Interaktív hatások az őszi búza tápanyagellátásában

A legtöbb termesztett növényünknél a tápanyag- és vízellátás jelenti azt a két legfontosabb agrotechnikai tényezőt, elemet, amelyek segítségével ezeknek az elvárásoknak megfelelhetünk. Ugyanakkor ez az a két technológiai elem, amelynek a segítségével eredményesen tudjuk befolyásolni a növénytermesztés környezeti, ökológiai hatásait, valamint annak ökonómiai hatékonyságát is. A szántóföldi növények tápanyag- és vízellátása számtalan módon kölcsönhatásban áll egymással, egymástól elválaszthatatlanok. A vízellátás befolyásolása esetében elsősorban a passzív elemek játszanak meghatározó szerepet a termesztéstechnológiában, az aktív mód (öntözés) jelenleg csak minimális mértékű a hazai növénytermesztésben. Ezzel szemben a növények tápanyagellátásában számos közvetlen és közvetett eszközzel rendelkezünk, amelyek hatékonyan felhasználhatók a növények termésmennyiségének növelésére és minőségük javítására. Ezen elemek közül a leghatékonyabb a szántóföldi növények trágyázása.

A növények tápanyagellátását az agroökológiai, biológiai és agrotechnikai tényezők direkt és indirekt módon egyaránt befolyásolják. Ezek a tényezők interaktív módon hatnak. Ahhoz, hogy a kijuttatott trágyák megfelelő hatékonysággal érvényesüljenek ezeket együttesen szükséges figyelembe venni (1. ábra).

1. ábra A szántóföldi növények tápanyagellátását befolyásoló tényezők (Forrás: Pepó Péter, 2017)

Napjainkban – számos ok következtében – a szántóföldi növények tápanyagellátásában – a talaj tápanyagai mellett – meghatározó jelentőségűek a műtrágyák. A világ műtrágyatermelése rendkívül dinamikusan növekedett az elmúlt száz évben, mindeközben a hatóanyagokat tekintve megnövekedett a termésre legközvetlenebbül ható nitrogénműtrágyák aránya a foszforhoz és káliumhoz képest. Jelentős átalakulás történt a műtrágyát felhasználó országok között is. A korábbi évtizedekben rendkívül nagy mennyiséget (400-600 kg/ha NPK) használó nyugat-európai országok felhasználása jelentősen csökkent (a közismert környezetvédelmi problémák és egyéb okok miatt), ugyanakkor erőteljes volt a fejlődő országok (pl. Kína, India stb.) műtrágya felhasználásának a növekedése (1. táblázat).

Ezek közül az országok közül több hazánknál nagyobb mennyiségű műtrágyát használ egységnyi területen. Az előrejelzések szerint – ha csökkenő mértékben is – a világ műtrágya felhasználása tovább fog növekedni és 2025. évre meghaladhatja a 220 millió tonnát (2. ábra).

2. ábra A világ NPK-hatóanyag felhasználása 2000-2025 között

A világon felhasznált műtrágyamennyiség felét a gabonaféléknél (kukorica, búza, rizs, egyéb) alkalmazzák, amely megfelel ezen növények szántóterületen belül elfoglalt arányának (3. ábra).

3. ábra A világ NPK műtrágya felhasználása a termesztett növényeknél (millió tonna hatóanyag)

A hazai műtrágya-felhasználás rendkívül szélsőséges utat járt be az elmúlt évtizedekben. A jelentősebb mértékű növekedés az 1960-as évektől kezdődött és az 1980-as évek végéig tartott. Ebben az időszakban az országos ~15 kg/ha NPK felhasználás ~300 kg/ha-ra nőtt, azaz meghúszszorozódott. Az 1990-es évek rendszerváltása idején – számos közismert ok miatt – a hazai műtrágya-felhasználás mintegy 10%-ára (~25-30 kg/ha NPK) esett vissza. A mezőgazdaság, benne a növénytermesztés erősödése, a termelés jövedelmezőbbé válása lehetővé tette a felhasznált műtrágyák mennyiségének növelését, amely napjainkban meghaladta a 100 kg/ha NPK-t. Ez még jelentősen messze van attól, amelyet optimálisnak nevezhetünk, még a megváltozott, szigorodó környezetvédelmi előírások figyelembevételével is. Ugyanakkor a kvantitatív problémák mellett számos kvalitatív, minőségi hibával is találkozhatunk a műtrágyázási gyakorlatban, amelyek miatt a műtrágyák érvényesülésének hatékonysága is elmarad az elvárttól.

A búza tápanyagreakciójának vizsgálata

A búza nagy tápanyagigényű és kifejezetten jó tápanyagreakciójú szántóföldi növényünk. Az egyes tápelemek pótlását azért végezzük, hogy a hiányzó mennyiséget a növények számára biztosítsuk. Az egyes tápelemek jelentősége, termésre gyakorolt hatása – többé-kevésbé – arányos a gazdasági növény által felvett mennyiséggel. A makroelemek hiánya 10-40%-kal, a mezoelemeké 5-15%-kal, a mikroelemeké 2-10%-kal csökkentheti a termést. A búza esetében a legtöbbször csak a nitrogén hiánya jelenik meg vizuálisan, míg a többi elem hiánya látens formájú. Ennek ellenére ez utóbbi esetben is terméscsökkenés következik be, annak ellenére, hogy azt nem érzékeljük.

Az őszi búza jelentős mennyiségű tápanyagot vesz fel vegetációs periódusa során részben a talajból, részben az általunk kijuttatott műtrágyákból. A makro-, mezo- és mikroelemek felvett mennyisége vizsgálataink szerint 400-800 kg/ha között változott. A tápelemek jelentőségét, a felvett tápanyagok mennyiségét a termésszint, a talaj tápanyag-szolgáltató képessége és egyéb tényezők (vízellátottság, fajta stb.) mellett elsősorban a búza termesztéstechnológiájának az intenzitása határozza meg. A nagyobb intenzitású technológiai modelleknél a makroelemek mellett rendkívül fontossá válik a mezo- (Ca, Mg, S) és mikroelemek (Cu, Zn, Fe, B, Mn stb.) utánpótlása is (4. ábra).

4. ábra A tápelemek jelentősége a növénytermesztés intenzitásától függően (kalászos gabonák) (Forrás: Pepó Péter, 2017)

Az őszi búza tápanyagfelvétele az egyes makroelemek esetében sajátos dinamikát mutat. A nitrogén felvétele ősszel rendkívül mérsékelt, majd koratavasszal nő meg a szemtelítődés időszakáig (március-június). A foszfor felvétele már ősszel is fontos a gyökérképződéshez és az átteleléshez, majd tavasszal egyenletes ütemben egészen az érésig folytatódik. A kálium ősszel a szénhidrátok képződéséhez fontos, amelyek nélkülözhetetlenek a biztonságos átteleléshez. Tavasszal a jelentős vegetatív tömeg képződéséhez a búza márciustól-májusig igen nagy mennyiségű káliumot vesz fel, majd a tenyészidőszak legvégén kálium leadása történik a növényállományban (5. ábra).

5. ábra Az őszi búza tápanyagfelvételi dinamikája (a felvett tápanyag mennyiségek kg/ha-ban)

Az optimális tápanyagellátás azért fontos az őszi búza termesztésében, mert ezzel tudjuk a leghatékonyabban befolyásolni az állományok termését determináló terméskomponensek kialakulását. A trágyázással lehet elérni az állományok megfelelő bokrosodását (kalász/m²), a kalászok iniciálódását, fejlődését és megtermékenyülését (szemszám/kalász), valamint az érés során a szemtelítődési folyamatokat (ezerszemtömeg). E terméskomponensek optimum intervallumának értékei biztosíthatják a nagy terméseket az őszi búzánál. A tápanyagellátás esetén figyelembe szükséges venni azt, hogy a műtrágyákkal kijuttatott tápanyagoknak át kell alakulniuk a talajban ahhoz, hogy a növények számára felvehetővé váljanak. Különösen fontos ez tél végén, tavasszal, amikor a növény szervezetében korán megtörténik a kalászkezdemények, majd a kalászok kialakulása (a növények még 10-15 cm magasságúak).

Több évtizedes, több tízezer adatot tartalmazó tartamkísérleteink eredményeinek a feldolgozásával értékeltük a különböző tényezők búza termésmennyiségére és -minőségére gyakorolt interaktív hatásait. Tudományos eredményeink azt bizonyították, hogy a magasabb termésszinten, intenzív technológia alkalmazása esetén a tápanyagellátás a legfontosabb tényező a búza termésének a kialakításában (6. ábra).

6. ábra A termesztési tényezők szerepe a búzatermesztésben (Forrás: Pepó Péter 2013)

Minden egyéb tényező (ökológiai, biológiai, agrotechnikai) fontos, de kisebb mértékben határozza meg a termést. Vizsgálataink szerint a trágyázás 30%-ban, a fajtaválasztás 20%-ban, a növényvédelem és az évjárat 15-15%-ban volt hatással a búza termésmennyiségére intenzív technológia alkalmazása esetén. A búza minőségét – kísérleti eredményeink értékelése alapján – az ökológiai tényezők (évjárat, talaj) 32%-ban, a fajta megválasztása 27%-ban, míg a direkt és indirekt hatású agrotechnikai elemek 41%-ban döntötték el átlagos évjárat esetén. Az agrotechnikai elemek közül a legfontosabbnak a trágyázás bizonyult a búza sütőipari minőségének a vonatkozásában (7. ábra).

7. ábra A búza minőségére ható tényezők megoszlása

A tápanyagellátás hatását módosító tényezők

A trágyázás búza mennyiségére és minőségére gyakorolt hatása tehát kiemelkedően fontos, azonban azt is hangsúlyozni szükséges, hogy a tápanyagellátás nem önmagában, hanem más tényezőkkel kölcsönhatásban, interaktív módon fejti ki hatását, azaz ezek a tényezők alapvetően módosíthatják a trágyázás hatékonyságát. Ezen módosító elemek közül csak a legfontosabbakra szeretnénk felhívni a figyelmet, amelyeknek a gyakorlatban is igen fontos a szerepe.

A búza a tápanyagokat oldat formájában veszi fel, azaz mind a talajban, mind a műtrágyákban található makro-, mezo- és mikroelemek csak megfelelő oldódás után kerülnek felvételre. Ehhez optimális talajnedvesség szükséges, különösen a tápanyagfelvétel kritikus szakaszaiban. Tartamkísérleteink adatai azt bizonyították, hogy az optimálishoz képest mind a túl száraz, mind a túl nedves talajállapot nem kedvez a búzaállományok fejlődésének, termésképződési folyamatainak. Száraz tavaszi időjárás esetén mind a termésszint mérsékelt (~4200 kg/ha), mind a műtrágyázás terméstöbblete kicsi (~800 kg/ha) volt. A talajbeli anaerob és egyéb kedvezőtlen feltételek, a nagyobb mértékű infekció és megdőlés együttes hatásaként csapadékos évjáratban bár a termésszint és terméstöbblet nagyobb (~5500 kg/ha, ~1900 kg/ha) volt, de jelentősen elmaradt az optimálistól. A legkedvezőbb eredményeket (termésszint ~8000 kg/ha, terméstöbblet ~4000 kg/ha) akkor kaptuk a tartamkísérletünkben, amikor a tavaszi talajnedvesség optimális intervallumban mozgott. Ezek az eredmények a tavaszi talajnedvesség meghatározására hívják fel a gazdálkodók figyelmét, amelynek segítségével eldönthetjük az osztott nitrogénfejtrágyák adagjait és arányait.

Napjainkban az őszi búza fajta/hibrid portfóliója rendkívül bőséges. A búza genotípusok számos tulajdonságban (termőképesség, minőség, betegség-ellenállóság, abiotikus adaptáció stb.) jelentősen eltérnek egymástól. Ma még – sajnálatos módon – csak kevés figyelmet fordítunk arra, hogy a fajták között jelentősek a különböző agrotechnikai elemekre adott speciális reakciójuk. Ezek közül talán a legfontosabb a búza fajták tápanyag-hasznosító képességében és trágyareakciójában kimutatható eltérések, melynek vizsgálatát már négy évtized óta végezzük tartamkísérleteinkben. A sok száz fajta, több tízezer adatának a feldolgozásával lehetett négy jellegzetesen eltérő fajtatípust meghatározni. A fajták különböztek egymástól a természetes tápanyag-hasznosító képességükben (kontroll kezelésben adott termés), a maximális termésszintjükben (termőképesség adott ökológiai feltételek között), a trágyareakciójukban (a trágyázás hatására adott terméstöbblet), valamint az optimális műtrágyaadagban (N_opt +PK). Ennek alapján megkülönböztetünk modern, hagyományos extenzív, hagyományos intenzív és korszerűtlen fajtatípust. Ezeket az ismereteket részben a fajta megválasztásánál (mennyi pénz áll rendelkezésre műtrágya vásárlására), részben a műtrágyázási rendszer (adag, megosztás stb.) kialakításánál egyaránt eredményesen tudjuk felhasználni. A fajták optimális N+PK adagját még a kiváló tulajdonságú csernozjom talajon is erőteljesen befolyásolta a tenyészév időjárása (elsősorban a vízellátottság, de a téli és tavaszi hőmérsékletek is stb.). Tartamkísérleteink 2010-2018. évi eredményeit értékelve megállapíthatjuk, hogy évek átlagában csernozjom talajon a fajták optimális N(+PK) adagja 70-130 kg/ha közötti intervallumban változott (2. táblázat).

Száraz évjáratokban (a tömeghatás törvényének megfelelő gyengébb oldódása a műtrágya hatóanyagoknak) ennél nagyobb (N_opt = 120-150 kg/ha +PK; ilyen évek 2012. és 2013. évek), míg a csapadékos (2010. év) és enyhe telű években (2014. év) ennél kisebb műtrágya adagok (N_opt = 30-90 kg/ha +PK) bizonyultak optimálisnak. Átlagos időjárású években (2015., 2017., 2018. évek) lehetett tapasztalni a fajták műtrágya reakciójában a legmarkánsabb különbségeket (N_opt = 60-150 kg/ha +PK). Vizsgálataink azt is bizonyították, hogy az elmúlt években jelentős genetikai előrehaladás történt a búza fajták/hibridek termőképességében. A vizsgált fajták termésmaximuma a 2010-2013. években 6-9 t/ha volt, addig a legutóbbi években (2014-2018. évek) ez a szint jelentősen megemelkedett (7-11 t/ha). Ez arra hívja fel a figyelmet, hogy fajtára adaptált agrotechnikával a termésnövelés további lehetőségei vannak kihasználatlanul a termelők számára.

A trágyázás hatékonyságát számos agrotechnikai elem interaktív módon befolyásolja az őszi búza termesztésében. Nagyon szoros kölcsönhatást lehetett megállapítani a tartamkísérleti eredményeink alapján a trágyázás és vetésváltás között. Több mint 30 éves kutatási eredményeink azt bizonyították, hogy bikultúra (kukorica–búza) vetésváltásban műtrágyázás nélkül rendkívül alacsony terméseket (évjárattól függően 1,9-3,2 t/ha) adott a búza (3. táblázat).

Az optimális trágyázás jelentős terméstöbbletet eredményezett (évjárattípustól függően 2,3-5,5 t/ha). A vetésváltás szempontjából kedvezőnek tekinthető trikultúra vetésváltásban (borsó–búza–kukorica) sokkal magasabb kontroll termésszinteket (4,4-5,7 t/ha) kaptunk (a borsó hatására 2-2,5 t/ha-ral több termés, a szakirodalmi 1-1,5 t/ha-ral szemben). Trikultúra vetésváltásban – érthető okok miatt – a műtrágyázás termésnövelő hatása mérsékeltebb (1,3-2,9 t/ha) volt, viszont a maximális termések minden évjárattípusban meghaladták a bikultúrában kapott termésmaximumokat (átlagos évjáratban 8,0 és 8,6 t/ha, száraz évjáratban 5,6 és 7,3 t/ha, csapadékos évjáratban 5,4 és 6,2 t/ha). A trikultúrában a magasabb termésszintet lényegesen kisebb műtrágya adag (N_opt = 50-100 kg/ha +PK) biztosította, mint bikultúra vetésváltásban (N_opt = 150-200 kg/ha +PK).

A műtrágyák hatékony érvényesülésének egyik fontos feltétele a növényvédelem optimalizálása. Ez jelenti egyrészt a gyomoktól és kártevőktől mentes növényállományt, másrészt pedig azt, hogy a levél-, szár- és kalászbetegségeket a lehető legalacsonyabb szinten tartjuk. Közismert, hogy a növekvő műtrágya adagok hatására növekszik az infekció mértéke a búza állományaiban. A trágyázás és növényvédelem (döntően betegségek elleni védekezés) közötti interaktív hatást tartamkísérleteink eredményei is bizonyították. Átlagos évjáratban a kontroll (műtrágya nélküli) kezelésben mindkét vetésváltásban (bi- és trikultúra) a növényvédelem intenzitásának növelése relatíve mérsékelt terméstöbbletet (283 kg/ha, ill. 423 kg/ha) eredményezett. Ezzel szemben az optimális műtrágyázás esetében az intenzív növényvédelem alkalmazása a nagyobb termésszint eléréséhez „kötelező” technológiai elemként funkcionált. Optimális trágyaadagnál bikultúrában 2188 kg/ha-ral, trikultúrában 1386 kg/ha-ral növekedett a termés az extenzív növényvédelmi technológiához képest intenzív növényvédelmet alkalmazva (4. táblázat). Hosszabb idősor (2010-2018. évek) adatait elemezve ezzel megegyező tendenciát lehetett megállapítani, azzal, hogy a trágyázás és növényvédelem interaktív hatását az évjárat módosította az infekció mértékétől függően.

A műtrágyázás hatása a termés sütőipari minőségére

A műtrágyázással nemcsak a búzatermés mennyiségét, hanem a minőségét is erőteljesen befolyásolhatjuk. A tartamkísérleteink eredményei azt bizonyították, hogy a búza legfontosabb minőségi paramétereit (pl. nedves sikér, valorigráfos érték stb.) pozitívan tudjuk befolyásolni a különböző genotípusoknál (műtrágya nélkül 25-27%, N_opt +PK kezelésben 34-35% nedves sikér tartalom), miközben az eltérő évjáratok minőségstabilitását is növelni tudtuk (kontroll kezelésben az ingadozás mértéke 36-48%, N_opt +PK kezelésben 13-19% volt). A trágyázás és vetésváltás sütőipari minőségre gyakorolt hatását a klasszikus tartamkísérleti eredményeink bizonyították. Trikultúra vetésváltásban (borsó elővetemény után) a búza minősége már a kontroll kezelésben közel javító értéket ért el, amit bikultúrában (kukorica elővetemény után) csak nagyobb műtrágya adag (N₁₅₀ +PK) alkalmazásával értünk el. Újabb kísérleti eredményeink (2018. év, Magyar Zoltán PhD hallgatóval együttműködve) azt bizonyították, hogy nem klasszikus vetésváltás esetében is bizonyítani lehetett a kedvező elővetemény (csemegekukorica) minőségre gyakorolt pozitív hatását gyengébb előveteménnyel (napraforgó) összehasonlítva, miközben a műtrágyázás minőségjavító hatása mindkét előveteménynél markánsan érvényesült a legtöbb sütőipari minőségi tulajdonság esetében. A műtrágyázás és a minőségi paraméterek között szoros, pozitív korrelációt (r = 0,857**-0,898**) lehetett kimutatni a valorigráfos értékszám, a nedves sikér, a Zeleny-index, a nyersfehérje-tartalom között, míg közepesnél gyengébb (r = 0,462**) és gyenge (r = 0,113) kölcsönhatás volt a trágyázás és sikérterülés, ill. esésszám között.

Talajvizsgálatok a N-átalakulási folyamatok követésére

A trágyázás hatékonyságának további növelése megköveteli, hogy egzakt információkkal rendelkezzünk a talajban lejátszódó N-átalakulási folyamatokról, ill. ennek eredményeként rendelkezésre álló mineralizált, ásványosodott nitrogén (N_min) mennyiségéről. A méréseket a KITE Zrt.-vel közösen végeztük el olyan tartamkísérletben (a beállítás éve 1983), amelyben őszi búza volt a jelzőnövény. 2018. év tavasza csapadékos, 2019. évé pedig kifejezetten száraz volt (5. táblázat). Ennek ellenére mindkét évben a kora tavaszi, N-fejtrágyázás előtti talajvizsgálati adatok azt bizonyították, hogy a növekvő N-kezelésekben a tavaszi N-fejtrágyázás előtt (50%-át a N-nek ősszel kijuttattuk) mérsékelt volt a különbség az egyes talajrétegekben (a 0-30 cm-ben 2018-ban 9,5-11,25 kg/ha, 2019-ben 17,5-23,00 kg/ha NO₃-N-tartalom).

A N-lépcsők NO₃-N tartalmában a különbségek a N-fejtrágyázást követően alakultak ki (2018-ban 22→31→42 kg/ha, 2019-ben 12→24→30 kg/ha). A 2019. évi száraz időjárás miatt a talaj alsóbb rétegeiben a talajélet kisebb intenzitása miatt lényegesen kevesebb volt az ásványosodott (N_min) nitrogén mennyisége (60-90 cm rétegben 37→49→62 kg/ha), mint a kedvezőbb vízellátottságú 2018. évben (60-90 cm rétegben 84→89→91 kg/ha). Kísérleti eredményeink szerint tehát egyszeri tavaszi NO₃^–-N vizsgálat helyett célszerű többszöri (legalább kétszeri) talajvizsgálatot végezni a talajban lejátszódó N-átalakulási folyamatok egzakt meghatározásához.

*

Közel 40 éves tartamkísérleti eredményeink alapján megállapíthatjuk, hogy a búza trágyázása (döntően műtrágyázása) kulcsfontosságú agrotechnikai elem a termés mennyisége és minősége szempontjából. A tudományosan megalapozott módszerek lehetőséget nyújtanak a trágyázás hatékonyságának a javítására. A trágyázás hatékonyságát az ökológiai feltételek (évjárat, talaj), a biológiai alapok (fajta/hibrid), valamint az agrotechnikai elemek egyenként, de legfőképpen kölcsönhatásukban módosítják, befolyásolják. A trágyázás agronómiai hatékonyságának növelése egyúttal azt is jelenti, hogy teljesebb mértékben eleget tudunk tenni a környezetvédelmi elvárásoknak, valamint javítani tudjuk a búzatermesztés ökonómiai hatékonyságát, jövedelmezőségét is.