A klímaváltozás következtében egyre hangsúlyosabbá válik a mezőgazdasági termelésben a talajok vízháztartásának és alkalmazkodóképességének szerepe. A csapadék tér- és időbeli eloszlásának változása, valamint a vízhiányos időszakok gyakoribbá válása jelentős mértékben befolyásolja a termőhelyek hasznosítási lehetőségeit és a termesztés eredményességét. A talaj fizikai állapota, szerkezete, szervesanyag-tartalma és felszínének növényborítottsága meghatározó szerepet tölt be a csapadék és az öntözővíz beszivárgásában, a felszíni lefolyás alakulásában, továbbá a talajdegradációs folyamatok mérséklésében, valamint a víz- és tápanyag-gazdálkodásban. A talaj szilárd alkotóiból összeálló különböző méretű aggregátumok kialakulása és szerkezetük tartóssága a fizikai, kémiai és biológiai talajkörnyezet függvénye. A mikrobiális tevékenységből származó szimbionta mikorrhiza gombák által termelt glikoprotein, a glomalin, mely kiemelt szerepet játszik a talajok mikrobiológiai aktivitásának és szénforgalmának alakulásában, továbbá a stabil talajaggregátumok kialakításában. A talaj mikro- és makroaggregátumainak stabilitása jelzi, hogy mennyire képes ellenállni a degradációs hatásoknak, például a víz- és széleróziónak, illetve a talajművelés mechanikai hatásainak, meghatározóak a talajok szerkezetének, víz- és szervesanyag-gazdálkodásának alakulásában.
Kutatásunk célkitűzése a talajhasználat – talajművelés – tápanyaggazdálkodás együttes hatásának elemzése volt a szervesanyag minőségi, mennyiségi jellemzőkre, szerkezeti állapotra és a talajok vízgazdálkodására szabadföldi kísérletek talajfizikai, kémiai és biológiai vizsgálatainak eredményeire építve. A kutatás során különböző talajtípusokhoz tartozó és különféle módon művelt talajok mintáin történő mérések eredményeiből egy talajszerkezeti és szerves szén adatbázis került kialakításra, mely lehetőséget adott a szerkezetesség, a szervesanyag-karakter és a vízgazdálkodási tulajdonságok összefüggéseinek vizsgálatára.
A talajhasználat hatásának komplex elemzését végeztük a szervesanyag-jellemzőkre, szerkezeti állapotra és a vízgazdálkodásra 60 hazai, különböző talajtípusba és művelési ágba tartozó talaj közel 300 genetikai szint archivált mintáin végzett vizsgálatok alapján. Váz, kőzethatású talajok, csernozjom, szikes, erdő- és réti talajok főtípusokból származó talajminták komplex talajkémiai, talajfizikai vizsgálata mellett a talajszelvények feltalajaiban és a szelvények különböző rétegeiben meghatároztuk a talajok könnyen oldódó glomalin (EE-GRSP)-tartalmát. Összefüggést kerestünk az aggregátumok stabilitása és szerves anyag minőségi és mennyiségi jellemzői, talajok vízháztartására jellemző hidrofizikai paraméterek között.
A szervesanyag-tartalom (SOM, DOC) maximuma az összes talajtípusnál a legfelső rétegekben található, míg a glomalin (EE-GRSP) maximuma többnyire a 30-50 cm-es mélységben. A glomalintartalom talajtípusokra jellemző genetikai szintek közötti eloszlást mutatott: (1) a csernozjom talajoknál 30-50 cm mélyen mért maximummal; (2) 50 cm-nél mélyebb felhalmozódás erdőtalajokban és váztalajokban; .(3) a szikes talajok esetén a 40-60 cm mélységig magas, az alatt alacsony érték; (4) maximuma a réti talajoknál 60 cm-nél mélyebben; (5) szántóföldeken glomalin maximuma növényzet függő mélységbeli maximummal jelent meg (1. ábra). Rét, szántó, erdő és ültetvény területek változatos növényborítással, illetve növénykultúrával bíró talajai esetén összefüggéseket kerestünk a talaj glomalintartalma és az azt potenciálisan befolyásoló tényezők között. A mintázott talajtípusok feltalajainak legfőbb varianciáját a talaj tápanyag és széntartalmát leíró paraméterek okozták, köztük a glomalin-tartalom is (2. ábra). A talajhasználatból adódó különbségek a talaj textúráját leíró paraméterek (agyag, homok, por frakció), illetve a humuszminőséget jellemző mutatók (Q, K) esetén voltak meghatározóak. A vizsgált láptalajok feltalajában kiugróan magas, míg a váztalajokon a legalacsonyabb volt a humusz mennyisége. A talajtípusok szerinti tendenciák a vízoldható szerves széntartalomban nagyon hasonlóak voltak, a glomalin-tartalomban és a C: N arányban viszont kiegyenlítettebb mintázatot mutattak. A glomalintartalom szignifikáns pozitív korrelációt mutatott a vízoldható szerves szén-tartalommal (DOC) és a humusz-tartalommal. A csernozjom talajokban mért glomalintartalmak és mikroaggregátum stabilitás értékekben a pozitív korreláció tendenciája felismerhető volt. Random Forest analízis algoritmusa a különböző talajtípusok feltalajában a makro- és mikroaggregátum-stabilitások alakulásában a szerves széntartalom minőségi és mennyiségi mutatókat eltérő mértékben ítélte meghatározónak. A makroaggregátumok stabilitásának vizsgálata során a könnyen oldódó (DOC, Q, SOM) szénformák a leginkább meghatározóak, míg a mikroaggregátumok stabilitásánál a DOC, C:N, míg az EE-GRSP kevésbé. A vizsgált talajszelvények felső két genetikai szintjét vizsgálva megállapítható volt, hogy a mezőgazdasági művelés alatt álló, szántott rétegek aggregátumainak stabilitása alacsonyabb, mint például a gyepterületek azonos szintjein. Az alacsonyabb aggregátum stabilitás rosszabb vízvezető- és vízraktározó-képességet jelezhet. Vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a „homok talajoknál” a szerkezetességgel megnő a kisebb pórusok aránya, így a víztartó képességük is javul. A kedvezőbb szerkezetű „agyag talajok” esetében viszont a makropórusok mennyisége növekszik, ami a vízelvezetést, illetve a levegőzöttséget javítja. A talaj szerkezetességgel – a morfológiai szerkezet minőségétől függően – egyenletesebbé válik a szélsőséges textúrájú talajok pórusméret-eloszlása, így javul a víz- és levegőgazdálkodásuk.
Józsefmajori művelési tartamkísérlet frakcionált (1-2 mm; 05-1 mm; 250-500 µm; 63-250 µm; < 63 µm), különböző szemcseméretű minták eloszlása a szántott, sekély kultivátorozott és direkt vetett talajok között nagy eltéréseket mutatott, a 250 µm alatti szemcsék szignifikánsan nagyobb mennyiségben voltak jelen és tartalmaztak glomalint a direkt vetett parcellákban, mint a szántott és forgatás nélküli parcellákban.
Nagyhörcsöki mészlepedékes csernozjom talajon 2023 őszén beállított művelési kísérletben rövid távú intenzív (szántás) és talajkímélő (forgatásnélküli; no-till + takarónövény) művelések hatását vizsgáltuk a mikrobiális közösségek funkcionális és genetikai diverzitásának alakulására, különböző szerves anyag formák mennyiségi, minőségi változásaira és növényi növekedési és élettani válaszokra. A talajkímélő művelésű, különös tekintettel takarónövényes kezelésekben a talajok összmikrobiális aktivitása, az arbuszkuláris mikorrhiza gombák gyökérkolonizációja, könnyen felvehető szervesanyag tartalma már az első évben szignifikánsan nőtt a szántott talajokéhoz képest. A növények növekedési, élettani, beltartalmi mutatóiban és termés mennyiségében talajkímélő és regeneráló hatása nem volt kimutatható, míg a reflektancia spektrumok vegetációs mutatói alapján a második évben a növények vitalitása a forgatás nélküli parcellákban volt a legjobb. A kísérlet második évében a talajok rizoszféra mikrobiomjának funkcionalitásában mért kezdeti különbségek mérséklődtek. Az ITS, 16S és AMF specifikus amplikon szekvenálás alapján, a gombaközösségekben a lebontó szervezetek abundanciája az opportunista patogének rovására nőtt, míg a bakteriális közösségekben a nitrogénkörforgalom meghatározó taxonok abundanciája nőtt a lebontók rovására. Inkubációs cellulázaktivitási tenyészedénykísérlet talajnedvességi profilja a regeneratív művelés pozitív hatását mutatta ki a vízmegtartásra.
A műveléshatás bioindikációjának tekintetében a talaj-mikroba-növény rendszer és talajok komplex, a rendszer több elemét jellemző minőségi, mennyiségi mutatók együttes alkalmazására van szükség. A fenntartható vízgazdálkodás és a termőhelyi adottságokhoz való alkalmazkodás olyan talajhasználati gyakorlatok együttes alkalmazását teszi szükségessé, amelyek az adott termőhely sajátosságaihoz igazodnak. A szervesanyag-megőrző és vízmegtartó technológiák területspecifikusan, önállóan vagy egymással kombinálva is alkalmazhatók. E módszerek együttesen hozzájárulhatnak a talajszerkezet kedvezőbbé tételéhez, a szervesanyag-készlet megőrzéséhez és a talaj vízmegtartó képességének javításához.
