Napjainkban egyre több szó esik a talajok regenerálásáról, ezen belül pedig a talaj biológiai állapotának helyreállításáról vagy javításáról.
Az intenzív mezőgazdasági gyakorlat (szántás, vegyszerezés, műtrágya-kijuttatás) a talajokban természetes körülmények között előforduló élőlények jelentős részét visszaszorítja és kipusztítja, amelynek hatására nemcsak a biodiverzitás, hanem a sokféle élőlény által biztosított ún. „ökoszisztéma-szolgáltatások” jelentős része is elvész. Ez különösen akkor tűnik fel, amikor a korábbi intenzív tápanyagpótlás és növényvédelem a kínálat szűkülése vagy az árak növekedése miatt fenntarthatatlanná válik. Persze, emellett egy egyre több fórumon bemutatott, eddig szinte láthatatlan, de mind nyilvánvalóbb probléma, a talajok termőrétegének pusztulása is hozzájárul az említett negatív folyamatokhoz.
Talajoltás az ókortól
A talajok szervesanyag-tartalma és biológiai aktivitása természetesen nagyon sok ponton összefügg, hiszen a talaj élőlényeinek élőhelyet és táplálékot biztosít a talajba kerülő szerves szén, ugyanakkor a talaj széntartalmának felépüléséért elsősorban a talajlakó élőlények aktivitása és biomasszájuk a felelős. Az egyik legjelentősebb szénbevitel pedig a növények gyökerén keresztül történő ún. gyökérexudátumok talajba jutása, amely a növényekkel mutualista szimbiózisban élő baktériumok, gombák és egyéb élőlénycsoportok elsődleges tápanyagforrása.
Az ún. „gyökérkapcsolt” szimbionta szervezeteknek óriási jelentősége van a növényeknek kedvező talajviszonyok kialakításában, mivel nagyon sokféle folyamatot tudnak előmozdítani a talajban, például nitrogént fixálnak, foszfort mobilizálnak, szárazságtűrést fokoznak, talajszerkezetet javítanak vagy kórokozókat riasztanak, valamint aktivizálják a növények immunfolyamatait. Ezek a szimbionta szervezetek hatalmas változatosságban állnak rendelkezésre a természetes talajokban, ám agrárterületeken a fent említett folyamatok miatt változatosságuk és így szolgáltatásaik jelentősége is erősen megcsappant.
Már az ókorban is felismerték a talajok keverésében (oltásában) rejlő lehetőségeket, de a tudomány csak a 19. század végére ismerte fel a mikrobiális szervezetek jelentőségét és növényekre gyakorolt hatását. Az egyik legfontosabb növény-mikroba kapcsolat az ún. mikorrhiza (görög eredetű szó, jelentése gombagyökér), ami a gyökerek és gombák különböző csoportjai között létesített kölcsönösen előnyös együttélés, azaz szimbiózis. Legősibb és legelterjedtebb formája az arbuszkuláris mikorrhiza, amely nevét az arbuszkulumról (szintén görög eredetű szó, jelentése fácska), a gomba és a gyökérsejt által közösen képzett szervecskéről kapta. A gyökérsejtek közé behatoló gomba a sejtfalat áttörve a sejt belsejébe is bejut, és ott a gomba és a növény sejtmembránja egy közösen szabályozott folyamat eredményeképpen szorosan összesimulva és sokszorosan elágazva egy nagy felületű tápanyagátadó szervecskét képez, ezt nevezzük arbuszkulumnak.
A gomba akár sorban, minden egyes soron következő gyökérsejtet kolonizálhat, ám az arbuszkulumok életideje véges, néhány napon belül felszívódnak, és a gyökérsejt visszaalakul eredeti formájára – a növény így (is) szabályozza az arbuszkulumok mennyiségét a gyökereiben. A gombák egy része sejtméretű zsákocskákat vagy hólyagokat, ún. vezikulumokat is képezhet a gyökérben, amelyeknek elsősorban tápanyag-raktározó funkciójuk van.
Kapcsolati előny
A gomba a talaj gyökerek által elérhetetlen részeiből nagy hatékonysággal mobilizált és felvett ásványi tápanyagokat, elsősorban a foszfort juttatja a növénynek, az pedig cserébe a fotoszintézis által megtermelt cukrokkal látja el a gombát. A növény által előállított cukroknak akár a 30%-a is a gombához juthat, ám ez a kapcsolat mégis olyan előnyös a növény számára, hogy a mikorrhizával élő növények esetén a kísérleti eredmények többségében növekedési és terméshozamban mérhető előny mutatható ki a mikorrhizától megfosztott egyedekkel szemben.
Az arbuszkuláris mikorrhizagombák ősei már félmilliárd éve, a növények szárazföldre lépésekor szerepet játszottak a növények szárazföldi viszonyokhoz való alkalmazkodásának elősegítésében, és azóta ez a kapcsolat csak tovább mélyült. Ma a földi növényvilág túlnyomó része mikorrhizát képez (elsősorban arbuszkuláris mikorrhizát, kisebb részben később megjelenő mikorrhizaformákat, pl. ektomikorrhizát), ami alól csak néhány, a mikorrhiza kialakításának képességét másodlagosan elvesztett növénycsoport jelent kivételt. Az arbuszkuláris mikorrhiza esetén a kapcsolat olyan szorossá vált, hogy az azt képző gombák növények nélkül már nem is képesek növekedésre és szaporodásra, ugyanis kizárólag a növénytől származó szénforrásokat tudják hasznosítani. A szerves anyagokat lebontó gombafajok között tehát nem találjuk meg ennek a gombacsoportnak a képviselőit. Az arbuszkuláris mikorrhizagombák nem specifikusak (mint pl. az ektomikorrhizát képző fajok), azaz szinte mindegyik gomba mindegyik mikorrhizaképző növénnyel képes szimbiózist kialakítani.
Stresszhatások ellen
A tápanyagellátás javítása mellett az elmúlt évtizedek kutatásai számos más hatását is kimutatták az arbuszkuláris mikorrhiza kapcsolatnak. Különböző stresszhatásokkal szemben védelmet nyújthatnak a gombák, akár közvetlenül, akár pedig a növény élettani folyamatainak modulálásával, erősítésével. Tipikus hatásuk lehet például a szárazságtűrés fokozása, a kórokozókkal szembeni védelem fokozása, a növényi egyedfejlődés módosítása (hajtásnövekedés fokozása, levélfelület növelése), sóstressz vagy nehézfémek elleni védelem, valamint a talaj fizikai és biológiai paramétereinek javítása.
A mikorrhizagombák által termelt és a gombafonalak és spórák felszínének fizikai védelmét biztosító fehérjecsoport, az ún. glomalinok a talajban szabaddá válva egyfajta ragasztóanyagként növelik a talajok morzsalékosságát a mikroaggregátumok szerkezetének stabilizálása révén, és emellett hosszú életidejük miatt a széntartalmat is jelentősen emelhetik. Nagyon lényeges a mikorrhizagombáknak az a szerepe, amelynek révén mobilizálják és szervezik az ún. segítő talajbaktériumok csoportjait, saját működésük érdekében elősegítve és felhasználva például azok tápanyag-mobilizáló képességét. Nem túlzás tehát azt állítani, hogy a mikorrhiza az elsődleges híd, a legfontosabb kapcsolat a gyökér és a talaj között. Az arbuszkuláris mikorrhizagombák viszonylag egyszerű szerveződésű, a talajban és a gyökéren belül is kiterjedt hifahálózatot képző, spórákkal szaporodó fajok, amelyek a gombák országának egy önálló törzsébe, az ún. Glomeromycota törzsbe tartoznak.
Az egész világon elterjedtek, mégis csupán néhány száz fajt azonosítottak eddig, a spórák morfológiájának leírásával. Molekuláris módszerekkel vizsgálva a talajokat vagy gyökereket azonban jóval nagyobb változatosság dereng fel, sőt, emellett kísérleti úton a gombák által hordozott élettani jellegek rendkívül széles palettáját is kimutatták. A különböző gombafajok vagy -törzsek nagyon sokféle módon képesek módosítani, illetve javítani a gazdanövényeik növekedési és szaporodási esélyeit. Ezt a változatosságot nevezzük ún. funkcionális diverzitásnak.
A talaj biológiai sokféleségének pusztulása, szűkülése a funkcionális diverzitás csökkenésével jár, aminek hatására egy sokkal szegényesebb választékból meríthetnek a növények. Sajnos ez a pusztulás a mikorrhizagombák esetén különösen fájó, mert az eddigi eredmények alapján természetes visszatelepülésük erősen korlátozott, és talán évtizedekben mérhető.
Az inokulumok jellemzői
A modern agrárium a talaj biológiai aktivitásának növelésére számtalan terméket kínál, amelyek között megtalálhatóak az ún. arbuszkuláris mikorrhizagomba-inokulumok is. Ilyen termékekből idehaza is egyre több kerül forgalomba, ezért érdemes pár szóban összefoglalni, mik a főbb jellemzőik, és mit is várhatunk tőlük.
1. Mivel a gombák kizárólag növénnyel együtt képesek szaporodni, előállításuk munka- és időigényes, jellemzően laboratóriumi háttérre van szükség az izolálásukhoz, és üvegházra a növényeken történő felszaporításukhoz. A gombatörzsek kórokozómentes izolálása a spórák talajból való kiválogatásával lehetséges, azaz jelenleg csak olyan törzsekkel rendelkezünk, amelyek spórát is képeznek.
2. A legtöbb inokulum általában spórákat tartalmaz, mert azok előállítása és dozírozása egyszerűbb. Bizonyos termékek a spórák mellett a talajból kiszitált és aprított szárított gyökereket és gombahifát is tartalmaznak. Ez utóbbiak kiváló kolonizációs lehetőséget biztosítanak, de kijuttatható termékké alakításuk nehezebb.
3. Az inokulumok jelentős része por vagy pelletált formában kerül kiszerelésre, így kijuttatásuk az ezeket kezelni képes berendezésekkel lehetséges (pl. műtrágyaszóró), de egy részüket csávázni is lehet a magokra, szemtermésekre.
4. Kijuttatásuk legcélszerűbb időpontja a vetés vagy ültetés. Lényeges, hogy az inokulum a magok vagy palánták alá kerüljön, a gyökerek növekedésének várható irányába. UV-érzékenyek, ezért kijuttatás után rögtön a talajba kell forgatni őket.
5. Jellemzően néhány törzset tartalmaznak, egy szűk fajkörből (pl. Rhizophagus irregulare, Funneliformis mosseae stb.). Ezek a fajok ún. tágtűrésű, domináns fajok, amelyek a legtöbb talajtípusban megtalálhatóak, és gyakori szimbionták. Mindamellett, hogy kimutatható a pozitív hatásuk, fontos tudni, hogy hasonló fajok szinte minden, még a degradált talajokban is előfordulnak, az inokulálással leginkább a mennyiségük növelhető a fiatal növények környezetében, gyorsabb és hatékonyabb kolonizációt eredményezve. Ezek mellett a fajok mellett a természetes talajokban nagyságrendileg magasabb változatosságban fordulnak elő specializáltabb, az adott talaj- és éghajlati viszonyokhoz jobban alkalmazkodott és a növényekben specifikusabb alkalmazkodóképességet biztosító fajok is, de ezek mikorrhizatermékekben való alkalmazása, éppen a specificitásuk miatt, egyelőre nem megoldott. Ezek a fajok a mezőgazdasági talajokból jobbára eltűntek.
6. Sajnos nem minden mikorrhiza inokulum egyforma minőségű. Léteznek kevésbé hatékony és megbízható, valamint sokkal jobb minőségű termékek is, de sajnos nem létezik egységes minőségi ellenőrzés. Nagyobb beruházás, alkalmazás előtt célszerű a potenciális termékek kipróbálása ellenőrzött, például laboratóriumi körülmények között, a célnövény és a célzott talajtípus alkalmazásával (ez az adott növény növekedésétől függően általában 5–8 hetet jelenthet). A mikorrhiza kolonizációspecifikus gyökérszíntelenítési és -festési eljárással láthatóvá tehető, és mikroszkópos vizsgálattal meghatározható egy adott gyökér mikorrhiza kolonizációs intenzitása.
7. Csakúgy, mint sok más biológiai alapú termék esetében, a mikorrhiza inokulumok sem „csodaszerek”, sőt gyakori, hogy terepi körülmények között nem látszik a hatásuk, különösen intenzíven művelt mezőgazdasági kultúrákban. Potenciális hatásuk ellenőrzése után (6. pont) azonban jó eséllyel várható, hogy a növények védettebbek lesznek bizonyos előre nem látott stresszhatásokkal szemben, azaz a gombák egyfajta pufferként vagy „betegségbiztosításként” működhetnek. Egyes eredmények szerint még a mai, biológiailag erősen degradálódott mezőgazdasági talajokban előforduló mikorrhizagombáknak is lényeges a hatásuk bizonyos növények termésérésére (pl. kukorica).
8. Nem minden növény fogékony egyformán a mikorrhizagombákra. Termelt növényeink között léteznek erősebben mikorrhizafüggő fajok (pl. hüvelyesek, kukorica, rózsafélék, gyümölcsfák, szőlő), valamint mikorrhiza nélkül élők is (pl. repce, mustár, káposzta).
9. A talaj alatti (gomba) és talaj feletti (növény) változatosság összefügg. Egy többféle növényt tartalmazó terület, különösen, ha erősen mikorrhizaigényes növényekről van szó (8. pont), vélhetően nagyobb mennyiségben és változatosságban tartalmaz potenciális mikorrhizagomba-partnereket.
Reméljük, ezzel a rövid összefoglalóval sikerült néhány kérdést megválaszolnunk, és pár tévhitet eloszlatnunk a mikorrhiza szimbiózissal kapcsolatban, de legfőképpen felhívnunk a figyelmet erre az ősi, rendkívül különleges, változatos és nagy mezőgazdasági potenciált jelentő együttélésre.
SZERZŐ: DR. PARÁDI ISTVÁN EGYETEMI ADJUNKTUS, ELTE, ÜGYVEZETŐ, EXPERIPLANT KFT.
