Működik vagy nem?

Hitek és tévhitek a talajoltó készítményekről

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 a növénytermesztési technológiákba illeszteni. Az állati trágyák csökkenésével felértékelődik a „helyettesítő” szerepük, de nehéz eligazodni a sokféle készítmény, azok hatásmódja és alkalmazásuk között. A kérdés az alkalmazást követő 100 év elmúltával is az, hogy vajon milyen feltételekkel tudunk „feltétlenül” előnyt kovácsolni ezekkel. Cikksorozatunkban a lehetséges kedvező hatásokat és alkalmazásokat vesszük sorra, kitérve a korlátozó és az esetleges bizonytalansági tényezőkre is. Tanuljunk, vizsgálódjunk együtt!

1.rész. A talajoltók használata, és az új talaj-környezet-egészségi elvárások

Az Agrárágazat egy korábbi évfolyamában havonta megjelent Biológiai talajművelés cikksorozat anyaga napjainkra már a Szent István Egyetemen önálló C-tárgy lett, és részét képezi az új, Biológiai talajerőgazdálkodó szakirányú továbbképzésnek is. A talajerő és a talaj-ember-környezet-egészség kérdései kiemelt szempontok lettek, és egyre inkább lesznek napjainkban globális szinten is. Az ember sok mindent megtanult a talajokról, de a talaj „fekete dobozában” található élőlények szerepe és ezek tevékenysége körül még mindig számtalan a bizonytalansági tényező. A „termékenység”, mint az eddigi legfontosabb szempont mellett megjelenik az „egészséges talaj és élelmiszer” elvárása is (https://ec.europa.eu/info/horizon-europe-next-research-and-innovation-framework-programme/mission-area-soil-health-andfood_en), ami mint új „missziós feladat” jelenik meg.

A „termésnövelőkhöz” sorolt mikrobiális talajoltóanyagokkal szembeni elvárások fokozódnak, de a termékpaletta is csak nő, nehezítve az eligazodást. Miközben számos termékről jelennek meg az „igazolt” kedvező hatások, az hogy ez nem mindig van így, illetve hogy mikor, miért nem működhetnek mégsem, az nem, vagy csak ritkán kerül bemutatásra. Pedig csak a teljes képpel együtt lehet elérni a bizalom növekedését és a felhasználás előnyeinek a legteljesebb kihasználását. A mai talajoltó készítményektől elvárjuk: a termés növelését; a biológiai növényvédelmet és a peszticidek kiváltását (kórokozó vírusok, baktériumok és gombák, valamint károkozó rovarok ellen); a környezeti stresszhatások kivédését (szárazság, szikesedés, talajsavanyodás); sőt a talajkárok, a degradáció csökkentését (tömörödés, kérgesedés, szerkezetromlás) is.

Éppen a megnövekedett felhasználhatóság, és az alkalmazási módok megváltozása is (azaz nem csak a mag- és talajoltások, hanem már a másodlagos biosti-muláló levél- és hajtáskezelések is) indokolják, hogy több és pontosabb, céltudatos és célirányos (precíziós) alkalmazásokig lehessen eljutni. Több és pontosabb tudásra van szükség a felhasználók és a felhasználás segítésére.

A talajról és a talajoltó mikroorganizmusokról általában

A talajok termékenysége, ereje és annak jó kihasználása több ezer éve foglalkoztatja a termelőket. Már a Bibliában is megjelenik a példabeszéd a „terméketlen fügefáról”. Az időszámításunk szerinti 1. században élt Lucius Columella pedig 12 kötetben foglalta össze a mezőgazdasági/kertészeti termelés és talajművelés ismereteit korához képest hihetetlen szaktudással. Abban az időben a talajok termékenysége a természeti/ökológiai törvények által meghatározott módon „természetes” volt. A talaj”művelés”-nek nevezett folyamat a kezdetleges eszközökkel nem avatkozott be visszafordíthatatlan módon a talajok természetes és egyensúlyra törekvő, önálló és önszabályozó életébe. Az első ekék fából készültek és csak sekélyen lazították a talajt, nem pedig „fenekestől forgatták” fel, megtartva abban a már kialakult biológiai egyensúlyt. A talaj faekés levegőztetése számos tulajdonságot tudott javítani. A növényi gyökereknek laza talajra van szükségük; ebben a gyökérrel együtt a növénytáplálást segítő jótékony talajélőlények is megjelennek.

Évszázadok tapasztalata is biztosította már, hogy a növényi gyökér a legjobb „oltóanyag”, hiszen annak lefelé történő (vertikális) növekedésével a mikroorganizmusok is lejutnak a talaj alsóbb rétegeibe, ahonnan a növény az ásványi anyagokat fel tudja hozni, így táplálkozását, életfeltételeit mikrobiális segítséggel tudja javítani.

A tápanyagok fontosak mind a növények, mind pedig a talajélőlények számára. Az állati trágyákkal történő talajkezelés során természetes módon kerültek be egy lépésben a komplex szerves anyagok és az azokat bontani, feltárni képes talajélőlények is. Mindkét partner (a talajok élőlényei, a talajbióta vagy más néven az edafon) és a növények is tápanyagokhoz jutottak.

Napjainkban az állati trágyák mennyiségének csökkenése miatt kerültek előtérbe a mikrobiális talajoltások. Az előbbi példák is mutatják ugyanakkor, hogy a mikróbák talajba vitelével együtt az őket ellátó és éltető tápanyagokra is szükség van a talajban. Ha nem adunk az oltással egyidejűleg szerves, bontható anyagokat is, akkor a mikroorganizmusok a talaj „alap” szervesanyag-készletét fogják fogyasztani, ami idővel, a folyamatos „csak a kivét” hatásaként csökkenni fog, kimerül. Az ilyen oltásnak tehát hosszabb távon határt szab a talajállapot, a talajerő és a talajminőség romlása. Nem véletlenül tanítjuk, szinte már skandáljuk az egyetemen, hogy „a talaj feltételesen megújuló energiaforrás”. A megújulás feltétele nem lehet csak az oltóanyag, ha a talajállapot annak a működőképességét nem tudja biztosítani.

Az élő mikroorganizmusokat is tartalmazó első „oltóanyagok” az állati trágyák voltak. A lebontóképes mikróbákkal és a talaj-táplálékháló egyéb élőlényeivel együtt bevitt trágya így vált felvehetővé. A szerves anyagok egyidejű bevitele szükséges a talajoltással együtt, különösen a gyenge termőképességű, humuszban szegény, lepusztult (erodált, degradált), talajokban.

A talajélőlények és a mikroorganizmusok életfeltételei

Az oltóanyagok alkalmazásánál figyelembe kell venni az alkalmazott baktériumtrágyában és az adott talajban is található élőlények alapvetően elvárt igényeit. A leghelyesebb módon akkor járunk el, ha a „három az egyben” (tripartite) elvet vesszük figyelembe. Csak így teljesülhet az elvárt növény-mikroba-környezet pozitív „együtthatása”, azaz a saját emberi életünkből is ismert példával az:- élőhely, az élettér (vagy „lakhatás”, nich), a – megélhetés (táplálék) és a – védelem, a környezeti (stressz)hatásoktól (a túlélőképesség) biztosítása is.

A jól kialakított vagy kialakítandó „növény-talaj-mikróba”, illetve még pontosabban a „növény-talaj-táplálékháló” rendszerekben ezekre figyelemmel kell lenni.

A talaj és a baktériumtrágya nem élettelen, hanem önálló, saját ökológiai-élettani tulajdonságok alapján működő részek összessége, ami együttesen alakítja ki az egységes „rend”szert. A sokféle tényezőt (a multifaktoriális elemeket) kell egymáshoz igazítani, hogy az az elvárt módon, „rend”ben, illetve „rend”esen működjön.

Nem szabad elfelejteni, hogy „élő”lényekről van szó, és az élethez minden élő szervezetnek megfelelő háttérkörülményre van szüksége, legyen az: mikro- (mikroszkópikus, szemmel nem látható), mezo- (mm-es nagyságrendű, észrevehető), vagy makro (jól látható) méretű.

A láthatatlan régióhoz, vagy inkább „légióhoz” tartozó „katonák”, a baktériumok és gombák felismerése az első mikroszkóp felfedezésével indult meg az 1600-as évek vége felé. Ehhez képest több mint 200 év múlva derült csak ki, 1904-ben Hiltner német biológus által, hogy a növényi gyökéren is vannak mikroszkópikus lények, és ezekkel együtt alakul ki a növénytáplálást segítő specifikus gyökérrégió, a rhizoszféra. Minden egyes külső és belső gyökérrégiót mikroorganizmusok (baktériumok és gombák) népesítenek be. Ezek típusa és életképessége azonban attól függ, hogy azok:

– milyen tápanyagokat (szén- és nitrogén-forrást, cukrokat és/vagy aminosavakat) találnak és/vagy igényelnek;

– milyen az oxigénszükségletük;

– milyen egyéb túlélési stratégiájuk van még.

A növény–mikroba-kapcsolat mindig a hatás és visszahatás alapján működik csak jól. A mikrobák rugalmas anyagcseréjük segítségével jól tudnak alkalmazkodni a változó környezeti körülményekhez, ami jó eszköz lehet a kezünkben a specifikus alkalmazásokhoz.

Az oda- és visszahatás könnyen belátható, ha figyelembe vesszük, hogy szervetlen anyagokból (így a levegőben már úgyis nagy mennyiségben megtalálható szén-dioxidból), a talaj ásványi elemeiből (makro-, mezo-, és mikrotápelemek), valamint az éltető vízből, csak a növények és a fotoszintetizáló baktériumok és algák képesek a napfény éltető energiáját használva szerves anyagokat előállítani. Ezek az úgynevezett önellátó (autotróf élőlények). A talajban élő mikroszkópikus méretű baktériumok és gombák azonban csak akkor tudnak megélni, ha kész szerves anyagokat kapnak (pl. a növényi gyökérből kiadott formában, mint exudátum), vagy ha enzimjeik segítségével szerzik meg, hasítják azt le a komplex és összetett, nagy molekulájú anyagokból. A mikroorganizmusok más élőlény(ek) anyagcseretermékére vannak utalva (heterotróf élőlények), ezek nélkül nem életképesek. A „porból lettél, porrá leszel” elv szerint a „szervetlenből szervest majd megint a szervetlen” körforgást a talaj különböző mikroorganizmusai tartják mozgásban.

1. kép: A „sugárgombáknak” is nevezett Aktinobaktériumok, amelyek az egyes sejtek összekapcsolódásával alkotnak sugárirányban növekvő, „gombaszerű” fonalakat (forrás: https://alchetron.com/Actinobacteria)

A mikrobiális oltóanyagok, mint megoldások

Az első baktériumokat, amelyeket a növényi gyökéren felfedezett gubacsokból, a gyökérgümőkből nyertek már az 1600-as években leírták, de a tényleges alkalmazásokra, a növényi oltásokra csak az 1900-as években került sor, több mint 300-400 évvel azután, hogy a baktériumokat a kezdetleges mikroszkópokkal meglátták. A tipikus gombás gyökér, a mikorrhiza gomba (1985-ben) és a gyökérgümő-baktériumok (1888-ban) voltak az elsők, amiket felismertek. A rhizobium baktériumokat (mint az 1. baktériumtrágyák alkotóit) csak 1932-ben azonosították be és nevezték át az eredetileg leírt Bacillus radicicola fajból Rhizobium genusznak. Ezek a pillangós növényekkel élnek igen specifikus szövetségben. A specifitás azt jelenti, hogy a „párok” (azaz a makroszimbionta növény és a mikroszimbionta baktérium) szigorú választás alapján tudnak csak jól együttműködni. A jó kapcsolat eredménye, hogy akár a „hegyeket is megmozgatják”, azaz képesek arra is, amire az ember sem! A baktériumok a hármas kötéssel szorosan kapcsolódó két nitrogén-molekulát (N₂-t) megbontják és így az egyedüli N-atomokat a növény már képes aminosavakba-fehérjékbe beépíteni; csökkenthető ezáltal a műtrágyák mennyisége. Talán a ’baktériumtrágya’ szavunk is emiatt alakult ki, pedig a mai készítmények már nem csak baktériumok, de fonalas és élesztőgombák, valamint algák is lehetnek. A tudomány fejlődését pedig mi sem jelzi jobban, minthogy a korábban sugárgombának nevezett élőlényekről a jobb mikroszkópok bizonyították be, hogy azok is Aktinobaktériumok és nem gombák. Olyan együttműködő baktériumok, amelyek gombafonalnak látszó láncokba kapcsolódnak és így egymásnak tápanyagokat adnak át „kéz a kézben” (1. kép). A tápanyagokat a hosszú fonalakkal messzebb is megtalálják, feltárva a talajt a gyökerektől messzebb is. A talajok kellemes „földszaga” is az Aktinobaktériumok által termelt „geosmin” anyagokhoz köthető. Hogy trágya-e a baktériumtrágya, az megint kérdéses, hiszen feltárható tápanyagként a saját testük kevés „trágyaszert” jelent. Az angol „biofertilizer” szó csakis a N, P, K műtrágyák helyettesítését, kiváltását jelenti. Ott angolul a műtrágyát jelzi a „fertilizer” szó, az istállótrágyát pedig a „manure” szó, tehát nem keveredik össze a kétféle jelentés. Idehaza a mű- és az istálló-trágya is „trágya”, ami miatt többet gondolhatunk az oltóanyagoktól annál, mint amire azok ténylegesen is alkalmasak. Ez is az egyik tévhit, ami a nem megfelelő magyar szófordítás miatt alakult ki. A nálunk használatos elnevezés alapján a „baktériumtrágyák” az élettevékenységükkel fejthetik ki az elvárt hatásokat. Így nem állati trágyát váltanak ki, de a megfelelő mikrobás alkalmazással helyettesíthető, csökkenthető az ipari, művi úton előállított műtrágyák mennyisége!

További alkalmazások és a tudáshiány

A bevezetésből is láthatjuk, hogy mikrobiális oltóanyagok, a „baktériumtrágyák” felhasználásának jelenlegi gyakorlata számos bizonytalansági tényezőt, de sokféle lehetőséget is magában hordoz. A sok-sok készítmény (piaci termék) között a felhasználónak igen nehéz eligazodni és a termelésbe illeszteni azokat úgy, hogy mint termelési eszköz, biztosan és gazdaságosan hasznosuljon. Akadályozó, illetve a biztonságot csökkentő tényezőként jelennek meg az újabb talaj-környezetvédelmi kihívások. De biztató is a mikroorganizmusok igen nagy változatossága és a rugalmasságuk által kialakult sokféle mikrobiális stratégia, amelyekkel a szintén sokféle környezeti élő (biotikus) és élettelen (abiotikus) tényezőhöz azok igazodni tudnak. Ezek növelik a további hasznosságukat, amiket nagy kihívás jól fel- vagy kihasználni. A mikrobiális oltóanyagok jelenlegi felhasználási gyakorlata nem lett olyan sikertörténet, mint ami azoktól elvárható lenne. Bíztató ezért, hogy ezekkel és csak így lehet további előnyöket kovácsolni a kemikáliákkal túlterhelt világunkban és továbblépni a „Zöld Európa” (a Green Deal) irányába.

A bioeffektív megoldások, a biostimulátor piac és a növényvédő szereket csökkentő bioracionáliák sok új megoldást kínálnak és elvezetnek az eddigiek során „csak termésnövelőként” regisztrált további termék-felhasználásokig.

Ismerjük meg azokat a tényezőket, amelyek hatékonyak, de a korlátozó tényezőket is, hogy a „biológiai talajerő”, a talaj-környezet-emberi egészség érdekében javulhasson. Ezeket oknyomozzuk a fenti cikksorozattal és a párhuzamosan futó egyetemi oktatás során is (https://kertk.szie.hu/felvetelizoknek/szakiranyu-tovabbkepzesek/biologiai-talajero-gazdalkodasi-szakiranyu-tovabbkepzes).

További néhány javasolt irodalom:

Biró B. (2015): Jó úton haladunk? Fontos Kérdésekre keressük a választ. A Baktériumtrágyák haszna és alkalmazási szempontjai. Agro Napló, 9: 55-57.

Biró B. (2016): Baktérium, gomba, alga. Melyik talajoltót hová? Haszon Agrár Magazin, 10: 12-16. Biró B., Baranyai V. (2018): Talajegészséget jelző talajbiológiai tulajdonságok, Mezőhír, 11: 42-44.

Matics H., Biró B. (2015): A termékenységet javító baktériumos talajoltás történeti áttekintése. Journal of Central European Agriculture, 16 (2): 231-248.

Prof. Dr. Biró Borbála
az MTA doktora, egyetemi tanár
[email protected]