A talajélet hatása a kalászosok terméseredményére, termésbiztonságára

A búza világszerte fogyasztott, fontos gabonafélénk. A globális népesség növekedése megköveteli a mezőgazdasági rendszerek gyors és fenntartható növekedését.

A genetikailag hatékony búzafajták fejlesztése jórészt megoldotta a búza iránti globális kereslet növekedésének a kiszolgálását, illetve a kórokozók elleni vegyszerek, a műtrágyák alkalmazása szintén előnyösnek bizonyult, de jelentős mértékben a környezet-egészségügy rovására. Hatékony alternatív környezetbarát stratégia a növényeken tenyésző hasznos mikroorganizmusok alkalmazása, amelyek képesek a növényi kórokozók elnyomására, a gazdanövény víz- és ásványianyag-elérhetőségének és felszívódásának fokozására, valamint a különböző stresszhatásokkal szembeni tolerancia növelésére.

A vegyszerek dominanciájának káros hatásai

Napjainkban a kórokozók, gyomok elleni védekezésben a környezetre veszélyes vegyszerek túlzott használata dominál, míg az agronómiai tulajdonságok, különösen a terméshozam javításában a műtrágyák túlzott használata a jellemző. Ezek a szintetikus szerek azonban megváltoztatják a talaj és a víz tulajdonságait: degradálják fizikai, kémiai és biológiai képességeit. A mezőgazdasági vegyszerek, például a gombaölők, peszticidek, rovarirtó szerek és gyomirtó szerek hátránya a környezetszennyezés, amellett, hogy jelentősen megváltoztatják a gazdanövényfajokhoz kapcsolódó mikrobák összetételét. A probléma enyhítésére az egyik megoldás a környezetileg és biológiailag kevésbé káros mezőgazdasági vegyszerek alkalmazása. Eddig azonban csak néhány ilyen vegyszert vizsgáltak meg. A neonikotinoid rovarirtó szerek és a glifozát gyomirtó szerek nem vagy csak minimális negatív hatást gyakorolnak a búza rizoszféra-mikrobaközösségeire (Li et al., 2018; Malalgoda et al., 2020). Általában a szervetlen nitrogénműtrágya kijuttatása negatívan befolyásolja a baktériumközösség szerkezetének stabilitását, valamint csökkenti a diverzitást, valamint az acidobaktériumok és a Planctomycetes jelentős kimerülését okozza (Kavamura et al., 2018). A szántás is csökkenti a baktériumok diverzitását, valamint kiemelkedően káros hatással van a gombás közösségekre (Yin et al., 2010). Az őszi búzában a gyökérfelszín és a rizoszféra baktériumközösségeit befolyásolták a kezelési gyakorlatok (hagyományos vs. bió), míg a talajművelés a gombaközösségeket (Hartman et al., 2018). A bakteriális diverzitást csökkentő monokultúrához (Mayer és mtsai., 2019) képest a napraforgó vagy kukorica vetésforgónak pozitív hatása volt a baktériumközösségekre (Wen et al., 2016). A búzában a talaj tulajdonságai, például a pH, a textúra, a szerves és szervetlen tartalom szintén befolyásolják a mikrobiális közösség profilját (Fan et al., 2017, 2018; Schlatter és mtsai, 2019).

A mikrobák szolgáltatásai

A növények terméshozamának, a biotikus és abiotikus tényezőkkel szembeni toleranciának a környezet megváltoztatása nélkül történő javításának egyik ígéretes módja a növények föld feletti és föld alatti részeiben jelen lévő jótékony mikroorganizmusok kihasználása. A növényi részeket számtalan mikroorganizmus kolonizálja, amelyek közül sok jótékony hatással van a növényekre. A mikrobák által használt fő stratégiák, amelyek segíthetik a gazdanövényeket a stressz elleni küzdelemben, többek között a következők: (a) erőforrásverseny a potenciális káros kórokozókkal a biotikus stressz mérséklése érdekében, (b) a kórokozók növekedésének és fejlődésének gátlása bizonyos vegyi anyagok kiválasztásával, (c) szisztémás szerzett rezisztencia (SAR) indukálása gazdafajban, (d) sók, toxikus és/vagy nehézfémek kelátképzése a só- és nehézfémstressz elleni szerek kiválasztásával, (e) számos génreakció és fiziológiai folyamatok kiváltása, amelyek lehetővé teszik a gazdafaj számára, hogy ellenálljon a szárazságnak és a hőmérsékleti stressznek. Ezen túlmenően a gazdaszervezet védekező válasza viszont meghatározza a mikrobiális közösség szerkezetét (Jones et al., 2019). A mikrobák másodlagos metabolitokat termelhetnek, amelyek elnyomják a gazdaszervezet kórokozóit, vagy erőforrás-versenyt mutatnak a gazdapatogénekkel a gazdaszervezet védelme érdekében (Teixeira és mtsai., 2019).

A gombák kiemelkedő szerepe

A búzák esetében szinte minden növényi részen az átlagosnál nagyobb hangsúlyt kapnak a gombák. A föld feletti növényi részek között (levél, szár, virágzat és a magvak), valamint a föld alatti részeknél (a növényi gyökerek felszíne és a növényi gyökerek közelében lévő talaj) egyaránt magasabb gombás kolonizáltságot mértek a gomba : baktérium tömegarányban, mint egyéb szántóföldi termesztett lágy szárú növények esetében. A búza szöveteiben nagyobb volt a gombaközösség abundanciája és diverzitása, beleértve a gyökereket, a tüskéket, a kalász alatti első szárat és a szár alapját, valamint a búza rizoszféráját. A búzák esetében az optimális gomba : baktérium arány 1 : 1, amellyel szemben a szerző saját mérései leggyakrabban 0,1–0,3 G : B arányt mutatnak. Ez azt jelzi, hogy legtöbb termőföldön a búzák egy jelentős mikrobiológiai szolgáltatási szinttől esnek el.

A búza mikrobiomprofilja térben és időben dinamikus

A gazdafajokhoz kapcsolódó mikrobiomprofil a növényi résztől, a fejlődési szakasztól és a környezeti feltételektől függően változik. Mindegyik szakasz vagy állapot bizonyos mikrobiális csoportok dominanciáját mutatja, amelyek pozitív vagy negatív fiziológiai hatást gyakorolnak a gazdaszervezetre. Egy mikrobiális faj növekedése jelentősen megváltoztathatja a gazdanövényhez kapcsolódó mikrobaprofilt. Emellett a mikrobiális profil a talajmélység függvényében is változik a termőtalajban dúsított Proteobacteriota és az altalajban dúsított Firmicutes és Bacteroidota esetében (Uksa et al., 2017; Schlatter et al., 2020). A gazdaszervezethez kapcsolódó mikrobiális terhelés a magról terjesztett mikrobákból származhat, amelyek megtelepednek a fejlődő növényben. A gazdafaj nagyobb mértékben befolyásolja a gyökér mikrobiomját is (Cordero et al., 2020). Még a gazdafajok különböző részei is jelentős eltéréseket mutatnak a mikrobiális közösség szerkezetében, a Proteobacteriota dominál a gyökérendoszférában, míg a Firmicutes és az Actinobacteriota gyakrabban fordult elő a levél endoszférájában (Robinson et al., 2016 b). Úgy találták, hogy a környezeti tényezők jobban befolyásolják a filoszféra mikrobiomját, mint a búza rizoszféráját (Latz et al., 2021). Ezenkívül a rizoszféra mikrobiomjában a gazdaszervezet által vezérelt szezonális eltéréseket figyeltek meg búzában (Donn et al., 2015). Ez erős bizonyíték arra, hogy a gazdafajok befolyásolják a mikrobiális profilt.

Megoldási lehetőségek

A növény–mikroba kölcsönhatás ökofiziológiája nagyon bonyolult és szövevényes. A szerző egyetért azzal a meglátással, hogy ennek összetettsége olyan bonyolult, hogy a szintetikus gazdálkodásba beleszokott emberi irányítás lehetősége kizárt. A természetes környezetben a növények számtalan biotikus és abiotikus stressznek vannak kitéve, ezért a védekezési reakcióik nagyon összetettek. Éppen ezért a legjobb stratégia az lehet, ha olyan megoldásokat alkalmazunk, amelyek célja a legnagyobb mikrobiológiai diverzitás támogatása a talajban és a növény felszínén. A támogatási folyamat háromirányú. Egyrészt csökkenteni kell a mikrobiális élet magasrendű működését tönkretevő körülményeket: minimalizálni kell a talajművelést, kivonni a nitrátalapú műtrágyákat, csökkenteni minden egyéb szintetikus műtrágya és növényvédő szer felhasználását. Másrészt javítani kell a mikrobiológiai életet támogató feltételeket: juttassunk ki szerves anyagot, alkalmazzunk takarónövényeket, törekedjünk a növénytársításokra. Búza esetében kiváló eredményeket mutat az egyszerre vetett vagy tavasszal rászórt bíborhere-társítás. Harmadrészt juttassunk ki magas minőségű mikrobiológiai szereket a növény különböző fenofázisaiban. A jó minőségű komposzt adja a legnagyobb mikrobiológia spektrumot a talaj és a növény számára. A már megszokott baktériumtrágya-márkák mellett hamarosan megjelennek a szilárd, komposztalapú talajoltó anyagok is. A búza növekedése során pedig bátran használjunk folyadék mikrobiális szereket, különösen a mag csávázására (komposztlevek, mikorrhizagombák), a bokrosodás és a virágzás idején. Annak a gazdának, aki lépést akar tartani a világban történő változásokkal, legyen az környezeti vagy inputanyag-kihívás, muszáj azonnali lépéseket tennie a talajélet intenzív védelmére és fokozására.

Szőllősi Gábor
Agrofutura Kft.