Bi®ológiai talajművelés: termésnövelők, biostimulánsok és bioeffektív megoldások

Az egészséges termőtalaj olyan különleges rendszer (ökoszisztéma), ami önműködő módon, a saját rendje, törvényei, a saját életereje által, természetesen képes a növényeket ellátni. Ezzel szemben az intenzív, a termésre, a hozamra figyelő gazdálkodás során a növénytáplálást, az elvárt termékenységet, de a növényvédelmet is külsőleg, műtrágyákkal, egyéb kémiai növényvédő szerekkel, mesterséges, művi úton lehet elérni. A lehetséges negatív ökológiai következmények miatt terjednek az élő mikroorganizmusokat vagy azok anyagait, enzimeit, kivonatait is tartalmazó termésnövelők, bio- vagy baktérium-trágyák, illetve biostimuláns termékek. Az életigenlő biológiai alapú talajművelés során az ember szerepe, hogy önmagát is a rendszer, az ökoszisztéma részének tekintve környezetbarát és fenntartható bioeffektív módon avatkozzon be a természet rend-jébe.

6. rész:

Mikrobiális sokféleség és élő talaj a lábunk alatt

Az 1 főre jutó művelhető földterület nagysága a világban az 1960-as években kimutatott 0,4 ha-ról napjainkra 0,2 ha-ra csökkent. Ennek elsődleges okaként a nemzetközi jelentések a népesség növekedését, ezáltal a városi infrastruktúra és közlekedés miatt kieső termőföld-vesztést és az emberi (antropogén) negatív hatásokat jelölik meg. Ezzel párhuzamosan nyilvánvalóvá vált, hogy a termőtalaj hasznos mikroszervezeteinek a jelenléte és működőképessége olyan fontos talajtani, mezőgazdasági és környezetvédelmi érdek, amitől nem lehet eltekinteni. A táplálékháló szervezetek nélkül a talaj nem tölthetné be azt a tápanyag-szolgáltató és a környezetvédelmi károkat is kivédő puffer szerepét, amely elsődleges fontosságú a fenntarthatóság, az optimális talajerőgazdálkodás szempontjából. A talajélőlények, ezen belül is különösen a mikroorganizmusok mennyiségének, faji sokféleségének (diverzitás) és működőképességüknek (funkcionálás) a rendszeres ellenőrzésére is szükség van ezért a környezeti állapotvizsgálatok során.

Talajképződés és pusztulás

Szakirodalmi adatok 200-1000 év közé teszik azt az időszakot, ami szükséges ahhoz, hogy természetes körülmények között 2,5 cm vastagságú új feltalaj képződjön (FAO-adatok szerint). Az intenzív iparosodás megközelítőleg 200 éve alatt ugyanakkor Európában 0,5 millió terület vált szennyezetté. Mindemellett a művelésre alkalmas földterület 12%-át (115 millió hektárt) a vízerózió, 6%-át (42 millió ha-t) pedig a szélerózió is fenyegeti. Az európai talajok 42%-án a szerves-anyag-tartalom kevesebb, mint 2%, ami különösen Dél-Európában jelent a talajtermékenységet fenyegető veszélyt a globális klímaváltozás szempontjából. A mediterrán régiókra az Európai Unió EIP AGRI ún. FOCUS programja is külön a szervesanyagok megóvását célzó munkaprogramot hozott létre, „Soil organic matter in mediterranean regions” címmel, ahol szakemberek és a földet művelő gazdák is hatékony megoldásokat dolgoztak ki (https://ec.europa.eu/eip/agriculture/en/content/eip-agri-focus-group-soil-organic-matter-content-mediterranean-regions-final-report).

A talaj széntartalékainak fogyását okozza a klímaváltozás miatt bekövetkező felfokozott biológiai aktivitás is. Az előre megjósolt 2,0-6,3^oC hőmérséklet-emelkedés tovább növeli a mezőgazdaság vízigényét is a kevesebb csapadék és a szárazság növekedése miatt. Új mezőgazdasági növényekre van szükség, kiemelkedő víz- és tápanyag-hasznosítási képességgel ahhoz, hogy a talajok mikrobiológiai kapacitása jobban kihasználható lehessen. A mikroorganizmusokkal lehet elérni a műtrágyák és a peszticidek felhasználásának a csökkentését, vagy kizárását is és ezáltal a természeti, biológiai folyamatokra történő ökoszisztéma-alapú, fokozott odafigyelést.

A talajbiológiai aktivitást veszélyeztető környezeti tényezőket mutatja be a táblázat.

A talajéletet, a talajbiológiai aktivitást veszélyeztető környezeti tényezők és azok felismerése a talajtulajdonságok vizsgálatával

Talajminőség és biológiai sokféleség

A talajéletet nem elég csupán mennyiségi mutatókkal jellemezni. A szerves anyagok visszapótlása már egyértelmű, ha a talaj feltételes megújuló-képességére gondolunk. Bármilyen formában adott szerves humuszanyag képes megnövelni a lebontóképes szervezetek számát és ezzel a talaj termékenységének a kívánalmait is mennyiségi szempontból, de hogy az összetétel minőségileg hogyan alakul, arra általában kevés figyelmet fordítunk. A mennyiség mellett tudni kellene azt is, hogy a bevitt anyagokkal milyen mikrobiológiai változások mennek végbe. Milyen fajok, milyen tápanyagokat tudnak hasznosítani, vannak-e lebontóképes, vagy egyéb létfontosságú anyagcsere-enzimjeik, azok tudnak-e érvényesülni az egyéb környezeti körülmények által… stb.? A biológiai működőképesség pedig olyan fontos tulajdonság, amellyel a talajok környezeti (stressz)tényezőket kivédő, vagy helyreállító puffer-képessége, vagy az ún. talaj-eredetű patogén mikrobákat távol-tartó egészségi állapota is kimutatható.

Az istállótrágyák hiányában az egyéb (ún. „alternatív”) szervesanyagok felhasználására is rá lehetünk utalva. Ilyen talaj-adalékok lehetnek a mezőgazdasági hulladékokat hasznosító komposztok, az anaerob módon előállított, vagy a biogáz-termelésnél keletkező fermentumok és fermentlevek is. Ezek mezőgazdasági területekre való kihelyezése, de az ún. lakossági (kommunális) szennyvíziszapok talajokba történő injektálása is alkalmazott eljárások, az élelmiszer-minőségi és biztonsági szempontok vagy a nehézfémek határértékeinek a figyelembe-vétele mellett. Az ilyen alternatív szervesanyag-kihelyezésnek legfontosabb előnyei a talajokban a tápanyagok és a víz hozzáférésének a javulása, ami közvetve pozitívan befolyásolja, azaz javítja a talajbiológiai aktív tevékenységet.

A rövid távú előnyök mellett azonban a tartós alkalmazásnál jelentkező egyéb következményekkel is számolni kell. Melyek ezek?

1. A tartós alkalmazás során veszélyessé válhatnak azok az elemek, amelyeket optimális dózisban nyomelemeknek nevezünk, mivel csak nyomokban van rájuk szükség. Feldúsulva azonban már nehézfémként viselkednek, és toxikus tüneteket is okozhatnak a talaj-növény-állat-ember táplálékláncban (az Elemek Periódusos Rendszerében megközelítőleg 90 elemből 55 ilyennel számolhatunk).

2. A megnövekedett mennyiségű „könnyű táplálék”, azaz a felvehető tápelemek hatására a növények is a könnyebb megoldást választják. Egyértelműen és sok esetben visszavonhatatlanul (irreverzibilis módon) csökken a hasznos szimbiózisok aránya. Ezt a foszfor(P)-felvételt segítő mikorrhiza gombáknál és a biológiai nitrogén(N)-kötő baktériumoknál is ki lehetett mutatni. A hasznos szimbiózis mértéke csökkent a bevitt szerves vagy szervetlen (mű-)trágyaszerek hatására, mivel a növény már kívülről megkapta azokat a makro-elemeket, (N, P, K) amik a fő táplálékát jelentik.

3. A hasznos szimbionta mikroorganizmusokkal ellentétes tendenciát találunk a potenciális patogéneknél, így pl. az ún. „coli-titer” is növekszik, vagy az egyéb enterális (bélcsatornából származó) baktériumok, különösen a túlélőképes spórások száma is megnőhet. A potenciális kórokozók előfordulása, veszélye fokozódik az intenzív műtrágya-használat miatt elsavanyodott talajokon.

A faji sokféleség alakulását vizsgálhatjuk mennyiségi és minőségi szempontok alapján. A tartós tápanyagbevitel is és a fokozatosan feldúsuló nehézfémek is csökkentik a biológiai N₂-kötésre képes Rhizobium baktériumok mennyiségét és működőképességük is rosszabbodik. Bizonyos hatóidő, folyamatos és tartós felhasználás után eljuthatunk addig a pontig, amikor már ezek a hasznos mikroorganizmusok a talajokból vagy kipusztulnak, vagy ha még marad belőlük, akkor a működőképességük (pl. szimbiózisképesség, gazdanövény-felismerés, vagy N-kötő képesség) szűnik meg.

A leromlott szerkezetű és gyér tápanyagviszonyokkal jellemezhető mezőgazdasági talajban a nagy szervesanyag-tartalmú szennyvíziszapok adagolása kedvező egy bizonyos ideig, a 200 mgkg^-1 Zn mennyiség eléréséig. Az erdőtalajban ugyanakkor fokozatos diverzitás és mikrobiális aktivitás-csökkenés jelentkezik. Amennyiben a cink (Zn) nehézfém mennyisége elérte a 300 mg/kg határértéket a talajban, akkor a baktériumos, természetes biológiai nitrogén-kötés teljes megszűnése következett be mindegyik vizsgált talajban.

Ezt mutatja be a következő grafikon.

A biológiai nitrogén-kötésre képes Rhizobium baktériumok számának (faji sokféleségének) a csökkenése a 16 évig tartó szennyvíziszap-kihelyezés és a feldúsuló Zn nehézfém hatására (EU-Kp4-STEP projektben)

A mikrobiológiai kezelések, a talajoltások szükségessége

A talajokban a szerves anyagok mennyiségét és minőségét, mint az egyik legfontosabb feltételt, folyamatosan figyelemmel kell kísérni. A szerves anyagok nélkül a termőtalaj természetes működőképessége, termékenysége nem tartható fenn, illetve csak mesterséges és művi úton történő tápelemek folyamatos pótlásával biztosítható.

A környezeti stresszhatások során ez a természetes biológiai aktivitás gyakran sérül. Megtévesztő az, hogy az alternatív szervesanyagok kezdeti kedvező hatása is bizonyos mikroorganizmusokra kedvezőtlen hatású lehet már az azonnali alkalmazásnál is, de még kifejezettebb ez a tartós és folyamatos talajkezeléseknél.

A talajok rendszeres monitoringjával a kedvező, az átmenetileg kedvező és bizonyos kezelésekkel a folyamatosan romló hatások is megállapíthatók. Kimutatást nyert, hogy a hasznos, a növénynek tápanyagokat és a környezeti stressz-körülmények jobb elviselését is biztosító szimbionta baktériumok és gombák különösen érzékenyek a talajkörülményekre. Így a hasznos tevékenység (a mikroorganizmusok száma) is erősen csökkenhet. Az intenzív mezőgazdasági körülmények között alkalmazott egyes gyomirtószerek például erősen csökkentik a talajban az összes kitenyészthető mikrobaszámot és a szabadon élő nitrogén-kötő baktériumok számát is. A felvehető tápelemeket nagy mennyiségben tartalmazó szennyvíz hatására az összes csíraszám tízszereződhet, de ha ugyanezzel párhuzamosan gyomirtószer-adagolás is történik, akkor a mikrobák sejtszámnövekedése nem következik be, és a kontrol-csíraszám is a vegyszermentes talajhoz viszonyítva az ötödére csökken.

A sugárgombák és a spórás baktériumok ugyanakkor viszonylag kevésbé reagálnak ezekre a talaj-kezelésekre. Mindebből következik, hogy az egyes mikroorganizmus-csoportok érzékenysége eltérő. Az eredményekből azonban megállapítható, hogy melyek azok a mikroorganizmusok, amelyeket egy adott talajban pótolni, kiegészíteni szükséges a mikrobiális talajoltások során.

Mivel a biológiai nitrogén-kötésre képes baktériumok száma a leginkább változó talajtulajdonság, ezért nem véletlen, hogy a legtöbb hazai, kereskedelmi oltóanyag tartalmaz valamilyen típusú nitrogén-kötő baktériumot. Leginkább a nem szimbionta, szabadon élő Azotobacter fajok fordulnak elő az ún. „baktérium-trágyákban”, illetve az asszociatív szimbiózisra képes, az egyszikű gabona-félékkel együttélő Azospirillum genusz tagjai is gyakran szerepelnek. Ezekre a baktériumokra mindig szükség van, vagy szükség lehet a talajokban, mivel a nitrogén hiánya az egyik legnagyobb akadályozó tényező a talajok termékenységének a megnyilvánulásánál. A szén-nitrogén (C:N) aránynak értékének a javulásával, azaz a C:N=12 körüli értéknél a szerves anyagok lebomlása és ezzel együtt a mikrobiális aktivitás és a növény-növekedési képesség is csak javul, növekszik. A nitrogén-kötő baktériumok hozzátartoznak a leromlott talajok vitalizálásához, és javítják a talajregenerációt, megújuló-képességet.

A nitrogén-kötők mellett a foszfor-felvételt javító mikroorganizmusok is az oltóanyagok másik fő komponensét adják. Az agyagásványokhoz erősen kötődő és ezért nehezen felvehető foszfor oldhatóságának a javítására baktériumok és gombák is képesek lehetnek. A spórás baktériumok száma is csökkenhet ugyanakkor a gyomirtószer-kezelések hatására. Az oltóanyagok ilyen meggondolásból ezért spórás P-oldó mikrobákat is tartalmazhatnak.

Néhány mikrobacsoport kitenyészthető csíraszámának alakulása a talajban nagy szervesanyag-tartalmú szennyvíz- és a gabonafélék gyomoirtására alkalmazott klórszulfuron herbicid hatására

Látható tehát, hogy előzetes vizsgálatokra, egyfajta talaj-monitoringra van szükség ahhoz, hogy egy-egy talaj minőségét, tápanyagszolgáltató képességét és az abban szerepet játszó mikroorganizmusok mennyiségét és működőképességét megítélhessük. Ez különösen indokolt a szervesanyagokban szegény, leromlott, vagy szennyezett talajokban, ahol a megfelelő talajfunkciók visszaállítása csak az arra alkalmas fizikai-kémiai és/vagy biológiai kezelésekkel lehetséges.

Olyan bioeffektív (www.biofector.info) megoldásokra van szükség, ahol az élő szervezeteket tartalmazó oltóanyagok, baktériumtrágyák összetétele és működőképessége is igazodik az adott talajhoz és a kialakítandó talaj-növény–rendszerhez. Az adott lehetőségeket és megoldásokat, valamint egyszeri, vagy rendszeres talajmonitoring szolgáltatást EU-Fp7-es projekt-háttérrel ajánljuk.

Prof. Dr. Biró Borbála
egyetemi tanár
[email protected]