Átalakuló agrárium

A gépesítés az elmúlt évszázad során átalakította a mezőgazdaságot, nagymértékben javítva a növénytermesztés hatékonyságát, a mezőgazdasági gépek nagyobb kapacitása révén jelentősen kibővültek az élelmiszer-termelés lehetőségei is. A nagyobb kapacitás azonban megnövekedett méretű mezőgazdasági járművek tömegét eredményezte, és lassan kialakult az altalaj tömörödésének alattomos és nagyrészt figyelmen kívül hagyott veszélye. Míg a talaj felületét érő, egységnyi felületre vetített fajlagos terhelés az 1960-as évektől napjainkig közel változatlan maradt, addig a talajban, azaz a növény gyökérzónájában kialakuló feszültség folyamatosan növekedett és mára meghaladja a talajökológiai működés biztonságos mechanikai határait. A gépek fejlődése tehát krónikus talajtömörödést idézett elő a talajművelési mélység alatti gyökérzónákban, és hátrányosan befolyásolja a talajműködést.

"Ott tartunk, hogy a modern mezőgazdasági gépek már olyan nagy környezeti terhelést jelentenek, mint a Földön valaha élt legnehezebb állatok, a szauropoda dinoszauruszok."

Megagépek kora

Egy csúcskategóriás mezőgazdasági traktor magasabb, mint egy afrikai elefánt. Egy gabonával teljesen megrakott kombájn akár 36 tonnát is nyomhat, az nagyjából megfelel egy kisebb elefántcsorda összsúlyának. Ahogy ezek a hatalmas gépszörnyetegek végighaladnak a földeken, rendkívüli súlyuk lassan összetömöríti a talajt, és ez alaposan megnehezítheti a növények gyökereinek növekedését. Egy új tanulmány szerint ezek a hatások a következő évtizedekben a globális termőterületek 20 százalékán már érezhetően csökkenthetik majd a termést.


"A nehéz gépeket nem szabad figyelmen kívül hagynunk. Valóban nagy károkat okozhatnak"

- mondta el Rattan Lal, a Columbusban található Ohio Állami Egyetem talajkutatója. "Bár a gépek a méretük miatt hatékonyabbak is lettek, de jó ha mindenki tisztába kerül vele, hogy ennek a többletsúlynak ára is van, amit meg fogunk fizetni!"

Egy csúcskategóriás mezőgazdasági traktor magasabbak, mint egy afrikai elefánt. Egy gabonával teljesen megrakott kombájn akár 36 tonnát is nyomhat, az nagyjából megfelel egy kisebb elefántcsorda összsúlyának.

Egy csúcskategóriás mezőgazdasági traktor magasabbak, mint egy afrikai elefánt. Egy gabonával teljesen megrakott kombájn akár 36 tonnát is nyomhat, az nagyjából megfelel egy kisebb elefántcsorda összsúlyának. Forrás: Unsplash

Kutatás, modellezés, adatok, eredmények

Thomas Keller, a Svéd Agrártudományi Egyetem munkatársa és Dani Or, a Desert Kutatóintézet munkatársa azt szerették volna kideríteni, hogy hogyan változtak az idők során a mezőgazdasági járművek, és milyen hatással lehetnek ma a talajra. Ehhez összegyűjtötték az iparág 1958-ig visszamenőleg közzétett adatait, majd modellezték a gumiabroncsok által a talaj különböző mélységben található rétegeire kifejtett erőket.

A gépesített mezőgazdaságban meglehetősen régóta folyik már a talaj tömörödése a felső talajban, ami az 50 centiméternél sekélyebb rétegeket jelenti. Sok gazdaságban ezt a felső talajt minden évszakban felszántják vagy megművelik, hogy előkészítsék a talajt a vetéshez, így az ilyen összenyomódás nagyrészt nem jelent problémát.

"A kutatók sejtése szerint viszont a probléma mélyebben is jelentkezhet, mivel a tömörödés az 50 centiméter alatti rétegekben is gyakran meghaladja a biztonságos határértékeket."

A megrakott betakarítógépek össztömege közel 10-szeresére nőtt, az 1958-as átlag 4000 kilogrammról 2020-ra körülbelül átlag 36 000 kilogrammra, az első tengely kerékterhelése pedig 1500 kilogrammról 12 500 kilogrammra emelkedett. A mezőgazdasági gépek tömegének gyors növekedését a szélesebb vágófelületekkel és nagyobb gabonatartály kapacitással a teljesítmény és a kapacitás növekedése vezérelte, melynek célja a betakarítás hatékonyságának javítása volt.

Ugyanakkor a mezőgazdasági gumiabroncsok is nagyobbak (és szélesebbek) valamint rugalmasabbak lettek, lehetővé téve az alacsonyabb gumiabroncsnyomást adott terhelés mellett. Más szóval, a mezőgazdasági gépek tervezői úgy állították be a gumiabroncs-talaj érintkezési felületét, hogy közel állandó érintkezési nyomást tartsanak fenn. Ez fontos tervezési kritériumot tükröz az átlagos felületi nyomás beállításához, mivel a mérnökök meg szerették volna akadályozni a gépek talajba süllyedését, így biztosítva a futást és a tapadást.

A mérnöki tervezési optimalizálás egy másik fontos szempontja az, hogy a gumiabroncs süllyedése megnöveli a gördülési ellenállást, így a teljesítményigényt és ebből fakadóan az üzemanyag-fogyasztást is.

A hatékony agrotechnikai gyakorlatra támaszkodó korszerű élelmiszer-termelés intenzitásának bővülése azonban egyre nagyobb kockázatot jelent a kedvező talajszerkezet fenntartására, és veszélyezteti a termőföld hosszú távú termőképességét.

A hatékony agrotechnikai gyakorlatra támaszkodó korszerű élelmiszer-termelés intenzitásának bővülése azonban egyre nagyobb kockázatot jelent a kedvező talajszerkezet fenntartására, és veszélyezteti a termőföld hosszú távú termőképességét. Forrás: Unsplash

Miért ilyen fontos a talajszerkezet?

A talajtömörödés azért kerülendő hatás, mert összeomlasztja a talajrészecskék közötti apró tereket, így kevesebb víz és levegő jut le a mélyebb talajba. Összességében ezek a változások 10-20 százalékkal csökkenthetik a terméshozamot, és valószínűleg hosszú távúak: a földigilisztáknak és más élőlényeknek még évtizedekbe telhet, mire fellazítják a talaj összepréselt mélyét.

A civilizáció számos ökoszisztémája támaszkodik a termőtalajra. Ezeknek az ökoszisztémáknak a fennmaradása mindig a talaj állat- és növényvilága számára kedvező feltételek fenntartásán múlik.

"A talaj szerkezete számos ökológiai, hidrológiai és agronómiai funkció központi jellemzőjeként jelenik meg, és törékeny állványként szolgál a biológiai aktivitásokhoz."

A hatékony agrotechnikai gyakorlatra támaszkodó korszerű élelmiszer-termelés intenzitásának bővülése azonban egyre nagyobb kockázatot jelent a kedvező talajszerkezet fenntartására, és veszélyezteti a termőföld hosszú távú termőképességét. A hosszú távú terepi vizsgálatokból származó bizonyítékok egyébként azt is megmutatták, hogy az altalaj tömörödését valóban nehéz visszafordítani, és évekig-évtizedekig ronthatja a talajműködést.

Nagyjából minden munkagépünk behemót lett

És nem csak a kombájnokról és traktorokról van szó. A szántáshoz és a műtrágya kiszórásához használt egyéb mezőgazdasági gépek is nehezebbek lettek, csakúgy, mint a fakitermeléshez használt járművek. A világ mezőgazdasági földterületeinek mintegy 20 százalékát nagymértékben veszélyezteti a mélyebb talajrétegek tömörödése okozta alacsonyabb terméshozam – írták a kutatók a Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban. A különösképp érintett területeken, például Brazília szavannáin és Ausztrália délkeleti részén sérülékeny a talaj és nehezek a mezőgépek, miközben ezek a területek a világ "kenyereskosarai".

A tervezési optimalizálás egy másik fontos szempontja az, hogy a gumiabroncs süllyedése megnöveli a gördülési ellenállást, így a teljesítményigényt és ebből fakadóan az üzemanyag-fogyasztást is.

A tervezési optimalizálás egy másik fontos szempontja az, hogy a gumiabroncs süllyedése megnöveli a gördülési ellenállást, így a teljesítményigényt és ebből fakadóan az üzemanyag-fogyasztást is. Forrás: Unsplash

Thomas Way, az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának agrármérnöke szerint vannak ugyanakkor módszereink a talajtömörödés minimalizálására. Az egyik például az, hogy nem szabad a nedves földeken közlekedni, megóvva az ilyenkor könnyen károsodó, sérülékenyebb talajt.

"Száraz időjárás esetén a GPS segíthet a gazdáknak abban, hogy minden alkalommal pontosan ugyanazokat az útvonalakat járják be, így csökkentve a nyomás alatt álló teljes terület nagyságát."

Mit mond a magyar talajtani szakértő?

Dr. Dobos Endre, a Miskolci Egyetem egyetemi docense korábban azt nyilatkozta az Agroinform.hu-nak, hogy "túl vannak terhelve a talajaink, lecsökkent a szervesanyag-tartalmuk, nehezebben fogadják be a csapadékvizet és tudják megőrizni azt. Ezt elsősorban a mezőgazdaság intenzív gépesítése, a hihetetlen intenzív mezőgazdasági technikák, a lóerők megjelenése okozta". Megoldást a regeneratív mezőgazdasági technológiák alkalmazása, az erőgépek menetszámainak csökkentése, a talaj folyamatos növénykultúrával való takarása, és a mélyebben fekvő területeken felgyülemlő víz megtartása jelenthet.

Globális altalajtérkép

A kutatók kidolgoztak egy globális térképet az altalaj tömörödési érzékenységének meghatározására a gépesítési szint, az átlagos traktorméret, a talajszerkezet és az éghajlati viszonyok becslései alapján. A fentebb ismertetett  riasztó tendencia miatt a jövőben a mezőgazdasági gépek szigorúbb tervezésére lesz szükség, ami figyelembe veszi az altalaj belső mechanikai határait is.

Az új tanulmány felvet egy érdekes, a szerzők által csak "őskori paradoxonnak" nevezett gondolatot is. Ha a modern mezőgazdasági berendezések ilyen mértékben csökkentik a növények termelékenységét, mi történhetett akkor, amikor a szauropoda dinoszauruszok vándoroltak a Földön? Talán mindig a jól kitaposott ösvényeken maradtak, találgatják a kutatók, vagy talán a partok mentén gázoltak a vízben. Bármi is legyen a válasz, az biztos, hogy a modern mezőgazdasági gépeket a talaj szilárdságának figyelembevételével kell megtervezni, különben könnyedén a dinoszauruszok sorsára juthatunk.

Csak a gépeken múlna a talajdegradáció és a talajtömörödés?

„A gépeken és az alkalmazott agrotechnikán is múlik" – mondta kérdésünkre Umenhoffer Péter, gépészmérnök, az AXIÁL Kft. marketingigazgatója. A mezőgépgyártók törekednek arra, hogy olyan eszközöket, megoldásokat készítsenek, amelyekkel már csökkenthető a talajra nehezedő nyomás, ilyen pl. CLAAS TERRA TRAC gumihevedere, de jó példa a Fendt VarioGrip abroncsnyomásszabályzó rendszere is. Utóbbi rendszer közúti vonulás közben felfújja a gumiabroncsot, amikor pedig a földterületen dolgozik a traktor, akkor leengedi azt. Vagyis mind a gumihevedernek, mind az abroncsnyomásszabályozó rendszernek köszönhetően nagyobb felületen találkozik a gép a talajjal, ezáltal jobban eloszlik a súly és kevésbé lesz tömör a talaj.

Egyre nagyobbak a gépek, de nincs más választás

Folyamatosan nő a méretük az új modelleknek, ami egész egyszerűen azért van, mert mindenki a hatékonyságra törekedik, amihez nagy teljesítményű gépekre van szükség. Egyre szűkebbek azok az időablakok az időjárási kilengések miatt, amikor például el lehet végezni a vetést vagy le lehet aratni a termést, a munkaerőhiány további kényszerhelyzetet teremt, miközben több élelmiszerre van szükség. Hogy meg is érje dolgozni a szántóföldön, mindenki a legoptimálisabb időben szeretne vetni és aratni.

Az szinte lehetetlen, hogy kisebb teljesítményű és méretű gépeket gyártsanak a gépgyártók, ha ugyanakkora mennyiségű vagy több élelmiszert kell előállítanunk, ráadásul a jövőben kevesebb műtrágya és növényvédő szer felhasználásával.

A mezőgépgyártási trendek nem a kisebb gépek irányába haladnak, hanem folyamatosan keresik a gyártók azokat a megoldásokat, amelyekkel csökkenthető a talaj- és környezetterhelés.

Nem igaz, hogy nem lehet jobban megtervezni, hányszor forduljon a traktor

Vannak technikák arra, hogy csökkentsük például a taposott terület méretét: művelőutak kijelölésével és használatával radikálisan le lehet csökkenteni azt a területet, amit a vetés, permetezés és műtrágyaszórás során letapos a gép.

A gazdálkodók közül sokan áttértek már a forgatás nélküli talajművelésre, ami a talajélet és a talajvízháztartás megóvásával javít a talajszerkezeten.

A talajtaposás csökkentéshez lehet használni direktvetőgépeket, amelyek egy menetben elvégzik a talajelőkészítést, a vetést, de műtrágyát is ki lehet juttatni ebben az első körben. Így csökken a menetszám, viszont az is igaz, hogy az ilyen gépek elhúzásához nagy teljesítményű gépekre van szükség.

A gazdálkodó érdeke is a vízmegtartás, talajszerkezet-javítás

A talaj a legfontosabb, a legfelső 30-40 centiméteres rétegének megőrzése pedig egyszerűen a mezőgazdasági termelés alapja. Ezzel kapcsolatban hamarosan egy ötállomásos road show veszi majd kezdetét.

(Forrás: Science)