A talajban levő és a növénytermesztés során a talajra került szerves maradványok alapvető ‘nyersanyagok’ ahhoz, hogy a tápelemek biokémiai körforgásával a talajok ökoszisztéma-szolgáltatásai, így a termékenysége is újratermelődjön. A szerves anyagok legnagyobb részét akár 45-80%-ban is nehezen lebontható lignin- és cellulóz-tartalmú vegyületek alkotják, a növény- anyagok típusától függően. A talajok fizikai-kémiai tulajdonságai szerint ezeket a hosszú szén(C)-láncú vegyületeket megbontani képes élő szervezetek száma és összetétele sem azonos, ráadásul a bontási körülmények is ‘rend’re, vagyis az ökológiai törvényszerűségek szerint igen változatosak.
Az élettelen (abiotikus) környezeti tényezők között legmeghatározóbb a talajok víztartalma, illetve a víztelítettség mértéke. A cellulózlebontó mikroorganizmusok akkor fejlődnek, illetve bontanak a legintenzívebben, ha a talaj maximális vízkapacitásának a 60-70%-át teszi ki a víz. Ennél alacsonyabb nedvességnél is van/lehet talajélet, de a vízhiány erősen szelektáló tényező. A szárazságot (30%-os víztartalmat) jobban kibírják például a kezdeti mikroszkópos technikák alapján sugárgombáknak nevezett Aktinobaktériumok. Teljes víztelítettségnél (95% felett) a szerves-anyagok ásványosítása (mineralizációja) azért akadályozott, mert a víz kiszorítja a levegőt igénylő talajlakóktól az ehhez szükséges ‘éltető’ oxigént.
A cellulózlebontás gyorsaságát befolyásolja a talajok pH-ja is. Savanyú talajban (pH=5 alatt) a gombák, a semleges és enyhén lúgos talajban (pH=6,8-7,5 között) pedig a baktériumok (sugárgombák) vesznek leginkább részt. Számos mikroorganizmus ismert, amelyek ebben a folyamatban kiemelkedő tulajdonságúak és a talajoltás során a hatékonyság fokozható. Az alkalmas mikrobák között figyelni kell arra, hogy az adott talajban is életképes legyen, esetleg ‘őshonosan’ álljon ellen a környezeti stressztényezőknek. A mikrobiális konzorcium kialakításával is fokozhatjuk a mineralizációt. Egy korábbi tanulmányunkban a növény-táplálásban és növény-védelemben is kedvező hatású AM (arbuszkuláris mikorrhiza) gombákhoz Bacillus cereus spórás baktériumokat oltva hatékonyabbá lehetett tenni a mezőgazdasági eredetű lignocellulóz melléktermékek lebontását (Azcon, Biró és munkatársai, 2009). A mikrobiális közösség egymás hatását erősítő, szinergista kapcsolatait és az így létrejött szimbiózisokat érdemes figyelembe venni.
A lignin-anyagok feltárását a talajokban a felvehető nitrogén (N) is egyenes arányban gyorsítani képes. A szén-nitrogén (C:N) aránynak a 30:1 értékére van legalább szükség ahhoz, hogy az optimális lebontás, az ásványosítás (mineralizáció), azaz a növényi tápelemek feltárása gyorsabb legyen. A folyamat lépésről lépésre alakul ki és az alkalmas ‘paránylények’ egymással együttműködve adják tovább a stafétabotot, a részben szétbontott és a további résztvevőknek energiát adó kisebb-nagyobb molekulákat. Mindegyik mikroba-típus, vagy faj a rá jellemző módon képes valamelyik láncszem elvágásával a saját életét, túlélését biztosító energiához és tápanyaghoz jutni. A nirogén-kötő baktérimok kulcsszerepet tölthetnek be abban, hogy a szén mellé a kellő mennyiségű nitrogén is előálljon .
A C/N arány, vagyis az egy szén (C) atomra jutó nitrogén (N) atomok száma befolyásolja a lebontáshoz szükséges időt. Minél jobb ez az arány, a lebontás annál gyorsabb, amit a talaj lélegzésének, a fejlődő szén-dioxid gáznak a mérésével lehet kimutatni. Látható, hogy ha 13 C-atomra jut 1 db Nitrogén a lucerna maradványokban, akkor azok 5-6-szor gyorsabban bomlanak, mint a rozsszalma, ahol 350 C-re jut 1 nitrogén atom (az ábra forrása: MATE, biológiai talajerőgazdálkodó szakirányú tovább-képzés).
Mi befolyásolja a szervesanyag-lebontás gyorsaságát, mire figyeljünk?
- A szármaradványok mennyisége és minőségi összetétele eloszlása egy adott talajfelszínen meghatározó. Ezen belül a C/N arány pontos ismeretében a N pótlás mikrobiális vagy egyéb úton is gyorsító hatású.
- A talajok általános tulajdonságaitól függően a jobb porozitás, a növényfajták (pl. a pillangósok) és a vetésforgó, a kevesebb bolygatás is elősegíti a biokémiai körforgalmat.
- A lebontást segítő talaj-körülmények (pH, oxigén, és víztartalom) optimális értékeire érdemes figyelni.
- A talajok mikrobiális összetétele, a kellő számú lebontó ‘katona’ (vagy inkább kispajtás, segítő társ?) jelenléte, sokfélesége és az életképességük biztosítása is kulcsfontosságú (www.talajbakterium.hu).
- Fontos lehet még az időzítés is, hogy a lépésről lépésre megvalósuló (kometabolikus) folyamat végén a felvehető tápelemek ‘éppen időben’ álljanak rendelkezésre a termesztett növény számára.
A cikk szerzője:
Prof. Dr. Biró Borbála, talajbiológus, terresztris ökológus
(biro.borbala@proton.me; www.bio-detecht.com; https://talaj.hu)
A hivatkozott munkák és talaj’egész’ség vizsgálati lehetőségek a szerzőtől kérhetők.
További technológiai kérdések vagy szaktanácsadás kapcsán keresse bizalommal a Magyar Talajvédelmi Szövetség szakembereit!
A Szövetség tagjai
Szakmai együttműködő partnerek:
Kiemelt kép: Magyar Talajvédelmi Szövetség.
