2007 dec 30

Mikrobiális stratégiák és a talajállapot

A biológiai művelésről közismert, hogy a minőségi élelmiszer-előállításhoz a kedvezőbb talajállapoton keresztül jut el. A talaj láthatatlan alkotórészének a talajállapot javításában betöltött szerepe mégsem egykönnyen bizonyítható. A dolgot nehezíti, hogy az „egy szervezetként funkcionáló” talaj számos „harcosból” áll, akiknek küzdelmét a saját élettani tulajdonságaikon kívül a környezeti tényezők hosszú sora is befolyásolja. De hogyan növelhetjük a jótékony mikroszervezeteket a talajban és melyek ezek?

Napjaink mezőgazdasági gyakorlatában, az intenzív művelési módok között nem elsődleges szempont, hogy a talaj nem korlátlan, hanem csak „feltételesen megújuló energiaforrás”, ami miatt mindenkor vigyázni kell(ene) épségét, állapotát. Az ezzel kapcsolatos „fenntartható mezőgazdasági” szemlélet kifejezés közismert szlogen, mégis általában ellentmondásos, hogy mit is jelent ez a talajművelés szempontjából. A talaj, mint speciális rendszer, a fizikai, a kémiai és azoknak a bizonyos biológiai tulajdonságoknak a színtere, amelyek élővé, „élő szervezetté” teszik. Ez az élő szervezet azonban nem egy egységes egész, hanem számos kisebb-nagyobb alegységből, élőhelyből álló rész, amelyen belül az egyes élőlények sokfélesége található bonyolult és egyedi összeállításban.

A tudomány jelenlegi állapota szerint, a géntechnológiai eljárások bevezetésével vált ismerté, hogy a hagyományos, klasszikus módszerekkel a talajokból csak kevesebb, mint 1%-nyi élőlényféleség, mikroorganizmus csalogatható ki, és a nagy többség valóban láthatatlan, működése tisztázatlan. Jogos kérdésként merül fel ezek után, hogy vajon mi is a szerepe a mikroorganizmusoknak a talajokban? Hogyan lehet a talajok mikrobiológiai állapotát javítani? Lehet-e a mezőgazdasági kemikáliák használatát csökkenteni, vagy még inkább kiváltani, különösen a biológiai gazdálkodás szempontjait figyelembe véve?

Jótékony mikroszervezetek a növény-talaj rendszerben

A jótékony hatású mikroorganizmusok hasznát a három fő mezőgazdasági „kívánalom” szerint a táblázat összegzi.

A talaj-növény rendszer jótékony mikroorganizmusai és hasznosságuk (Biró, 2006)

A talaj-növény rendszer jótékony mikroorganizmusai és hasznosságuk (Biró, 2006)

Látható, hogy a hasznos mikroszervezeteknek szerepe van a talajok fizikai-kémiai és biológiai tulajdonságainak a javításában is. Ezek hatására a növény tápelem-ellátottsága fokozódik (műtrágyákat helyettesítő biotrágya-hatás), de a talajeredetű kórokozók kártétele is csökkenhet („biopeszticid”-hatás).

„Egységben az erő” – összefogás, ha szükséges

A pici, parányi élőlények többsége külső tápanyagforrás, szerves, összetett anyagok nélkül nem életképes a talajban. Csak nagyon kevés olyan szervezet van, ami szervetlen anyagokból (a levegő szén-dioxidjából, a felvehető vízből és a napsugárzás energiájából) saját testét felépítő anyagokat önállóan („autotróf” módon) elő tud állítani. Ezek közé tartoznak a talajokban, kőzetek, ásványok felületén közismerten elsődleges, úttörő (pionír) szervezetek, az algák, vagy a cianobatériumok, amelyeknek a testi maradványait „élik fel” később a másodlagos mikroszervezetek, a baktériumok és a gombák. A talajban ugyanis a mikroorganizmusok többségének a tápanyaghiány jelenti a legkritikusabb tényezőt. Ezért is alakulhat ki az ún. „rhizoszféra-effektus”, az a tulajdonság, hogy a növényi gyökérrendszerben, a rhizoszférában akár 10-szer, 100-szor is több mikroba található, mint a gyökérmentes talajban. Ennek oka, hogy a növény csalianyagokat (cukrokat, aminosavakat, szerves savakat) választ ki, amely tápanyagul szolgál a mikrobáknak, ezért azok ott elszaporodnak. A mikrobák élettevékenysége miatt a gyökérkörnyezet pH-ja lecsökken, ami így közvetve az ásványi anyagok felvehetőségét növelve, kedvezően visszahat a növény táplálkozására is. Ezt a kölcsönhatást mutatja be a lenti ábra, ahol a különböző mikrobiális viselkedésmódok, stratégiák is részletezve vannak.

A növény-mikroba kölcsönhatás eredménye a növények gyökérrendszerében, a rhizoszférában. A mikrobiális stratégiákat az 1-8-ig terjedõ számok jelölik (Biró, 2006)

A növény-mikroba kölcsönhatás eredménye a növények gyökérrendszerében, a rhizoszférában. A mikrobiális stratégiákat az 1-8-ig terjedõ számok jelölik (Biró, 2006)

 

A mikrobiális stratégiák

A gyökérrendszerben kiválasztódó tápanyagokért a mikroorganizmusok között igen nagy versengés folyik (struggle for life, azaz a küzdelem az életért, a túlélésért), ami a változások, a környezethez való kényszerű igazodás mozgatórugója is. A folyamatban a mikrobák különféle stratégiákat tudnak kialakítani, mivel a legváltozatosabb anyagcserével rendelkező élőlények. Bizonyos baktériumok, de a növény is „vaskelát”, azaz „sziderofor” anyagokkal „eleszi” a nehezen hozzáférhető vasat a talajeredetű növénykórokozó gombák elől. Mások antibiotikus anyagokat termelnek, ami puskaként megöli, esetleg „csak” kerítésként távol tartja, kizárja a másik mikrobát a tápanyaghoz jutásból. Némelyek a gyorsaságukkal győznek. A hormontermelők bizonyos aminosavakat „áldoznak fel” azért, hogy a nagyobb növénytömeg által több kiválasztott tápanyaghoz jussanak, így a folyamat nettó előnnyel járjon.

A növényi tápelemek felvétele a fonalas gombák segítségével közvetett, indirekt módon, a hífafonalakon keresztül is javulhat, de a savtermelést követő foszforoldódás is kulcsfontosságú. Ismert az ilyen „kedvező” stratégiákkal jellemezhető talajoknak a kórokozókkal szemben ellenálló (ún. szupresszív) volta. Az alma monokultúrás termesztését követő talajuntság jelenségét ezért a kórokozók életfeltételeit lehetetlenné tevő, vaskelátképző fluoreszkáló Pseudomonas baktériumos növényoltással orvosolni lehetett. További hasznos mikroszervezetek közül kiemelést érdemelnek a mikroszimbionta baktériumok és gombák is.

Szimbiózisnak nevezik azt a hasznos együttélést, ami a „magasabbrendű” növények és a parányi mikroszervezetek között létrejön. A legismertebb példája ennek a nitrogénkötő baktériumok és a foszforoldó mikorrhiza gombák közötti együttműködés, ami mindkét félnek hasznos. A „nagy” gazdanövény azonban csak akkor „hívja” segítségül a kicsiket, ha annak szükségét érzi.
A kulcsszó itt is a tápanyagokon van. Számos esetben igazolódott a túlzott trágyázásnak a szimbiózist csökkentő, így a jótékony mikroorganizmusok „ingyen” mű-, vagy szervestrágyákat helyettesítő tevékenységének a visszaszorulása. Ismert ugyanakkor több hasznos mikroszervezet összefogása is a növény jobb állapota („fittnesze”) érdekében, amelyek közül az egyik csoport tápanyagot, a másik pedig hormont biztosít, ismét mások a kórokozókat tartják távol. Egyféle mikroorganizmus bizonyos határok között azt a tevékenységet végzi, amire a növénynek éppen szüksége van, így nem nitrogént köt, hanem hormont termel például az Azospirillum, ha nitrogénre nincs szüksége a növénynek.

„Ökosan” a jó úton

A fentiekre tekintettel akkor hogyan is motiválhatjuk a talaj-növény-mikroba-klíma rendszerben „láthatatlanul”, a háttérben tevékenykedő jótékony mikroszervezeteket az egészségesebb talaj és azon keresztül az egészségesebb élelmiszer érdekében?

A létkérdés a növény számára is, hasonlóan a mikroorganizmusokhoz, a tápanyagok körül forog. A talajféleségnek, a klimatikus tényezőknek és a művelési módnak van a leginkább kulcsszerepe. A talajállapot alapján, a célzott növényhez és az adott ökológiai körülményhez igazított „precíziós” tápelemellátási, trágyázási, szaktanácsadási rendszerek előnyösen segíthetik a termelési folyamatot.

Huszonegy hazai talajon a kismértékű, a növény kezdeti fejlődését segítő („starter”) tápelem-kiegészítésnek kedvező hatása volt az őshonos, jótékony nitrogénkötő baktériumok spontán aktivitására. Ezt követően a baktériumok „ingyen” látták el a kiválasztott 5 pillangós növényt (lucerna, vöröshere, lóbab, koronafürt, csillagfürt) biológiai eredetű, műtrágyát helyettesítő nitrogénnel.

A nitrogénben való „megerősödés” mellett kapcsoltan a foszforban és a mikroelemekben való javulás is bekövetkezik ezzel. Az ilyen pillangósoknak a vetésforgóban kifejtett hasznossága és a kedvező tápanyag-utóhatások jelentkezése is pozitív szempont, nem „beszélve” a nitrát-kilúgozódásnak a csökkentési lehetőségeiről. A szabadon élő és a szimbionta gombák közötti kedvező, egymás hatását fokozottan (szinergista módon) segítő kölcsönhatásról sem kell elfelejtkeznünk. A mikorrhiza gombával megerősödött, „fittebb” növény jobban ellenáll az ún. „talajeredetű” (pl. fuzárium gombák) kórokozók támadásának, de azok kevesebb számban lesznek egyébként is jelen, ha a gyorsabb szaporodású Trichoderma gombák „lepik” el előbb a táblán a növényi maradványokat. A talajbiológiai szempontból kedvező talajállapot kialakításának az eszközei ezért a talaj- és környezetminőség elengedhetetlen eszközei.

Prof. Dr. Biró Borbála
tudományos tanácsadó,
az MTA doktora
MTA Talajtani és Agrokémiai
Kutatóintézet, Budapest
biro@rissac.hu
(Biokultúra 2007/6)

[top]