Prof. Dr. Biró Borbála

Jogszabályok szerint a „termésnövelőkhöz” sorolt talajoltó anyagok (közismert nevükön a baktériumtrágyák) alkalmazása a precíziós és a környezetbarát célokhoz is jól illeszthető, mégis az új technikák és szemlélet az alkalmazásuknál nehezen törnek utat. A precízió ezen a szakterületen leginkább csak a kijuttatandó eszközökre vonatkozik, ami az adott permetezőgép gyorsasága szerint kevesebb vagy több oltóanyag kiadagolását jelenti. Ezzel az egyik cél, a költségcsökkentés bizonyos mértékig megvalósul a kisebb oltóanyag-szükséglet következtében. De! Képzeljük csak el, hogy a lassuló gép esetleg kevesebb oltóanyagot ad ott, ahol éppen, hogy több kellene, pl. egy vastagabb mulcsréteg, vagy a talaj jobb szervesanyag-tartalma esetén. Más helyeken pedig többet ad a kelleténél, pl. a nagyon gyér növényfoltnál, ahol a növényi életerő még a saját ellátására sem elég és a kijuttatott mikrobák a növény elől használhatnak fel tápelemeket, pl. a pentozán-hatásnál is ismert nitrogént. Az oltóanyag precíziót ezért nagyon szigorúan össze kell(ene) kötni a talajbiológiai ismeretekkel.

Milyen biológiai tulajdonságokat vizsgáljunk „precíz” módon?

A precíziós gazdálkodás az adott helyhez, termőterülethez (helyspecifikusan) illeszkedő optimális talajművelést jelent igazodva: 1) a talajállapothoz, 2) a termeszteni kívánt növényhez, 3) a termesztési adalékanyagokhoz és 4) a tudásunkhoz, a technikai színvonalhoz. Legfontosabb cél a költségek csökkentése úgy, hogy maximális termést és jövedelmet lehessen elérni az adott tábla minden pontján. Ezek mellett a fenntarthatóság öko-biológiai törvényszerűségeit is szem előtt kell tartani, hogy a földet unokáinknak élhető módon hagyjuk.

A precíziós növénytermesztés során az első lépés az adott terület (tábla) különböző tulajdonságok szerinti feltérképezése, mindez pedig azért, hogy abból a várható növényi tulajdonságokra következtetni lehessen. A talaj figyelembevétele ekkor fontos, és a rendelkezésre álló eszközök sorában a fizikai talajtulajdonságokat további kémiai vizsgálatok követik. A talajvizsgálatnak ez a gyakorlata a növényre fókuszál, de mindeközben a talaj természetes biológiai potenciálját csak közvetett módon tudja figyelembe venni. A vetésforgók pillangós növényeinél pl. a biológiai úton megkötött nitrogén mennyisége akár 200 kg/ha is lehet, és 3 éven keresztül utóhatásban is biztosíthat „ingyen” nitrogént a talajban. Ezen túl azonban még számos egyéb talajélőlény is ismert, amelyek „hozzátehetik magukat” a történethez. A tudomány ezekre figyelve jelenleg is állandó felfedezésben van. 

A precíziós szempontú biológiai talajerő-növelés és a pontosabb mikrobiális oltóanyag-felhasználás érdekében is gazdaszemmel észre kellene vennünk a következőket:

• a talaj színét egy táblán belül is. A halványabb foltok gyérebb, kevesebb szervesanyag-mennyiséget jelentenek. Ezeken a részeken a mikrobák konkurrenciát jelenthetnek a növénynek a felvehető tápanyagokért folyó „harcban”. Azokon a foltokon a több mikroba nem feltétlenül tud segíteni, sőt az oly kevés szerves anyagot is hosszabb távon felemészti, még tovább rontva a helyzetet. Lehet a végtelenségig kizsarolni a talaj életerejét, de hosszabb távon nem tanácsos. Ez a felismerés a műtrágya-felhasználással éppen ellenkező precíziós kezelést igényel. A talaj színe a szerves anyagok mennyiségétől és minőségétől függ. Meg kellene ismerni a termelőknek az adott talajuknál elérhető színmélységeket (a humusz optimális és maximálisan elérhető mennyiségeit) és törekedni arra. A biológiai értelemben is jó talaj a növénynek is erősebb színt és ezzel párhuzamosan jobb termést, zöldebb, egészségesebb növényállományt ad, amit a műholdas képek is visszatükröznek.
• a talajnak van-e „földszaga”, vagy elnyomja azt a különböző mű­trágyák és vegyszerek használata? Különösen tavaszi határjáráskor lehet a legjobban érzékelni ezt, mert akkor élednek fel a „sugárgombáknak” nevezett aktinobaktériumok, amelyek a geosmin nevű anyagot választják ki. Az ilyen kellemes földszaghoz is a talajban bontható szerves anyagokra van szükség. Nézzük csak meg a frissen kaszált füvet a komposzthalom tetején, hogy másnapra a lebontó „sugárgombák” szürkés rétege fogja bevonni. Szükség van rájuk a talajban is. Vannak-e a talajaidban aktinobaktériumok? Ezt könnyen saját magunk is érzékelhetjük, vagy nem.
• a talaj nedvességtartalma, mint a legkritikusabb tényező. Mikrobiális szempontból a „jóból is megárt a sok”. A víz kiszorítja a levegőt, az így anaerobbá váló (szaturált) talajban egy másik mikrobatömeg fog megjelenni, másféle, savakat és toxinokat is termelő anyagcsereutakkal. Ha azonban a talaj megfelelő mennyiségű humuszt tartalmaz, akkor az, mint egy szivacs megtartja a vizet, az oxigént és a szerves-anyagokat bontó baktériumok, gombák teste is, mint kicsi tápanyag- és vízzsákocska adhat segítséget a növénynek a nagy szárazság idején. A mikrobiálisan optimális vízmennyiség a teljes szabadföldi vízkapacitás 60%-a.
• a talaj kötöttsége, tömörödöttsége. A letaposott talaj kiszorítja a levegőt a szemcsék közül, ami a levegőtlenül is túlélő mikróbák fennmaradását segíti. Ilyen például a mikroaerofil, azaz 5% oxigén mellett is életképes, nitrogénkötő Azospirillum baktérium. A Brevibacillus-ok pedig a kevés oxigén hatására „fakultatív anaerob” módon élnek tovább a talajokban. Ezeknek a jótékony szervezeteknek a száma, mennyisége növelhető a talajoltással, már csak azért is, hogy kiszorítsa a levegőtlenséget sokkal inkább igénylő potenciális kórokozókat (pl. a Clostridium perfringens-t) ami súlyos kórokozó, ezért kimutatásukra európai szabvány kidolgozásában is részt vettünk.

A talajoltó anyagokban leggyakoribb mikroorganizmusok szerepét, a túlélés érdekében kialakított stratégiáit és a legfontosabb környezeti igényeiket az 1. táblázat foglalja össze.

1. táblázat: a talajoltó mikrobiális termékekben található organizmusok környezeti igényei és a precíziós alkalmazást
segítő túlélési stratégiáik

A talajban az agyagásványokhoz kötődő és ezért a növény által nehezen hozzáférhető foszfor oldhatóvá tételére a Bacillus genusz baktériumai képesek. Az ilyen oldódási képességet és ezeknek a mikróbáknak a jelenlétét vagy hiányát laboratóriumi körülmények között jól ki tudjuk mutatni (1. fotó). Nélkülük előfordul olyan eset is, hogy akár 2000 mg/kg foszfornál sem jut a növény elegendő P-tápelemhez. Előzetes monitoring után célirányos alkalmazásukra lenne szükség és nem feltétlenül a foszfor-műtrágya újabb adagjára. A talajéletet vizsgálni kell!

1. fotó: a foszforoldódási képesség és a P-oldó baktériumok jelenlétének a tesztelése szelektív táptalaj segítségével laboratóriumban (a kioltási zóna nagysága arányos a baktérium P-mobilizáló hatásával)

És ha még általános talajélet adataink sincsenek, akkor hogyan is akarhatunk „precíziós”, mikroterületekhez igazított baktériumtrágyázást megvalósítani? 

A baktériumtrágyák alkalmazási gyakorlata messze nem precízós

A baktériumtrágyákra vonatkozóan nagyon egységes és általános felhasználást ajánlanak a gyártók és forgalmazók. A javasolt adag lehet 1 l/ha, 10 l/ha, vagy 20 l/ha mennyiség is. Ezeket általában 200 l vízben szuszpendálva lehet kijuttatni a vetéssel egy menetben. Az oltóanyag­ipar kezdetén azonban még a magra csávázott formában használták az oltást, ezzel a kis mag a leghamarabb megkaphatta a mikrobás segítséget, azaz a N2-kötő vagy a P-mobilizáló mikróbákat. Napjainkban a technológiai alkalmazást a folyékony készítmények segítik, amelyek a magvetéssel együtt a baktériumtrágyát, a hozzáadott vizet, de akár a fejtrágyaként alkalmazott starter műtrágyákat is kijuttatják. A bontható szerves (cellulóz, lignintartalmú) anyagokat jól átnedvesítik, ami szintén lényeges szempont.

A javasolt adagoknál a gyártók hivatkozhatnak az oltóanyag töménységére, amit az úgynevezett kitenyészthető csíraszámmal (colony forming units, CFU) szoktak megadni milliliterenként. Az 1 l/ha oltóanyag-mennyiségnél a termékben a csíraszám rendszerint magasabb, akár 2 nagyságrenddel is, ami azt jelenti, hogy az 1 l-es palackban 10-szer több mikroba is jelen lehet a 10 l-es kiszereléshez viszonyítva.

A csíraszám ezekben 109/ml, ami azt jelenti, hogy ml-enként ezer millió, azaz milliárd (1000.000.000) baktérium van a szuszpenzióban. Tudni kell, hogy az 1 nagyságrenddel, vagyis az egy 0-val több, az 10-szeresen, két 0-val több pedig 100-szorosan nagyobb mikrobamennyiséget jelent (a nagyságrendet ugyanis a 10-es szám hatványával jelöljük). Ezeket a mikrobákat szabad szemmel nem láthatjuk, de a termékeken kötelező megadni.

Az már más kérdés, hogy a felhasználáskor mennyi élő sejtet tartalmaz a termék, hiszen a folyadékban a kezdeti tápanyag gyorsan fogy és a levegőtlen körülmények sem kedveznek a túléléshez; nem beszélve a hőmérsékletigényhez, ami rendszerint szintén megváltozik abban a pillanatban, hogy az inkubált tartályokból az oltóanyag termék a forgalmazó edényekbe kerül. A pusztulást, a termék kellemetlen szagát kibontás után könnyen lehet érzékelni. Az egyes mikrobák hőmérsékletigénye sem azonos (2. táblázat). A legtöbb oltóanyagtörzs mezofil baktérium, ezért rendszerint 25–28 oC-on szaporítják fel azokat. Így például ha a termék Azospirillum nitrogénkötő baktériumot is tartalmaz, akkor annak optimálisan 37 oC-os igénye miatt sok esetben inkább a hidegtűrőbb és küzdőképesebb Pseudomonas baktériumok fognak megmaradni a talajban. A brazíliai „cerrado” trópusi talajon a cukornád termesztése ezzel szemben lehetséges az Azospirillum oltás segítségével, N-műtrágya nélkül is. A mikrobiális oltások időzítése is kritikus tényező tehát, igazítani kell azt a mikrobák és a növények élet­igényeihez, a fennálló környezeti körülményekhez is.

2. táblázat: mikroorganizmusok hőmérsékletigénye és tűrőképessége az oltóanyagokban található néhány jellegzetes faj megjelölésével

A termékeken belül is lehet „élet-halál” harc a mikroorganizmusok között, különösen, ha azok többféle mikróba-fajt és -törzset tartalmaznak. A kezdetekben alkalmazott 1 mikroba (faj vagy törzs) 1 termékben mára már átlagosan 3–5 féle különböző mikoorganizmust jelent. A legtöbb kereskedelmi oltóanyagban rendre találhatunk 1 nitrogénkötő, 1 foszformobilizáló és 1 növénynövekedést serkentő, vagy hormontermelő baktériumot is. Egyes termékekben, így az EM (effektív mikroorganizmus) oltóanyagban 80-féle mikrobát ígérnek a forgalmazók. Az összetételt azonban a felszaporítási körülmények számos tényezője befolyásolhatja. A végső termékben leginkább a levegőtlen (anaerob) körülményeket is túlélők (pl. a fermentatív tulajdonságú Lactobacillus tejsavbaktériumok, egyéb savtűrők) dominálhatnak, savas jellegűvé alakítva ezzel a talaj-anyagcsere útjait is, amire hosszabb távon figyelni kell. A cellulóz lebontását végző mikrobákat általában külön termékként forgalmazzák, mivel ahhoz speciális enzimekre van szükség. A nehezebben bomló anyagok (így a cellulóz, a lignin) teljes dekompozíciója akár 5–10 anyagcsere (metabolikus) lépésből is állhat. Az egyes lépéseket más-más mikroba és enzimeik tudják elvégezni. Ha ezek nincsenek jelen a rendszerben, akkor a lebontás is lassul. A szén-nitrogén (C:N) arány is kritikus tényező, ennek optimális értéke 30 alatti legyen a pentozánhatás elkerülése érdekében. A termékekben általában nincs jelen a teljes lebontásért felelős mikrobiális konzorcium, de bizonyos kulcslépések beindítása és a talaj őshonos mikrobáinak a hozzáadott ereje is besegíthet a talaj-szén-erő megőrzéséhez, hasznosításához. 

Összefoglalásként elmondhatjuk, hogy a talajokban az ott élő, őshonos mikrobák típusa is befolyásolja, hogy milyen anyagcsere-folyamatok alakulnak ki. A talajoltás során az egyes fajokkal, törzsekkel erre célirányosan is hatni lehet. De a kezelésekkel egyidőben adott további anyagok is módosíthatják ezeket a folyamatokat A gyomirtó szerek például olyan szelekciós tényezők, amelyek nem csak a gyomokra vannak hatással, de közvetlen és közvetett módon a mikrobák (tágabb értelemben a teljes talajbiota) tűrőképességét, toleranciáját is próbára teszik. De vizsgálja-e valaki, hogy mennyire károsítják a talajéletet?

Végső soron lehet termelni élő talaj nélkül is mióta mű trágyák, mű anyagok és művi, mesterséges „biocid”, azaz élőlényeket elpusztító anyagaink is vannak (herbicid, fungicid, nematicid, inszekticid…stb). A természeti törvényeket azonban nem könnyű kijátszani, figyelmetlenül hagyni. Ismert, hogy a műtrágyák hatékonyságánál például a nitrogénnek csak 10–40%-a tud maximum hasznosulni, mert vannak denitrifikáló baktériumok, melyek a levegőtlen, tömörödött talajban a nitrátot kémiai oxigénként használva a N2-t újra gáz alakban felszabadítják. Lehet persze ezek ellen is újabb gátló adalékanyagokat adni, amelyek megint csak nem lesznek teljesen szelektívek, így pusztulhatnak a biológiai úton ingyen nitrogént adó baktériumok is. De kit érdekel, ha van műtrágya? .…és itt a kör bezárul.

Ha azonban mégis jobban meg szeretnénk érteni a természeti, ökológiai törvényeket, akkor a SZIE Kertészettudományi Karán indított „biológiai talajerő-gazdálkodó mérnök/szakember” képzésünket ajánljuk.

Prof. Dr. Biró Borbála
egyetemi tanár

A talajért elkötelezett támogatói kör:

A TALAJEGYETEM korábbi részei:

• I. rész: TALAJFIZIKA I.
• II. rész: TALAJFIZIKA II.
• III. rész: TALAJFIZIKA III.
• IV. rész: Műtrágyák és kémiai talajtényezők hatása (savanyodás, tápelemek megkötődése, felvehetősége)
• V. rész: A talajerő-gazdálkodás tudományos és gyakorlati főbb összefüggései
• VI. rész: TALAJBIOLÓGIA I. – A talajélet felismerése, avagy mikor van szükség beavatkozásra?
• VII. rész: TALAJBIOLÓGIA II. – A talajélet napi, szezonális és évjárati ritmusa. A talaj egészsége, regenerálása. Mit tehetünk alacsony vagy rossz talajerő értékeknél?
• VIII. rész: Talajképző tényezők és folyamatok Magyarországon
• IX. rész: A Kárpát-medence talajtípusai
• X. rész: A diagnosztikus szemléletű talajosztályozás és gyakorlati jelentősége
• XI. rész: A táblán belüli művelésizóna-lehatárolás módszerei
• XII. rész: Talajvizsgálatok jelentősége a talajok tápelemszolgáltató képességének megítélésében és a talajvizsgálati eredmények értelmezése – I. rész
• XIII. rész: Talajvizsgálatok jelentősége a talajok tápelemszolgáltató képességének megítélésében és a talajvizsgálati eredmények értelmezése – II. rész
• XIV. rész: Talajvédelmi tervek a gyakorlatban (mezőgazdasági esettanulmányok)
• XV. rész: Talajvédelmi tervek a gyakorlatban (ültetvénytelepítés)
• XVI. rész: Talajművelési rendszerek I. – forgatásos talajművelés
• XVII. rész: Talajművelési rendszerek II. – forgatás nélküli talajművelés
• XVIII. rész: Talajdegradációs folyamatok Magyarországon, talajsavanyodás és szikesedés kialakulása, felismerése, megszüntetése
• XIX. rész: Új trendek a gyakorlati műtrágyázásban
• XX. rész: Heterogenitás távérzékeléssel, szkennerekkel
• XXI. rész: A kalcium, magnézium és kén szerepe a növénytáplálásban és az eredményes utánpótlás módjai

A cikk szerzője: Prof. Dr. Biró Borbála