A HAGYOMÁNYOS ÉS TALAJKÍMÉLŐ FÖLDMŰVELÉS KÖRNYEZETI HATÁSAI, KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A TALAJERÓZIÓRA Madarász Balázs Bádonyi Krisztina Csepinszky Béla Kertész Ádám Csiszár Béla Benke Szabolcs * Bevezetés Magyarország egyik legfontosabb természeti erőforrása a talaj, és ehhez mérten egyik legfontosabb mezőgazdasági ága a szántóföldi növénytermesztés. Az életet hordozó talaj művelése az utóbbi 50-70 évben egyre mechanikusabbá, intenzívebbé, rossz értelemben iparivá, azaz szakszerűtlenné vált. Ennek legkézzelfoghatóbb jele a művelés környezetre (főleg az élővizek minőségére) gyakorolt érzékelhetően negatív hatása. A talajművelés önmagában is fizikai beavatkozás a talaj természetes állapotába, amelynek a fizikai mellett, kémiai és biológiai következményei vannak. Így a talajművelés számos pozitív hatása mellett több negatív következménnyel is jár. A jelentősebb negatív hatások: az erózióveszély fokozása, a talaj szerkezetrombolása, a talajtömörödés, a terméketlen rétegek bekeverése, a vízgazdálkodás túlhajtása, a kedvező rétegzettség megszüntetése (STEFANOVITS, 1992). További potenciális veszély a felszíni és felszín alatti vizek elszennyezése, a csökkenő biológiai sokféleség. Magyarország területének közel 1/4-e, mezőgazdasági területeinek több mint 1/3-a van kitéve az erózió veszélyének, amelynek 8,5 %-a erősen, 13,6 %-a közepesen és 13,2 %-a gyengén erodálódott (STEFANOVITS-VÁRALLYAY, 1992). Az elmúlt években, évtizedekben a hagyományos szántóföldi talajművelési technológiák mellett több új alternatív, talajkímélő és környezetbarát talajművelési rendszer jelent meg. Ezek a környezeti terhelés, a talajerózió, valamint a művelés költségeinek csökkentésére, a talajnedvesség megtartására törekszenek. Európában egyre szélesebb körben alkalmazzák ezen új talajkímélő művelési rendszereket. A talajkímélő művelési technológiák elsősorban Észak- és Dél-Amerikában, Dél-Afrikában és Ausztráliában nyertek nagyobb teret, s ma már közel 45 millió ha-on alkalmazzák (HOLLAND, 2004). Egyre szélesebb körű elterjedésük és számos pozitív környezeti és gazdasági hatásuk ellenére Magyarországon mind a mai napig nem igen terjedtek el (BIRKÁS et al., 1989). A Európai Unióba lépésünk és az ezzel megerősödött gazdasági verseny miatt Magyarországon sem tekinthetünk el a másutt már bevált technológiák komplex vizsgálatától. A talajkímélő művelés (ide soroljuk mind a minimum, mind a no tillage -et, a kettő összefoglaló elnevezése az egyre gyakrabban használatos conservation tillage ) előnyeiről számos átfogó általános tanulmány született már Európában. E tanulmányok azonban kevesebb hangsúlyt fektetnek szántóföldi magvalósíthatóságra, ill. kevés részletes adatot közölnek a talajeróziós és ökológiai előnyökről, inkább az ilyen beruházásigényes fejlesztések költségkímélő gazdasági hatását emelik ki. Ennek a hiánynak a pótlására hozták létre a SOWAP (Soil and Surface Water Protection Using Conservation Tillage in Northern and Central Europe - Talaj- és felszíni vízvédelem környezetbarát talajművelés alkalmazásával Észak- és Közép-Európában) projektet 2003 évi kezdettel. Az Egyesült Királyságban, Belgiumban és Magyarországon elindult projekt keretében számos fejlesztő- és kutató-hely működik együtt (Cranfield University, Harper Adams University, Royal Society for the Protection of the Birds, The Ponds Conservation Trust, * MTA Földrajztudományi Kutatóintézet, Természetföldrajzi osztály, H-1112 Budapest Budaörsi út 45, e-mail: madaraszb@sparc.core.hu 1
University of Leuven, Syngenta UK/HU, Väderstad UK/HU, az MTA Földrajztudományi Kutatóintézet stb.). A projekt célja a hagyományos és talajkímélő művelési mód komplex összehasonlítása a műszaki, gazdasági, környezeti, és szociális problémák figyelembe vételével. Mi a jelenlegi gyakorlatban széles körben használt hagyományos és a legújabb kutatási eredményeket felhasználó talajkímélő földművelés különbsége? Az előbbi - a gépesítés főbb céljai szerint - a talaj szántásával a feltalaj lazítására (keverésére, fordítására) alapoz, alapvetően a tömődöttség megszüntetésére törekszik a vízbefogadó képességég növelése és a gyom flóra visszaszorítása érdekében. A talajt, mint élőhelyet a kialakult művelőeszköz-struktura következtében kényszerűen és hallgatólagosan másodlagosnak tekinti. A rendszert a mechanikai beavatkozások dominanciája jellemzi, mely legtöbb esetben a talaj élővilágának természetes működését jelentősen megváltoztatja, zavarja és hosszabb-rövidebb ideig tartó megújulásra (fékezett működésre) készteti. A talajkímélő (szerkezetkímélő) technológiák a talajflóra és fauna által természetes módon kialakított élőhelyeket kímélve/fenntartva igyekeznek termelni. A talajkímélő művelés mechanikailag minimálisan porosítja a talajt, megóvja a talaj tartós-morzsás szerkezetét ettől energia takarékos és nem kényszeríti fékezett működésre a talaj élővilágát minden alapvető művelet után, ettől élő és hatékony. A hagyományos és talajkímélő földművelés komplex összehasonlításánál a termelés technológiai és ökonómiai összevetésén túl, nagy hangsúlyt fektetünk az agro-ökopotenciál változására (talaj- és tápanyagveszteség, talaj vízgazdálkodási mutatók), valamint a környezetre főleg az élővilágra gyakorolt hatásokra. Ez utóbbit a lemosódott talaj és tápanyaggal jellemezhetjük, de ide tartozik és jelen vizsgálatunk tárgyát képezi a művelt föld és a madárvilág közötti táplálékszolgáltatási kapcsolat is. Mintaterület kiválasztása Vizsgálatunk célja tehát a hagyományos és a talajkímélő földművelés összehasonlítása, amelyhez mindenekelőtt egy gazdát kellett találni, aki a területi agronómiai és műszaki feltételeknek megfelel és hajlandó a vizsgálatnak alárendelni földterületei művelését. Feltételek: középméretű üzem (min. 100 ha) és a talajkímélő talajművelés alapkövetelményinek is megfelelő géppark (pl. nagy vonóerejű traktor). Az eróziós és ökológiai vizsgálatok helyszíneit így a Zalai-dombságban, Hévíztől DNYra, Szentgyörgyvár és Dióskál település határában találtuk meg és jelöltük ki (1. ábra). Az eróziós parcella helyének kiválasztásakor a lejtő hossza és lejtése volt meghatározó, míg az ökológiai vizsgálatok esetében elsősorban a madártani vizsgálatok módszerei és szükségei határozták meg a kiválasztott terület elhelyezkedését és nagyságát, amelyhez végül Dióskáltól északra, Dióskál és Zalaszentmárton közötti területen jelöltünk ki 24 parcellát, összesen 107 ha-on. 2
1.ábra A szentgyörgyvári eróziós és a dióskáli ökológiai parcellák elhelyezkedése A terület mérsékelten hűvös mérsékelten nedves éghajlatú kistáj, amelynek éves csapadéka 700-750 mm/év között mozog, s minthogy a kistáj változatos dombvidék, jelentős az eróziós potenciálja (MAROSI SOMOGYI, 1990). A kistáj és a kísérleti területek jellemző talaja az agyagbemosódásásos barna erdőtalaj, amelynek mechanikai összetétele jellemzően vályog. Vizsgálati módszer A hagyományos és talajkímélő művelés eróziós vizsgálatához, 2 ismétlésben beállítva, összesen 4 db 24 x 50 m-es parcellát alakítottunk ki a szentgyörgyvári 2 ha-os kísérleti területen. Az ilyen méretű parcellákon a normál, gépesített szántóföldi művelés már megvalósítható, ugyanakkor még épp akkorák, hogy a területről lefolyó vizeket (és a lehordott talajt) felfoghassuk és mérni tudjuk. A parcellákat a hagyományos, talajkímélő, talajkímélő, hagyományos sorrendben alakítottuk ki, mivel így a művelés megoldható és a talaj inhomogenitásainak hatása kiküszöbölhető. A lefolyás mérésére egy speciális kétcsatornás gyűjtőrendszert alakítottuk ki úgy, hogy a gyakori kis intenzitású esők, valamint a (1%-os valószínűséggel bekövetkező) nagy intenzitású csapadékok lefolyása is felfogható legyen. Ennek köszönhetően minden egyes csapadékesemény pontosan mérhető, elemezhető. A kisebb lefolyásokat egy kis fém csatorna gyűjti össze, s vezeti közvetlenül a gyűjtőrendszerhez kapcsolódó első 1 m 3 -es tartályba. A kis intenzitású csapadékesemény kicsiny lefolyásai ezzel a rendszerrel maradék nélkül felfoghatók. Amennyiben a lefolyás olyan nagy lenne, hogy az első 1 m 3 -es (0.75 m 3 hasznos térfogatú) tartály a befogadásra kicsinek bizonyulna, vagy a fém csatorna már nem lenne képes a vízmennyiséget elszállítani, úgy a víz egyszerűen túlbukik a fém csatornán, bele a nagyobb fóliával bélelt fa vályúba (2. ábra). 3
2. ábra A szentgyörgyvári eróziós állomás és a kétcsatornás gyűjtőrendszer vázlata Ebből a csatornából a víz egy 1/9-es diffúzoron (osztóművön) keresztül jut a második 1 m 3 -es tartályba. Minden egyes parcellához 3 db 1 m 3 -es tartály kapcsolódik, ahol az első és második, ill. a második és a harmadik tartály között szintén 1/9-es megosztás van, így összesen mintegy 68 m 3 lefolyóvíz (kb. 57 mm) mintázására van lehetőség parcellánként. A negyedik (60 literes) beállított tartály segítségével már összesen 104,5 112 m 3 / parcella lefolyó víz mintázható, illetve mérhető, mely kb. 93 mm lefolyás mérését biztosítja. Ehhez legalább 100 mm/nap csapadéknak kellene lehullania. (a 100 éves napi maximum 90 mm/nap volt Zalaegerszegen). A mérések többségéhez az első két tartály is elegendő (kb. 30-40 mm/nap kis intenzitású esőnek, vagy kb. 10-15 mm-es torrens csapadéknak), amelyekben automata mérőműszert helyeztünk el, amely rögzíti a tartály feltöltődésének kezdetét és annak ütemét. Az adatgyűjtést egy automata meteorológiai állomás is segíti, amely percenként méri a csapadékot, relatív páratartalmat, lég- és talajhőmérsékletet, beeső napsugárzás energiáját, szélsebességet és szélirányt és 5 perces gyakorisággal az átlagokat tárolja és továbbítja. Minden egyes tartós csapadékesemény után a lefolyt víz mennyiségét (az automatikus és manuális mérések alapján) határozzuk meg. A felfogott vizeket a tartályokban (1-2 napig) ülepítjük, majd az ürítés során a folyadékfázist, a végén pedig a kiülepedett talajt is mérjük és mintázzuk. A mintákat az alábbi összetevőkre vizsgáljuk: Folyadék mintáknál: ph, oldott N, P, K, összes szárazanyag (szuszpendált szediment), összes szervesanyag (TOC), összes sótartalom (vezetőképesség alapján), továbbá a növényvédőszertartalom, valamint A lehordott talaj esetében: szárazanyagtartalom, szemcseméret, összes N, P, K és szervesanyag-tartalom. A méréseket és vizsgálatokat követően az eróziós folyamatok során lehordott anyagok mennyiségei jól becsülhetők. Az év során a kísérleti parcellákon végzett műszaki- agronómiai beavatkozások módját, eszközeit, idejét és időtartamát pontosan feljegyezzük. Ezekkel párhuzamosan kezelésenként végzünk talajtani (talajfizikai és vízgazdálkodási) és agrokémiai (tápanyag)-vizsgálatokat. Az eróziós parcellás vizsgálatok kiegészítéseként (0,5 m 2 -es területen több ismétlésben, Leuvenben kifejlesztett) belga típusú esőztetővel esőszimulátoros méréseket is végzünk évente kétszer a beszivárgási (infiltrációs) mutató in situ meghatározására. (Az első mérésre 2004 tavaszán került sor, amelynek eredményei még feldolgozás alatt állnak.) A növényállomány sűrűségét és fejlettségét, növényegészségügyi és gyomfertőzöttségi állapotát,valamint a talaj fedettségét is a kultúrnövény jellegzetes és fontos fejlődési stádiumaiban meghatározzuk. Vizsgáljuk a termés minőségét és mennyiségét, valamint részmérésekkel becsüljük a megtermelt (szár- és gyökér-) biomassza mennyiségét is. A megfigyelésekből és mérésekből a termelés közvetlen gazdasági mutatói (a ráfordítás-hozam- 4
jövedelem), továbbá a termőföld az eróziós folyamatok következtében fellépő termelési potenciál-csökkenése, valamint az ebből származó környezetterhelés mutatói is kalkulálhatók. Az ökológiai vizsgálatok fő színhelye a Dióskál és Zalaszentmárton közötti 107 ha, ahol összesen 24 parcellát jelöltünk ki (12 hagyományos és 12 talajkímélő művelésűt), amelyek mérete 3-5 ha között mozog. A parcellák 5 csoportra oszthatók, amelyek alakja és eloszlása esősorban a földtulajdonok határát követik (1. ábra). Az ökológiai vizsgálatok a következőket tartalmazzák: gyomok, talaj mikroorganizmusok, földigiliszták és madarak vizsgálata, valamint a madarak számára fontos táplálékforrások vizsgálatát, mint rovarok, magvak (és földigiliszták). A szentgyörgyvári parcellákon az eróziós mérések mellett talaj mikroorganizmus, földigiliszta, rovar, mag és gyom vizsgálatok folynak. Az ökológiai vizsgálatok idejéről, gyakoriságáról és helyéről a 1. táblázat nyújt áttekintést. 1. táblázat A SOWAP projekt ökológiai vizsgálatainak ideje, gyakorisága és helye Talajeróziós parcellákon Ökológiai vizsgálatok parcelláin Madár egész évben/1x egy héten minden parcellán Rovar Március, Május, Július (3x egy évben) Március, Május, Július (3x egy évben) 12 minta/parcella 12 minta/parcella mellől Földigiliszta 9 minta/parcella mellől 9 minta/parcella Mag 9 minta/parcella mellől 9 minta/parcella Talaj mikroorganizmus 9 minta/parcella mellől 9 minta/parcella Gyom egész évben/ 1x egy hónapban egész évben/ 1x egy hónapban Az eróziós és ökológiai vizsgálatok mellett gazdaságossági számításokat is végzünk a két talajművelési rendszer összehasonlítására. A gazdasági év során rögzítjük a ráfordításokat és hozamokat. Ez lehetővé teszi a két művelési rendszer közötti gazdasági előnyök, hátrányok pontos kimutatását, számszerűsítését, ami az egyik legfontosabb szempont egy adott művelési mód gyakorlati használhatóságát illetően a gazdák szemében. Eredmények A három éves vizsgálatsorozat első fél éve után már számos eredménnyel rendelkezünk, de természetesen még nem elegendővel ahhoz, hogy végérvényes megállapításokat, vagy hosszú távú javaslatokat tegyünk. Előzetes eredményeink és várakozásunk szerint a talajkímélő földművelés mind környezeti, ökológiai, mind gazdasági szempontból előnyösebb a hagyományos talajművelési rendszernél és jelentős különbségek mutathatók ki az előbbi javára, az átlagos csapadékot hozó 2004 év első felének időjárási körülményei mellett. Azt reméljük, hogy a talajkímélő művelés a talaj védelmében és a biológiai sokféleség megőrzésében fontos szerepet kaphat a jövőben. Madártani vizsgálataink egyelőre az első félév téli (2003. november 2004. március) megfigyeléseire korlátozódhat. A téli félévben a madarak számát a szántókon, a talaj felszínén rendelkezésre álló táplálék mennyisége határozza meg elsősorban. Megfigyeléseink jelentős különbséget mutattak ki a két parcellatípus között (3. ábra). A vizsgálat 5 hónapja alatt 14 megfigyelésre került sor minden egyes parcellán. Összesen 1874 madár lett megszámlálva. Ezen madarak 93,2 %-a talajkímélő parcellákon, s csupán 6,8 %-a a hagyományos művelésű 5
parcellákon lett feljegyezve. A nagyobb egyedszám mellett nagyobb fajgazdagság is megfigyelhető volt a talajkímélő parcellákon. Mezei pacsirta (Alauda arvensis), tengelic (Carduelis carduelis), citromsármány (Emberiza citrinella), zöldike (Carduelis chloris), mezei veréb (Passer montanus) csak a talajkímélő parcellákon volt megfigyelhető. Ugyanúgy, mint az egerészölyv (Buteo buteo) és a kékes rétihéja (Circus cyaneus). Az előzők a felszínen maradt magokat, míg az utóbbiak a magokat gyűjtögető rágcsálókat keresték. Érdekesség a környéken nem túl gyakori zsezse (Carduelis flammea) és hantmadár (Oenanthe oenanthe) megfigyelése. Nyári lúd (Anser anser) és vetési lúd (Anser fabalis) mindkét típusú művelésű területen egyaránt előfordultak, mivel a vetéssel táplálkoznak. 3. ábra Megfigyelt madarak teljes száma 2003 november és 2004 márciusa között a dióskáli Sowap parcellákon 200 Madarak száma 150 100 50 0 November (1) November (2) December (1) December (2) December (3) Január (1) Január (2) Január (3) Február (1) Február (2) Február (3) Március (1) Március (2) Március (3) Március (4) Megfigyelések Hagyományos Coservation Az eróziós parcella kiépítése 2004 januárjában fejeződött be. Az első három hónapban a gyűjtőrendszer tesztelése, a szükséges szerkezeti korrigálások, kisebb javítások folytak. A gyűjtőrendszer környezetében a kiépítés során megbolygatott talajnak is időre volt szüksége, hogy megfelelő módon tömörödjék, s hogy beálljon az egész rendszer. Már a tesztelések idején a csapadékeseményekkel egyidejű terepi észlelések alkalmával megfigyelhettük, hogy a hagyományos művelésű parcellákon a búzasorok közötti fedetlen földterületeken hamar beáll a tócsásodás. Ez köszönhető a csepperóziónak, valamint a csupasz talajfelszín feliszapolódásának. Ezzel szemben a talajkímélő parcellákon, ahol a búzasorok közötti rész fedve van az előző évi (kukorica) szármaradványokkal, a tócsásodás nem volt megfigyelhető. Itt a fedett felszín megtörte az esőcseppek erejét, nem jöhetett létre feliszapolódás, sőt a szármaradványok még el is vezették a vizet a felszín alá (4. ábra). Az eróziós méréseket 2004. március második felében kezdtük el. Az azóta összegyűjtött néhány adatból, ill. a rövid idősorból messzemenő következtetéseket még nem vonhatunk le, de az előzetes eredmények bíztatónak tűnnek (kedvezőbb vízgazdálkodás, talajszerkezet, kisebb talajveszteség). Már az első mérések szembetűnő különbséget mutattak ki a két művelés típus között. Az 5. ábrán egy hagyományos és egy talajkímélő parcella első gyűjtőtartályának lefolyásadatait, illetve ezen időszak csapadék adatait láthatjuk. A diagramon jól látszik, hogy minden esetben a hagyományos parcellákon nagyobb (sok esetben kétszer nagyobb) volt a lefolyás ugyanazon csapadék eseményt követően. 6
4. ábra A hagyományos és talajkímélő parcellák fedettsége 2004 április elején 5. ábra Egy hagyományos és egy talajkímélő parcella első gyűjtőtartályának lefolyásadatai, illetve ezen időszak csapadék adatai 7
IRODALOM Birkás M. Antal J. Dorogi I. (1989) Conventional and Reduced Tillage in Hungary A Review. Soil and Tillage Research 13, pp. 233-252. Holland, J. M. (2004) The Environmental Consequences of Adopting Conservation Tillage in Europe: Reviewing the Evidence. Agriculture, Ecosystems and Environment article in press Marosi S. Somogyi S. (1990) Magyarország kistájainak katasztere. MTA Földrajztudományi Kutatóintézet, Budapest, pp. 463-467. Stefanovits P. (1992) Talajtan, Mezőgazda Kiadó, Budapest, pp. 324-328. Stefanovits P. Várallyay Gy. (1992) State and Management of Soil Erosion in Hungary. In.: Kertész, Á. 2001. Land Degradation in Hungary. Soil Erosion and Remediation Workshop, US Central and Eastern European Agro-Environmental Program, Budapest, April 27 May 1 1992, Proceedings, RISSAC, Budapest, pp.79-95. 8