Az agrokémia kialakulása

A növénytáplálás alapja I.

Sosem felejtem el azt a napot, amikor először találkoztam az Agrokémia tudományágával. Alig múltam 18 éves, amikor megkaptam az értesítőt: felvettek az egyetemre. Nem is akármelyikre. Akkoriban még büszkén meséltük mindenkinek: mi georgikonosok leszünk/vagyunk. A Georgikon Magyarország első mezőgazdasági-felsőoktatási intézménye volt, 1797-ben nyitotta meg a kapuit. Ma már nem tudom nyomon követni, hogy hívják, nekem mindörökre Georgikon marad.

Amikor elkezdtem az egyetemi tanulmányaimat, még a Veszprémi Egyetemhez volt csatolva, mint keszthelyi kar, de befejezni már a Pannon Egyetemen fejeztem be. Most egy óriás agráregyetem része, mint Georgikon Campus, és a SZIE nevet viseli. Ami önmagában nem baj, ha megmaradnak az ottani több száz évre visszatekintő hagyományok. Imádtam „bulek” lenni, vagy a bálokat, amik manapság olyan ritkák; büszkén táncoltam a palotást a „sárguláson”, ezek mind-mind egyedi hagyományai voltak a georgikonos életnek. Az értesítő kézhezvétele után egyből fel is mentem az egyetem honlapjára, és elkezdtem kutatni, képeket néztem, szokásokról olvastam, jegyzeteket vadásztam és találtam is. Egy olyan jegyzetet, amit le sem tudtam tenni: Dr. habil Sárdi Katalin egyetemi docens Agrokémia kari jegyzetét. Egész nyáron azt böngésztem, vittem magammal strandra, nyaralni és talán akkor, ott, 18 évesen ez az élmény határozta meg az azóta eltelt sok-sok év érdeklődését, munkáját, mert azóta is ezzel foglalkozom. Ezt a témát boncolom, kutatom, tanulom – kisebb-nagyobb szünetekkel –, a növénytáplálást és annak jobb, rosszabb, bio, kevésbé bio, szerves, szervetlen, fenntartható, környezet számára terhelő, megújuló, hagyományőrző, iparosodott stb. változatát.

Az agrokémia kialakulása is minden bizonnyal hasonló érdeklődésű személyek állhatatos munkájának köszönhető. A növénytáplálás alapjainak leírása meghatározó volt és lesz is minden mezőgazdasággal foglalkozó szakember számára, és szerencsére egyre több kisgazdálkodó vagy hobbikertész számára is. Sok idős rokonunk, ismerősünk tudna nekünk mesélni praktikákról, tapasztalatokról, bevált receptekről a konyhakert művelését illetően, ami gyakorlatilag ugyanaz, mint amit a professzor asszony tudományosan leírt. Mindkét véglet és a közötte mozgó széles skálán való tájékozódás egyaránt fontos. Van, aki vegyjelek szintjén érti meg jobban, van, aki konyhanyelven, van, aki a kettő kombinációjából.

A növények táplálására irányuló igényünk az emberiség fejlődésével egyidős

Már az ókorban is odafigyeltek például Egyiptomban, hogy a Nílus kiöntése utáni árteret, amely tápanyagokban gazdag volt, ki tudják használni. Oda építkeztek, ott születtek városok, és gazdagodtak meg emberek. Ugyanakkor pont ez az ok vezérelte a rómaiakat, akik Kr. e. 146-ban elfoglalták Karthágót, a várost lerombolták, romjait pedig sóval hintették be – tanították sokáig még a történelemkönyvek is. Persze nem voltunk ott, nem tudhatjuk biztosan így történt-e, sok történelemkutató cáfolja az elméletet, mivel a só akkoriban elég drága és elérhetetlen árucikk volt, így sok szakember szerint nem pazarolták olyan felesleges dologra, mint a bosszú. De ki tudja?!

Azt tanították nekünk az egyetemen, hogy a tudományág megismeréséhez, az abban foglalt ismeretanyag elsajátításához feltétlenül szükséges megismernünk a kialakulásának történetét. Ezek a tankönyvek, szakkönyvek bevezető fejezetei, amiket általában senki nem olvas el. Pedig érdemes, hiszen az alapok rendkívül fontosak az élet minden területén. Nem termeszthetünk jó minőségű és kellő mennyiségű kultúrnövényt, ha nem ismerjük annak az alapigényeit. „Az agrokémia tudományterület legfőbb célja az eredményes növénytermesztés feltételeit biztosító, az ismeretek adott szintjén leghatékonyabb tápanyag-gazdálkodás megvalósítása.”

A tudományág kialakulását a XVI–XVII. századi megfigyelésekre vezetik vissza. Abban az időben mindenkinek az volt a hobbija tudományos körökben, hogy valamit megfigyeltek. (Ami nekünk ma már nagyon nagy szerencse.) Ebben az időszakban megfigyelésen alapuló észleléseiket célirányos kísérletekkel igyekeztek igazolni, majd az akkori kezdetleges szintű laboratóriumi körülmények között szerették volna a téziseiket bebizonyítani. Van, amit sikerült, van, amit nem. Érdekesség a tudomány világából, hogy nincs rossz eredmény, nincs kudarc egy-egy kísérletnél, mert az is adatot szolgáltat a következő kísérlethez, így fejlődik a tudomány. A laboratóriumi kísérleteket tudatosan beállított szabadföldi, szántóföldi kísérletek követték, aminek köszönhetően tudományosan megalapozták növényeink táplálását. Szinte ezzel egyidőben jött a felismerés a beismeréssel együtt, hogy a tápanyagokat szolgáló talajainkat védeni kell, sőt azok tápanyag-szolgáltató képességét fokozni is lehet. Ez maga az agrokémia.

A legelső megfigyelések magára a növényre, annak felépítésére, sejtjeinek összetételére irányultak, még az 1500-as években. 1563ban egy francia tudós leírta, hogy a növény elégetése után visszamaradt hamu egy sószerű anyag, amit Palissy szerint a növény a talajból vett fel, és azt valamilyen módon vissza kell juttatni. Az 1620-as években egymástól független angol (Bacon) és holland (Van Helmont) tudósok is a vizet tekintették a növény egyetlen táplálékának, ezt az elméletet még 1661-ben is újra, akkor hitelesnek tűnően bizonyította Boyle, és ez élt egészen 1674-ig, amikor a salétromot tartották a víz helyett a tápanyagnak.

A máskéntgondolkodók

1699-ben indult el a kutatás egy teljesen más irányba; Woodwar elismerte elődei munkásságát, és azokat ötvözve állított be fodormenta-kísérletet különböző vizeket felhasználva (folyóvizet, esővizet, szennyvizet). Ő írta le először, hogy a növények növekedése arányos a tisztátalan vízzel, azaz a vízben lévő szennyeződés mértékével. Újabb 50 évnek kellett eltelnie, mire megfogalmazták a növényi lúg kifejezést, ami gyakorlatilag a kálium jelentőségét írta le, és csak az 1700-as évek végén született meg a humuszelmélet, bár tévesen feltételezte, hogy azt a növények önmagában képesek felvenni, és bár az irány, a gondolat helyesnek bizonyult, mégis vagy egy évszázadra tévútra vezette az akkori tudósokat. Az 1770-es években kezdtek el a tudósok a növények légzésével foglalkozni. Ekkor úgy fogalmaztak, hogy a növények képesek az állati légzés káros hatásait visszafordítani; ennek felismerése Priestley nevéhez fűződik, ahogy a levegő oxigéntartalmának felismerése is, de a kettő közötti kapcsolatra nem ő jött rá, hanem tudóstársa, a francia Saussure írta le először a növények CO₂-elnyelését és O₂-kibocsátását. Ő azt vizsgálta, hogy a növények miként jutnak szénhez, mert számára az akkori eredményekből már látszott, hogy azt nem gyökéren keresztül veszik fel. Kimutatta, hogy a növények hamuja (hamualkotó elemek) és a nitrogén a talajból származik, de a szén a levegőből.

Tudományos munkásságának eredménye az a felismerés is, hogy a növények csak fény jelenlétében szabadítanak fel oxigént, sötétben ugyanúgy lélegeznek, mint az állatok. Ekkor 1804-et írtunk. A fentiekből látszik, hogy több mint kétszáz évvel ezelőtt megfogalmazták, hogy a növények hogyan veszik fel a tápanyagokat, hogyan lélegeznek, és váltanak ki oxigént. Leírták gyakorlatilag a ma ismert fotoszintézis alapját, és íme, kétszáz évvel később még mindig nem fordítunk kellő figyelmet a tápanyagmérlegre. Űrhajónk van azóta és szupergyors vonatunk, ahogy szupergyors internetünk is, de konkréten nem ismerek olyan gazdát, aki tápanyag-gazdálkodási terv és tápanyagmérleg készítésével töltené a téli, kora tavaszi napjait. Nem az ő hibájuk, szerintem nem is az ő feladatuk, hanem a talajszakértőké, növénytáplálási szaktanácsadóké lenne. Sajnos ehhez államilag elismert talajszakértő alig pár tucat van az országban, a szaktanácsadók pedig többségében nem függetlenek. A pontos terv készítéséhez elengedhetetlen a talaj paramétereinek ismerete, azaz bevizsgálása, így a szakértő mellett a laboratórium árát is meg kell fizetnünk (az egyetemeket nem lehet erre használni, pedig az alapparamétereket a hallgatók is el tudják végezni, és el is kell nekik sajátítani ezt a tudást a talajtangyakorlatok közben. Csak ők egy alapmintával dolgoznak, nem külsős mintával. Pedig lehetne, de ez egy másik kérdés).

Kutatók és kutatások a tápanyag-utánpótlás mentén

Liebig – a mezőgazdasági kémia egyik alapítója – nevét mindenki ismeri, aki a szakmában jártas. Justus von Liebig német vegyész számolt le a humuszelmélettel, és alkotta meg a minimumtörvényt. „Kiderítette mely elemek játszanak szerepet a növények táplálkozásában, és az egyes tápelemek egymáshoz való arányának jelentőségét is. Megállapította, hogy minden tápelemnek optimális mértékben kell a növény rendelkezésére állnia ahhoz, hogy a növény szintén optimálisan fejlődjön. Hiába jut hozzá a növény az összes tápelemhez, ha a foszfor nem elegendő a talajban, akkor a növény sárgulni fog, és végül elpusztul. Tétele szemléltetésére egy olyan öreg hordót használt, amelyiknek a dongái már különböző hosszúságig elkorhadtak. Azt mondta, hogy hiába egészséges a legtöbb donga, a hordót mégis csak a legjobban elkorhadt donga magasságáig lehet feltölteni, a növényélettan nyelvén; az van minimumban. Ma ezt a Liebig-féle minimumtörvénynek nevezzük, egy olyan összefüggés, ami a növényi élet sok területén használható. 1840-ben jelent meg Die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Agrikultur und Physiologie (A szerves kémia mezőgazdasági és élettani alkalmazása) című műve. A könyv igen nagy hatást váltott ki a mezőgazdasági szakemberek körében. Ebben a talaj elhasználódott ásványi anyagainak pótlására a műtrágyázást javasolta.

Liebeg munkássága nyomán létesítette Lawes és Gilbert az angliai Rodhamstedben azt a mezőgazdasági kísérleti állomást, ahol még ma is klasszikus tartamtrágyázási kísérleteket állítanak be, és amely még ma is világszerte elismert kutatóállomásként üzemel.

Az 1800-as évek végén már foglalkoztatta a kor tudósait a pillangósvirágúak egyedülálló különbözősége, és 1886-ra jutott el két német kutató arra a következtetésre, hogy a pillangósok nitrogénszükségletét a gyökérzónában a pillangósok gyökerén lévő gumókban megtelepedő baktériumok nitrogénasszimilációja látja el. A baktériumok mezőgazdasági kultúrnövényeink táplálásában betöltött szerepét 1886-ban írták le először. Azóta a biológiai és a kémiai vizsgálati módszerek és a műszeres analitikai vizsgálatok fejlődése lehetővé tette a növény táplálásának minél részletesebb megismerését, az elemek meghatározását, az anyagcsere-folyamatok feltárását és megértését, és rávilágított a külső tényezők, mint trágyázás, öntözés, vegyszerezés pozitív és negatív hatásaira is.

Természetesen számtalan magyar kutató is kellett mindehhez. Nem szabad megfeledkezni Tessedik Sámuel munkásságáról vagy Pethe Ferenc tudományos eredményeiről sem, aki az ősi Georgikon tanára volt, és ma is a nevét viseli a kollégium, tiszteletünket fejezve ki előtte. Pethe Ferenc Liebig felfedezését megelőzve írta le a növények ásványi táplálkozását. Nagy elődöknek járó tisztelettel említem még meg Nagyváthy János nevét, aki a talaj tápanyagainak visszapótlására elsőként alkalmazta az istállótrágyázást és a vetésforgót együttesen, és akinek tanácsait figyelembe véve alapította meg gróf Festetics György a Georgikont. A trágyázás alapelveit könyv formájában Kosutány Tamás foglalta össze, ahogyan Sigmund Elek a mezőgazdasági kémiát. Várallyay György a 20. század egyik legelismertebb talajtankutatója volt, rengeteg ismerettel gazdagította akkor és még most is az ifjú mezőgazdászok tudását a talajjal kapcsolatban. Az agrokémia alapjait évszázadokkal korábban letették, és évezredekkel korábban alkalmazták. Ma, a 21. században mondhatjuk, hogy minden kellő információval rendelkezünk. Rajtunk múlik, hogy végül azokat miként használjuk, ha egyáltalán használjuk. Lehetőségünk van olyan fenntartható, természetközeli és mégis intenzív gazdálkodásra, amely gazdasági előnyökkel járna, minőségi élelmiszert termelne, és óvja a környezetünket, vigyázza a bolygónkat.

Sipos Nikolett