Az ELKH Agrártudományi Kutatóközpont Talajtani Intézetében (ATK TAKI) 2014 óta folynak bioszénnel kapcsolatos szabadföldi, kisparcellás, illetve tenyészedényes kísérletek. Ezeknek célja, hogy feltárják a bioszén-alkalmazás és a különböző talajfizikai, talajkémiai és talajbiológiai tulajdonságok összefüggéseit, valamint értékeljék a bioszén hatását a növények fejlődésére. A kutatók legújabb kísérletükben agyagos vályog fizikai féleségű talajon, kisparcellás körülmények között vizsgálták a talaj fizikai és kémiai tulajdonságait, illetve a kukorica növekedését és fejlődését bioszén alkalmazása után. A kutatás során a folyamatos talajnedvesség- és talajhőmérséklet-mérések, a növényi adatokat szolgáltató, különböző hullámhosszokon történő spektrálisreflektancia-mérések, valamint a talajminta-elemzések adatait értékelték.

A legfontosabb spektrális indexek között szerepel a fotokémiai reflektancia-index (PRI), a normalizált vegetációs index (NDVI), az aktív fotoszintetikus sugárzás (PAR), illetve az elnyelt PAR-frakció (fAPAR). Korábbi vizsgálataik során a kutatók kimutatták, hogy ezen indexek értékeinek a csökkenése a növények stresszválaszára utal, amelyet a nem megfelelő talajnedvesség vagy tápanyagmennyiség vált ki. Amíg az előző kísérletekkel azt bizonyították, hogy a bioszén hozzáadása a talajhoz megnövelheti a terméshozamot, jelen kísérletben a bioszén-alkalmazás ellenére – sem az első, sem a második évben – nem volt szignifikáns különbség a kezelések közötti kukorica-terméshozamban. Ennek oka valószínűleg az alkalmazott bioszén magas szén-nitrogén (C/N) aránya, amely negatívan befolyásolhatja a termékenységet, különösen akkor, ha nem történik külön nitrogénalapú trágyázás.

Az NDVI-érték, amely a növények egészségi állapotát – többek között a zöldességét és a sűrűségét – jól jelző mutató, a várt eredményekkel ellentétben nem szignifikánsan, de alacsonyabb volt a bioszénnel kezelt talajokon fejlődött kukorica esetében, mint a kontrollparcellákon. Ugyanakkor a PRI- és az fAPAR-értékek – amelyek a talaj fizikai és kémiai változásaiból eredő növényi stresszválasszal állnak összefüggésben – itt magasabbak voltak, mint a kontrollparcellákon. Az NDVI-, a PRI-értékek és a magas gyökérbiomassza a bioszén-kezelésnél a növények jó tápanyag-felhasználására utalhatnak. A bioszén alkalmazása a vizsgált talajrétegekben magasabb talajhőmérsékletet okozott, amely erős hatással lehet a növényi növekedésre.

A vizsgált két évben, közvetlenül a csapadékesemények után magasabb talajnedvesség-értékeket mértek a kutatók a bioszénnel kezelt talajon, de a kiszáradás is gyorsabban zajlott le ezeken a parcellákon, ezzel kedvezőtlenebb feltételeket teremtve a növényi növekedésnek a csapadékhiányosabb területeken. A csapadékmentes időszakok alacsonyabb nedvességtartalma összességében a teljes vegetációs periódusban is alacsonyabb talajnedvesség-értékeket eredményezett a bioszénnel kezelt talajokon. Bár a kísérletben alkalmazott bioszén egyik jellemzője, hogy kedvezően befolyásolja a talajok pórusterének méret szerinti megoszlását, és pórusaiban képes a növények számára hozzáférhető nedvességet tározni, ez a hatás jelen esetben nem volt elég ahhoz, hogy a termésmennyiség növekedésében is megmutatkozzon. Valószínűsíthető, hogy kedvezőbb eredmények mutathatók ki aszálynak kevésbé kitett területeken, továbbá ott, ahol az öntözés lehetséges, illetve a gyengén víztartó, homokos talajokon.

A kísérlet során a talaj szén-dioxid- (CO2) és dinitrogén-oxid- (N2O) kibocsátását is vizsgálták a kutatók, és megállapították, hogy a bioszén-alkalmazás következtében a talajok CO2-kibocsátása nőtt, míg a N2O-kibocsátása csökkent. A talaj bioszén-alkalmazás által megemelkedett CO2-kibocsátása összefüggésben áll a megnövekedett gyökérbiomassza tömegével ennél a kezelésnél. A talaj porozitásának bioszénnel való megnövelése az aerob mikroorganizmusok számára kedvezőbb feltételeket biztosít, amely szintén a CO2-kibocsátás növekedésének kedvez. Ezzel párhuzamosan a gyorsabb száradási és a csökkent anaerob folyamatok eredményeként a N2O-kibocsátás mérséklődése figyelhető meg.

Fontos megjegyezni, hogy a növények fenológiai állapota befolyásolja az üvegházhatású gázok kibocsátását: mind a CO2-, mind az N2O-kibocsátás csökkent a terméshozás és az aratás után. Kísérleteikkel a kutatók igazolták, hogy a talajnedvesség és a spektrális indexek kapcsolatának vizsgálata új lehetőségeket nyit a talaj- és a növényvédelem terén.

Korábbi kapcsolódó publikációk:

Biochar alters soil physical characteristics, arbuscular mycorrhizal fungi colonization, and glomalin production. 2020. Gy Barna, A Makó, T Takács, K Skic, A Füzy, Á Horel. Agronomy 10(12) 1933

Growth and photosynthetic response of Capsicum annuum L. in biochar amended soil, 2020. K Pokovai, E Tóth, Á Horel. Applied Sciences 10 (12), 4111

Soil physical properties affected by biochar addition at different plant phaenological phases. Part I. 2020. Á Horel, Gy Barna, A Makó. International Agrophysics 33 (2), 255-262

Soil physical properties affected by biochar addition at different plant phaenological phases. Part II. 2019. A Makó, Gy Barna, Á Horel. International Agrophysics 34 (1), 1-7

Soil nutrient dynamics and nitrogen fixation rate changes over plant growth in temperate soil. 2019. Á Horel, Gy Gelybó, I Potyó, K Pokovai, Zs Bakacsi. Agronomy 9 (4), 179

Biochar amendment affects soil water and CO2 regime during Capsicum annuum plant growth. 2019. Á Horel, E Tóth, Gy Gelybó, M Dencső, Cs Farkas. Agronomy 9 (2), 58

Soil CO2 and N2O emission drivers in a vineyard (Vitis vinifera) under different soil management systems and amendments. 2018. Á Horel, E Tóth, Gy Gelybó, M Dencső, I Potyó. Sustainability 10 (6), 1811

Potential nitrogen fixation changes under different land uses as influenced by seasons and biochar amendments. 2018. A Horel, I Potyó, T Szili-Kovács, S Molnár. Arabian Journal of Geosciences 11 (18), 1-10