok mikrobiális beoltásával megindult a talaj széntartalmának növekedése – a folyamat működik, az igazolás is megszületett.
A humuszképződés projekt egyéves állapotáról készült videó. Tartalmazza a beállításokat, az első 365 nap időzített felvételét és néhány mikroszkópos felvételt. A vizualizációt Annie Francé-Harrars 1967-es "Leben wird aus dem Stein" (Az élet a kőből fejlődik) című cikke ihlette.
Cynthia megmutatta, hogy a képződött szerves anyag mennyisége erősen függ a mikrobiális közösség élettanától és jellegétől, mondta Grandy. – A másik régóta fennálló elképzelést megkérdőjelezve, Cynthia úgy találta, hogy a talaj szerves anyagának kialakulásában a mikrobiális közösség összetétele még a talaj típusától is fontosabb.
Cynthia Kallenbach munkája egy hiányzó láncszemet jelent Christine Jones folyékony szén útvonala, a biodinamikus mezőgazdaság gyakorlati hátterét kidolgozó Dr. Ehenfried Pfeiffer és a Lübke házaspár humuszkomplex-képző mikrobiális oltóanyagai, valamint Raul Francé és Annie Francé-Harrars humuszkeletkezési elmélete között. A humusz eszerint a megfelelő összetételű mikrobiológiai életközösség életfolyamatai eredményeként jön létre, amely jelentős mennyiségben keletkezhet, ha a nagy változatosságú élő növényzet képes változatos tápanyagokkal ellátni a minél diverzebb humuszképző mikrobiális életközösséget. A kutatás fényében igazolhatjuk a gyakorlatban elért eredményeket, amely során a talaj szervesanyag-, illetve humusztartalma jelentős mértékben emelkedik a talajmegújító technológiát alkalmazó termelők körében, a természetes humuszképző folyamatok töredék ideje alatt.
A talajművelés elhagyása és a változatos takarónövények használata, amelyek összetett mikrobiális életközösséget képesek kialakítani és fenntartani, továbbá a humuszkomplex képző mikrobiális szervezetek mind fontos elemei a talaj szénmegkötésének és ezáltal a termékenység fokozásnak.
A megfelelő mikrobiológiai összetétel a humuszképződés egyik fontos eleme: a humusz nem a trágyából vagy a szármaradványból fog automatikusan keletkezni, hanem ott kell lennie annak a humuszképző mikrobiális közösségnek, amely képes tartós szerves anyagot létrehozni. A mikrobiális szervezetek legfontosabb tápanyaga pedig a gyökérváladékok egyszerű szénalapú vegyületei, amelyek segítségével a takarónövényeket és vegyes növénykultúrákat alkalmazót alkalmazók emelhetik a talajuk szerves széntartalmát.
A következő részben további biológiai elemeket fogok bemutatni, amelyekről a mai napig senki nem írt rajtam kívül magyarul.