Hitek és tévhitek a talajoltó készítményekről
- rész: A termésnövelők csíraszáma és az eredményesség fokozási lehetőségei
A talajerőhöz és a talajok jobb működéséhez az állati trágyák mellett vagy azok hiányában a termésnövelőkhöz sorolt mikrobiális talajoltók, közismert nevükön a baktériumtrágyák használata virágkorát éli. Mégis megosztja a gazdákat az alkalmazás: vannak, akik teljes meggyőződésből, és vannak, akik csak fenntartásokkal tudják azokat elfogadni. Kérdés tehát még a tényleges, irányított felhasználásukat követő 100 év múlva is (…felhasználásuk óta eltelt 100 év múltán is), hogy vajon mikor és milyen feltételekkel tudunk „feltétlenül” előnyt kovácsolni ezekkel? Van-e „tuti” tipp, és hol tudjuk az „ígéreteket” bizonyosságra váltani? A cikksorozatban a lehetséges kedvező hatásokat és alkalmazási módokat vesszük sorra, kitérve a korlátozó és a bizonytalansági tényezőkre is. Tanuljunk, vizsgálódjunk együtt.
A mindennapi gyakorlatban a mikrobiális oltóanyagok felhasználása meglehetősen általános és egységes rendszert követ. A talajokba kipermetezett talajoltó-mennyiség nem nagy eltérést mutat az ajánlások szerint. A mennyiséget leginkább az határozza meg, hogy a készítményben mennyi a kimutatható összes csíraszám, amit mindegyik kereskedelmi terméknél fel kell tüntetni. A csíraszám-értékeket a készítmény kiszerelési formája alapján adják meg, így folyékony kultúrákban 1 ml szuszpenzióban, szilárd hordozónál pedig az 1 gramm anyagra vonatkoztatott kitenyészthető csíraszám-értékek szerepelnek, mármint azok, amelyek a vizsgálat pillanatában benne voltak, vagy kimutathatók voltak. A mikroorganizmusok egy része a készítményben lehet ugyanis életképes, de nem számolható (VBNC), dormans, alvó vagy nyugalmi állapotban is. Ez attól függhet, hogy mennyi idő telt el a felszaporítást követően, mennyi tápanyag áll rendelkezésre, mennyire versenyképesek az egyedek, milyen sokan vannak stb. A kitenyésztés így csak egy tájékoztató adat. Egyértelmű ugyanis, hogy mivel élő organizmusokról van szó, azok száma a felhasználásig is csökkenhet, bár a gyártók mindent megtesznek ennek elkerülésére és lehetőleg az adott kitenyészthető sejtszám biztosítására.
A kiindulási csíraszámtól függően ajánlhatják aztán a forgalmazók a hektáronkénti 1, 10 vagy akár a 20 liter oltóanyag-mennyiséget is. Ez az ajánlás egy átlagos érték, ezt a forgalmazók általánosan egységesen javasolják, anélkül, hogy figyelembe vennék az adott kezelendő talajban megtalálható mikrobaszámokat.
Az oltóanyagok csíraszáma a készítményben és a talajokban
Vegyük például az oltóanyagoknak az általánosan javasolt kiadagolási gyakorlatát és a javasolt élő, kitenyészthető csíraszám/ml oltóanyag „titert”! Ez azt jelenti, hogy az 1 liter oltóanyag-készítmény átlagos milliliterenkénti csíraszáma 107-en, illetve más jelöléssel 10(7), ami 10 millió (10.000.000) baktériumot jelent 1 ml szuszpenzióban (a 7 a nullák számát jelöli az 1-es után). Az 1 l vásárolt készítménnyel így 10 milliárd (10.000.000.000) baktérium kerül kiszórásra az 1 ha talaj felületére. A művelt réteget (felső 20 cm-t) figyelembe véve 1 g talajra (1 dm3 talajt 1,4 kg-nak véve), így átlagosan 3,6 baktérium, azaz 3-4 baktérium/g talaj jut. Ha a kukorica átlagos tőszámát 70.000/ha-nak vesszük, akkor az 1 magra jutó oltóanyag ugyanezt a számolást alkalmazva maximum 40 baktériumot jelent az 1l mikrobiális oltóanyag felhasználásánál, illetve 400 baktériumot szemenként a 10 l-es kiadagolásnál (1. táblázat).
Tipp: A biztosabb „precíziós” oltóanyag-adagok és a szükségesség megállapításához is érdemes összehangolni a kiadandó mennyiségeket egyéb talaj-növény adatokkal. Előzetes talajbiológiai monitoring vizsgálatokkal pontosítható (lenne), hogy milyen és mennyi mikroba van, illetve kellhet az adott talajhoz és/vagy gazdanövényhez.
Ennek a mennyiségnek a megítélésénél érdemes figyelembe venni, hogy az átlagos talajok 1 grammjában a baktériumok kitenyészthető csíraszáma 10(8)-ikon, azaz 100 millió, a mikroszkopikus gombáké pedig 10(4)-iken, azaz 10.000 db. Ezekhez viszonyítva adagolunk a talajba további „katonákat”. A talajban az adott helyen levő (natív) mikrobák nem tudnak teljes aktivitást kifejteni, megközelítőleg az összes mikroba 70%-a inaktív, alvó (dormans) állapotban van, mivel vagy nincs elég tápanyag, vagy valamilyen környezeti tényező (vízhiány, magas hőmérséklet, nagy sótartalom, talajsavanyúság, vagy lúgosság) akadályozza az életképességüket. A külsőleg bevitt látszólag kisebbségben levő kevés számú mikroba sok esetben csak felébreszti a honos helyben lakókat, hogy védje meg az élőhelyét a „jogtalan betolakodónak” gondolt oltóanyag-törzsek ellen. A talaj–növény–mikroba-rendszerben a kémiai kommunikáció olyan, nem látható eredményre is vezethet, aminek nem a mennyiségi, hanem a minőségi következménye jelentkezhet (például amikor a növény immunrendszere lesz jobb és ellenállhat egy kórokozó támadásának). A „termésnövelő” kifejezés helyett tehát a „növény-erősítő, „növénykondícionáló” kifejezések jobban kifejezik ezt a hatást az angol megfelelőjük (plant-strenghtening products) szerint.
Ettől függetlenül az oltóanyag mennyiségét és így a vélt hatékonyságát is lehet erősíteni akkor, ha nem egyenletesen keverjük a talajba a terület teljes egészén, hanem „láb alá” (under-foot) adjuk azt, a magvak közelébe. A kukoricánál például együtt történhet a kiadagolás a vetéssel egy menetben a tápanyagokkal, és az oltóanyagot is a sorba, az elvetett magra, vagy mellé adagolva. Ezzel a módszerrel a tényleges, 1 magra jutó csíraszám 5-10-szer nagyobb lehet a teljes terület 1 g talajára jutó mennyiségnél.
Tipp: A mikrobiális oltóanyagok hatékonysága a csíraszámtól függően is változik. A termékben található kitenyészthető mikroba csíraszámokat érdemes figyelembe venni és az alkalmazást ahhoz is igazítani. Az élő csíraszám mikroszkóposan is ellenőrizhető az alkalmazás előtt.
A készítmények csíraszám-értékei nem azonosak, de ezt a termékeken rendre fel kell tüntetni. Ha az 1 ml termékben az átlagos 10(7)-en értéknél 2 nagyságrenddel több, azaz 10(9)-en van akkor ez már 100-szoros csíraszám-többletet jelent.
Tipp: A mikrobiális oltások hatékonysága növelhető, ha nem a teljes területre, hanem csak a sorokba, a magvak közelébe, vagy a magvakra rétegezve, esetleg rászárítva történik az oltás az adott technológiától függően.
Az oltóanyagok mikrobáinak elvárt tevékenysége akkor a leghatékonyabb, ha azok alkalmazása a magra csávázással történik. A mikrobiális oltások kezdetén ezzel a módszerrel lényegesen több csíraszámot lehetett közvetlenül a mag felületére rétegezni. A magcsávázás előnye volt még, hogy rétegesen lehetett hozzáadni a magvakhoz az adott jótékony hatású baktériumokat, és külön külső rétegben még azokat a növényvédő szereket (pl. a fungicideket) is, amelyek így kisebb mennyiségben meg tudták védeni a csírázó magvakat a talajeredetű potenciális kórokozó gombáktól (pl. a Fusarium fajoktól). Napjainkban a növényvédőszerek csökkentési gyakorlata újra előhozhatja ezeket az alkalmazási módszereket, különösen a kertészeti alkalmazásoknál.
- táblázat: A mikrobiális oltóanyagokkal az 1 gramm talajra vagy az 1 db kukoricamagra jutó mikroba-számok a készítmények kiadagolási mennyiségétől függően
A többszöri oltás hatékonyabb? A mikrobiális oltóanyagokkal kapcsolatosan az előző fejtegetésből is következhet az, hogy ha többet vagy esetleg többször adagoljuk azt a talaj–növény-rendszerbe, akkor vélhetően jobb hatásfokot (termésnövelést) fogunk elérni. Ez az elgondolás sem állja meg azonban teljes mértékig a helyét.
Az almatermésűeknél ismert „újratelepítési betegség”, az úgynevezett „talajuntság” jelenségnél például lehetett jobb növénynövekedést elérni, ha a gyökér felszínét (rhizoplán) és a gyökérkörnyezetet, a talajt is feltöltöttük a jótékony hatású, növénynövekedés-serkentő (PGPR, plant-growth promoting) rhizobaktériumokkal („A” kezelés). Ezek a baktériumok segítik a növényke vasellátását, de egyúttal akadályozzák a potenciális kórokozók (a talajuntság jelenséghez hozzájáruló Pythium gombák vashoz jutását). A PGPR baktériumok a gyors szaporodásukkal is kiszoríthatják a kórokozókat a gyökértől.
Az egyszeres (1x-B) és a háromszoros (3x-C) oltás között azonban nem volt különbség, azaz elég volt a növénykének, hogy a gyökérrendszer, a rhizoszféra telítődjön a baktériumokkal. A hatszoros (6X-D) oltás előnye abban van, hogy a növekvő növénykének az ellátását folyamatosan tudta biztosítani a növekedéssel és a környezeti változásokkal arányosan a megismételt oltás.
- ábra. Az almamagoncok magassági növekedése kecskeméti, „talajunt” talajban. Kezelések: A=gyökéroltás, B=gyökér- és talajoltás, C=gyökér- és 3x-os talajoltás, D=gyökér- és 6x-os talajoltás (Biró és tsai, 1998)
A jótékony Pseudomonas baktériumtörzsek különböző növényekről lettek izolálva (Csf93-csillagfürt; BK23-burgonya kötött talaj; Bh15-burgonya homok-talaj és Al15-alma), de ez nem jelentett különbséget a hatásukban. Az almáról izolált törzsek nem adtak jobb eredményt, mint a burgonyáról vagy a csillagfürtről származók, de mindegyik izolátum vaskelát (sziderofor) anyagok kiválasztására volt képes (1. ábra).
Tipp: A növénynövekedés-serkentő (PGPR) Pseudomonas baktériumok vaskelát (sziderofor) anyag kiválasztásuk alapján javítják a növény tápanyag-(Fe-)ellátását, és egyúttal növényvédő hatásúak is. Mivel nem talaj- és növényspecifikusak, így általános oltásra felhasználhatók. A növénynövekedés során ez a folyamatos kedvező hatás többszörös vagy későbbi, ismételt oltással hatékonyabb lehet.
Az oltóanyag-törzsek kiválasztása – mire kell szelektálni? Az oltóanyagokat alkotó törzsektől elvárt tulajdonság, hogy képesek legyenek kivédeni (tolerálni) a mégoly extrém környezeti (stressz)körülményeket is. Ennek érdekében ezért gyakran abból a talajból keresik az oda szoktatható alkalmas oltóanyag-törzset, ahol azok felhasználva lesznek. Ilyen környezeti körülmény lehet az erősen szikes vagy a savanyú talaj, a nehézfémekkel vagy egyéb módon, pl. növényvédő szerekkel szennyezett talaj, ahol speciális környezet-toleráns mikroorganizmusokra van szükség. Ezek kiválasztása laboratóriumi körülmények között történik. Az ilyen oltóanyag-törzsek származhatnak az adott környezeti mintákból, különböző talajokból, komposztokból vagy egy-egy adott növényi gyökérből (rhizoszférából). A különleges képességű törzseket ezt követően sokféle egyéb tulajdonságra is lehet és kell tesztelni. Meg kell ismerni azt, hogy milyen helyeken, talajokban, növényekkel, vagy környezeti körülménnyel mennyire összeegyeztethető (kompatibilis) az adott törzs (milyen lesz a túlélő- vagy szaporodási képessége). A megfelelő törzsek kiválasztása (szelekciója) során azt gondolnánk, hogy elég egyfajta tulajdonság alapján a hatékony baktériumokat megtalálni, és akkor azok egyéb módon is szuper jól fognak teljesíteni. A környezeti körülmények között a toleráns és tűrőképes baktériumok azonban gyakran sérülnek egyéb létfontosságú képességükben. Kiválasztható ez alapján például olyan baktérium, ami jó vasmegkötő (sziderofor-termelő), de a szaporodási képessége viszont igen alacsony, vagy fordítva.
2.ábra. Növénynövekedés-serkentő Pseudomonas baktériumok szaporodási (oszlopok) és a vaskelát-képző (vonal) képességének összehasonlítása
A 2. ábra erre mutat példát. Látható, hogy a 11 db növénynövekedés-serkentő (PGPR) Pseudomonas baktériumtörzs szaporodása egymáshoz hasonlítva is sokféle, 5-80% között változik. A törzsek vasmegkötő (sziderofor) anyagkiválasztása (a törzs körüli vasas gyűrű átmérője) pedig 0-40 mm között van. Az a törzs (PFU7), ami a leginkább használható lenne, csak gyenge szaporodási képességgel rendelkezik. Azok a törzsek pedig, amelyek igen jól szaporíthatók, 80%-os képességgel (PCO1; PFU5; vagy a 2-79), csak igen kevés vas-kelátot tudnak kiválasztani. Az adott 11 törzsből ezeket a szempontokat figyelembe véve a PTO2 törzs tűnik ki 70%-os szaporodással és 15 mm-es sziderofor-kiválasztással. A törzs sikerességénél mind a gyors szaporodásra (az élőhely minél előbbi elfoglalására), mind pedig a hozzáférhető vas „megszerzésére” szükség van a kellő túlélő- és működőképességhez. A legtöbb esetben azonban egy törzset csak egyféle tulajdonság (tolerancia- vagy tűrőképesség) alapján választanak ki az oltóanyagokhoz és inkább a készítményekben többféle fajt és/vagy törzset alkalmaznak.
Tipp: Az adott talaj–növény-rendszerben a legjellemzőbb környezetistressz-körülményt ismerve kellene kiválasztani az oda szükséges és a legeredményesebben alkalmazható leghatékonyabb oltóanyag–faj–törzs-kombinációkat. Ezeket előzetesen is lehet és szükséges is ellenőrizni.
Összefoglalás
A termésnövelőkhöz sorolt oltóanyagokat rendre egységes mennyiségben alkalmazzák. Az oltóanyag-termékek tényleges kitenyészthető csíraszáma kismértékben befolyásolja a kiadagolást. A talajokban elérhető mikroba-növekedés az oltóanyag alkalmazási technológiájával javulhat. Az alkalmazás eredményességét fokozhatja, ha az adott talaj–növény-rendszer eredeti, őshonos mikroorganizmusainak a számát és/vagy az aktivitását is megvizsgáljuk és figyelembe vesszük. A talaj–növény–mikroba-rendszer tulajdonságainak az előzetes laboratóriumi monitoringja hozzájárulhat azok hatékonyabb felhasználásához. Csak a jól működő, „Egészséges talajokkal lehet egészséges élelmiszerekhez” jutni, amely cél az Európai Unió új missziós testületének (Mission Board of Soil Health and Food) is a kiemelt célja. További információk és a lehetséges vizsgálati javaslatok is a http://talajesviz.kertk.szie.hu honlapon érhetők el.
Irodalmi hivatkozások: Biró B., Magyar K., Várady Gy., Kecskés M. (1998): Az alma újratelepítési betegsége csökkenthető növény-növekedés-serkentő rhizobaktériumokkal. (Specific replant disease reduced by PGPR rhizobacterium on apple seedlings). Acta Horticulticulturae, 477: 75-81. Várady Gy., Biró B., Kucsma N., Bayoumi H.E.A.F., Kecskés M. (2002): Baktérium törzsek szaporodásának és vasmegkötő képességének összehasonlító nehézfém-érzékenysége. (Heavy metal sensitivity and siderophore production of rhizobacteria). Agrokémia és Talajtan, 51: 481-490. Biró B. (2006): A környezeti állapot megőrzésének, indikálásának és helyreállításának mikrobiológiai eszközei a növény-talaj rendszerben. Akadémiai doktori értekezés. pp. 105, MTA, Budapest
Prof. Dr. Biró Borbála, DSc.
az MTA doktora, egyetemi tanár
Egészséges talaj és Élelmiszer – EU-szakértő
[email protected]
