Szántóföldi talajhasználat - szerves anyag gazdálkodás - üvegházhatás

Az üvegházhatás és a klímaváltozás

Az üvegházhatás a természetben jelenlévõ, az élet alapvetõ feltételeit megteremtõ folyamat. Az üvegház belsõ hõmérséklete azért magasabb, mint a külsõ hõmérséklet, mert az üveg csak az ún. rövidhullámú sugarakat engedi át, a hosszúhullámúakat pedig visszaveri. A Föld és környezete is egy nagy üvegházhoz hasonlóan viselkedik: a sugárzási energia a Napból fény formájában érkezik a Föld felszínére, ahonnan az infravörös sugárzás hatására, mint hõ kisugárzódik. A levegõben lévõ gázok és a vízpára azonban elnyelik az infravörös sugarakat, így a meleg az „üvegházon” belül reked. A földfelszín jelenlegi átlaghõmérséklete 15 C. Ha a légkör teljesen átjárható lenne az infravörös sugarak számára, ez az érték lényegesen alacsonyabb, kb. -15 C lenne.

Az ember az üvegházhatást okozó gázok, különösen a szén-dioxid koncentrációját egyre növeli. A levegõ szén-dioxid tartalmát a XIX. század elején még 270 ppm-re becsülték, ez az ezredfordulóra elérte a 370 ppm-et, és folyamatosan évi 1,5 ppm-mel növekszik. Ha ez a trend folytatódik, a XXI. század folyamán elérjük a 600 ppm-et, ami beláthatatlan következményekkel járna. A jelenség oka az, hogy a szén természetes körforgását megzavarta az ipari civilizáció. A Földön ma már óriási tömegû fosszilis energiahordózót (kõolaj, szén, földgáz) égetünk el. A kémiai ipar során keletkezõ anyagok, vagyis a fluór, klórvegyületek szintén az üvegházhatást erõsítik. Harmadrészben a mezõgazdaság is jelentõs mértékben járul hozzá az üvegházgázok légköri koncentráció-növekedéséhez. Amerikai felmérések szerint az ipari tevékenység (beleértve a fosszilis energiahordozók égetését) 77 %-kal, a mezõgazdaság pedig 23 %- kal járul hozzá a globális felmelegedéshez.

• Az erdõirtások következtében csökken az élõ növényi részek szén-dioxid megkötése, ami a légkörben idéz elõ kedvezõtlen változásokat. Globális méretekben elsõsorban a trópusi esõerdõk irtása fokozza az üvegházhatást.
• A biomassza elégetése (pl. tarlóégetés) szintén a szén-dioxid koncentráció növekedésének kedvez.
• Egyes növényi kultúrák intenzív termesztése és a háziállatok számának emelkedése következtében a levegõ metántartalma is növekszik, amely szintén üvegházhatású gáz. Egyes talajbaktériumok - különösen az elárasztott rizsföldeken -, valamint a kérõdzõk bendõjében levõ erjesztõbaktériumok nagy metántermelõk. Összességében a mezõgazdaság az antropogén eredetû metán több mint felét adja.
• A mezõgazdaság hatékonyságának növekedéséhez, vagyis a mûtrágyák alkalmazásához kötõdik a légkör dinitrogén-oxid tartalmának növekedése. Ez a gáz a nitrátmûtrágyák mikrobiológiai lebomlásakor keletkezik (dinitrogén-oxid jön létre fosszilis tüzelõanyagok elégetésekor is).
• Az intenzív szántóföldi talajhasználat (elsõsorban a szántás gyakori alkalmazása) a talajban levõ szerves anyag mikrobiológiai úton történõ lebomlását, és az így keletkezõ szén-dioxid légkörbe távozását okozza.

Talajmûvelés és szén-dioxid kibocsátás

A kímélõ talajhasználat elõnyeirõl, talajra gyakorolt kedvezõ hatásairól az Agronapló hasábjain is gyakran olvashatunk. Csökken a felszínen és a különbözõ mélységekben a talajtömörödés kialakulásának az esélye, kisebb az erózió és a deflációveszély, fokozódik a talajlakó élõlények tevékenysége, csökken a tápanyagok kimosódásának a veszélye stb. A talajvédõ szántóföldi technológiák elõsegítik a talaj szerves anyag tartalmának megõrzését, fokozását, és ezzel a mineralizáció útján létrejövõ szén-dioxid légkörbe távozását.

Intenzív talajmûvelés hatására nõ a lazultság, megváltozik a levegõellátottság, aminek következtében gyors gázcsere indul meg. A megnövekvõ oxigéntartalom kedvez a mikrobiológiai folyamatok felgyorsulásának, megkezdõdik a szerves anyag lebontása, az így keletkezõ szén-dioxid a légkörbe távozik. Különösen a szántásra alapozott technológiák következtében fogy intenzíven a talaj szerves anyag tartalma, és keletkezik szén-dioxid. Az Egyesült Államokban végzett számítások szerint az elmúlt évek talajvédõ technológiáinak elterjedése nyomán mérhetõen csökkent a talajból a légkörbe kerülõ szén-dioxid mennyisége. Ha Európában a szántóterület 100 %-át talajvédõ módszerekkel mûvelnék az a mezõgazdaság összes emisszióját mérsékelné, ami az Európában keletkezõ éves szén-dioxid 4,1 %-át jelenti.

Magyarországi viszonyok között 2000-ben kezdtünk bele azokba a vizsgálatokba, amelyek során a talajmûvelés és a szén-dioxid kibocsátás összefüggéseit kutatjuk. A méréseket az ország különbözõ termõhelyein végezzük a Szent István Egyetem Földmûveléstani Tanszék és az FVM Mûszaki Intézet munkatársai közremûködésével. A talajmûvelés és a szén-dioxid kibocsátás közötti összefüggéseket az 1. ábra mutatja az alapmûvelések elvégzése után 10 nappal. Valamennyi esetben meghatároztuk a légköri szén-dioxid tartalmat is, amely kellõ viszonyítási alapot ad a talajból történõ kibocsátás értékeléséhez.

Az elsõ méréssorozat alapján meghatározott középértékeket összehasonlítva megállapítható, hogy a direktvetés mindössze 108 mg·m-3-rel haladta meg a légköri szén-dioxid tartalmat, míg a szántás és a lazítással kombinált szántás esetében ez a különbség 834 mg·m-3, illetve 892 mg·m-3. A direktvetés esetén semmilyen beavatkozás nem történt a talaj állapotába, amely a fokozott mikrobiológiai tevékenység feltételeit megalapozná. A tárcsázás a talaj legfelsõ 16-20 cm-es rétegét mozgatja át, ami a levegõzöttségi viszonyokat javítja, kedvezõ életteret biztosít a mikróbáknak, és ez a kibocsátott szén-dioxid mennyiségében is megmutatkozik.

A következõ részábra az egy órával késõbb mért értékek átlagait mutatja. A direktvetésben alig tapasztalható különbség az elõzõ méréssor adataihoz képest, míg a mûvelt parcellákon lényegesen nagyobb szén-dioxid kibocsátásokat regisztráltunk. Különösen szembetûnõ volt a változás a lazítással kombinált mûvelésnél, ahol 992 mg·m-3-rel nagyobb szén-dioxid emissziót mértünk. Mivel a mintavétel zárt térbõl történt, és egy órán keresztül a termelõdött szén-dioxid felgyülemlett, következtetni lehet az egyes kezeléseknél a kibocsátás intenzitására.

Az utolsó méréssor (1. ábra utolsó részábrája) tendenciájában nem módosította lényegesen az eredményeket. Azonos légköri szén-dioxid koncentráció mellett tovább nõtt a mûvelt kezelések kibocsátása, és az elõzõ mérési adatokhoz képest változott a direktvetésben tapasztalható emisszió. Ez az érték azonban így is lényegesen elmarad a különbözõ mélységben elvégzett mûvelések mögött.

A talajmûvelési kezelések szén-dioxid kibocsátása növekvõ sorrendben:
1. mérés (10 óra): Direktvetés < Tárcsázás < Lazítás + Tárcsázás < Lazítás + Szántás < Szántás
2. mérés (11 óra): Direktvetés < Tárcsázás < Szántás < Lazítás + Szántás < Lazítás + Tárcsázás
3. mérés (13 óra): Direktvetés < Tárcsázás < Szántás < Lazítás + Szántás < Lazítás + Tárcsázás

Az Egyesült Államokban elvégzett mérések alapján megállapították, hogy rendszeres lazításos, forgatásos mûvelések hatására hektáronként csaknem 10 tonna szén-dioxid távozik a légkörbe. Talajvédõ mûveléssel ez a mennyiség 2,8 tonnával csökkenthetõ, miközben a talaj szerves anyag tartalma fokozatosan növekszik. Számítások szerint, ha Európa szántóinak felén talajvédõ gazdálkodást végeznének, az mintegy 80 millió tonna szén-dioxidtól mentesítené a környezetet. A környezeti terhelés vizsgálatánál figyelembe kell venni azt is, hogy a talajkímélõ gazdálkodás kisebb üzemanyag-felhasználással jár, ami akár 50-70 %-os csökkenést (30-35 l gázolaj/ha) is jelenthet a hagyományos technológiákhoz képest. Mivel 100 liter gázolaj elõállítása és elégetése során 376 kg szén-dioxid keletkezik, további üvegházgáz-kibocsátás mérséklését lehet ilyen módon elérni.

Mivel a fokozott mikrobiológiai tevékenység intenzív szerves anyag fogyasztással jár, a talaj levegõzöttsége, a szén-dioxid emisszió és a humusztartalom között közvetlen kapcsolat figyelhetõ meg. A talaj humuszanyagai hosszú évek, esetenként évszázadok során épülnek fel, ezért néhány század százaléknyi csökkenés is nehezen fordítható vissza. Egy 1994-ben beállított talajmûvelési tartamkísérletben már hét év azonos talajhasználati mód után szembetûnõ változások figyelhetõk meg a humusztartalomban (2. ábra). A legnagyobb érték a direktvetésben tapasztalható, a legkisebb pedig a rendszeres forgatásos kezelésben.

Csökkentett mûvelés + növényi maradvány gazdálkodás = több szerves anyag és kevesebb CO2-emisszió

A szerves anyag a talaj értékes alkotórészeként kedvezõen befolyásolja a tápanyag-, a víz és a hõforgalmat, növeli a talaj tápanyagtartalmát, közvetlenül hat a növények nitrogénellátására, energiát szolgáltat a mikrobiológiai folyamatokhoz, befolyásolja a talaj szerkezetét, annak tartósságát, valamint a mûvelhetõséget. A talaj szénkészletének megõrzése, valamint növelése ezért talaj- és környezetvédelmi célokat egyaránt szolgál.

• A teljesen vagy részben talajfelszínen hagyott növényi maradványok lassítják a szén körforgását, mert kevesebb mikroorganizmus számára elérhetõ, lassabban bomlik le, stabilabb humuszvegyületeket hoz létre, és kevesebb CO2-ot bocsát ki az atmoszférába.
• A talajba forgatott növényi maradványok felgyorsítják a szén körforgását, a növényi maradvánnyal egyben levegõt is forgatva a talajba, ahol több mikroorganizmus végzi lebontását, kevesebb humuszvegyület keletkezik, és nagyobb mennyiségû széndioxid kerül a légkörbe.
• Kerülni kell a tarló- és szalmaégetést, a betakarítással egymenetes szalmaaprítással a növényi maradványok jól elõkészíthetõk a késõbbi talajmunkákhoz.
• A növényi részek bedolgozásához tárcsa helyett javasolt a csillagkerekes elmunkálóval felszerelt kultivátor, amely a talajt kíméletesebben mûveli, egyenletesebb szalmabedolgozást tesz lehetõvé.
• Lejtõs termõhelyeken az erózió elleni védelem egyúttal a szén-dioxid kibocsátás csökkentésére is irányul, mivel a szerves anyag legnagyobb hányada a legfelsõ talajszintben található.

Dr. Gyuricza Csaba