Számos olyan mikroorganizmust sikerült már izolálni és azonosítani, melyek kétségtelenül felelősek a talaj alkotórészeinek és számos herbicidnek a degradációjáért a kémiai lebontást követően.
Számos herbicid szubsztrátként biztosítja a működésükhöz szükséges energiát, mások (pl. egyes karbamid- és triazin-származékok) a természetes szubsztráttal való strukturális hasonlóság miatt lesznek a mikrobiális lebontás áldozatai. Ez utóbbiak általában perzisztensek a talajban. A talajherbicideknek csak kis részét veszik fel a növények. A legtöbb herbicid ugyanis a talajfelszín közelében marad, a kultúrnövény gyökerei viszont ennél mélyebbre hatolnak, így a felvétel minimális.
A gyomirtó szerek használatát minden esetben meg kell előznie a monitoringnak (gyomfelvételezésnek)
Az integrált gyomszabályozás elve szerint a vegyszeres gyomirtási módszerek nem élveznek elsőbbséget a mechanikai, fizikai, biológiai stb. módszerekkel szemben. A védekezések tervezésénél elsősorban a megelőzést, a nem vegyszeres módszereket kell alkalmaznunk, majd ha ezek sem vezetnek eredményre, végső esetben – a kárelhárítás érdekében – használjuk a kémiai gyomirtó szereket! A gyomirtó szerek használatát minden esetben meg kell előznie a monitoringnak (gyomfelvételezésnek). Ez alapján megállapíthatók a mennyiségi viszonyok (a prognosztizált kár mértéke), amelyekkel szembeállíthatók a védekezés költségei. A gyomnövényzet faji összetétele (minőségi viszonyok) pedig hozzásegít bennünket a legjobb hatású, környezetkímélő és leggazdaságosabb technológiák kiválasztásához és alkalmazásához.
Közismert tény, hogy a növénytermesztésben a terméscsökkentő tényezők között elsődleges szerepük van a gyomnövényeknek. Az általuk okozott kár az emberiséget a növénytermesztés több ezeréves fejlődésén keresztül végigkísérte.
A talajban élő mikroorganizmusokra számos környezeti tényező hatással lehet. A mezőgazdasági kemikáliák között a gyomirtó szerek (herbicidek) alkalmazása terjedt el a leginkább. Az emberi tudás fejlődésével újabb és újabb vegyi anyagokról bizonyosodik be a gyomirtó szerként való alkalmazási lehetőség. Az egyes mikroorganizmusok érzékenysége ugyanakkor jelentősen különbözhet a talajokban, ami által az eredeti mikrobiológiai összetétel megváltozásával, hosszabb távon akár a talaj funkcionális elváltozásaival is számolni kell. A fenntartható mezőgazdaság és a környezetvédelem szempontjait is figyelembe véve ezért szükséges tanulmányozni a különböző mikroorganizmus-csoportok érzékenységét, toleranciahatárait, a mezőgazdasági kemikáliákhoz való adaptálódás és a működőképességük közötti összefüggéseket, illetve keresni azokat a módszereket, amelyekkel az okozott mikrobiológiai hatások kimutathatók, detektálhatók. A gyomirtó szereket intenzíven használják a mezőgazdaságban, és nagy erőfeszítéséket tesznek a környezetre gyakorolt káros hatásaik csökkentésére. A kultúrákban preemergensen vagy korai posztemergensen alkalmazott növényvédő szerek sorsára és viselkedésére nagy hatást gyakorol a talajszelvény. A talajban a herbicidmolekulák eloszlanak a vizes és szilárd fázisokban, mely a viselkedésük sok más aspektusára is hatással van: a szorpció csökkentheti a volatilizáció arányát, a biológiai hozzáférhetőséget (ennek következtében a hatékonyságot, a biológiai lebomlás arányát) és a felszín alatt történő szállítást. Megérteni egy növényvédő szer sorsát a talajban alapvető szempont a környezeti viselkedésének pontos értékelésére, és létfontosságú az új és a korábbi termékek biztonságos használatára.
Ma már számos olyan mikroorganizmust ismerünk, amely aerob vagy anaerob úton képes a talajba juttatott herbicidmolekulák teljes vagy részleges lebontására, s ezzel inaktiválására. A folyamatban résztvevő élő szervezetek elsősorban az algák, baktériumok, gombák, valamint az Actinomycések és ezen belül a Streptomycések törzséből kerülnek ki.
Tevékenységük eredményeképpen többnyire a herbicidmolekula nem teljes degradációja, hanem annak csak bizonyos mértékű átalakítása következik be. Ezzel egy időben a hatóanyag-molekula biológiai hatása megszűnik, vagy új, az előbbitől lényegesen eltérő biológiai hatás jön létre.
Milyen formában és hogyan érvényesül a herbicidek hatása a talaj mikroszervezeteire?
A biodegradáció felgyorsulhat a herbicidek ismételt alkalmazása következtében is. Tapasztalatok alapján elmondható, hogy egy-egy mikroorganizmus faj általában csak egyféle gyomirtószer-molekula elbontására specializálódik. Előfordulhatnak azonban olyan mikroorganizmusok is, amelyek több, egymástól szerkezetileg különböző növényvédőszer-hatóanyag inaktiválásában is részt vesznek. Nagy a valószínűsége annak is, hogy egyes peszticideket több mikroorganizmus faj szinergista módon, lépésről-lépésre képes lebontani.
A mikroorganizmusok és a herbicidek kapcsolata két egymástól el nem választható kérdést vet fel. Milyen formában és hogyan érvényesül a herbicidek hatása a talaj mikroszervezeteire? Képesek-e ártalmatlanítani a mikroszervezetek a talajba került herbicidet? Az köztudott ugyanis, hogy bár a herbicidek mikrobiológiai úton többnyire lebomlanak, a kezelést követően a talajélet részlegesen inaktiválódik, és a mikroorganizmus-populációban eltolódás következhet be. A gyomirtó szerek használata befolyásolhatja a mikrobiológiai közösségek struktúráját és működőképességét, de a toxikusságuk vagy a metabolizmusuk a kémiai szerkezettől, az alkalmazási mennyiségtől, gyakoriságtól és a mikroszervezetek faji, törzsi, élettani tulajdonságaitól is erősen függ. A növényvédő szerek leginkább a fototróf mikroorganizmusokra fejtik ki a legkárosabb hatást a fotoszintézises folyamatok károsítása révén.
Számos olyan mikroorganizmust ismerünk, amely aerob vagy anaerob úton képes a talajba juttatott herbicidmolekulák teljes vagy részleges lebontására s ezzel inaktiválására. A folyamatban résztvevő élő szervezetek lehetnek az algák, a baktériumok és sugárgombák, gombák egyaránt. A növényvédőszer-hatóanyagok mikrobiológiai degradációja a legtöbb esetben nem vezet egy-egy hatóanyag-molekula teljes lebomlásához, hanem annak csak bizonyos mértékű átalakítását jelenti, a biológiai hatás egyidejű megszűnésével vagy egy új, az előbbitől eltérő biológiai hatással. A herbicidhasználat a növénytermesztés elválaszthatatlan részét képezi, ezért e szerek alkalmazásakor a gyommentesítés mellett számolni kell a talajéletre, az ún. „nem célzott” szervezetekre kifejtett hatásokkal is.
A herbicidek ismételt kijuttatása a talaj-mikrofauna megváltozását is okozhatja
A herbicidek talajba kerülése után az arra érzékeny szervezetek elpusztulnak, és könnyen bontható maradványaikat a túlélők hasznosítják. Egyes mikroorganizmusok képesek közvetlenül hasznosítani a peszticideket növekedésükhöz. Ezenkívül azok a szervezetek is mennyiségi növekedést mutatnak, amelyek a peszticid-degradálók anyagcseretermékeit és a már lebontott szermaradványokat is fogyasztják. Mivel a talaj termékenységéért nagyrészt a talajban élő mikroorganizmusok felelősek, a herbicidek hatására a populációk egyensúlyában bekövetkezett változások fontos ökológiai következménnyel járhatnak. A herbicidek általában a talaj funkcionalitása szempontjából fontos Rhizobium fajokat, a nitrifikáló baktériumokat, az Actinomycetes fajokat, illetve a szerves anyagok degradációjában résztvevő szervezeteket érintik a legjobban. A herbicidek ismételt kijuttatása a talaj-mikrofauna megváltozását is okozhatja, mivel megnő a mikroorganizmusok lebontó képessége. Ez az adaptáció a mikroorganizmusok nagyobb számával, illetve az enzim indukciójával lehet összefüggésben. Környezetvédelmi szempontból a peszticidek lehetnek perzisztensek vagy nem perzisztensek. Azok a növényvédő szerek nem tekinthetők perzisztensnek, amelyek a kívánt hatás kifejtésével egy időben vagy azt követően rövid idő alatt lebomlanak. A gyakorlatban és a növényvédelmi szakirodalomban általában azokat a növényvédőszer-hatóanyagokat tekintik perzisztensnek, amelyek egy vegetációs időszak alatt nem bomlanak le teljesen, illetve ez idő alatt bioaktivitásuk nem csökken szubletális szint alá.
A gyomirtó szereket extrém intenzíven használják a mezőgazdaságban, és kérdés, hogy a nagy erőfeszítések, amiket a termelők tesznek a környezetre gyakorolt káros hatásaik csökkentésére, vajon elegendő-e a jövő nemzedék számára?
SZERZŐ:
MAGYAR NIKOLETT
ZÖLD TÜNDE NÖVÉNYORVOS
