Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre szántóföldi és tenyészedény-kísérletben

Átírás

1 AGROKÉMIA ÉS TALAJTAN 62 (2013) Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre szántóföldi és tenyészedény-kísérletben 1 HOFFMANN Sándor, 1 BERECZ Katalin, 2 BÁLINT Ágnes, 2 KRISTÓF Krisztina, 2 KAMPFL Györgyi és 2 HELTAI György 1 Pannon Egyetem, Georgikon Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszék, Keszthely és 2 Szent István Egyetem, Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar, Kémia és Biokémia Tanszék, Gödöllő Bevezetés A mezőgazdaság számára napjainkban az egyik legnagyobb kihívást az jelenti, hogy a környezetet legkevésbé terhelő trágyázási módszereket dolgozzon ki. A fenntartható mezőgazdaság magában foglalja a biológiai erőforrások hasznosítását. Az istállótrágyázás és a növényi maradványok alászántása fontos szerepet játszik a talajtermékenység fenntartásában. Ezért nagyobb figyelmet kellene fordítani a szervesanyag-visszapótlásra (NÉMETH, 2004). Az istállótrágyázás, valamint a növényi maradványok (szár, szalma) alászántásának kedvező hatását a talaj összes szervesanyag- és N-tartalmára, aggregátumméret-eloszlására, vízkapacitására, a búza és a kukorica termésstabilitására trágyahatásokat összehasonlító tartamkísérletek igazolják Európában (Bad-Lauchstädt, Rothamsted, Skierniewice) és hazánkban is (Keszthely, Martonvásár) (KÖRSCHENS, 1994; BISCHOFF & EMMERLING, 2001; JOHNSTON, 1994; MERCIK, 1994; TÓTH & KISMÁNYOKY, 1997; DEBRECZENI & GYŐRI, 1997; KISMÁNYOKY & KISS, 1998; HOLLÓ, 1993; BERZSENYI & LAP, 2002). Az ásványi trágyázás magasabb kukorica-szemterméseket eredményezett, mint az ekvivalens hatóanyag-tartalmú istállótrágya, hazánk eltérő agroökológiai tulajdonságú területein BALLÁNÉ (1973, 1974), valamint MICSKEI és munkatársai (2009) kísérleteiben. Az optimális termésszint eléréséhez szükséges ásványi trágya mennyiségét azonban jelentősen csökkenteni lehet istállótrágya alkalmazásával (PEKÁRY & KISKÉRY, 1976; KISMÁNYOKY & KISS, 1998), ami a talajsavanyodást is mérsékli (HOLLÓ, 1993). A gabonaféléknél, így a kukoricánál is, a levelek fontos szerepet játszanak a szerves anyag és a N-asszimiláták termelésében és újrahasznosulásában. Számos tanulmány igazolja, hogy a N-ellátás jelentősen befolyásolja a levélterületet, mely szoros összefüggésben van a szemterméssel (LÖNHARDNÉ BORY & NÉMETH, 1989; CSAJBÓK & KUTASY, 2002; FUTÓ, 2003). Postai cím: HOFFMANN SÁNDOR, Pannon Egyetem, Georgikon Kar, Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszék, 8360 Keszthely, Deák F. u hoffmann-s@georgikon.hu

2 164 HOFFMANN et al. A nagy N-adagokkal történő ásványi trágyázás könnyen hozzáférhető szénforrások hiányában a talaj humuszanyagainak fokozott mikrobiális lebomlását eredményezheti, és a visszapótolt szerves anyag fokozódó CO 2 -kibocsátást okozhat (FILIP & KUBÁT, 2004; HUANG et al., 2004). Az atmoszféra növekvő CO 2 koncentrációja több mint 50%-ban felelős a becsült üvegházhatás növekedéséért (LÆGREID et al., 1999; ZÁGONI, 2004). Környezetvédelmi szempontból ezért fontos tanulmányozni a művelt talajok CO 2 gáz emisszióját. Egy szántóföldi tartamtrágyázási kísérletre épülve, tenyészedény-kísérleteket végeztünk, hogy összehasonlítsuk a szerves- és az ásványi trágyázás, valamint ezek kombinációjának hatását kukoricanövények szárazanyag-produkciójára és N- felhalmozására, valamint a talajlevegő CO 2 -koncentrációjára. A bemutatott kísérlet része egy négy kísérleti szinten folytatott [szántóföldi tartamkísérlet, mezokozmosz (üvegházi tenyészedényes), mikrokozmosz (laboratóriumi, zárt inkubációs) és szabadföldi bolygatatlan talajoszlopos], négyéves, konzorciális OTKA pályázatnak. A modellkísérletek legfőbb célja, hogy kövessük a talajlevegőben felhalmozódó és a talajból kibocsátott gázok (N 2 O, NO, és CO 2 ) produkcióját befolyásoló tényezők hatását. Jelen dolgozat a szántóföldi kísérlet kiválasztott kezeléseinél a trágyázás hatékonyságát, valamint e kezelések talajával beállított tenyészedény-kísérletben a CO 2 gáz képződésének dinamikáját, valamint a kukorica tesztnövény produkcióját mutatja be. Anyag és módszer A kísérleti terület és a kezelések ban szerves- és ásványi trágyázási tartamkísérlet került beállításra Keszthelyen, Ramann-féle barna erdőtalajon (Eutric Cambisol), A és B vetésforgóval, istállótrágya (FYM), vagy ekvivalens hatóanyag-tartalmú (ekv.) NPK-műtrágya adagok, továbbá nagyadagú NPK-műtrágyázás szervesanyag-utánpótlással kombinált vagy anélkül alkalmazott kezeléseivel. Mindkét vetésforgó kezelést tartalmazott. A tenyészedény-kísérlethez 10 tápanyagkezelést választottunk ki (1. táblázat), az első hét kezelést az A - vetésforgóból, a kezelést a B -ből. A szántóföldi kísérletben, 2008-ban mindkét forgóban őszi búza, 2009-ben az A -forgóban burgonya, a B -forgóban kukorica, 2010-ben pedig mindkét forgóban kukorica volt a soron következő növény. A kísérlet 98 m²-es parcellákon folyik véletlen blokk elrendezésben, 4 ismétlésben. Az átlagos évi hőmérséklet 10,4 o C, a csapadék mennyisége pedig 654 mm volt az években. A kísérlet közel semleges kémhatású homokos vályogtalaja eredetileg szerves anyagban és foszforban szegény, káliummal közepesen ellátott. A tenyészedény-kísérlet beállításakor mért legfontosabb talajjellemzőket a 2. táblázatban közöljük. A kísérlet részletesebb leírása HOFFMANN és munkatársai (2008) munkájában olvasható. Ebben a közleményben a szántóföldi kísérlet vonatkozásában a termésadatokat mutatjuk be.

3 Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre táblázat A tenyészedény-kísérlethez kiválasztott szántóföldi tartamkísérleti tápanyagkezelések Kezelés sorszáma (2) Istállótrágya (FYM) (3) Ekvivalens (ekv) NPKmennyiség (4) Kiegészítő ásványi trágyázás (N, P 2 O 5, K 2 O) (t ha -1 5 év -1 ) (5) Összes N, P 2 O 5, K 2 O (kg ha -1 év -1 ) (6) Szalmavagy szárleszántás FYM 44, 38, FYM 88, 76, FYM 132, 114, ekv 44, 38, ekv 88, 76, ekv 132, 114, FYM 640, 360, , 110, ekv 640, 360, , 110, ekv 640, 360, , 110, Megjegyzések: 1 FYM = 35 t ha -1 istállótrágya 5 év alatt két részletben, az 1. és 3. évben kijuttatva; 1 ekv = 35 t ha -1 istállótrágyában levő ásványi NPK 5 év alatt, évente kijuttatva minden forgóban elvégzett NPK-vizsgálat alapján; Kiegészítő ásványi trágyázás: burgonya: N 120 P 40 K 160 ; kukorica: N 160 P 80 K 150 ; búza: N 100 P 80 K 100 a forgó adott évében, hatóanyagban 2. táblázat Talajvizsgálati adatok a szántóföldi tartamkísérlet kiválasztott kezeléseiből (2007) Kezelés ph KCl Humusz, AL-P 2 O 5 AL-K 2 O % mg kg Kontroll 6,32 1,38 36,8 134,3 2. 1FYM 6,78 1,49 63,6 162,3 3. 2FYM 6,89 1,53 79,5 178,7 4. 3FYM 6,63 1,80 124,7 178,7 5. 1ekv 6,51 1,54 69,5 152,0 6. 2ekv 6,38 1,35 94,8 168,7 7. 3ekv 6,54 1,61 172,0 173,3 8. 1FYM+NPK 6,78 1,60 133,7 215,7 9. 1ekv + NPK 6,32 1,45 163,3 238, ekv + NPK + szár 6,20 1,58 150,3 309,3 Tenyészedényes modellkísérletek. A tenyészedényes modellkísérleteket ban, 2009-ben és 2010-ben állítottunk be kukoricával (Zea mays L.) egy üvegház zárt terében. Nagyméretű kör keresztmetszetű, 0,12 m² felületű, 40 cm magas edényeket töltöttünk meg a szántóföldi kísérlet I., II. és III. ismétléseinek kiválasztott kezelésparcelláiról vett 45 kg talajjal (abszolút száraz állapotra számolva). A talajmintákat a parcellák 4 pontján vettük a 0 30 cm-es rétegből ásóval, utána kezelésenként homogenizáltuk, rostáltuk. A tenyészedényekben 20 cm talajmélységben

4 166 HOFFMANN et al. 1,8 dm³ össztérfogatú gázcsapdákat helyeztünk el. Edényenként 4 növényt neveltünk fel a teljes érésig. A tenyészedény-kísérletet szintén véletlen blokk elrendezésben állítottuk be 3 ismétlésben. A növényeket öntöztük, fenntartva az optimális nedvesség-ellátottságot a teljes kísérleti időszak alatt. A növényeket a kísérlet végén szervrészeikre bontottuk. Tenyészedényenként mértük a légszáraz állapotú növényrészek tömegét, majd darálás után a klasszikus Kjeldahl módszerrel a N- koncentrációjukat. A gázcsapdákban felfogott talajlevegőből a 3. táblázatban meg- 3. táblázat A talajlevegő mintavételezésének időpontjai (2) Mintavétel sorszáma Mintavétel időpontja adott időszakonként mintákat vettünk három ismétlésben, gáztömör Hamilton fecskendővel (10 cm³, side-port hole syringe ), majd a gázmintákat vákuumozott Exetainer csövekbe (Labco Ltd., UK) injektáltuk. A csöveket a mintavétel napján a Szent István Egyetem laboratóriumába szállítottuk, ahol 12 órán belül gázkromatográfiásan (HP 5890, Porapak Q oszlop) meghatároztuk CO 2 - és N 2 O-tartalmukat KAMPFL és munkatársai (2007) szerint. Jelen közleményben csak a CO 2 -koncentráció alakulásáról számolunk be. Az eredményeket variancia- és regresszióanalízissel, és Spearman-rangkorrelációval értékeltük ki. Eredmények és értékelésük Az istállótrágya-kezelések (FYM) csak egyes esetekben növelték statisztikailag is igazoltan a termést. Így a tenyészedény-kísérletben 2008-ban már az 1FYM, 2010-ben a 2FYM, 2009-ben viszont csak a legnagyobb istállótrágya-adag (3FYM) okozott szignifikáns szemtermés hozamnövekedést a kontrollhoz képest. A szántóföldi kísérletben 2008-ban és 2010-ben az istállótrágya-kezelések a búza és kukorica termését nem növelték meg szignifikánsan, 2009-ben viszont a burgonya esetében már a 2FYM-kezelés is igazolt termésnövekedést eredményezett (4. táblázat). Ez azzal magyarázható, hogy az istállótrágya első felét közvetlenül a burgonya alá adjuk, másrészt a burgonya (mint kapásnövény) fokozottan meghálálja az istállótrágyázást. Az istállótrágya-adagokkal azonos hatóanyagú műtrágyakezelések (ekv) viszont a tenyészedényekben minden esetben, a szántóföldön pedig 2008-ban és 2009-ben minden esetben, míg 2010-ben csak a 3ekv-kezelés esetében, további

5 Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre 167 Kezelés száma 4. táblázat Terméshozamok a szántóföldi (t ha -1, 85,5% száraz anyag) és tenyészedénykísérletekben (szem, g tenyészedény -1 ) (2) Szántóföldi kísérlet (6) Tenyészedény-kísérlet (4) (3) (5) (5) Őszi búza Burgonya/ kukorica kukorica kukorica szem GE/szem szem szem 1. 3,59 6,15 5, ,67 7,09 5, ,91 8,79 5, ,13 9,09 6, ,25 8,26 5, ,87 9,85 6, ,13 9,81 8, ,99 11,38 10, ,03 12,54 11, ,08 11,01 10, a) SzD 5% 0,64 1,17* 1, Megjegyzés: 2009-ben a szántóföldi kísérletben burgonya az 1 7. kezelésben ( A -forgó) gabonaegységben kifejezve, és kukorica a 8 9. kezelésben ( B -forgó); *az SzD 5% érték csak az 1 7. kezelésekre vonatkozik. Kezelések: 1. Kontroll; 2. 1FYM; 3. 2FYM; 4. 3FYM; 5. 1ekv; 6. 2ekv; 7. 3ekv; 8. 1FYM + NPK; 9. 1ekv + NPK; 10. 1ekv + NPK + szár. igazolt hozamnövekedést eredményezett. A nagyadagú műtrágyázás, szervesanyagvisszapótlással kombinálva vagy anélkül (8 10. kezelések), további jelentős, szemtermés hozamnövekedést idézett elő. (A kísérleti évben nem ugyanaz a növény szerepelt a két vetésforgóban, ezért az 1 7. kezelésekben szereplő burgonya terméseredményét 0,25-os szorzóval átszámoltuk gabonaegységre és a termésadatok statisztikai értékelésének SzD 5% értékét csupán ezekre a kezelésekre adjuk meg). Hasonló eredmények születtek ugyanezen kísérlet búzaterméseinek évi átlagát vizsgálva, nagyrészt ugyanezeknél a kezeléseknél (HOFFMANN et al., 2010). A harmadik évben (2010) a kukorica szemtermését az istállótrágyázás nem, az ekvivalens ásványi trágyakezelések közül is csak a legnagyobb adagú (3ekv, 7. kezelés) növelte meg statisztikailag is igazolhatóan. A három nagyadagú ásványi trágyakezelés azonban a 2008-as kísérleti év eredményeihez hasonlóan, átlagosan több mint kétszeres növekedést adott a kontrollhoz képest. A fenti kezeléshatások állapíthatók meg a tenyészedény-kísérletek szemtermés eredményeinek hároméves átlaga alapján is (5. táblázat). Az istállótrágyakezelésekhez képest az ekvivalens ásványi trágyaadag szignifikánsan nagyobb terméseket adott [az 5 7. (1ekv, 2ekv, 3 ekv) kezelések átlagában 2,55-szoros termés-

6 168 HOFFMANN et al. Kezelés 5. táblázat Kukorica növényrészek légszáraz tömege (g tenyészedény -1 ) és N-tartalma (mg N tenyészedény -1 ) a évek átlagában tömeg (2) Szem N- tart. (3) Szár + címer tömeg N- tart. (4) Levél+csuhé tömeg N- tart. (5) Csutka + haj tömeg N- tart. (6) Teljes föld feletti növény tömeg N- tart a) SzD 5% Megjegyzés: Kezelések: 1. Kontroll; 2. 1FYM; 3. 2FYM; 4. 3FYM; 5. 1ekv; 6. 2ekv; 7. 3ekv; 8. 1FYM + NPK; 9. 1ekv + NPK; 10. 1ekv + NPK + szár növekedés volt a 2 4. (1FYM, 2FYM, 3FYM) kezelések átlagához képest]. A nagyadagú műtrágyázás, szervesanyag-visszapótlással kombinálva vagy anélkül (8 10. kezelések), további jelentős szemtermés hozamnövekedést idézett elő [6,44- szoros növekedés a 2. (1FYM) és 2,94-szoros növekedés az 5. (1ekv) kezeléshez képest]. A többi kukorica növényrész légszáraz tömege ugyancsak az ekvivalens adagú ásványi trágyázás fölényét mutatta az istállótrágyázással szemben, csaknem minden esetben. A nagy NPK-adagokat tartalmazó kezelések pedig a különböző növényrészek légszáraz tömege tekintetében is messze a legeredményesebbnek bizonyultak. A teljes föld feletti növényt illetően, az ekvivalens NPK-kezelések átlagosan 1,32- szoros, az istállótrágya-kezelések 2,34-szoros, a nagy NPK-adagokat tartalmazó kombinált kezelések pedig átlagosan 3,68-szoros száraztömeg-növekedést idéztek elő a trágyázatlan kontrollhoz képest. A három kísérleti év átlagában az egyes kukorica növényrészek N-tartalmának varianciaanalízise a száraztömegekhez teljesen hasonló kezeléshatásokat mutatott. Az istállótrágya-kezelésekhez képest az ekvivalens ásványi trágyaadagok szignifikánsan nagyobb szemterméseket adtak [az 5 7. (1ekv, 2ekv, 3ekv) kezelések átlagában 2,33-szoros termésnövekedés a 2 4. (1FYM, 2FYM, 3FYM) kezelések átlagához képest]. A nagyadagú műtrágyázás, szervesanyag-visszapótlással kombinálva vagy anélkül (8 10. kezelések) további szignifikáns szemtermés hozamnövekedést idézett elő [6,19-szoros növekedés a 2. (1FYM) és 3,04-szoros növekedés az 5. (1ekv) kezeléshez képest]. A szembe irányuló N-transzlokáció szempontjából fon-

7 Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre 169 tos levelek (SZLOVÁK & DEBRECZENI, 1992; TA & WEILAND, 1992) esetén az ekvivalens ásványi adagok átlagosan 1,45-szor nagyobb N-felhalmozást eredményeztek az istállótrágya-kezelésekhez viszonyítva, a nagy NPK-adagokat is tartalmazó kezelések pedig 2,34-szoros növekedést igazoltak a kontrollhoz képest. A talajlevegő CO 2 -tartalma az első kísérleti évben egy késlekedési szakasz után, a 2. mintavételi időponttól kezdve, a vegetációs periódus első felében folyamatos növekedést mutatott, majd kisebb-nagyobb ingadozásokkal csökkent (6. táblázat). Keze- 6. táblázat A talajlevegőben kimutatott CO 2 -koncentrációk (mg L -1 ) és az előző két nap átlaghőmérséklete ( C), évi tenyészedény-kísérlet (2) Vetés (2008. máj. 8.) utáni napok száma lés (3) Kumulált menynyiség 1. 3,2 3,2 10,0 16,9 21,6 15,8 21,5 29,4 7, ,0 3,3 11,9 14,1 27,1 19,0 26,9 25,7 8, ,2 3,2 11,2 16,1 22,5 16,9 24,3 26,2 7, ,5 3,3 12,6 17,0 28,9 21,4 29,8 26,6 7, ,0 2,9 11,9 18,7 24,9 16,5 25,3 9,8 4, ,0 3,0 14,2 20,4 36,0 27,2 21,7 10,4 5, ,8 2,9 13,4 19,7 34,0 20,6 24,5 16,2 8, ,3 4,0 17,0 23,0 27,3 24,8 32,5 16,7 7, ,5 3,8 16,7 23,6 26,7 21,9 39,5 13,8 8, ,4 3,6 16,9 21,3 28,9 21,1 28,1 14,3 12,0 150 a) SzD 5% ns 0,6 2,4 3,4 8,0 3,6 9,3 11,0 ns ns b) Átlag 3,2 3,3 13,6 19,1 27,8 20,5 27,4 18,9 7,7 142 C 14,8 17,4 21,1 16,4 21,4 19,4 21,0 18,4 16,5 Megjegyzés: Kezelések: 1. Kontroll; 2. 1FYM; 3. 2FYM; 4. 3FYM; 5. 1ekv; 6. 2ekv; 7. 3ekv; 8. 1FYM + NPK; 9. 1ekv + NPK; 10. 1ekv + NPK + szár. ns: nem szignifikáns Az ekvivalens és a nagy NPK-adagok hatására többnyire szignifikánsan növekedett a talajlevegő CO 2 -koncentrációja a kontrollhoz képest. A kumulált mennyiségek között azonban statisztikailag igazolt különbségek nem voltak kimutathatók. A második kísérleti évben a kezdeti, növekvő CO 2 -termelés után (1 3. mintavételi időpontok) időleges stagnálás vagy visszaesés mutatkozott a talajlevegő CO 2 - tartalmában (7. táblázat), majd a vegetációs periódus második felében itt is csökkenő gázfejlődés volt tapasztalható. A harmadik kísérleti évben a vetés utáni hetekben a korábbi kísérleti évekhez képest jelentősen megnöveltük a mintavételek számát. Ebben az évben mintegy háromhetes késlekedési periódus volt megfigyelhető a gázfejlődésben, majd felgyorsult a CO 2 -koncentráció növekedése (8. táblázat). Az előző két évhez hasonlóan, az augusztusi mintavételeknél egyértelmű gázkoncentráció-csökkenés volt kimutatható. A nagy NPK-adagokat tartalmazó kezelések hatására csaknem minden

8 170 HOFFMANN et al. 7. táblázat A talajlevegőben kimutatott CO 2 -koncentrációk (mg L -1 ) és az előző két nap átlaghőmérséklete ( C), évi tenyészedény-kísérlet (2) Vetés (2009. ápr. 14.) utáni napok száma Kezelés (3) Kumulált menynyiség 1. 7,7 8,6 12,6 10,8 22,4 32,0 28,6 14,4 10,5 7, ,5 9,8 12,0 13,0 29,6 31,8 28,6 12,8 9,7 11, ,6 9,6 12,0 13,3 32,3 35,5 32,6 17,7 11,3 10, ,2 10,6 16,0 15,1 31,8 34,5 32,4 15,7 11,1 7, ,9 10,5 13,5 14,8 29,8 23,5 20,8 10,2 10,5 5, ,5 10,4 19,6 14,8 30,2 32,5 31,8 13,2 10,7 6, ,6 12,0 24,5 16,0 31,3 21,3 15,8 8,9 7,9 7, ,2 12,6 28,6 17,3 29,3 20,9 18,0 16,9 10,6 9, ,3 14,0 38,3 23,7 30,3 18,3 30,3 29,1 10,5 9, ,8 14,3 35,0 16,2 32,1 22,8 23,4 17,9 8,9 7,6 186 SzD 5% ns 1,9 5,1 3,3 ns 9,3 ns 7,6 ns 1,9 26,3 Átlag 8,1 11,2 21,2 15,5 29,9 27,3 26,2 15,7 10,2 8,2 174 C 18,8 18,6 19,1 15,0 22,4 17,9 20,2 20,8 17,2 18,5 8. táblázat A talajlevegőben kimutatott CO 2 -koncentrációk (mg L -1 ) és az előző két nap átlaghőmérséklete ( C), évi tenyészedény-kísérlet (2) Vetés (2010. ápr. 30.) utáni napok száma Kezelés (3) Kumulált menynyiség 1. 2,9 3,7 2,4 2,1 1,8 5,9 12,3 11,6 29,4 19,6 8,2 99,9 2. 3,0 3,7 2,4 2,3 1,8 6,4 15,1 12,5 26,3 22,9 9, ,0 3,5 2,6 2,4 1,8 6,4 14,7 14,9 29,5 26,8 9, ,2 4,2 2,6 2,5 1,8 6,8 19,1 14,0 30,7 26,1 8, ,0 4,3 2,3 2,4 1,8 6,0 14,4 9,8 30,5 24,8 6, ,0 3,5 2,6 2,2 1,7 6,7 19,4 13,2 34,9 24,1 7, ,9 4,4 2,6 2,3 1,8 6,1 15,7 13,3 30,1 23,4 6, ,2 4,7 3,3 3,0 2,1 7,2 16,6 14,5 34,3 33,0 7, ,3 5,2 3,6 3,3 2,2 7,3 17,5 14,2 53,6 33,3 8, ,3 4,6 3,4 3,3 2,1 6,8 17,4 13,5 37,0 27,3 6,0 126 SzD 5% 0,3 0,7 0,4 0,4 0,2 ns 1,9 2,4 8,8 7,9 1,4 14,3 Átlag 3,4 4,2 2,8 2,6 1,9 6,6 16,2 13,2 33,6 26,1 7,9 118 C 16,5 16,9 15,2 13,5 9,0 17,7 24,6 18,5 24,6 19,1 15,6 Megjegyzés: Kezelések: 1. Kontroll; 2. 1FYM; 3. 2FYM; 4. 3FYM; 5. 1ekv; 6. 2ekv; 7. 3ekv; 8. 1FYM + NPK; 9. 1ekv + NPK; 10. 1ekv + NPK + szár. ns: nem szignifikáns

9 Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre 171 mintavételi időpontban és a kumulatív mennyiségekben is szignifikáns növekedés volt kimutatható a trágyázatlan kontrollhoz képest. Mivel a CO 2 koncentrációja a talajban sokszor nem szabályos, ingadozó változásokat mutatott, Spearman-rangkorrelációt alkalmazva megvizsgáltuk a külső léghőmérséklet szerepét a CO 2 -képződésben. Az összefüggés-vizsgálatok szoros kapcsolatot mutattak a mintavételeket megelőző két nap napi középhőmérséklete és a talajlevegő CO 2 -koncentrációja között (r = 0,91; p > 0,01). A talaj CO 2 -koncentrációjának abszolút értékeit tehát nagymértékben befolyásolta a környezet, és ebből eredendően a tenyészedények talajának hőmérséklete. Mivel a tenyészedények optimális nedvességellátásban részesültek, felvetődik a kérdés, hogy természetes körülmények között száraz talajállapotok esetén milyen befolyásoló hatása van a hőmérsékletnek. A különböző trágyakezelések hatását vizsgálva a CO 2 -képződésre a következők állapíthatók meg: a 2008-as kísérleti évben a CO 2 -képződés alakulását leíró görbe első, folyamatosan felszálló szakaszát (2 5. mintavételi időpontok) jól leíró lineáris regressziós egyenletek regressziós koefficienseinek varianciaanalízise a kontrollhoz képest csak a nagyobb adagú ekvivalens NPK-műtrágya (6. és 7.) kezelések hatására mutatott szignifikáns különbségeket, vagyis e két ásványi trágyakezelés esetén a trágyázatlan kontrollhoz képest jelentősen gyorsabb ütemű és nagyobb mértékű volt a CO 2 -képződés a talajlevegőben (9. táblázat). A második kísérleti évben (2009- ben) a CO 2 -képződés alakulását leíró görbe első, folyamatosan felszálló szakaszát (1 3. mintavételi időpontok) szintén jól leíró lineáris regressziós egyenletek regressziós koefficienseinek varianciaanalízise az istállótrágya (2 4.) kezelések és az 1ekv NPK-adag (5. kezelés) kivételével a többi tápanyagellátási változat esetén 9. táblázat Az idő CO 2 -képződés összefüggések regresszió analízisének eredményei, (y = a + bx) Kezelés (n = 12) (n = 9) (n = 15) a b r a b r a b r 1. 3,331 0,432 0,989 7,026 0,174 0,898 0,048 0, ,633 0,516 0,961 7,318 0,160 0,906 1,554 0,366 0, ,486 0,438 0,991 7,400 0,155 0,931 2,103 0,428 0, ,782 0,569 0,986 8,264 0,242 0,953 1,654 0,434 0, ,242 0,510 0,993 7,656 0,200 0,935 0,118 0,417 0, ,971 0,734 0,987 6,865 0,396 0,935 0,634 0,491 0, ,977 0,697 0,984 5,646 0,604 0,964 0,694 0,428 0, ,054 0,529 0,944 5,527 0,729 0,948 0,666 0,482 0, ,035 0,526 0,945 4,975 1,036 0,930-1,142 0,756 0, ,186 0,561 0,974 4,476 0,970 0,958 0,098 0,517 0,929 SzD 5% 0,165 0,181 0,131 Megjegyzés: Kezelések: 1. Kontroll; 2. 1FYM; 3. 2FYM; 4. 3FYM; 5. 1ekv; 6. 2ekv; 7. 3ekv; 8. 1FYM + NPK; 9. 1ekv + NPK; 10. 1ekv + NPK + szár

10 172 HOFFMANN et al. szignifikánsan magasabb értékeket mutatott a kontrollhoz képest. Tehát 2009-ben a kezelések hatására jelentősen gyorsabb ütemű és nagyobb mértékű volt a CO 2 -képződés a talajlevegőben a trágyázatlan kontrollhoz képest. Az első évhez hasonlóan a harmadik kísérleti évben is a késlekedési szakasz után illesztettünk egyenest a gázfejlődés görbéjének felszálló szakaszára (5 9. mintavételi időpontok). A regressziós egyenletek meredekségének (b-értékek) varianciaanalízise ebben az évben csupán az egyik nagy ásványitrágya-adagot is tartalmazó kezelésváltozat esetén igazolt gyorsabb ütemű gázfejlődést a kontrollhoz képest. Összefoglalás Tenyészedény-kísérleteket végeztünk egy szántóföldi tartamtrágyázási kísérletre épülve, hogy összehasonlítsuk a szerves- és ásványi trágyázás, valamint ezek kombinációjának hatását kukoricanövények szárazanyag-produkciójára és N-felhalmozására, valamint a talajlevegő CO 2 -koncentrációjára. A Keszthelyen, Ramann-típusú barna erdőtalajon, 1963-ban beállított szántóföldi kísérlet alábbi kezeléseinek parcelláiról töltöttünk meg nagyméretű, 40 literes tenyészedényeket: a) kontroll; b) növekvő adagú istállótrágyázás (FYM) (35, 70, 105 t ha -1 év -1 ); c) ezzel ekvivalens hatóanyag-tartalmú NPK-trágyázás (1ekv, 2ekv, 3ekv); d) ezek nagy NPK-adagokkal történő kombinációja ( kg ha -1 év -1 N P 2 O 5 K 2 O), szervesanyag-visszapótlással vagy anélkül. Az üvegházban, teljes érésig felnevelt növényeket szervrészekre bontva vizsgáltuk. A tenyészedényekben, 20 cm talajmélységben gázcsapdákat helyeztünk el és a teljes vegetáció során vizsgáltuk a talajlevegő CO 2 -koncentrációját. A három kísérleti év és a kétféle kísérleti szint terméseredményeit összegezve megállapíthatjuk, hogy mind a tenyészedény-, mind a szántóföldi kísérletek az istállótrágya NPK-tartalmával azonos mennyiségű ásványi trágyázás előnyét mutatták az istállótrágyázáshoz képest. Ez az előny a tenyészedényekben csaknem minden esetben szignifikánsan megmutatkozott a kukoricanövények szemtermésében és szem N-hozamában a kísérleti évek átlagában. A nagy ásványitrágya-adagokat tartalmazó, kombinált kezelések adták a legmagasabb értékeket a kukoricaszemek, az egyes vegetatív szervrészek, valamint a teljes föld feletti növények szárazanyagprodukcióját és N-hozamát, valamint a szántóföldi kísérlet terméseredményeit illetően is. Ezek a tápanyagadagok nagyságukat illetően azonban már többnyire nem voltak gazdaságosak. A különböző szerves és/vagy ásványi trágya kezeléskombinációk a vegetációs periódus első felében növelték a talajlevegő CO 2 -koncentrációját. A CO 2 gáz képződése a tenyészidő második felében csökkenő tendenciát mutatott. A méréseket megelőző két nap átlagos külső léghőmérsékletének napi középértéke jó összefüggést mutatott a talajban mért CO 2 -koncentrációkkal. A nagyadagú NPK kezeléskombinációk átlagosan 26,2%-kal növelték a kumulatív gázkoncentrációt a trágyázatlan kontrollhoz képest, az eltérő tápanyagellátási módok hatása között a szemtermés-hozamban és a vegetatív produkcióban kimutatott különbségek azonban nem voltak egyértelműen igazolhatók.

11 Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre 173 A kutatómunka az Országos Tudományos Kutatási Alap támogatásával folyt (OTKA Konzorcium: K 72926, K 73326, K 73768). Kulcsszavak: szántóföldi tartam- és tenyészedény-kísérlet, szerves- és műtrágyázás, kukorica, talajlevegő CO 2 koncentrációja Irodalom BALLA A.-NÉ, Az istállótrágya és a műtrágya hatását összehasonlító martonvásári kísérletek 12 éves eredményei. Agrokémia és Talajtan BALLA A.-NÉ, Szerves- és műtrágyák hatásának összehasonlító vizsgálata vályogos és homokos barna erdőtalajon. Agrokémia és Talajtan BERZSENYI Z. & LAP, D. Q., A vetésforgó és a trágyázás hatása a kukorica és a búza termésére és termésstabilitására tartamkísérletben. In: II. Növénytermesztési Tudományos Nap. Integrációs feladatok a hazai növénytermesztésben. (Szerk.: PEPÓ P. & JOLÁNKAI M.) MTA Növénytermesztési Bizottsága kiadványa. Budapest. BISCHOFF, R. & EMMERLING, R., Einfluss kombinierter organischer und mineralischer Düngung auf den Ertrag und Rohproteingehalt von Winterweizen und Wintergerste sowie die Rübenqualität im IOSDV Speyer. Arch. Acker- Pfl. Boden CSAJBÓK J. & KUTASY E., A tápanyagellátás és a fotoszintetikus aktivitás összefüggései kukorica hibrideknél. In: II. Növénytermesztési Tudományos Nap. Integrációs feladatok a hazai növénytermesztésben. (Szerk.: PEPÓ P. & JOLÁNKAI M.) MTA Növénytermesztési Bizottsága kiadványa. Budapest. DEBRECZENI K. & GYŐRI D., A talaj humuszmérlegének egyensúlyához szükséges N-műtrágyaadag megállapítása. Növénytermelés FILIP, Z. & KUBÁT, J., Mineralization and humification of plant matter in soil samples as a tool in the testing of soil quality. Archives of Agronomy and Soil Science FUTÓ, Z., Effect of leaf area of maize (Zea mays L.) in fertilization experiment. In: Proc. II. Alps-Adria Scientific Workshop, Trogir, Croatia, 3 8 March (Ed.: GYURICZA, CS.) HOFFMANN, S., BERECZ, K. & TÓTH, Z., Soil fertility as affected by long-term fertilization and crop sequence. Arch. Agron. Soil Sci HOFFMANN, S. et al., Yield response and N-utilization depending on crop sequence and organic or mineral fertilization. Cereal Res. Commun. Suppl HOLLÓ S., A szerves- és műtrágyázás hatásának összehasonlító vizsgálata vetésforgó kísérletekben. Kandidátusi értekezés. Kompolt. HUANG, Y. et al., Nitrous oxide emissions as influenced by amendment of plant residues with different C:N ratios. Soil Biol. Biochem JOHNSTON, A. E., The Rothamsted Classical Experiments. In: Long-term Experiments in Agricultural and Ecological Sciences. (Eds.: LEIGHT, R. A. & JOHNSTON, A. E.) CAB International. Wallingford, Oxon, UK.

12 174 HOFFMANN et al. KAMPFL, GY. et al., Study of NO x and CO 2 production of cultivated soil in closed microcosm experimental system. Microchem. J KISMÁNYOKY T. & KISS L., A különböző szerves trágyák és a műtrágyázás hatása gabonák termésére tartamkísérletben. Növénytermelés KÖRSCHENS, M., Der Statische Düngungsversuch Bad-Lauchstädt nach 90 Jahren. B.G. Teubner Verlagsgesellschaft. Stuttgart-Leipzig. LÆGREID, M., BØCKMAN, O. C. & KAARSTAD, O., Agriculture, Fertilizers and the Environment. CABI Publishing. University Press. Cambridge, UK. LÖNHARDNÉ BORY É. & NÉMETH I., A N-trágyázás hatása a kukorica (Zea mays L.) levélfelületének alakulására. Növénytermelés MERCIK, S., Long-term agricultural experiments in Eastern Europe. In: Long-term Experiments in Agricultural and Ecological Sciences. (Eds.: LEIGHT, R. A. & JOHNSTON, A. E.) CAB International. Wallingford, Oxon, UK. MICSKEI GY., JÓCSÁK I. & BERZSENYI Z., Az istállótrágya és a műtrágya hatása a kukorica növekedésére és növekedési mutatóinak dinamikájára, eltérő évjáratokban. Növénytermelés NÉMETH, T., Organic matter cycles in agriculture. In: Pollution Processes in Agri- Environment. A New Approach. (Eds.: LÁNG, I., JOLÁNKAI, M. & KŐMÍVES, T.) Akaprint Publishers. Budapest. PEKÁRY K. & KISKÉRY R., Az istállótrágya és a műtrágyák hatásának összehasonlítása a kompolti tartamkísérletekben. Növénytermelés SZLOVÁK, S. & DEBRECZENI, K., Dry matter accumulation and distribution, soil and 15 N labelled fertilizer nitrogen uptake and redistribution in maize. Acta Bot. Hung TA, C. T. & WEILAND R. T., Nitrogen partitioning in maize during ear development. Crop Sci TÓTH, Z. & KISMÁNYOKY, T., Long-term effect of fertilization and crop rotation on wheat yields and on the aggregate size distribution and organic matter content of the soil. Agrokémia és Talajtan ZÁGONI M., Az üvegházhatás, a globális felmelegedés és a légköri széndioxid tartalmi összefüggéséről. AGRO-21 Füzetek Érkezett: április 8.

13 Ásványi- és szervestrágyázás hatása a termésre és a CO 2 -termelésre 175 Effect of mineral and organic fertilization on the yield and soil CO 2 production in field and pot experiments 1 S. HOFFMANN, 1 K. BERECZ, 2 Á. BÁLINT, 2 K. KRISTÓF, 2 G. KAMPFL and 2 G. HELTAI 1 Department of Crop Production and Soil Science, Georgikon Faculty, University of Pannonia, Keszthely (Hungary) and 2 Department of Chemistry and Biochemistry, Szent István University, Gödöllő (Hungary) Summary Model pot experiments were carried out based on a long-term field fertilization experiment, in order to compare the effect of organic and mineral fertilizers and their combination on the dry matter production and nitrogen accumulation of maize, and on the CO 2 concentration in the soil air. Forty-litre containers were filled with soil from the following treatments of the longterm field experiment, which was set up in 1963 on a Ramann brown forest soil (Eutric Cambisol) at Keszthely/Hungary (N 46 47, E ): a) control; b) increasing doses (35, 70 and 105 t ha -1 5 yr -1 ) of farmyard manure (FYM); c) equivalent doses of NPK fertilizer (1 eqv, 2 eqv, 3 eqv); d) combinations of these with high NPK fertilizer doses ( kg N-P 2 O 5 -K 2 O ha -1 5 yr -1 ) with or without straw incorporation. Maize plants grown to full maturity in the greenhouse were divided into the separate organs for analysis. The soil air was sampled at a depth of 20 cm using gas traps and analysed for CO 2 concentration by gas-chromatography throughout the vegetation period. The yields achieved in both field and pot experiments over the three years proved the advantage of equivalent mineral fertilization over FYM. In almost all cases this advantage was significant in terms of both the grain yield and grain N content of the pot-grown maize plants, averaged over the years. The highest values of dry matter production and N yield for the kernels, individual vegetative organs and whole aboveground plants in the pot experiment and in the grain yield of the field experiment were obtained in the combined treatments involving high mineral nutrient rates. However, these nutrient rates were no longer economical. During the first half of the growing period the various organic and/or mineral fertilizer treatment combinations increased the CO 2 concentration in the soil air, but during the second half of the vegetation period less CO 2 was produced. The daily mean temperature values on the two days before the gas samples were taken showed the best correlation with the CO 2 concentration in the soil air. In the case of high NPK doses or combinations the cumulative gas concentration was increased by 26.2% on average as compared to the unfertilized control. However, no significant differences were detected between the nutrient supply treatments in terms of grain yield and vegetative yield. Table 1. Nutrient doses in the treatments selected from the field experiment for the pot experiment. Treatment number. (2) Farmyard manure (FYM). (3) NPK quantity equivalent to FYM (ekv). (4) Additional mineral fertilization (N, P 2 O 5, K 2 O) (t ha -1 5 yr -1 ). (5) Total N, P 2 O 5, K 2 O (kg ha -1 yr -1 ). (6) Straw or stalk incorporation. Notes: 1 FYM = 35 t ha -1 FYM for 5 years, distributed in the 1 st and 3 rd years; 1ekv = mineral NPK equivalent to 35 t ha -1 FYM distributed yearly on the basis of NPK analysis in

14 176 HOFFMANN et al. each rotation; Supplementary mineral fertilization: potato: N 120 P 40 K 160 ; maize: N 160 P 80 K 150 ; wheat: N 100 P 80 K 100 active agents in the given year of the rotation. Table 2. Results of soil analysis in selected treatments of the long-term field experiment (2007). Treatment. Table 3. Dates when soil air samples were taken. Sampling date. (2) Sample number. Table 4. Yields in the field (t ha -1, 85.5% dry matter) and pot (grain, g pot -1 ) experiments. Treatment number. a) LSD 5%. (2) Field experiment. (3) Winter wheat, grain. (4) Potato/maize, GU/kernel. (5) Maize, kernel. (6) Pot experiment. Notes: In the field experiment in 2009 potato was grown in treatments 1 7 (crop rotation A ) and maize in treatments 8 9 (crop rotation B ); *The LSD 5% value only refers to treatments 1 7. Treatments: 1. Control; 2. 1FYM; 3. 2FYM; 4. 3FYM; 5. 1ekv; 6. 2ekv; 7. 3ekv; 8. 1FYM + NPK; 9. 1ekv + NPK; 10. 1ekv + NPK + stalks. Table 5. Air-dry weight (g pot -1 ) and N content (mg N pot -1 ) of the maize plant organs, averaged over the years Treatment. a) LSD 5%. (2) Grain. (3) Stalk + tassel. (4) Leaves + husks. (5) Cob + silks. (6) Whole aboveground plant. Treatments: see Table 4. Table 6. CO 2 concentrations in the soil air (mg L -1 ), and the mean daily temperatures ( C) on the previous two days in the pot experiment in Treatment. a) LSD 5% ; b) Mean. (2) Days after sowing (on 8 May 2008). (3) Cumulative quantity. Note: Treatments: See Table 4. Ns: non-significant. Table 7. CO 2 concentrations in the soil air (mg L -1 ), and the mean daily temperatures ( C) on the previous two days in the pot experiment in Treatment. a) LSD 5% ; b) Mean. (2) Days after sowing (on 14 April 2009). (3) Cumulative quantity. Table 8. CO 2 concentrations in the soil air (mg L -1 ), and the mean daily temperatures ( C) on the previous two days in the pot experiment in Treatment. a) LSD 5% ; b) Mean. (2) Days after sowing (on 30 April 2010). (3) Cumulative quantity. Treatments. Ns: non-significant. Table 9. Results of regression analysis between the time and CO 2 concentrations, Treatment. a) LSD 5%.