Tanulságok a mezőgazdaság és erdészet számára

1. Tanulságok a mezőgazdaság és erdészet számára - mindkettő megtöri a természetes közösségekre jellemző folytonos körforgást a betakarítás/kitermelés elmozdítja az egész biomasszát a bennük tárolt ásványi anyaggal együtt, kiüríti lokálisan az ásványi anyag forrásokat. Ezek később másutt bukkannak fel pl. nemzetközi élelmiszer-kereskedelem (főként gabona), de brazil banán, kávé, stb. lokálisabb skálán: gabonatermelő vidékekről az állattartó vidékek felé – egyik helyről elvész, másik helyen felesleg

2. az egész termesztés és betakarítás lényege: biomassza távolítódik el egy területről. ezzel elmozdítódnak az élő szövetekben tárolt ásványi anyagok is. újrafelszabadulás: lebomlás vagy égetés (tarló) révén. A felszabadult anyagok aztán kimosódhatnak. főleg N - nitrát ionok szabadon mozoghatnak a vizekben

3. Újra a klasszikus kísérlet: Rothamsted, Anglia, 1865 3 kísérleti parcella, gabonaföld 1. nem volt semmiféle kezelés 2. természetes trágyázás 3. komplex műtrágyázás 2, 3 – mezőgazdaságban használt konvencionális adagok minden évben megismételték, búzát betakarították

4. N-egyenleg a különböző kísérleti parcellákban

5. a kísérlet része: egy növénymentes parcella alá drén-csövek  1870-1915 között az eredetileg a talajban jelen lévő N 1/3-a a talaj felső 22 cm-es rétegéből elveszett – javarészt nitrát formájában

6. két probléma: 1. a magas produktivitást fenntartani kívánó farmerek kénytelenek minden évben trágyázni – és manapság ez leggyakrabban ipari úton előállított műtrágya 2. a kimosott N problémákat okoz másutt, a nagyobb folyók és tavak eutrofizációja révén és bejuthat az ivóvízbe is gazdáknak és természetvédők közös érdeke: egyik kevesebbet szeretne fizetni a műtrágyákért, a másik meg védené a vizeket a felesleges nitrát-mennyiségtől

7. a mezőgazdasági rendszerek N-háztartása tág határok között változhat a nitrát kimosás függ attól, hogy a csapadék mennyire haladja meg az evaporációt ÁBRÁN:a kimosás legnagyobb a téli hónapokban, még mielőtt a nitrát-tartalom elérné a tavaszi-nyári maximumot minél nedvesebb a klíma, annál költségesebb a N-műtrágyák használata, nagyobb esélyük van kimosódni mint felszívódni a növényekbe

8. Hannover, Németország: nitrát koncentráció változása a talajban és kimosás:

9. Következik: egy egész dán farm N-háztartása, 32,3 ha, 44 fejőstehén, 60 növendék

10. Denitrifikáció Ammónia párolgás Biológiai N-fixálás 600 Száraz lerakódás 646 Trágyázás 4741 Tej 1092 44 fejőstehén (Termény)magvak 19 Hús 303 Takarmány 4009 Gabona 120 Új állatok 4 Beszivárgás és kimosódás

11. Az össz-bevitel: 10 019 kg/év Csak 1515 kg azonosítható tejben, húsban és gabonában Deficit: 8504 kg (84,9%), ebből a denitrifikáció és ammónia (NH3) párolgás valószínű kevés, nagy része kimosódik

12. A mezőgazdasági területek N-háztartása több módon is befolyásolható: • 1. ha aktívan felszívó gyökérzet van jelen egész évben • bármilyen termesztett növény, természetes vegetáció, gyom, ami takarja a földet védi a rendszert a N-„szivárgástól”. • fontos, amikor a csapadék meghaladja a párologtatás mértékét • Pl. az ősszel elvetett növények télen is növekednek valamit, a talaj nem marad üresen a téli hónapokra. • - mély gyökerű növények eredményesebbek a mélybe szivárgó nitrát felfogásában

13. 2. minden olyan kezelés, ami szerves anyag felhalmozódással jár, csökkenti (legalábbis középtávon) a nitrát ionok felszabadulását Pl. az aratás után hátramaradó szalma beforgatása földbe lényegesen csökkenti a nitrifikáció rátáját. 3. ha a terület öntözött, fontos, hogy az öntözés ne haladja meg a talaj víztartó képességét – a többlet kimossa a nitrátot. bár növekedési időszakban az öntözés segíthet, azzal hogy gyorsítja a növekedést és ezzel együtt a gyorsabb N felvételt

14. 4. ha N trágyázást alkalmaznak: olyankor, amikor a növényeknek a legnagyobb szüksége van rá ha lehet jobb a permetezés 5. Minden olyan körülmény ami késlelteti a szerves anyagok lebomlását a talajban egyben segíti a szerves anyagban kötött N megmaradását is és így nem mosódhat ki. Pl. gyenge vízelvezetés alacsony pH

15. 6.az várható, hogy a legelő-kaszáló állattartó rendszerekben hatékony a N és egyéb elem reciklálás. DE: ez nem így van, főleg ha intenzív gazdálkodási rendszerről van szó. Pl. Hollandiában 400 kg ha-1 N-trágyázást javasolnak a kaszálókra. Ha ezt lekaszálják, akkor gyakorlatilag az összes bevitt N megtalálható a levágott fűben Ha ezt legelik, és az állatok egyéb takarmánnyal még kapnak N-t, összesen 500 kg ha-1 kerül be a rendszerbe ebből csak 426 kg ha-1 N található meg újra a tejben és húsban. A maradék nagy része elillan (ürülék és vizelet), denitrifikálódik, kimosódik és elfolyik a felszínen

16. Minden intenzív állattartás (beleértve a városlakókat is) rengeteg szemetet termel. A mai ökológusok ez egyik legnagyobb problémája, aminek megoldása nagyon költséges is egyben Miért? Nagy területről összegyűjtött anyagok kis helyen koncentrálódnak. Pl. egy 10000 állatos disznóhizlalda ugyanannyi szennyező szemetet termel mint egy 18000-es lakosú város

17. a szarvasmarha, sertés és emberi ürülék N-tartalma kb. 2,4% baromfi ürülék és a szarvasmarha-sertés ürülék zagy-vize akár 6% is lehet száraz vidékeken, ahol kevés a tüzelőanyag, szárítják de hidegebb klímán (és a nagy állattenyésztő telepek főleg itt vannak), a fő gond az eltakarítással a nagy víztartalom emiatt nehéz szállítani ha trágyázni akarnak vele és ugyanúgy bemosodhat a vizekbe mint a műtrágya tenger mellett: egyszerűen beleöntik a tengerbe, emberi és állati szennyet egyaránt

18. Erdők: sok a hasonlóság de, különbségek is: - nem termelik ki olyan gyakran, de amikor igen, 700 kg ha-1 - bonyolult gyökérrendszer és lomborona kritikus időszak: levágás után, amikor még az újulat nem erősödött meg kellőképpen

19. a többi ásványi elemnek is megvan a hasonló körforgása közösségekben mindenik közül a nitrogéné tűnik a legfontosabbnak (és legtanulmányozottabbnak is egyben) – a legtöbb terresztris rendszerben (füves területek és erdők) ez a fő limitáló elem

20. Tápanyagok vízi közösségekben eltérések a szárazföldiekhez képest: BE: a legtöbb anyag kívülről mosódik be KI: patak, folyó, kifolyásos tó – kimosódás nagy tavak és óceánok – ülepedés

21. Folyóvizek Hubbard Brook: a rendszeren belüli tápanyag-körforgás nagyobb volt mint az export-import forgalom Folyóvizekben: az elérhető tápanyagok csak igen kis hányada vesz részt a vizek biológiai körforgásában. Nagyrészük csak átfolyik partikulumok és oldott anyagok formájában némelyikük azonban megteszi a vízben a szervetlen anyag  élő szerves anyag  szervetlen anyag utat

22. felvétel: fenéklakó, üledékképző baktériumok, gombák és algák szerves anyagokba kötve továbbmennek a legelő-kaparó gerinctelenek révén (tegzesek, kérészek) majd ha ezek lebomlanak, újra visszakerülnek a spirálba

23. a tápanyag-spirál ugyanúgy jelen van egyéb vizekben is – holtágak, mocsarak, ártéri erdők - itt sűrűbb a spirál, mivel lassabban mozognak a vizek

24. Édesvízi tavak plankton játssza a főszerepet, pl. a foszfor esetében. nem kvantifikálható, mivel nagyon gyorsan történik. Pl. a fitoplankton sejtekből a bennük tárolt foszfor közel 75 %-át az elpusztulásuk utáni néhány órában már fel is szabadul igen nagy a szezonális ingadozás

25. Foszfor körforgás édesvízi tavakban:

26. Egy szép nyári napon egy átfolyás nélküli tóban a következő fő folyamatok játszódnak le: (i) baktériumok és fitoplankton oldott P felvétele (ii) zooplankton legelése (iii) visszakerülés a vízbe a plankton exkréció és fitoplankton, zooplankton és baktérium elpusztult sejtek lebomlása révén ilyenkor nagyon kevés P ülepedik le, a legtöbb folyamatosan körforog a vízben

27. kis tavakban, ahol átfolyás is van, a belső tápanyag-körforgás elhanyagolható, nagyrészük kimosódik nagyon sekély tavakban, nyáron: üledék felületén megfelelő anaerob körülmények kedveznek a foszfor felszabadításnak

28. Sós tavak és óceánok arid régiókban a tavak csak párolgás útján veszítenek vizet. nagyobb bennük az ásványi anyag koncentráció és, főleg nátriumban és foszforban gazdagok a sós tavak egyáltalán nem ritkaságok – számban és térfogatban is legalább annyi van belőlük mint édesvízi tavakból általában nagyon termékenyek és sok bennük a kék-zöld alga (pl. Spirulina platensis) és egyesek, mint pl. a Nakuru tó Kenyában rengetek flamingót tartanak el

29. a magas foszfor tartalom főleg a párolgásnak köszönhető de, pl. a Nakuru-ban, a flamingók folyamatosan szűrik az algákat és vissza is pottyantják az ürüléket, ami az üledékből eredményesen reciklálódhat, felveheti a fitoplankton

30. a legnagyobb tó – az óceán, nagy teknő amibe minden víz belefolyik és csak párolgással veszít vizet. kémiai összetétele rendkívül állandó geokémikusok két részre osztják a az óceáni vizeket: felső, meleg felszíni, ahol az élet nagy része zajlik hideg, mély – aminek térfogata kb. 10x akkora mint az előző

31. Egy foszfor atom kalandjai az óceánban: felszíni vizeknek két fő P forrása van (i) folyóvizek – 3x olyan koncentrált mint a (ii) (ii) felszálló áramlatok – 30x több mint az (i)

33. egy felszínre kerülő foszfor atomot felvesz egy fitoplankton sejt vagy egy baktérium és átmegy a táplálékláncon ez nagyon hasonlít a tavaknál ábrázolt folyamathoz, de tengeri ökológusok két dolgot hangsúlyoznak ki: - a mikroszkopikus pikoplankton (vírus, baktérium) produktivitását (akár 60% a primér produktivitásból) - tápanyag körforgás kis körben (al-ciklusok) – a pikoplanktont kis ostorosok fogyasztják és nem kerül vissza újra a fitoplanktonba hasonló hurkok ismertek most már tavakból is

34. detritusz darabkák folyamatosan süllyednek le, nagyrészük lebomlik és újra felszabadul a foszfor ciklusonként csak kb. 1% vész el az üledékben, de kb. 1000 évenként az óceáni üledék minden eleme újra felkerül a felszíni vizekbe és majd vissza a mélybe ezek a tápanyag ciklusok nagy távolságokra működnek: pl. az Antarktisznál feltörő áramlat vizének jó része az északi féltekéről származik