Rézzel, vagy anélkül?

A RELACS projekt rézkiváltást célzó kísérletének első eredményei a szőlő növényvédelmében

Az alábbi írás, az Agrofórum 2020 májusi számában Trugly Bence és Dr. Donkó Ádám azonos címmel megjelent cikkének változata.

Az ÖMKi koordinációjával 2019-ben kezdődött egy kísérletsorozat, melynek célja, hogy a szőlő peronoszpóra (Plasmopara viticola) elleni védekezésre alkalmasnak tűnő új, kísérleti növény­védőszert, a tagatóz hatóanyagú BPA038F-et hazai szőlőültetvényekben tesztelje. Ahhoz, hogy megértsük, miért fontos a réz alkalmazásának kérdésköre, és egyben azért is, hogy a felhasználásának mértékét csökkentetni tudjuk, tekintsük át annak szerepét a növényi tápanyagellátásban, jelentőségét a növényvédelemben és a környezetre gyakorolt hatásait.

Réz, mint növényi tápanyag

A réz, mikroelemként esszenciális tápeleme a növényeknek. Számos fontos enzim alkotórésze és többek között a klorofill-képzéshez is nél­külözhetetlen. Egyes kultúrák, például a gabonafélék kimondottan réz­igényesek másokhoz képest. A nem megfelelő ellátottság mellett a gabonafélék levélcsúcsainak fehéredése kezdődik, majd keskeny, összesodródott levelek képződnek, melyek csavarodnak és hiányos, illetve léha kalászok képződnek (Loch és Nosticzius, 2004). A rézhiány a gyakorlatban viszont csak ritkán jelentkezik. Leginkább a humuszban gazdag talajok esetén fordul elő, ahol inkább relatív hiány áll fent, mivel nem a réz jelenlétének hiánya okozza a problémát, hanem annak felvehetősége.

Réz a talajban

A réz természetes módon a talajképző kőzet mállása során kerül Földünk talajaiba, ennek a folyamatnak a következményeként Magyarországon a művelt talajok szántott rétegében átlagosan 5,4 mg/kg réz található (Kádár, 1998). A talajokba azonban emberi tevékenység hatására is kerülhetnek nehézfémek, többek között réz. A hulladékégetés, a színesfémkohászat és bányászat, valamint a mezőgazdasági tevékenység (szerves- és műtrágyák, növényvédőszerek, valamint a szennyvíziszap) mind rézzel terhelhetik a környezetet.

A réz a talajban meglehetősen nehezen mozog, mivel leginkább szerves, vagy szervetlen adszorpciós felületekhez kötve van jelen, és túlzott mennyiségben a vas, mangán és cink felvételét korlátozhatja (Loch és Nosticzius, 2004). Ezen kívül a növények is meglehetősen kis mennyiséget vesznek csak fel belőle, ezért a folyamatos rézterhelés mellett a talajok réz koncentrációja az idő előre haladásával folyamatosan emelkedik. Bizonyos tényezők, mint a szél- és vízerózió valamelyest csökkentheti a dúsulás ütemét, azonban a réz itt sem fog eltűnni, csak más területekre, vagy a vizekbe sodródik.

A réz a talaj élővilágának egyes képviselőire is hatással van. Régóta tudjuk például, hogy a földigiliszták szívesebben tartózkodnak a rézzel kevésbé szennyezett talajokban, és a szaporodásuk is jelentősebb mértékű itt, mint a több rezet tartalmazó területeken (Ma, 1988). A szennyezett területekről az elvándorlás mértéke nő és csökken ugyanezen területek visszakolonizálásának esélye is. Emiatt a giliszták általi talajjavító tevékenység kevésbé érvényesül a magasabb réztartalmú talajok esetén, ami kedvezőtlenül hat többek között a talajok vízgazdálkodására is.

Szabó Árpád 2017-ben végzett, 247 ültetvényre kiterjedő felmérésből származó adatoknak köszönhetően megismerhetjük a hazai borvidékeken a talajok átlagos réztartalmát a 0-30 cm és 30-60 cm-es talajrétegben. A lenti táblázatot megvizsgálva feltűnik, hogy egyes borvidékeken a hazai művelt talajokon mért átlagos réztartalom (5,4 mg/kg) akár hatszorosa (a Tokaji borvidék esetén a 0-30 cm-es talajrétegben 34,36 mg/kg) is előfordul. A legnagyobb réz-koncentrációval azokon a borvidékeken találkozhatunk, ahol a szőlőtermesztés nagy hagyományokkal és hosszú múlttal rendelkezik.

Mindebből jól látszik, hogy a növényvédelmi felhasználása során milyen mértékben képes dúsulni a talajban a réz és hogy hosszú távon ez jelentős szennyeződést eredményezhet.

Réz, mint növényvédőszer

A réz növényvédelmi célú felhasználása több évszázados múltra tekint vissza. Elsőként 1761-ben számoltak be arról, hogy babokat híg réz-szulfát oldatba áztatva csökkenthető a maggal terjedő betegségek által okozott kár. A réz igazán nagy áttörése azonban 1885-re tehető, amikor a francia botanikus-mikológus, Pierre-Marie-Alexis Millardet bizonyította annak hatását a peronoszpóra ellen.

Millardet elsőként azt figyelte meg, hogy bordeaux-i szőlőültetvények útmenti sorai, amit a tolvajok és növényevő állatok elrettentése céljából rézzel kezeltek, sokkal kisebb mértékben voltak fertőzöttek a szőlő peronoszpóra által. A megfigyeléseire alapozva kifejlesztette a réz-szulfát és kén keverékének vizes oldatát, ami bordói lé néven vált ismertté és a mai napig jelnetős eszköze a szőlő és gyümölcstermő növények védelmének (Günther, 1998).

Az antibakteriális és antifungális hatásért a szabad rézionok (Cu+, Cu2+) felelősek, melyek előfordulhatnak eleve a permetlében, vagy kioldódhatnak rézkristályokból a gombák által kibocsátott szerves vegyületek hatására. A rézionok a kórokozók sejtjeibe jutva számos kémiai csoporthoz kapcsolódhatnak, ezáltal megzavarják enzimek és más fehérjék működését, ami a sejtek károsodását és a membránjaiknak szivárgását, végső soron pedig az adott kórokozó pusztulását eredményezi (Husak, 2015).

A réz, mint növényvédőszer hatóanyag számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Alacsony környezeti hőmérsékleten is hatékonyan működik és számos baktérium és gombafaj elleni védekezésre használható. Míg a legtöbb esetben a modern, felszívódó hatóanyagok egy adott biokémiai folyamatba avatkoznak bele (pl. egy bizonyos enzim működését gátolják), addig a réz több különböző folyamat révén gátolja a kórokozó életfolyamatait. Ezáltal a réz nagy előnye, hogy a kórokozókban nem alakul ki ellene rezisztencia, ellentétben a célzott hatásmechanizmusú modern hatóanyagokkal.

A réztartalmú gombaölőszerek egyik hátránya, hogy a hatékony használatukhoz bevonatot kell képezni és fenntartani belőlük a növények felületén, mivel nem hatolnak be a növényi szövetek közé. Csak a levelek felületén, megelőző jelleggel nyújtanak védelmet baktériumos és gombás betegségek ellen. Ráadásul könnyen vízoldhatók, ami a lemosódást segíti. Emiatt fontos, hogy a fedettség megfelelő legyen és a hatékony védelem szempontjából az is meghatározó, hogy a hatóanyag ott is maradjon ahová kijuttattuk.

Fontos megjegyezni továbbá, hogy a csonthéjasok virágzáskor fokozottan érzékenyek a rézre, mindamellett, hogy egyes almafajták gyümölcsén is okozhat esztétikai károkat (Ábrahám et al, 2011). Szőlő esetén a réztartalmú növényvédőszerek használata az intenzív hajtásnövekedés kezdetén sokkolhatja a zöld részek és a gyökerek fejlődését, így a növény növekedése vontatottá válhat (Hajdu, 2011).

Ezen felül az Európai Bizottság 2018/1981-es végrehajtási rendelete értelmében 7 év átlagában, egy hektáron a kijuttatott fémréz mennyisége nem haladhatja meg a 28 kg-ot, ami 1 évre vetítve 4 kg-os maximumot jelent. Mivel az ökológiai gazdálkodásban sokkal kevesebb növényvédőszer áll rendelkezésre, mint a konvencionális termesztésben, a gombás és baktériumos betegségek ellen a réztartalmú szerektől való függés is jelentősebb. Annak érdekében, hogy ez csökkenthető legyen, új alternatív növényvédőszer hatóanyagokra van szükség.

Egy ígéretes alternatíva, a D-tagatóz eredete és felhasználási módja

A D-tagatóz egy természetes cukor, mely összegképlete a szőlőcukorhoz hasonlóan C6H12O6, szerkezetileg pedig a gyümölcscukor (fruktóz) térbeli tükörképe (enantiomere – lásd: 2. ábra). Megtalálható egy trópusi fafaj, a Sterculia setigera kicsorgó növényi nedvében (exudátumában), valamint egyes zuzmó fajokban (Rocella spp.) bizonyos oligoszacharidok építőelemeként. Különböző baktériumok enzimatikus folyamatai során a galaktóz egy része is D-tagatózzá metabolizálódik. Ezen kívül a hőkezelt tejtermékekben is megtalálható, mivel a laktóz hő hatására kis mennyiségben szintén D-tagatózzá alakul. A sterilizált tehéntej és tejpor D-tagatóz koncentrációja 2 és 800 ppm között alakul, de más tejtermékekben, többek között joghurtban is előfordul (Bär, 2004).

Legnagyobb mértékben élelmiszeripari adalékként fordul elő gabonapelyhekben, üdítőkben, pékáruban, fagylaltokban és rágógumiban, mint alacsony kalória tartalmú édesítőszer. Ezen kívül szájon át alkalmazandó gyógyszerek összetevőjeként is felhasználják a kellemetlen ízek leplezése érdekében. Az Egyesült Államok Élelmiszer és Gyógyszer Adminisztrációs Szervezete (US Food and Drug Administration) vizsgálatai alapján nagy mennyiségben fogyasztva sem számíthatunk a tagatóztól hosszantartó toxikus hatásokkal az emberi szervezetre nézve (Ibrahim, 2018).

A D-tagatóz, mint növényvédőszer hatóanyag

Megfigyelések alapján egyes „ritka cukrok” (azaz a természetben ritkán illetve csak kis mennyiségben előforduló cukor vegyületek), mint a D-allóz vagy a D-pszikóz beindítja bizonyos növényekben a szisztematikusan szerzett rezisztenciát (SAR – Systemic Acquired Resistance), ami egy nem specifikus növényi védekezőrendszer. Ennek köszönhetően sokféle kórokozóval szembeni megnövekedett ellenállóképességet eredményez. Ez a folyamat a rezisztencia gének indukciójával kezdődik, amit a D-tagatóz is kivált, de nem minden kórokozó esetében nyilvánul meg valós növényvédelmi hatásban. Ellenben hatékonynak bizonyult az uborka, a káposzta és a szőlő peronoszpórás betegsége, a Phytium fajok által okozott palántadőlés, a paradicsom és a burgonya fitoftórás betegsége, valamint uborka és árpa lisztharmatok és szárrozsda ellen is (Ohara et al., 2008). A D-tagatóz közvetlen hatása ezekre a kórokozókra viszont egyelőre nem tisztázott (ebd.).

In vitro körülmények között vizsgálva bebizonyosodott, hogy a tagatózzal kezelt táptalajon a burgonyavész kórokozójának (Phytophtora infestans) növekedése korlátozódik (Chahed, 2020). A sejtszintű vizsgálatok során pedig az is kiderült, hogy a kórokozó belső membránjai szerkezetén is rendellenes elváltozások jelentek meg (ebd.). Ezek a megfigyelések arra engednek következtetni, hogy a tagatózt érdemes szabadföldi körülmények között is megvizsgálni a növényvédelmi hatások tekintetében, mivel feltételezhető, hogy egyes kórokozókra közvetlenül is hatással van.

A tagatóz alkalmazása egy hazai szőlő ültetvényben

Hazánkban elsőként, 2019-ben teszteltünk egy tagatóz hatóanyagú kísérleti növényvédőszert. Ezt a szert a Ruppert Márton (Martinus Borház) tagyon-hegyi ökológiai művelésű kékfankos ültetvényében vizsgáltuk. A kísérletben kétféle kezelés hatékonyságát mértük össze a szőlő peronoszpóra elleni védekezés szempontjából. Az egyik kezelést az ökológia szőlőművelés gyakorlatában megtalálható szerek, a Champion WG (réz-hidroxid) és a Microthiol Special (kén) kombinációja adta, a másik kezelés szintén Microthiol-t tartalmazott, azonban itt a réz hatóanyagú szer helyett a tagatóz tartalmú BPA038F 1%-ban került a tankkeverékbe. A két eltérő kezelés pontos paraméterei az 2. táblázatban láthatók.

A kísérleti területet 8 sor adta, egy-egy kezelés pedig 4-4 sorra került kijuttatásra. A soronként 50 tőke növénykórtani vizsgálatát 3 alkalommal, június 17-én a virágzás végén (BBCH 71-72), július 25-én a bogyók színeződése kezdetén (BBCH 80-81) és szeptember 9-én zsendüléskor (BBCH 85-75) Varga Máté, növényorvos végezte.

Az első felvételezés alkalmával a tagatózos kezelés esetében gyakrabban (3 és 5%) fordult elő a szőlő peronoszpóra a lombon, mint a rézzel kezelt sorokon (3 és 7%), ám ez a különbség nem volt szignifikáns. Az azonban megfigyelhető volt, hogy a peronoszpóra foltok nagyrésze már beszáradni látszott a tagatóz kezelésben, míg a rézzel történt kezelés esetében kevesebb volt ugyan az olajfolt, azonban itt a kórokozó még aktívan sporulált. A fertőzöttség súlyossága a tagatózzal kezelt sorok (2-2%) és a rezes kezelés esetén (2-4%) közel azonos volt. Peronoszpórával fertőzött fürtök nem voltak jelen egyik kezelés esetén sem.

A második felvételezés alkalmával szintén a tagatózos kezelés esetében fordultak elő gyakrabban szőlő peronoszpóra foltok (3-5%) a lombozaton, mint a rézzel kezelt tőkéken (1-3%). Ekkor is megfigyelhető volt, hogy – immár mindkét kezelés esetében – jelentős mennyiségű beszáradt peronoszpóra folt volt jelen. A fertőzöttség súlyossága a tagatózzal kezelt sorok esetén 7-8%, míg a rézzel kezeltekében 7-9% volt. Ekkor már a szőlő lisztharmat (Erisyphe necator) is megjelent az ültetvényben. A lombozattal jobban takart belső fürtök esetében foltszerűen aktív fürt lisztharmat, elenyésző mennyiségben már kirepedésnek induló bogyó volt megfigyelhető. Az idősebb leveleken is megjelentek a lisztharmat tünetek, ám az előfordulás gyakoriságában nem volt különbség a két kezelés között.

A harmadik értékelés alkalmával már a tagatózzal kezelt tőkéken fordult elő a szőlő peronoszpóra ritkábban (17-18%), mint a rézzel kezelt parcellákon (22-23%). Ez az eltérés statisztikailag is szignifikánsnak bizonyult. Ekkor is megfigyelhető volt azonban, hogy a foltok nagy része mindkét kezelésben beszáradni látszott. A fertőzés súlyossága a tagatózos kezelés esetén 15-16%, a rézzel kezelt sorokban 17-17% volt. Peronoszpóra fürt tünettel egyik kezelés esetén sem lehetett találkozni. A szőlő lisztharmat azonban továbbra is jelen volt az ültetvényben. Az idősebb leveleken is megjelentek a lisztharmat tünetek, az előfordulás gyakoriságában és súlyosságában azonban itt sem volt megfigyelhető a különbség a kezelések között.

Összegzés

Bár a 2019-es évben, a szokatlanul bő májusi csapadék miatt, a legtöbb borvidéken a szőlő peronoszpóra komoly növényvédelmi kihívásnak bizonyult. A kísérletnek helyt adó Tagyon hegyen azonban nem jellemző a peronoszpóra járványos fellépése, mint ahogy 2019-ben sem volt. A rézzel kezelt sorokon az utolsó felvételezés alkalmával a fertőzés gyakorisága szignifikánsan meghaladta a tagatózzal kezelt sorokon megfigyelt gyakoriságot. A fertőzés mértéke tendenciájában szintén a tagatózos kezelés esetében volt kisebb, viszont csak 1,5%-kal. Ugyan ez nem szignifikáns különbség, de önmagában már azért meglepő eredmény, mert a kísérleti anyag tartani tudta a réz kezelés hatékonyságát. Az első év eredményei tehát azt mutatják, hogy alacsony fertőzési nyomás mellett a tagatóz tartalmú BPA 3,5-5 kg/ha-os dózisban felveheti a versenyt a réz-hidroxidot tartalmazó Champion WG 1,2-1,25 kg/ha-os dózisával a peronoszpóra elleni hatékonyság szempontjából.

A RELACS projektről

A RELACS projekt egy 2017-es előtanulmány alapján az ökológiai gazdálkodásban engedélyezett, azonban fenntarthatósági vagy ökonómiai szempontból megkérdőjelezhetőnek titulált input anyagoktól való függést kívánja csökkenteni, illetve alternatívát keres a kiváltásukra. Célja, hogy olyan eszközöket és technológiákat biztosítson, amely a réz, az ásványi olajok, a konvencionális állattenyésztésből származó trágya, valamint az antibiotikumok, a szintetikus féreghajtók és vitaminok felhasználásnak mértékét fokozatosan csökkenteni lehessen a szükséges minimumra, vagy akár idővel teljesen kivezetni az ökológia gazdálkodásból. A projekt 12 európai országból összesen 28 intézmény partnerségével valósul meg, Magyarországról az Ökológiai Mezőgazdasági Kutatóintézet részvételével. A projektet az Európai Unió Horizont 2020 kutatási és innovációs programja finanszírozta a 773431 számú Támogatási megállapodás alapján.

Trugly Bence – Dr. Donkó Ádám
(Biokultúra 2021/1)