Tartamkísérletek – eredmények és lehetőségek

Ebből a szempontból kiemelkedően fontos szerepet játszanak az in situ, non-destruktív növényfiziológiai műszeres mérések. Ezek alapvetően a növényállományok fotoszintetikus kapacitásának (levélterület = LAI /Leaf Area Index/, relatív klorofill tartalom = SPAD /Soil Plant Analysis Development/), ill. annak dinamikai változásának a meghatározására irányulnak. Őszi búza tartamkísérletben a különböző évjáratokban jelentős különbséget lehetett megállapítani, mind a LAI értékek, mind a SPAD-értékek dinamikájában, valamint azok maximális értékeiben vetésváltástól és döntően a trágyázástól függően.

A növényfiziológiai mutatók alapján nemcsak a várható termésmennyiségre következtethetünk, hanem a termésminőséget is – bizonyos korlátok között – előre jelezhetjük. Őszi búza fajták vizsgálatával tartamkísérletben azt tudtuk bizonyítani, hogy a virágzáskori-tejesérésbeni LAI-, és SPAD-értékek, valamint a búza valorigráfos értékszáma, nedves sikértartalma és a liszt fehérjetartalma között közepes erősségű korreláció (r = 0,4-0,7) áll fenn. Ez lehetőséget nyújt – átlagos időjárási feltételek mellett – a betakarítás előtti 3-4 héttel a búza minőségének várható előrejelzésére.

A tartamkísérletek jelentősége szempontjából kiemelkedő fontosságúak a különböző agrotechnikai tényezők és az időjárási feltételek talajra gyakorolt komplex hatásainak pontos meghatározása, nyomon követése. A talajbeli változások nemcsak agronómiai, hanem ökológiai, környezetvédelmi szempontból is rendkívül fontosak.

A műtrágyázásnak is lehet negatív hatása

 Az 1983. évben, csernozjom talajon beállított tartamkísérletben vizsgáltuk a talaj NPK készletének változását különböző tápanyag-ellátottsági szinteken, eltérő mélységű talajszelvényben. A búza jelzőnövény betakarítása után vett talajminták adatai azt bizonyították, hogy az adott növény, a búza optimális N-igényét meghaladó nitrogén műtrágya adagok kijuttatása a csernozjom talajban a NO₃-N felhalmozódását eredményezte. A kísérlet kezdetétől számított 9. évben (1992. év) a NO₃-N akkumulációs szint 60-140 cm, a 13. évben (1996. év) 80-160 cm, míg a 20. évben (2003. év) 100-240 cm mélységben helyezkedett el, a maximális értéke pedig folyamatosan nőtt (120 mg/kg, 150 mg/kg, 170 mg/kg).

Ez azt jelenti, hogy a helytelen N-műtrágyázás hatására olyan NO₃-N akkumulációs zóna alakul ki a csernozjom talajban, amely – a klímaváltozás hatására egyre szárazabbá váló időjárás mellett is – a kontinentális klímafeltételek esetén a kedvező kolloidális tulajdonságú csernozjom talajban fokozatosan lefelé, a talajvíz felé mozdul el. Ez az akkumulációs zóna olyan mélységet (100-150 cm) érhet el, amelynél már a mélyen gyökerező növények sem képesek a lemosódott, jelentős mennyiségű NO₃-N felvételére.

A tartamkísérleteink eredményei azt bizonyították, hogy a minimális mobilitású foszfor és kálium tápanyagok növény által fel nem vett mennyisége a felső talajrétegben (0-40 cm) halmozódik fel, amely kedvező módon növeli a talaj AL-oldható P₂O₅ és K₂O készletét.

A tartamkísérletek idősoros adatai lehetőséget nyújtanak a trágyakezelések kumulatív terméselemzésére is. Ezzel bizonyítani lehet, hogy a nem megfelelő (optimálisnál kevesebb vagy több) műtrágya mennyiség alkalmazása esetén évtizedek során mennyi terméskiesés következett be, ill. milyen volt a különböző műtrágyaadagok hatékonysága. Őszi búza tartamkísérletben, kiváló tulajdonságú csernozjom talajon műtrágya használata nélkül („jó talajon elég, ha nem felejtünk el vetni” mondás mennyire nem igaz!) a 30 év alatt a terméskiesés 53,8 t/ha volt. A különböző műtrágya adagok esetében kapott kumulatív terméstöbblet egymástól nem tért el jelentősebb mértékben, ami azt jelenti, hogy a búza esetében az N_90-120 +PK kezelés tekinthető optimálisnak (15,5-16,7 t/ha termésnövekmény).

A polifaktoriális tartamkísérlet eredményeinek kumulatív terméselemzése őszi búzánál és kukoricánál egyaránt azt bizonyították, hogy a trágyázás kumulatív hatását a vetésváltás is jelentősen befolyásolta. Őszi búzánál a kontroll kezelésben a kumulatív termésveszteség 2004-2015. években bikultúrában 36,9 t/ha, trikultúrában pedig 14,8 t/ha volt. Bikultúrában a legnagyobb kumulatív termésnövekményt az N₁₅₀ +PK kezelésben kaptuk (+18,9 t/ha), míg trikultárában az N₁₀₀ +PK kezelésben +4,9 t/ha volt.

A tartamkísérleteink legújabb eredményei lehetőséget nyújtottak arra, hogy kukorica esetében meghatározzuk a műtrágyák NPK tápanyagainak hasznosulását, ill. az azokat befolyásoló tényezőket. Vizsgálati eredményeink azt bizonyították, hogy az NPK hasznosulást, a felvétel hatékonyságát befolyásolta a műtrágyaadag nagysága, az évjárat vízellátottsága, valamint a kukorica genotípusa is. Az átlagos műtrágyaadag (N₉₀ +PK) esetében sokkal kedvezőbb volt az NPK hatékonyság, mint a nagy adagú (N₁₅₀ +PK kezelésben) alkalmazásakor.

Az évjáratok között is különbséget lehetett megállapítani. A jobb vízellátottságú évben (2014. év) mérsékelten csökkent a műtrágyák felvétele. A vizsgált hibridek eltérően viselkedtek a tápanyagfelvétel hatékonyságát illetően, amely függött az évjárattól is. Jelentős különbségeket lehetett megállapítani a makroelemek felvételében. A legkedvezőbb hasznosulást a nitrogén esetében tapasztaltuk (73,1-84,6 %), míg lényegesen kisebb volt a káliumműtrágyák (21,4-48,5 %), de különösen a foszforműtrágyák (12,6-34,3 %) felvételi hatékonysága.

A talajok vízháztartása

A tartamkísérletek különösen alkalmasak a talaj vízháztartási folyamatainak, valamint a növények vízhasznosításának a tanulmányozására. A szántóföldi növények vízháztartása szempontjából a felső 0-200 cm-es talajréteg tekinthető mérvadó talajrétegnek. E talajréteg vízkészletének dinamikai változását folyamatosan nyomon követjük a tenyészidőszakban, de a vegetációs perióduson kívül is. Ez utóbbi különösen fontos a tavaszi vetésű növények technológiájának kialakítása szempontjából.

Az induló tavaszi vízkészlet számos agrotechnikai elemre (vetésidő, tőszám, tavaszi műtrágyaadag, annak megosztása, gyomirtás stb.) gyakorol meghatározó hatást. Az őszi és téli hónapokban lehulló csapadék mennyisége döntő jelentőségű az induló tavaszi vízkészlet szempontjából. Ebben a vonatkozásban igen jelentős különbségeket találunk az egyes évek között a tartamkísérleteinkben. Száraz őszi és téli hónapokat követően (2007. év) a 0-200 cm-es talajréteg vízhiánya 150-200 mm, míg kedvező csapadékmennyiség esetén (2006. év) a VK_min (szántóföldi vízkapacitás) értékekhez viszonyított vízhiány 0-35 mm között változott előveteménytől függően.

Legalább ilyen fontos a vegetációs periódusbeli vízellátottság alakulása a termésképződés szempontjából, különösen a kritikus fenofázisokban. Őszi búza tartamkísérletben azt tapasztaltuk, hogy a kalászhányás-virágzás periódusában (májusban) a vízellátottsági hiány befolyásolta a búzafajták maximális termését, a trágyázás terméstöbbletét. Száraz évjáratban (a VK_min-hez viszonyított vízhiány 255-304 mm előveteménytől függően a 0-200 cm talajrétegben) a búzafajták maximális termése mindössze 4.242 kg/ha volt, a vízhiány miatt a műtrágyák érvényesülése korlátozott volt (795 kg/ha trágyázási terméstöbblet).

Átlagos vízellátottságú évjáratban kaptuk a legnagyobb termésmaximumot (8.043 kg/ha) és műtrágyázási terméstöbbletet (4.020 kg/ha). Csapadékos évjáratban (vízhiány 27-51 mm) mérsékelt termésmaximumot (5.539 kg/ha) és műtrágyázási terméstöbbletet (1921 kg/ha) kaptunk a búzafajták korai és erőteljes megdőlése, valamint ennek és az időjárás által indukált kedvezőtlen mikroklimatikus feltételek következtében fellépő levél-, szár- és kalászbetegségek miatt.

A tartamkísérleteink eredményei nemcsak az optimális tápanyagellátás termésmennyiségre és termésminőségre gyakorolt pozitív hatásait bizonyították, hanem azt is, hogy a megfelelő tápanyagellátás jelentősen befolyásolja a szántóföldi növények vízhasznosítását. Őszi búza tartamkísérletben 1985-2015. között meghatároztuk a kontroll és N_opt +PK kezelésben a tenyészidőben lehulló 1 mm csapadékra jutó termésmennyiséget (kg) (WUE = Water Use Efficiency, kg/1 mm csapadék).

Az évjáratok ugyan jelentős mértékben befolyásolták a WUE értékeket mind a kontroll, mind az N_opt +PK kezelésben, azonban a fajták és évek átlagában a kontroll kezelésben kapott WUE érték (12,77 kg/1 mm) lényegesen elmaradt az N_opt +PK kezelés értékétől (20,82 kg/1 mm). Ez azt jelenti, hogy a búzafajták műtrágyázás hatására nemcsak nagyobb termést adtak, hanem javult a fajták fajlagos vízhasznosítása is, amely különösen fontos a jelenlegi klímaváltozási feltételek mellett (1. ábra).

Az őszi búzához hasonló vízhasznosítási eredményeket kaptunk a kukorica tartamkísérleteinkben is. A kukorica vízhasznosítását az évjárat és a trágyakezelés mellett a vetésváltás is befolyásolta. A kukorica ökológiai érzékenységét jól mutatja, hogy száraz évjáratban az N_opt +PK kezelésben a WUE értékek 15,2-28,2 kg/1 mm, míg átlagos évjáratban 35,8-40,4 kg/1 mm között változtak. Mindkét évjáratban a kontroll kezeléshez képest lényegesen kedvezőbb WUE értékeket kaptunk az N_opt +PK kezelésekben (kontroll kezelés száraz évjárat 9,5-23,7 kg/1 mm, átlagos évjárat 20,8-30,6 kg/1 mm; ugyanakkor N_opt +PK kezelés száraz évjárat 15,2-28,2 kg/1 mm, átlagos évjárat 35,8-40,4 kg/1 mm) (1. táblázat).

Vetésváltás	Mtr. kezelés	Száraz évjárat	Átlagos évjárat
		1 mm csapadékra jutó termés kg
Monokultúra	Ø Nopt+PK	9,5 15,2	20,8 39,1
Bikultúra	Ø Nopt+PK	22,1 27,2	28,4 35,8
Trikultúra	Ø Nopt+PK	23,7 28,2	30,6 40,4
Évjárat: száraz = 284 mm (04-09) júl. = 40 mm                 átlagos = 343 mm (04-09) júl. = 142 mm 1. táblázat A kukorica természetes vízhasznosítása eltérő évjáratokban (Debrecen, csernozjom talaj) (nem öntözött, 60 ezer/ha tőszám)

Az évjárat és az agrotechnika együttes hatása

A tartamkísérletek hosszú, idősoros eredményeinek felhasználásával számszerűsíteni lehetett az ökológiai (évjárat) és az agrotechnikai tényezők őszi búza és kukorica termésére gyakorolt interaktív, komplex hatását. Vizsgálati eredményeink azt bizonyították, hogy az őszi búza esetében az időjárási tényezők, az évjárat mérsékelt szerepet (4 %) játszik a kiváló víz- és tápanyag-gazdálkodású csernozjom talajon (a talaj rendkívül fontos pufferoló szerepet tölt be a szántóföldi növények víz- és tápanyagellátásában).

Az agrotechnikai elemek közül meghatározó jelentőséggel bírt a trágyázás (50 %), valamint a vetésváltás (28 %). A növényvédelem szerepe (16 %) évjárattól függött (száraz évjáratban mérsékelt, csapadékos évjáratban jelentős). Az öntözés (2 %) szerepe a búzatermesztésben elhanyagolható jelentőségű. Ugyanakkor a minimum (1.166 kg/ha) és maximum (11.110 kg/ha) termés közötti igen jelentős, 10 t/ha különbség azt bizonyította, hogy rendkívül fontos olyan komplex termesztéstechnológia összeállítása, melyben az egyes elemek egymáshoz koherens módon kapcsolódnak (2. ábra).

A tartamkísérleteink eredményei jelentősen eltérő hatást bizonyítottak a vizsgált tényezők esetében kukoricánál. Az ökológiai érzékenységét a kukoricának az évjárathatás megnövekedett (11 %) értéke bizonyította. A kukorica esetében még nagyobb volt a tényezők komplex hatásaként kapott minimum termés (1.905 kg/ha) és maximum termés (15.876 kg/ha) közötti különbség (13 t/ha differencia). A kukorica esetében a trágyázás hatása a termésre 39 % volt és ugyancsak jelentős volt a vetésváltás hatása is (28 %). Az öntözés (14 % hatás) sokkal fontosabb agrotechnikai elem a kukoricánál, mint a búzánál. A tőszám szerényebb mértékű hatása (8 %) a korszerű kukorica hibridek változó állománysűrűséggel szembeni jó plaszticitását bizonyította (3. ábra).

Az ökológiai és ökonómiai feltételekhez alkalmazható technológiai modellek

A tartamkísérleti eredmények felhasználásának különlegesen fontos területét jelenti az eltérő intenzitású növényi modellek kialakítása és azok adaptálása eltérő termőhelyi feltételekre, eltérő genotípusokra. Tartamkísérleteink eredményeinek felhasználásával növényi modelleket (extenzív, mérsékelt, átlagos, intenzív) alakítottunk ki és hasonlítottunk össze búzánál és kukoricánál. Az őszi búza modellek elemzése azt bizonyította, hogy kiváló csernozjom talajon nem javasolható a rendkívül mérsékelt termésszintek miatt az extenzív (2.394 kg/ha) és low-input (3.928 kg/ha) technológiai változat alkalmazása.

Ezekhez képest igen jelentős termésnövekedés érhető el az évek átlagában (2004-2015. évek) az átlagos (mid-tech) technológia esetében (7.305 kg/ha), amely mind agronómiailag, mind ökonómiailag hatékony lehet. Ugyanakkor elemzésünk arra is rámutatott, hogy a technológiai ráfordítások további növelése (intenzív modell) bár termésnövekedést okozott (8.131 kg/ha termésszint), a terméskülönbség (826 kg/ha) az átlagos és intenzív modell között olyan mérsékelt, ami megkérdőjelezi annak hatékonyságát (4. ábra).

Teljesen eltérő eredményeket hozott a csernozjom talajon végzett tartamkísérletünk kukorica esetében. A kukorica kifejezetten intenzív agrotechnikát igénylő növényi kultúra. Ezt bizonyítja, hogy extenzív (6.049 kg/ha) és low-input technológia (7.509 kg/ha) alkalmazása esetén rendkívül alacsony a termésszint (kiváló csernozjom talaj!). Jelentősen megnő a termésszint (10.622 kg/ha) az átlagos növényi modell alkalmazása esetén. A kukorica intenzív technológiai igényét bizonyítja, hogy ez a 10 t/ha termésszint – 2004-2015. évek átlagában – az intenzív modell alkalmazásával közel 3 t/ha-ral tovább növelhető (13.571 kg/ha) (5. ábra).

Összességében megállapítható, hogy a hazai, így a debreceni tartamkísérletek is olyan különleges nemzeti értékeket képviselnek, amely indokolja azok további fenntartását. A tartamkísérletek eredményeit számtalan területen (kutatás, oktatás, szaktanácsadás, szakigazgatás) tudjuk hasznosítani, de ezen túlmenően kiemelten fontos az, hogy a tartamkísérletek eredményei a K+F+I folyamat felgyorsításával minél teljesebb körben a gyakorlati termelésben is megjelenjenek és alkalmazásra kerüljenek. A tartamkísérletek eredményei mellett azokról a lehetőségekről (klímaváltozás, környezetvédelem, élelmiszer-minőség, élelmiszer-biztonság, vidékfejlesztés stb.) sem szabad megfelejtkeznünk, amelyek újabb dimenziót jelenthetnek a kutatás, a gazdaság és a társadalom számára.