Az energiaárak növekedése a műtrágyapiacot is felforgatta, így a korábbinál is aktuálisabbá vált a kérdés: vajon lehet-e kukoricát termeszteni hozzáadott nitrogén, tehát műtrágya nélkül? Az OTP Agrár szakértői több ígéretes kutatást is találtak a témában.
A nitrogén hozzájárul az emberiség gyarapodáshoz és jólétéhez, ugyanakkor a műtrágya gyártása és a túlzó, nem eredményes felhasználása jelentős mértékben hozzátesz az üvegházhatású gázok globális kibocsátásához és a vízszennyezéshez. Éppen ezért a műtrágyagyártók és -használók nagy társadalmi nyomással szembesülnek, hogy csökkentsék az éghajlatra gyakorolt negatív hatásokat. Mindezen célok elérésében az EU kulcsszerepet szán a zöld megállapodás keretében kidolgozott stratégiáknak, 2030-ig többek között 50%-kal csökkenteni kell a tápanyagveszteséget és ezen keresztül el kell érni a műtrágyahasználat 20%-os csökkenését. Az európai fogyasztók számára kiemelten fontos, hogy a mezőgazdaság és az élelmiszeripar egészségesebb élelmiszereket szolgáltasson számukra, amelyek ráadásul fenntartható termelésből származnak.
A műtrágya kapcsán azonban jelenleg nagyobb problémát jelent, hogy az energiahordozók árnövekedése és az orosz-ukrán háború miatt a mesterséges tápanyagpótló szerek a korábbi ár többszörösére drágultak, sőt bizonyos piacokon már hiánycikké váltak.
Mindennek hátterében az áll, hogy a járvány miatti korlátozásokat követően újraindult a világgazdasági növekedés, aminek hatására felment az energiahordozók ára, hiszen újra nagyobb mennyiségű kőolajra és földgázra volt szükség. Utóbbi drágulása azonban drasztikus áremelkedést hozott a műtrágyapiacon is, hiszen a földgáz elengedhetetlenül szükséges e termék gyártásához. A legtöbb műtrágya ára meredeken emelkedett 2021 harmadik negyedévében, és elérte a 2008–2009-es globális pénzügyi válság óta nem látott szintet. Ráadásul a magas gázárak miatt a műtrágyatermelés mennyisége is csökkent. Ebben a piaci helyzetben támadta meg Oroszország Ukrajnát, ami – részben az agresszorral szembeni gazdasági szankciók hatására – tovább súlyosbította a magas energia- és műtrágyaköltségeket – hiszen Oroszország, Kanada, Kína és Fehéroroszország a világ négy legnagyobb műtrágyaexportőre.
Pontosan miért fontos a műtrágya?
A nitrogén életünk egyik legfontosabb építőköve. Annak ellenére, hogy a levegőnek 78%-a nitrogéngáz, a nitrogénnek ezt a rendkívül stabil formáját a hüvelyes növényeken kívül az élővilág többsége nem képes megkötni. A növények legfőképp a talajból veszik fel a fejlődésükhöz szükséges reaktív nitrogént. A gazdálkodók már évszázadok óta tudják, hogy a talaj nem feltétlenül tartalmazza – vagy nem megfelelő mennyiségben tartalmazza – az összes tápanyagot, amelyre a növényeknek szükségük van, a nitrogénműtrágya előállításának a legnagyobb lökést mégis a második világháborús fejlesztések adták. Az 1940-es években a nitrogén többféleképpen is „berobbant”. Egyrészt a háború alatt a nitrogén volt a TNT és más erős robbanóanyagok egyik fő alkotóeleme, és az Egyesült Államok kormánya 10 új üzemet épített a bombák nitrogénellátására. Másrészt a háború után ezek az üzemek ammóniát termeltek műtrágyaként, így a műtrágyahasználat mértéke is ugrásszerűen nőtt meg. Részben azért, mert megvolt a készlet, részben pedig azért, mert a gazdálkodók és a tudósok megértették, milyen fontosak a tápanyagok a növények számára. A műtrágyák azóta is központi szerepet játszanak a növekvő népesség mezőgazdasági szükségleteinek kielégítésében a termőföld hatékony hasznosításának támogatásával és az élelmezésbiztonság globális szintű biztosításával. A legnagyobb termékcsoportot jelentő nitrogénalapú műtrágyák esetében a folyamat úgy kezdődik, hogy a levegőből származó nitrogént magas hőmérsékleten és nyomáson földgázból származó hidrogénnel keverik össze, így ammónia keletkezik. A földgáz hozzávetőleg 60%-át nyersanyagként használják fel, a fennmaradó részt pedig a szintézis folyamatában. Az ammóniából salétromsavat állítanak elő, amelyből nitrátműtrágyákat, például ammónium-nitrátot hoznak létre.
Megkötheti-e a nitrogént a kukorica?
A tudósok már évtizedek óta dolgoznak a növények kevesebb műtrágyával történő termesztésének módján. Egyesek génsebészeti technikákat alkalmaznak, mások mikrobákkal kísérleteznek, megint mások klasszikus nemesítési módszereket alkalmaznak, hogy kiaknázzák a növények ősi képességét, hogy partnerek legyenek nitrogénkötő baktériumokkal. Ha a hüvelyes növények képesek a levegő nitrogénjét megkötni, akkor miért ne lehetne erre képes akár a kukorica? Jelenleg is számos kutató dolgozik azon, hogy olyan kukoricát nemesítsen, amely képes önmagát ellátni nitrogénnel, megkerülve a nitrogénalapú műtrágyák szükségességét, amelyek károsak lehetnek a környezetre. Ezek a kutatások a kialakult piaci helyzetben szükségszerűbbek, mint valaha.
Sokáig úgy gondolták, hogy a mikroorganizmusok csak bizonyos növények (pl. szója, borsó, lucerna) gyökereinek csomóiban élnek, a kukoricáéban nem. A gyökércsomók biztonságos helyet teremtenek a mikrobák számára a nitrogén megkötéséhez szükséges nitrogenázenzim előállításához, miközben megvédik őket az oxigéntől, amely leállíthatja a reakciót. A kereskedelemben kapható kukorica általában a talajban lévő bomlott szerves anyagokból kap némi nitrogént, de főként a gazdálkodó által kiszórt szerves és/vagy szervetlen trágyából jut tápanyaghoz. Walter Goldstein, a Mandaamin Institute igazgatója mikroszkopikus szervezetekkel és kukoricával kísérletezett, a baktériumokat por formájában a kukoricamagok elvetésekor a talajba szórta. Goldstein klasszikus nemesítési módszereket alkalmazva, 2018-ban mutatott be olyan kukoricahibrideket kísérleti parcellákon, amelyek olyan mikrobákkal működtek együtt, amelyek feldolgozták vagy „fixálták” a nitrogént a kukorica által használható formában. Az évek során a kutatócsoport egyébként más fajok gyökérgumóiban is élő nitrogénmegkötő baktériumokat találtak, mint például a vörös égerfán és bizonyos trópusi fákon és cserjéken, a cukornád növényi szöveteiben, sőt egy ősi mexikói kukoricafaj is tartalmazott „nitrigénfixálókat”.
Közel 20 éve egy egyszerű kérdés foglalkoztatja Luis Rubiót, a spanyolországi Madridi Növénybiotechnológiai és Genomikai Központban kutató docenst. Miért nem tudják a növények önmagukban, mikrobák segítsége nélkül megkötni a nitrogént? Azt gyanítja, hogy azért, mert a növények nem tudják előállítani a nitrogenázenzimet. Itt jön a kihívás, hogyan lehet ezt lehetővé tenni! Ez azt jelenti, hogy a klasszikus növénynemesítési módszereket elhagyva, a génsebészeti eljárások felé fordulva, Rubió azon dolgozik, hogy a genetikai utasításokat helyezzen át a nitrogenázenzim előállításához baktériumból kukoricasejtbe. A baktériumok eltérően termelnek enzimeket, mint ahogy a növényi sejtek teszik, és ez elég ahhoz, hogy a gének egyszerű átvitele ne működjön. Ráadásul a nitrogénmegkötő reakcióra vonatkozó utasítások összetettek, ez egy 1020 különböző génből álló rejtvény, és mindegyiket pontosan a megfelelő sorrendben kell összeállítani ahhoz, hogy a teljes rendszer működjön. Jelenleg a spanyol kutatócsoport arra törekszik, hogy a mesterséges enzimet a kukoricasejt mitokondriumába juttassa, ahol természetesen energiatermelés megy végbe (ott védve lesz a reakciót tönkretevő oxigéntől). Ez a „biomérnöki kukorica”, ha sikerül, azonnal kivonja a levegőből a szükséges nitrogént.
Mindezen kutatások felforgathatják az általunk ismert mezőgazdaságot, hiszen sikerük esetén eredményük csökkenthetné a műtrágya globális felhasználását, az emberiségnek szükséges termésmennyiség fenntartása mellett. Mindez még mindig számos kihívással jár, de ha sikerül, a bolygó egyik leginkább nitrogénéhes növényének, a kukoricának fenntarthatóbbá és gazdaságosabbá válik a termesztése.
FORRÁS: OTP AGRÁR
