Prega konf sárdi k 2015 márc 5

Az agronómia elmélete és gyakorlata a precíziós gazdálkodásban A TALAJMINTAVÉTEL ÉS A MŰTRÁGYAREAKCIÓK JELENTŐSÉGE A HELYSPECIFIKUS TÁPANYAG-ELLÁTÁSBAN Prof. Dr. SÁRDI Katalin Pannon Egyetem Georgikon Kar Növénytermesztéstani és Talajtani Tanszék email:sardi@georgikon.hu 2015. március 5.

Bevezetés 1. A tápanyag-ellátás kulcs-szerepe 2. Az aktuális problémák ORSZÁGOSAN NEGATÍV TÁPELEM-MÉRLEG a talajok tápanyag-ellátottságának romlása A hazai talajok tápanyag-ellátottságának változása (%) Jó ellátottság 1985 2005 N 35 10 P 45 15 K 45 25

irányítható

nem irányítható

Tőkehiány Instabil gazdasági környezet

Extrém időjárási körülmények SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

Szakmai ismeretek hiányosságai Az egyéni gazdálkodók 3%-ának van felsőfokú szakirányú végzettsége

A termés- stabilitás elméleti alapjai - a növény fajlagos igényéhez igazodó, kiegyensúlyozott tápanyagellátás (makro- és mikroelemek, tápelem-arányok jelentősége) - rendszeres talajvizsgálatok, melyek segítségével a talaj aktuális tápanyag-ellátottsága ismeretében - határozható meg a terméshez szükséges „The Concept of 4R” • adag Right Source • a talaj tulajdonságaihoz megfelelő tápelem forma Right Rate • a növény igényéhez igazodó kijuttatás ideje Right Time Right Place A tápanyag-ellátás alapvető koncepciója

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

Az aktuális helyzet hazai jellemzői a 90-es évektől • Nincs egységes szaktanácsadás, számos vállalkozás jött létre (akkreditált talajvizsgálatok elvégzésére és szaktanácsadásra) – Korábbi módszerekre támaszkodva (MÉM NAK 1979, 1987) – Jó marketinggel, de szabadföldi kísérletekben nem tesztelt szoftverrel – Precíziós gazdálkodás eszközeivel (GPS, GIS, szenzorok stb.segítségével, helyspecifikus gazdálkodás kialakítására • A jelentősebb műtrágya gyártó és forgalmazó cégek saját tápanyag-ellátási javaslatokat dolgoztak ki, általában növénykultúránként.

• A tudományos alapokra épülő szaktanácsadási rendszer nem kap SÁRDI megfelelő hangsúlyt.

KATALIN_PREGA 2015 03 05

A FELVEHETŐ TÁPELEM-TARTALOM TÁBLÁN BELÜLI HETEROGENITÁSA • A talaj felvehető (könnyen oldható ill. kicserélhető) tápelem tartalma az alkalmazott agrotechnika (trágyázás) jellemzőinek (adag és mód) függvényében módosulhat, ez számottevően befolyásolja az eredményeket. Már évtizedekkel ezelőtt több kutató hívta fel erre a figyelmet.

ELŐZMÉNYEK • Id. Várallyay Gy. 1950: az 1940-es években beállított 125 kisparcellás tartamkísérlet eredményei alapján - hazánkban elsőként - növényenként dolgozott ki talaj K ellátottsági határértékeket. A tápelem-hatásokat 70%-ban volt képes előre jelezni talajvizsgálatokkal.

• Sarkadi J. 1975: „egy talajvizsgálati módszer megbízhatóságát jelzi, ha jól reprodukálható, és eltérő talajtulajdonságok mellett is jól becsüli az adott tápelemmel való ellátottságot”.

• SARKADI et al., 1986: az MTA TAKI műtrágyázási tartam-kísérletében írtak a heterogenitásból eredő problémákról a műtrágya-hatásoknál.

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A MINTAVÉTEL MÓDSZERE ÉS HIBÁI • JACKSON 1958: „a mintavételből származó hiba 3-4-szer, de mások szerint (pl. SMITH 1959) akár nagyságrenddel is nagyobb lehet, mint a laboratóriumi analitikai hiba”.

• TISDALE 1967: „a talajvizsgálat az az eszköz a növénytermesztésben, mint a hőmérő az orvos munkájában. Más eszközök mellett akkor hasznos, ha szakszerűen alkalmazzák”.

A mintavétel jelentősége • Google „soil sampling methods” 2 210 000 találat • „talajmintavétel módszerei” 3 340 találat • A mintavétel hibája a laboratóriumi hibához (módszerek közti eltérés) képest jóval nagyobb: összes hibának legalább 80 %-a SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A mintavétel problémája ÁLTALÁNOSAN ELFOGADOTT ALAPELV Reprezentatív átlagminta: legalább 20-25 részminta homogenizálásával képezhető, feltételezve a homogén táblarészek megfelelő kijelölését MSz -08-0202-1977 A mintavétel hibájának fő oka: a szakszerűtlenség

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

MINTAVÉTELI MÓDSZER A KONVENCIONÁLIS TÁPANYAGELLÁTÁS GYAKORLATÁBAN • Reprezentatív talajmintavétel (MSZ-08-0202-1977) •

Rendszerint 5 ha a mintázandó terület egysége TALAJVIZSGÁLATOK JELENLEGI RENDSZERE

• • •

Szűkített: 8 paraméter Bővített: 8 + 6 = 14 paraméter Teljeskörű: 14 + 8 = 22 paraméter

A MÓDSZER KORLÁTAI

(MSZ-08-0206-2:1978)

Kérdéses a követelmények teljesülése: Szakmailag megfelelő módszer időpont mélység

o nem lehetséges a táblán belüli heterogenitás kiküszöbölése o nagy a véletlenszerű hiba o nem értékelhetők a mintavételi időpontok közti változások

KÖVETKEZMÉNYEI Gazdaságtalan műtrágyafelhasználás Ingadozó termés-átlagok Nagyobb kitettség a csapadék-ellátottságnak

A SZAKTANÁCSADÁS BIZTONSÁGA ÉS A JÖVEDELMEZŐSÉG SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05 CSÖKKEN

MINTAVÉTEL A PRECÍZIÓS NÖVÉNYTERMESZTÉSBEN, TÉRINFORMATIKA (GIS) ALAPJÁN A térinformatika alapja: szaktudás – adat – software – hardware egysége • A precíziós mintavétel lehetőségei – elsődleges adatgyűjtés – másodlagos adatgyűjtés alapján Mintavételi stratégiák: a talaj variabilitásának figyelembevételével a) Jellemző zónák mentén b) Kiválasztott jellemző területek szerint (pl. hozamtérképek alapján) c) Rács mentén (kezelési egységek alapján).

Előnyei: a táblát teljesen lefedi.

A rácsháló ideális mérete 50 x 50 m

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A rács mentén történő mintavételezés lehetőségei – – – –

Rácson belül véletlenszerűen Rácson belül átlósan Rács területének középpontjában véletlenszerűen Rácspontokban FELSŐ SOR: kígyó vonalú, cikk - cakk vonalú csoportos (cluster)

ALSÓ SOR: szintvonal mentén, rétegzett (stratifikált), rétegzett mintavétel alapján homogenizált blokkok Forrás: Tamás J. 2004

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

Mintavételi módszerek

1. mintaterek átlója mentén

2. mintatereken cik-cakkban

3. homogén termőzónák alapján A talaj heterogenitás így kiküszöbölhető

A térinformatikai adatnyerés egyik leghatékonyabb módszere: a TÁVÉRZÉKELÉS (= Remote Sensing) Az elektromágneses spektrum érzékelésére alkalmas szenzorok által rögzített adatok ill. felvételek, analóg vagy digitális módon

a.) látható tartományban - pánkromatikus b.) infravörös tartományban • Multispektrális • Hiperspektrális

(többsávos) (akár több száz sávos)

ELŐNY: MEGLEVŐ ADATBÁZISOKBA IS INTEGRÁLHATÓ !

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A műtrágyázási szaktanácsadás tudományos hátterének megalapozása hazánkban EGYSÉGES, KÖZPONTI IRÁNYELVEK 1976TÓL: MÉM NAK (Mezőgazdasági és Élelmezésügyi Minisztérium NÖVÉNYVÉDELMI és AGROKÉMIAI KÖZPONT. Szakértői Bizottság: 54 fő Műtrágyázási Irányelvek 1979 („KÉK KÖNYV”) Új Műtrágyázási Irányelvek 1987 („FEHÉR KÖNYV”) EGYSÉGES NÖVÉNY- ÉS TALAJVIZSGÁLATI MÓDSZEREK (TVG labor-hálózat, megyei Növényvédelmi és Agrokémiai állomások, agrokémiai telepek stb.)

3 évente kötelező talajvizsgálatok (1987-től 5 évre módosult) egységes adat-elemzési és irányítási rendszer: AIIR (Agrokémiai Információs és Irányítási Rendszer Standard mintavevő eszközök, egységes műszerpark pl. CONTIFLO (folyamatos átáramlásos mérési technika, nagy kapacitás) 198 szakirodalmi forrás 51 magyar 102 angol, francia, német 45 orosz

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A szabadföldi trágyázási tartamkísérletek mintavételi módszere, az adatok nagyságrendje • ORSZÁGOS MŰTRÁGYÁZÁSI TARTAMKÍSÉRLETEK (OMTK) KÍSÉRLETI HÁLÓZATA (beállítva 1966/67-ben) • 9 kísérleti hely, A és B vetésforgó • Növekvő műtrágya adagok 40 NPK adag-kombináció • N adag: N1-től N5-ig 50 kg-onként • P adag: P1-től P4-ig 50 kg-onként • K adag: K1 és K2 100 és 200 kg/ha • TALAJVIZSGÁLATOK: rendszerint 14 paraméter • 20-25 pontminta egyesítéséből származó átlagminták bruttó 70 m2, nettó 30.8 m2 parcellaméretről • KÍSÉRLETI HELYENKÉNT kb. 800 adat, 9 helyen 7.200 adat/év • VETÉSFORGÓNKÉNT (4 évente) kb. 25.600 adat, SÁRDI KATALIN_PREGA • 9 vetésforgó tehát 36 év alatt kb. 230.400 adat 2015 03 05

TÁPANYAG HATÁSOK, MŰTRÁGYA REAKCIÓK ELEMZÉSE ÉS ÉRTÉKELÉSE • A tápanyag-hatások elemzésére a tartam-kísérleti adatbázisok egyedülálló lehetőséget nyújtanak.

• A tartam trágyázási kísérletekből nyert adatok alkalmasak a mérési adatok

•

térbeli

időbeli gyakoriságának növelésével

a megbízhatóság fokozására Az Országos Műtrágyázási Tartamkísérleti hálózat, valamint a Martonvásáron folytatott tartamkísérletek adatainak (1960-2000) elemzése alapján a talaj ALoldható PK tartalma és a PK kijuttatás hatására mért többlet-hozamok között nagyon szoros összefüggés volt bizonyítható (Csathó et al. 2008).

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A műtrágya adagok és a termés kapcsolata kétváltozós függvénnyel (Nielsen 1987)

Átlagos káliumhatások szabadföldi tartamkísérletekben 1960-2000 Csathó et al. 2008 nyomán

ŐSZI BÚZA

Relatív termés (%) 110

Terméstöbblet (t/ha)

2,5

100 2

90 1,5

Kísérletek száma 54 80

Átlag: 97% 1

70

Terméstöbblet átlag 0,13 t/ha

.

0,5

60

0

50 40

80

120

140

160

40

200

AL-K2O mg/kg

80

120

KUKORICA

160

200

Terméstöbblet (t/ha)

Relatív termés (%) 120

140 AL-K2O mg/kg

2,5

100

2

80 1,5

Terméstöbblet átlag 0,61 t/ha

60

Kísérletek száma 73 40

.

1

Átlag 90% 0,5

20 0

0 40

80

120

140 AL-K2O mg/kg

160

SÁRDI KATALIN_PREGA 40 2015 03 05

200

80

120

140 AL-K2O mg/kg

160

200

A szántóföldi tartamkísérletek eredményeinek alkalmazása a szaktanácsadás továbbfejlesztésében • Elsődleges kérdés: a kísérleti adatok tér- és időbeni kiterjeszthetősége (VÁRALLYAY 2009) • Alapvető korlát: a talajminta információja – Pontszerű = egy adott talajszelvényre ill. mélységre vonatkozik – Pillanatszerű = a mintavétel ill. mérés időpontjára vonatkozik A „reprezentatív” minta - bár követelmény – soha nem 100 %-os.

Függ: a szaktudástól és az érvényességre vonatkozó bizalomtól A szabadföldi kísérleteknél a kiválasztott kísérleti talajnak mint termőhelynek kell „reprezentatívnak” lennie ahhoz, hogy az eredményeket az elvárt megbízhatósággal tudjuk hasonló termőhelyi viszonyokra kiterjeszteni.

Ez a termőhelyi tényezők (domborzat, agro-ökológiai jellemzők pl. talajtulajdonságok, klimatikus adottságok stb.) nagy variabilitása miatt SÁRDI KATALIN_PREGA rendkívül nehéz.

2015 03 05

A tudományos háttér fejlesztésének célkitűzései A termőhely – növény/hozam – agrotechnika kapcsolatrendszerének részletesebb tisztázásával: – Szimulációs modellek (pl. CERES, CROP stb.)

– Statisztikai elemzések

• Integrált, multidiszciplináris adatbázisokból Pl. AIIR- Agroökológiai Integrált Információs Rendszer TIM – Talajvédelmi Információs Monitoring rendszer Az országos kutatási programok prioritásában ez egyelőre nem szerepel, javaslatok ellenére sem.

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

A tudományos alapokra épülő rendszer: az MTA TAKI – MTA MGKI új, költség- és környezetkímélő tápanyagellátási szaktanácsadási rendszer és Software (ProPlanta)

Innovációs Nagydíj 2008

Adatbázis: 1960 és 2000 között folytatott hazai trágyázási tartamkísérletek eredményei alkalmazás: kb. 650 ezer ha-on A Nemzeti Agrárgazdasági Kamara és a MTA Agrártudományi Kutatóközpontja együttműködési megállapodása alapján az egész országra kiterjeszti a tápanyagellátási rendszert.

További cél: a szolgáltatás kiterjesztése a talajminta- vételre

Összegzés • •

A hatékonyság javításához szükséges: A tudományos eredmények és az új távlatokat nyitó informatikai-technikai eszköztár (pl.geostatisztikai, távérzékelési módszerek) ésszerű integrálásával kialakított tápanyag-ellátási rendszer.

•

Ennek fontos elemeiként jelölhetők meg az alábbiak:

•

a talajmintavétel feltételének (szakirányú végzettség) bevezetése

•

A szabadföldi kísérleti eredmények további elemzése, feldolgozása

•

Integrált adatbázisok alapján létrehozott multi-diszciplináris kutatási programok

•

A mezőgazdasági tevékenység feltétel-rendszerének (szakirányú végzettség) bevezetése, továbbá a tápanyag-gazdálkodásban érintett szakemberek ismereteinek (felsőfokú oktatás, szakmai továbbképzés) bővítése.

SÁRDI KATALIN_PREGA 2015 03 05

Köszönöm megtisztelő figyelmüket!

SÁRDI KATALIN_PREGA Az inkák mezőgazdasági naptára. Peru, 17. század eleje 2015 03 05

SZAKIRODALMI FORRÁSOK CSATHÓ P. 1993. Kálium műtrágyahatásokat befolyásoló tényezők. Kandidátusi értekezés.

Budapest MTA TAKI. CSATHÓ P. -FODOR N. – NÉMETH T. – ÁRENDÁS T. 2008. A jövedelmezőség alapja: szakszerű talajmintavétel + megbízható trágyázási rendszer. Agrofórum, 19. évf. 8. pp.

32-35.

HAVLIN –BEATON -TISDALE 2005. SOIL FERTILITY AND FERTILIZERS. Seventh Edition. Pearson Prentice Hall New Jersey, USA. 2005.

JACKSON, M.L., 1958. Soil chemical analysis. Prentice-Hall, Inc. Englewood. Cliffs. N.J. USA. SARKADI J., NÉMETH T., KÁDÁR I. 1986. A talaj könnyen oldható tápanyagtartalmának heterogenitása. Agrokémia és Talajtan, Tom. 35. No. 3-4. pp. 295-306.

TAMÁS J. 2001. Precíziós mezőgazdaság. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó Budapest 2001.

TISDALE, S.L. 1967. Problems and opportunities in soil testing methods. In: Soil telsting and plan analysis. (ed. Stelly, M.). SSSA Madison, Wisconsin. USA. Id. VÁRALLYAY GY. 1950. A műtrágyázást irányító kísérletek és vizsgálatok. Agrokémia, 2:287-302.

VÁRALLYAY GY. 2009. A szabadföldi kísérletek eredményeinek tér- és időbeni kiterjeszthetősége. In: Tartamkísérletek jelentősége a növénytermesztés fejlesztésében. Martonvásár, 2009. okt. 15. pp. 7-20.

WHELAN, B. and J. TAYLOR 2013. Precision Agriculture for Grain Production Systems.

SÁRDI KATALIN_PREGA CSIRO Publishing.

2015 03 05