A talajművelés fejlődéstörténete – Horizontális – vertikális – precíziós alapművelés

A talajművelés célja és feladata

A talajművelés célja a talaj szerkezetének és felszínének védelme, biológiai tevékenységének, nedvesség- és levegőforgalmának kedvező befolyásolása, annak érdekében, hogy biztosítsa a kultúrnövény szaporítóanyagának megtermeléséhez a csírázás, a kelés, a gyökeresedés, majd a vegetáció során a fejlődés és a termésképződés feltételeit. A művelés közvetlen és közvetett céljától függően ismerni kell a talaj tulajdonságait, valamint a műveléssel módosítható jellemzőket. A növények igényei a magágy talajának lazultságára, ülepedettségére, aprózottságára, valamint a gyökérzóna talajának lazultságára vonatkoznak. A talaj pillanatnyi állapota, valamint a növény igényét jellemző állapot közötti különbség alapján kell megválasztani a művelés megfelelő módszerét, mélységét, idejét és eszközét. A talaj tulajdonságait és a környezeti tényezőket úgy kell befolyásolni, hogy:

• a felszínre jutó csapadékvíz minél nagyobb hányada jusson a talajba (felszíni lefolyás és párolgás csökkentése);
• a talajba jutó víz minél nagyobb hányada tározódjon a talajban (vízraktározó képesség növelése, „szivárgási veszteségek” csökkentése).

A talajművelési rendszerek kialakulása

A hazai éghajlati és talajadottságok között az idők folyamán kialakult talajelőkészítési műveleteket és a megvalósítás klasszikus sorrendjét a 1. ábra szemlélteti.

A műveletsort alapvetően befolyásoló alapművelés módját, mélységét és eszközeit számos tényező befolyásolja. Ezek közül az aktuális őszi vetésű növények talaj-előkészítési rendszereit pedig a 2. ábrán mutatjuk be.

A talajművelési technológiát meghatározó alapművelés történhet forgatással és forgatás nélkül.

Alapművelés forgatással

Az őszi talajművelés legfontosabb és egyben leginkább energia-, ill. költségigényesebb feladata az alapművelés, amelynek általános módja az őszi mélyszántás, de napjainkban megfigyelhető a lazítós tárcsás művelés térhódítása is.

A későn lekerülő elővetemény után választható eszközök típusát az időjárás és a tarlómaradványok mennyisége határozza meg. Könnyebb a helyzetünk száraz körülmények között, főleg, ha a szármaradványokat a betakarító gép aprítja fel és teríti szét. Ilyenkor egy tárcsásboronával (esetleg nehéz kultivátorral) végrehajtott tarlóhántás, más néven mulcsképző művelet után az őszi szántás jó minőségben végezhető. Nedves talajállapotok esetén – ami ősszel általános – célszerű, bár költségnövelő a külön menetben végzett szárzúzás, amelyet az előbb említett hántás követ.

A nagymennyiségű növényi maradvánnyal borított területek szántása igen nehéz feladat és különleges eke konstrukciókat igényel. A nagy „átömlő keresztmetszetet” biztosító növelt keretmagasság és osztástávolság a nagyméretű ekéknél viszonylag könnyen megvalósítható, míg a kisméretű, függesztett típusoknál a követelmény kielégítése már nehezebb. Ennek következtében a nagymennyiségű szármaradvánnyal borított területek tökéletes szántása továbbra is komoly fejlesztő munkát, vagy szemléletváltoztatást igényel. A talaj- és környezetvédő technológiák előtérbe kerülése ugyanis megváltoztathatja a követelményeket.

A forgatásos alapművelés területén újdonságként a sekély szántás újbóli „felfedezése” jelentkezik. A sekélyszántó ekék természetesen nem tekinthetők valódi újdonságnak, de az új fejlesztések segítséget nyújthatnak a forgatásos alapművelés kisebb energiaigényű, ezért gazdaságos, vagyis versenyképes fenntartására, főleg gabonatarlók szántása esetén (1. kép).

A sekélyszántás ismételt felfedezése viszont sajnálatos módon nem járt együtt az altalajlazítós változatok megjelenésével, aminek az lehet a következménye, hogy az „eketalp” réteg nem szűnik meg, csak feljebb kerül.

Az őszi szántás hazánkban legelterjedtebb eszközei a kellő szilárdságú mélyszántó ágyekék. Az utóbbi években azonban itthon is felismerték a váltvaforgató ekék előnyeit, s bonyolultabb kivitelük és magasabb beszerzési áruk ellenére növekszik részesedésük az eke forgalomban. A modern, változtatható fogásszélességű váltvaforgató ekékkel a változó üzemeltetési feltételek között is kiváló munkát végezhetünk (2. kép).

A konstrukciós és info-kommunikációs fejlesztések eredményeit felhasználva, fokozatmentes mélységállítással és fogásszélesség változtatással a kívánt forgató, lazító, porhanyító hatás elérhető. Ugyanakkor a megfelelő művelőelemek (a termőhelyi adottságokhoz illesztett teljes vagy réselt kormánylemez, előhántó vagy beforgató lemez) megválasztásával az energiafelhasználás is kedvezően befolyásolható. Különösen fontos a feledés homályából előkerülő altalajlazítós változatok szerepe, amelyek hozzájárulhatnak a versenytárs mulcstechnológia ekével történő megvalósításához. Ami azt jelenti, hogy képesek vagyunk a sekély (10-20 cm) forgatásos mulcsréteg létrehozására és ugyanakkor a réteg alatti 20-35 cm mélységű lazításra egyazon menetben.

A szántó gépcsoportok fejlesztésében korszakos irányzatot az elektronika betörése jelent. Az ilyen irányú fejlesztési eredmények mérföldkőnek számítanak a precíziós szántás megvalósítása érdekében. Az 3. képen bemutatott Kverneland i2500 váltvaforgató eke ISOBUS kapcsolatú elektronikus szabályozási rendszere lehetővé teszi az eke komplett beállítását a vezető ülésből az IsomatchTellus, a Tellus GO vagy a traktor terminálja által.

A változó talajállapot és a kedvezőtlen látási viszonyok között az egyenes vonalú szántás általában nehézkes. Az eke változtatható fogásszélességi funkciója RTK/GPS által szabályozva kiküszöböli ezt a problémát. Az opciósan beszerezhető gumihevederes mélységhatároló berendezés javítja az eke stabilitását és csökkenti a talajtömörítő hatást (4. kép).

Alapművelés forgatás nélkül

A hazánkban ismeretes és használatos talajelőkészítési technológiákban, ahogy azt már korábban jeleztük, az alapművelés szántásos és szántás nélküli eljárásai egyaránt megtalálhatók. A szántás nélküli alapművelés főbb előnyei:

• kisebb energiafelhasználás,
• alacsonyabb költségráfordítás,
• egyenletesebb, a további elmunkálás szempontjából kedvezőbb talajfelszín,
• növényi maradványt tartalmazó víz- és szélerózióval szemben ellenálló talajfelszín,
• kedvezőbb rög- és morzsa méret és eloszlás.

Természetesen az előnyök mellett kedvezőtlen hatások is jelentkeznek, amelyek közül a leglényegesebbek a következők:

• kevésbé hatékony gyomirtás (főleg az évelő féléknél), kevésbé hatékony műtrágya bekeverés,
• hagyományos magágykészítő gépek számára előnytelen növényi maradványokat tartalmazó felszíni talajréteg,
• a lazító szerszámok működéséből adódó alacsonyabb művelési talajnedvesség határ,
• nagy tömegű szármaradványok esetén előforduló eltömődés veszély.

A forgatás nélküli alapművelés meghatározó trendje a nehéz tárcsás boronák és a mulcs-lazítók/kultivátorok terjedése. A nehéz tárcsás boronáknál a fejlesztés a gyártás és felhasználás racionalizálását célozza. Ez a gépek vázszerkezetének egyszerű, de robusztus kivitelében, ill. a kezelő-beállító berendezések modernizálásában (egyszemélyi, főleg hidraulikus állítás) testesül meg. A tárcsás boronák természetesen el vannak látva művelet lezáró, elmunkáló berendezésekkel, amelyek szintén távműködtetésűek és szállításhoz a szélességük az alapgéppel együtt a kívánt mértékre csökkenthető.

A tárcsás boronák területén robbanásszerűen terjednek a kompakt (más/gyakoribb elnevezés szerint „rövid”) tárcsák. A nagy sikert annak köszönhetik, hogy a tárcsa lapok egyedi (vagy iker) csapágyazása eredményeként, a gép szerkezeti-hossza nagymértékben csökkenthető, s ezáltal a tárcsa jól kombinálható. Vigyázni kell azonban arra, hogy a nem kielégítő függőleges terhelés következtében kemény, tömődött talajon behúzási gondok jelentkezhetnek.

A nehéz kultivátorok fejlődését és elterjedését nagyban segíti a talaj- és erózióvédelmi szempontból támogatott mulcstechnológia népszerűvé válása. Ezért a korábban is gyártott nehéz kultivátorokhoz új, a mulcsképzést jobban segítő szerszám változatokat, ill. a művelet sor lezárására szolgáló henger/hengerborona változatokat (többféle gumihenger) fejlesztettek ki.

A szántás nélküli eljárásoknál az alapművelés megvalósításában komoly versenyt futnak a tárcsásborona, ill. a kultivátorfejlesztők. Amerikai minták alapján először a nehéz tárcsás boronák, majd európai hatásra a nehéz kultivátorok váltak vezérgéppé az új, talajvédő- és környezetkímélő eljárásokban. Végül a fejlesztők kompromisszumot kötöttek és kialakították a tárcsásborona-szántóföldi kultivátor kombinációkat, amelyekben igény esetén a kultivátortagok középmélylazító elemekre cserélhetők.

A forgatásnélküli alapművelés lehetőséget ad a technológiai továbblépésre, vagyis a talajelőkészítés és vetés összekapcsolására. A művelet összekapcsolásnak Nyugat- és főleg Észak-Európában agrotechnikai okai vannak, amelyek jól társíthatók az utóbbi idők ökológiai és ökonómiai elvárásaival. Ez a fejlesztési törekvés a magágykészítő–vető gépkombinációk rendkívül széles választékában testesül meg. A ma már hagyományosnak tekinthető rotációs borona–vetőgép kombinációk mellett nagy számban készülnek a mulcs-vetőgép változatok (5. kép).

Ezekben a kombinációkban a kultivátor mellett mindinkább meghatározók lesznek a kompakt tárcsák. A talajművelő eszköz – vetőgépkapcsolások/kombinációk mellett már egy-két éve találkozhatunk a fejlődés következő generációjának képviselőivel, a talajelőkészítő–vető géppel. Ezek az új gépcsodák tulajdonképpen olyan vetőgépek, amelyeknek talajművelő részegységük is van, de ezek szerves részei a vetőgépnek.

Amint látható, a forgatásos és forgatásnélküli talajelőkészítésnek sokféle lehetséges módja van, hazai körülmények között mégis a vetésforgó mintájára kialakított művelés-forgó (vagyis a termesztendő növénytől függően, az évente egymást értelemszerűen követő szántás – tárcsás művelés – kultivátoros művelés – kombinált művelés) rendszere tekinthető a legmegbízhatóbbnak.

Horizontális – vertikális talajművelési rendszerek

 A szántóföldi növények talajművelési rendszerei az idők során folyamatosan változtak és fejlődtek. A talajművelőgépek üzemeltetését végző traktorok teljesítményének növekedése lehetővé tette a nagy energia igényű szántás széleskörű elterjedését, vagyis a szántásos (forgatásos) talajművelő rendszer (Conventional Tillage) kialakulását. Ez a rendszer a talajelőkészítés minden műveletét megvalósítja a tábla teljes terjedelmében, ezért nevezzük horizontális rendszernek. Hátránya, hogy az azonos mélyégben ismételt művelés hatására a talajban tömörödött rétegek alakulnak ki (6. kép), ill. hogy művelés után növényi maradványtól mentes, eróziónak és deflációnak kitett felszín marad. Hazánkban a nagy idő-, élőmunka- és hajtóanyagigény ellenére még ma is népszerű, amelynek okai: a hagyomány ereje, a kevés tanulási igény, a rendelkezésre álló gépek, a tarlómaradvány talajba juttatásának egyszerűsége, valamint a kártevők, kórokozók és a gyomok kezelhetősége.

A szántás egyes agrotechnikai és energetikai hiányosságai viszont új, energiatakarékos rendszerek kifejlesztését igényelték. A művelet-összevonásos, -elhagyásos törekvések vezettek a szántást időszakosan vagy teljesen elhagyó minimális talajművelési művelési rendszerek (Minimum Tillage 1950-) létrejöttéhez. A rendszer fő előnye a művelési ráfordítások csökkentése, valamint a talaj kedvező biológiai állapotának kialakítása.

A termőtalaj pusztulásának megakadályozása, a környezeti terhelések csökkentése még ennél is többet követelt. A múlt század második felében létrejött a fenntartható mezőgazdasági-élelmiszeripari rendszerek fogalma. Ez egy olyan rendszer, amely gazdaságos, kielégíti a társadalom korszerű táplálkozással kapcsolatos igényeit és megőrzi a környezet minőségét, a világ természeti erőforrásait a jövő generációk számára. A fenntartható fejlődés követelményeit kielégítő talajművelési rendszereket nevezzük talajvédő- és környezetkímélőnek (Conservation Tillage 1970-).

A talajművelési rendszerek változásának hatására létrejövő műveletcsökkentési folyamatot a 3. ábrán bemutatott „talajművelési piramis” jól szemlélteti.

A talajvédő és környezetkímélő talajművelési rendszerek működésének alapfeltétele a megfelelő tarlómaradvány gazdálkodás (4. ábra).

Az amerikai kutatási eredmények alapján meghatározott és nemzetközileg is elfogadott előírások szerinti 30 %-nál nagyobb növényi maradványborítás többféle technológiával létrehozható (1. táblázat).

Megnevezés	Növényi maradvány mennyiség (%)
Hagyományos szántásos művelés (Conventional  tillage)	< 15
Csökkentett művelés (Reduced tillage)	15-30
Talajvédő művelés
– Direkt vetés (No-till)	>30
– Bakhátas művelés (Ridge-till)	>30
– Mulcs művelés (Mulch-till)	>30
– Sávos művelés (Strip-till)	>30
1. táblázat: Talajművelési technológiák

A jól megválasztott eszközökkel kialakított mulcsréteg alkalmas a felszíni erózió csökkentésére, a beszivárgás növelésére, de ugyanakkor alkalmas – száraz periódusban – a párolgás csökkentésére, ill. a talaj-általi CO₂-kibocsátás csökkentésére.

A sávos és direkt vetéses módszereknél esetenként fellépő problémák kiküszöbölésére jött létre a vertikális (réseléses) talajművelés rendszere. A rendszer alapeszközének tekinthető sík vagy hullámos élű tárcsás csoroszlyák (7. kép) nem forgatják, nem keverik a talajt, csak függőleges réseket alakítanak ki (5. ábra), amelynek eredményeként a talajban nem alakul ki káros hatású záróréteg (6. ábra).

A vertikális talajművelőgépek szerszámai tehát nem vízszintes, hanem függőleges síkban dolgoznak, fejtik ki hatásukat. A vertikális talajművelés lehetővé teszi a csapadék talajba hatolását megakadályozva ezáltal az eróziót, ugyanakkor a téli fagyás–olvadás ismétlődő folyamata segíti a talaj tavaszi állapotának kedvező kialakulását.

Az elmúlt évtizedben kialakuló rendszer főbb jellemzői:

• a művelés mélysége 3-8 cm,
• a művelés sebessége 10-16 km/h,
• a művelés eszköze: sík- vagy hullámos élű tárcsás csoroszlya ( 7. ábra),
• a talajt metszéssel műveli,
• az elvágott tarlómaradványok a felszínen maradnak ( 8. ábra).

A talajművelési rendszerek változását, fejlődését áttekintve láthatjuk, hogy kezdetekben a talaj felső – a növényzet által használt – rétegének totális művelése (forgatás, lazítás, porhanyítás, keverés) volt a jellemző. Az idő- és energiaigény csökkentése érdekében a művelési menetek száma, mélysége és intenzitása csökkent, de a terület egészének művelése maradt. A következő időszakot a talaj és környezet védelme határozta meg, ami a tarlómaradványok felszínen, ill. a felszíni sekély rétegében hagyása jellemezte (lazítás, porhanyítás, keverés). Ugyanakkor a művelés nem terjedt ki a teljes területe, hanem csak a növényi sorokra jellemző szélességre. Napjaink új törekvése, a vertikális (réseléses) művelés esetén a szerszámok csak vágást/metszést és bizonyos mértékű lazítást végeznek a teljes területen (sűrű soros növények), vagy csak a sorok alá (széles soros növények).

Az új talajművelési rendszerek hazai alkalmazhatóságának azonban feltételei vannak:

• speciális géprendszerek megléte (magas beszerzési árak),
• a módszerek hazai elfogadtatása, megismerése, elsajátítása.

Az új talajművelési rendszerek viszont igen fontos előnyökkel rendelkeznek:

• hatékony talaj- és talajszerkezet védelem,
• mérsékeltebb vízvesztesség, a talaj tápanyagainak megőrzése,
• aszálykárok csökkentése,
• a gazdálkodás idő-, energia- és költségigényének csökkentése.

Ezzel szemben állnak bizonyos akadályozó, ill. kockázati tényezők:

• a sekély művelés, ill. a művelés elhagyása miatt jelentkező tömörödés,
• alacsonyabb talaj hőmérséklet vetéskor,
• a tápanyag-felhalmozódása a talaj felső rétegében,
• a művelés csökkentése miatt jelentkező gyomosodás,
• kártevők és kórokozók felszaporodása,
• az új eljárásoktól való idegenkedés.

Mindezek ellenére várható az új rendszerek terjedése, ha

• nem növelik a termesztés kockázatát,
• nem csökkentik a termesztett növények körét,
• javítják a talajok kultúrállapotát,
• a géprendszerébe részben hagyományos eszközök is bevonhatók,
• gazdaságosan alkalmazható.

Precíziós talajművelési rendszer

 A számítógéppel támogatott mezőgazdaság (Computer Aided Farming, CAF) és ezen belül a növénytermesztés az elmúlt évtizedben rohamos fejlődésen ment keresztül. Ennek eredményeként a rendszer egyes elemei megtalálhatók a szántóföldi műveleteknél éppen úgy, mint az állattartó telepeken, illetve a gazdaság központjában működtetett ellenőrző, irányító részlegnél. Mindezek ellenére, a precíziós mezőgazdaság (Precision Agriculture, PA) néven ismert rendszer csak kevés helyen és ott sem mindig az elvárt sikerekkel működik. Pedig a rendszer alapját képező tényezők – táblán belül időben és térben változó talajállapot és terményjellemzők – a gazdálkodók számára eddig sem voltak ismeretlenek.

A változásokat figyelembe vevő gazdálkodási rendszer kialakítása azonban igen sok összetevőtől függ, amelyek ismerete, kezelése, működtetése rendszerbe foglalása az idők során folyamatosan fejlődött ugyan, de még napjainkban is különböző megvalósítási szinten áll. A PA rendszer egyes elemeinél (tápanyagtérkép, terménytérkép, változtatható adagkijuttatás vetésnél, műtrágyázásnál, növényvédő szernél) már olyan mélységű kidolgozást értek el, amelynek eredményei kereskedelemben kapható termékek formájában hozzáférhetők.

• A mezőgazdaság műszaki bázisának (általános géprendszer) fejlődését a számítógéppel támogatott mezőgazdasági termelési rendszerben egyértelműen az elektronika, az informatika és az automatizálás határozza meg. Az általános fejlesztési tendenciákból nem maradhat ki a talajművelés gépesítése sem. Az egyes fejlesztési irányok rendszerbe foglalásának eredményeként jöhetnek létre az intelligens munkagépcsoportok.

Intelligens munkagép (iM) fogalma alatt azt a traktor–munkagép csoportot értjük, amely képes geodéziai munkapontját azonosítani, a talaj művelési igényét meghatározni, a gép beállítását, munkaminőségét mérni, értékelni és változtatni.

Ennek feltételrendszere:

• fedélzeti számítógéppel, DGPS és ISOBUS rendszerrel ellátott traktor,
• RTK hálózat,
• digitális, művelhetőségi talajtérkép,
• ISOBUS rendszerrel rendelkező munkagép (szenzor és beavatkozó szervek).

A geodéziai munkapont meghatározásának alapfeltétele a GPS rendszer megléte. A precíziós talajművelés–vetés megvalósításához viszont ennek pontossága nem elegendő, ezért hozták létre az RTK (Real Time Kinematic – valós idejű helyzet meghatározás) rendszert. A digitális művelhetőségi talajtérkép létrehozására számos kísérletet végeztek, de általánosan elfogadott módszer még nem áll rendelkezésre.

A precíziós talajművelés hazai megvalósításában a KITE vállal úttörő szerepet az amerikai Orthman cég által kidogozott sávos művelési technológia (9. ábra) honosításával. (A sávos művelési rendszer nem új, de sikeres alkalmazásának feltétele a GPS-RTK hálózat megléte.)

Az Amerikai Egyesült Államokban már sikeres technológia alapgépe az Orthman 1tRIPr sávos talajművelőgép (10. ábra), amely az alapműveléssel együtt szilárd vagy folyékony műtrágyát juttat a leendő növény gyökérzónájába.

A két szintre kijuttatott műtrágya biztosítja a növény koncentrált tápanyagellátását a változó fejlődési szakaszban.

Az ősz folyamán megmunkált sávokba tavasszal történik a vetés, ami csak akkor lehetséges, ha a vetőgép pontosan abba a sávba vet, amely ősszel megmunkálásra került (11. ábra). Ez a ±2 cm pontosságú műholdas navigációval és a Magyarországon kiépített RTK hálózattal tökéletesen megvalósítható. (A precíziós rendszer feltételrendszerét ma már nemcsak a KITE, hanem számos más hazai társaság (pl. AXIÁL Kft.) is képes biztosítani.)

A sávos művelés jellemzői:

• alkalmazható ősszel és tavasszal,
• a terület kevesebb, mint 30 %-a művelt,
• a művelt sáv szélessége 20-25cm,
• a művelt sáv magassága 7-10 cm,
• a művelt sáv magassága 1-2 cm vetés előtt,
• A művelt sáv tarlómaradványmentes, ezért a talaj tavasszal gyorsabban melegszik,
• a tarlómaradvány a művelt sávok között helyezkedik el,
• a tápanyag csak a gyökérzónába kerül, így jobban hasznosul.

A sávos művelés előnyei:

• csökken a gázolaj-felhasználás,
• csökken a műveletszám – jellemzően 1-2 művelet elegendő,
• csökken a talajerózió,
• növekszik a talajnedvesség-tartó képesség,
• javul a talajszerkezet.

*

Az őszi alapművelés feladatait megvalósíthatjuk a hagyományos technológiákkal és gépekkel, de sikeresen megbirkózhatunk a kihívásokkal akkor is, ha a legújabb fejlesztések eredményeit felhasználó modern eljárásokat és gépsorokat használjuk. Döntésünket természetesen a dolgozat elején ismertetett alapfeltételek (talaj, növény stb.) határozzák meg, de a tényleges megvalósításba olyan „egyszerű” tényezők is beleszólhatnak, mint a gazdaság (táblák) mérete, a rendelkezésre álló traktor teljesítménye, ill. a beruházásra fordítható tőke nagysága. A mezőgazdasági gépkereskedelem hazai színvonala, szerencsére ma már lehetőséget ad a hagyományos technológia megvalósítására éppúgy, mint a legújabb – ma még esetenként vitatott – módszerek kipróbálását lehetővé tevő kombinált „gépcsodák” beszerzésére.