Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 11. rész

A dísznövények díszítőértékét javító mikrobiológiai megoldás a szimbiózisjobb ki- és felhasználása

A dísznövénytermesztés a kertészeti technológiák egyik jövedelmező ága, amelynél a jövedelem nagysága erősen függ a termesztési költségektől. A növények tápanyagellátásánál és jóllétük biztosításánál is fontos tényező a növénytalaj-mikroba kölcsönhatások, a pozitív együttműködés (a szimbiózis) eredményes alkalmazása. A mikorrhiza gomba koraibb és dúsabb virágzást hozhat létre. A kölcsönösen hasznos szimbiózis kialakítása és az ezt befolyásoló környezeti tényezők eredményes ki- és felhasználása ezért az egyik legfontosabb talajbiológiai és gazdaságossági kérdés.

A dísznövénytermesztés költségeinek csökkentési lehetőségeiről

A költséges dísznövénytermesztésnél a biológiai megoldások gyakorlatba vitele az egyik lehetséges megoldást kínálja. A költségek csökkentéséhez hozzájárulhat az alacsonyabb vegyszermennyiségek használata is. Az üvegházak meleg, nagy páratartalmú környezete elősegíti a különféle gomba- és baktérium-kórokozók elszaporodását, ami miatt a dísznövények ellenálló képességére jobban figyelni kell. A tápanyagok (pl. a nitrogén) túlzott bevitelét ennek érdekében kontrollálni, optimalizálni kell, hogy a növényi szövetek ne legyenek fellazult, gyengített állapotban a kór- és károkozók támadásához.

Mivel nem fogyasztásra szánt termékekről van szó, a veszély nem olyan magas, mint a zöldségfélék túltápoldatozásánál, de az ivóvízbe jutó vegyszerek közvetett módon is nagy kárt jelenthetnek az emberi egészségre, a környezetre. Éppen a dísznövény-termesztési gyakorlat hívja fel a figyelmet arra, hogy a biológiai tulajdonságok észszerű ismerete és jó kihasználása lehet a kulcsa mind a műtrágyák, mind pedig a növényvédő szerek (peszticidek) minél inkább csökkentett, optimális felhasználásának.

Az egyik úttörő módszer a dísznövénytermesztésben a növény-mikroba szimbiózisra figyelés, azaz a mikrobiológiai segítők bevonása.

Mikorrhiza (AM) gombák használata

Az arbuszkuláris mikorrhiza (AM) gombák használata az egyik leginkább elfogadott módszer. Az AM-gombaoltás egy lépésben mint biotrágya és a talaj/közeg minőségét is javító talajvitalizáló anyag jelent megoldást. A növények növekedésére számos tényezőn közvetve is hatni képes mikorrhizaoltás mint biológiai növényvédő szer is működik, hiszen a növények élettani folyamatai, immunitása és betegségelnyomó képessége is javul. A mikorrhiza gomba egy „kölcsönösen hasznossá váló vagy azzá tehető” szimbiotikus kapcsolat, amely az ismert növényfajok 80%-ánál képes kialakulni és működni.

A szimbiózis elősegíti a talajból a nehezen elérhető tápanyagok és a víz felvételét a gombafonalak (a hifahálózat) által, miközben a gazdanövény szénhidrátok formájában visszatáplálja a gombát, így biztosítva a folyamatos, kölcsönösen előnyös hasznosságot. A növénynek olyan szerves anyagok állnak rendelkezésére a „fotoszintézis” által, amit a gomba nem képes előállítani. A növény ugyanakkor nehezen éri el a talajból a felvehető makro-, mezo- és mikroelemeket, amit a vízzel együtt a gomba tud odaszállítani. A „barter” előnyök alapján a növényi tápanyagellátás javul, és az AM gombák által a növényvédelem is a kórokozók és a kártevők ellen.

A gomba fonalai, hifái körbehálózzák a gyökérfelületet, és ezzel fizikailag is meggátolják a károsítók bejutását. Közvetlen és közvetett előnyökkel is számolhatunk a növényi immunrendszer erősítésében, amihez az ugyancsak erős ellenálló képességgel rendelkező talaj/közeg is hozzájárul. A talajok szupresszivitását, a kór- és károkozókat elnyomó, távoltartó képességét is kimutathatjuk, mérhetjük a mikorrhiza gombák jelenléte és aktivitása, valamint a talajok fizikai-kémiai tulajdonságainak (pl. a morzsalékonyságának) az állapota, javulása által. A gombák olyan ragasztóanyagokat választanak ki, amivel a hifák és a kapcsolt gyökerek talajban történő terjedése is jobb lesz. A ragasztóanyagok (a glomalin) a talajszemcséket nagyobb egységekké alakítják, és azok stabilitását is kiváltják, ezáltal növekszik a szélsőséges viszonyokkal (hirtelen esőzésekkel vagy a kiszáradással) szembeni ellenálló képesség (a morzsaállékonyság, szakmai néven az aggregátumstabilitás).

A közvetett, a talajok fizikai szerkezetességére ható hatás mellett a mikorrhiza gombák jelenlétével általában javul a nehezen felvehető foszfor oldódása, megnövekszik a foszfor elérési útvonala és a növényt körülvevő foszforfeltárási régió is. Ez a réteg a mikorrhiza nélküli gyökérnél alig több, mint 0,5 cm, de a gomba segítségével a növény akár 7 cm-es távolságból is eléri, fel tudja venni a gomba által odaszállított foszfort. Ennek felvétele továbbá 1000-szer gyorsabb és 3-4-szer nagyobb mennyiségű, mint ahogy az az endofita mikorrhiza gomba nélkül megvalósulhatna.

Mérésekkel kimutatható az is, hogy az 1 cm növényi gyökérszakaszra jutó AM-gombafonalak hossza akár az 1 m-t is elérheti. A talajokban azoknak leginkább az agyagásvány- és szervesanyag-tartalmától függően van jelen a foszfor. Az összefoglaló tanulmányok azt is kimutatták, hogy az európai talajokban átlagosan 17-szer több foszfor van jelen, de annak csak az egyszeres része használódik fel a jelenlegi földhasználati gyakorlat mellett. A talajok önálló és teljesebb foszforhasznosulásához a biológiai talajéleterő jobb, eredményesebb figyelembevételére van szükség.

A mikorrhiza gombával történő oltás sikerességét számos tényező befolyásolhatja:

1.) az élettelen környezeti (abiotikus) tényezők, mint pl. a hőmérséklet, a közeg pH-ja, a vízmennyiség, a tápanyag-ellátottság és a fényhatások is;

2.) az élőlények egymásra hatása (biotikus tényezők), vagyis a gazdanövény és a mikorrhiza gomba állapota és biológiai igényei, amiket szintén „finomra kell hangolni” az elvárt eredményesség érdekében.

Az abiotikus tényezők hatása a szimbiózis kialakulására és működésére

Hőmérséklet

Az alacsony, 14 napnál tovább tartó, 4 ^oC-os hideg módosítja az AM gombahifák növekedését, és erősen csökkenti a gombaspórák életképességét is. A spórák csírázása igen csekély +10 ^oC hőmérséklet alatt, az ideális 20 ^oC körül van, és a téli álomból is csak a talaj 10 ^oC foknál nagyobb hőmérséklete mozdítja ki a gombát. Az alacsony hőmérséklet csökkenti a hifák növekedését, az enzimek termelését, a tápanyagok felvételét és ezek továbbítását a gazdanövény felé; az arbuszkuláris mikorrhiza (AM) gombák hifái képtelenek a foszfor felvételére 0 ^oC-on. A műtrágya-forgalmazók által javasolt tavaszi starter foszforkezelésnek így attól függően lehet meg a termésre kifejtett pozitív hatása, hogy van-e később életre kelő gomba, ami a talaj P-tartalmát a vegetációs időszakban rendelkezésre tudja bocsátani.

Javasolt vizsgálat lehet a műtrágyaköltségek és felhasználás előtt a mikorrhizagomba-egységek (propagulumok) jelenléte a talajban és a talaj/közeg foszfortartalmának az ellenőrzése. A mikorrhizaoltás rendszerint kisebb költségű a műtrágyánál, és biológiai megoldást jelent, ha a talaj jól ellátott foszforban; de az oltás is megspórolható, ha ott vannak a gombák, még ha ideiglenesen alvó állapotban is.

pH

Alacsony pH-nál a növénynövekedés visszafogott. Az AM-gombaszimbiózis és az oltás jótékony hatása bizonyított a növénynövekedésre. A savas talajokban nemcsak a hidrogén (H⁺) hatása kedvezőtlen, de az alacsony pH-n az alumínium (Al) elem toxicitása is növekszik. Ha azonban a növénnyel történő AM-gombaszimbiózis kialakul, akkor mindkét élőlény egymást védve, jobban túlél.

Fényhatások

A fény erőssége a gazdanövény élettani állapotán keresztül befolyásolja a mikorrhiza gombát. A növényi levélzet egy részének elvesztése vagy a gyenge napfény csökkenti a növények élettani folyamatait, a fotoszintézis által nyert asszimilátumok mennyisége kevesebb lesz, ezáltal a növény mérsékli az AM gomba felé áramló cukrok mennyiségét. Ennek eredménye a mikorrhizakolonizáció csökkenése, a szimbiózis elfojtása a növény által, amire a növénynek átlagosan 7 nap áll rendelkezésére. A növényi anyagcsere-folyamatokat segítő optimális fényviszonyok így a szimbiózis hatásfokára is pozitívan hatnak.

A talaj (közeg) tápanyagtartalmának hatása

Az AM gombával való oltás a növénynek egy plusz energetikai igényt, extra „feladatot” jelent. Ha az adott gazdanövény ezt a biológiai sokkot nem tudja kezelni, azaz még nincs készen, nincs jó állapotban az együttműködéshez, az visszafoghatja a növekedését. A kölcsönös előnyökre ezért különösen figyelni kell, hogy ne zsarolja ki az AM gomba a növényt úgy, mintha az patogén támadó lenne.

A kezdeti növényfejlődést (a makroszimbionta gazda táplálását) célszerű előbb megtámogatni, hogy az képes legyen a mikroszimbionta AM gomba befogadására, az infekció után annak visszatáplálására. A talaj tápanyagtartalmának, illetve a talaj fizikai és -kémiai tényezők által befolyásolt tápanyag-feltáródási és -hasznosítási ütemnek ezért ebben az életszakaszban különös jelentősége van. Igen szegény tápanyag-hozzáférhetőségnél és/vagy környezeti stressz idején a növény a gombával való együttélésre nagyobb mértékben rá van utalva ezért az AM-oltás hatékonysága is jobb (1. kép).

A szimbiózis oltással történő kialakítása nagy jelentőséggel bír a szövettenyészetben szaporított, mikropropagált növények akklimatizációs folyamatában. A mikroszaporított növények növekedésének kezdeti szakaszában a talajhoz, környezethez szoktatásnál a tápanyagokban szegényebb közegben a mikorrhizás kolonizáció hatékonysága általában magasabb. A tápelemek közül elsősorban a foszforhiányos közegek segítik elő a gombával való szimbiózis kialakulását. Ezzel szemben a talaj magas tápanyagtartalma csökkenti az AM-kolonizáció mértékét, mivel a gazdanövény nincs ráutalva a mikorrhiza gomba „segítségére”.

Az oltások időpontjának befolyásoló szerepe

A gombával való fertőződés folyamatának kezdetén a gombapartner a növénytől nagy mennyiségű asszimilátumot von el, ennek mértéke elérheti a 20–30%-át is a megtermelt mennyiségnek (cukroknak). Ebben az életszakaszban a növény viszontsegítése a tápelemfelvétel javításában még nem, illetve csak később következik be, mert a gombának is szüksége van időre a viszonzáshoz (az arbuszkulumok kialakulásához). Előfordul ezért, hogy a növény és AM gomba együttélés „parazita” jellegű kapcsolatként realizálódik, a kölcsönösség még nem működik. Az ilyen erőltetett oltás például a szőlőtelepítésnél akár 1 éves hátrányt is okozhat az oltott, de tápanyagszegény és még nem vitális növénynek.

A mikorrhizaoltás ideális időpontja függ a gazdanövénynek és az oltott gombatörzsnek a genetikai tulajdonságok által befolyásolt növekedési erélyétől is, az adott talaj/közeg tápanyagszintje és fizikai-kémiai tulajdonságai mellett. Az adott növényfajhoz/-fajtához és a talajhoz/közeghez igazodó oltási technológia növeli a mikorrhizagomba-szimbiózis előnyeit és hatékonyságát.

A biotikus tényezők hatása a mikorrhiza szimbiózis eredményességére

A sikeres AM-gomba-oltás gazdanövényköre

A növény és a gomba hatékony együttműködése, egymásrautaltságának a mértéke evolúciós és filogenetikai folyamatokra vezethető vissza. A szimbiózis kialakulása több mint 500 ezer évvel ezelőtt, a szárazföldi növények megjelenésével kezdődött. A szimbionta partnereknek egymáshoz illőnek (kompatibilisnek) kell lenniük, a jó gazdanövénynek a mikorrhiza fajok széles spektrumát partnerként, segítőként kell elfogadnia, és ehhez élettanilag is alkalmasnak kell lennie. Egyes növénycsaládok, például a káposztafélék (Brassicaceae), a libatopfélék (Chenopodiaceae) vagy a csalánfélék (Urticaceae) nem vagy csak kis mértékben képesek fertőződni AM gombákkal. Ezzel szemben a legtöbb gyümölcsfa, de a gabonafélék, a paradicsom, vöröshagyma és a hüvelyesek is jó gazdanövényei a gombáknak.

A növények gyökérrendszerének a jellegzetességei, mint például morfológiája vagy fiziológiája, befolyásolják a tápelemek felvehetőségét és ezáltal a gazdanövény hasznát a mikorrhizáltság létrejöttéből. Általában azok a növények, amelyek fel tudják venni a talajból a viszonylag nehezen oldódó elemeket, mint például a foszfort, kevésbé mikorrhizafüggőek. Ezek a növények nagy, elágazó gyökérfelülettel rendelkeznek, nagyszámú hajszálgyökérrel, hosszú és vékony gyökérrészekkel, így maguk is képesek az eredményesebb tápelemfeltárásra.

A dísznövények szaporítása és a mikorrhizaoltás közötti összefüggés

A dísznövények vegetatív vagy generatív módon szaporíthatók, ami befolyásolja a mikorrhizával való sikeres oltást és annak módszerét is. Más tényezőket kell figyelembe venni egy dugványozással szaporított növénynél, mint egy magról szaporítottnál. A dugványozásnál a mikorrhiza gombával történő oltás során a gombát a szubsztrátumba keverik. Megváltozik a gyökerek morfológiája, megnövekszik az elágazások száma és a növekedés gyorsasága.

A mikorrhiza gomba bevitele a gyökereztetési szubsztrátumba növeli a gyökerek képződését és erőteljesebb elágazását. A dísznövények gyökereztetésénél nemcsak a dugványok oltása számít, hanem az eredeti anyanövény mikorrhizáltsági státusza is, ami pozitívan kihat az előállított dugványok gyökérképzésére. A megfigyelés azzal is magyarázható, hogy a gazdanövény a mikorrhizának köszönhetően több tápanyagot képes felvenni a talajból, és ezáltal tárolni is az ágakban. Ezek az ágak az eredeti növénytől való leválasztás után több energiával indulnak neki a gyökerezésnek, gyorsabban hozva létre az új gyökérrendszert.

A hagyományos vegetatív szaporítás mellett elterjedt a mikroszaporítás, amely növényi szövetrészeket tenyésztve táptalajon, különféle növekedési hormon hozzáadásával új, genetikailag az anyanövénnyel megegyező egyedeket hoz létre. A módszer egyik kritikus időpontja a növények hozzászoktatása azokhoz a környezeti állapotokhoz, amelyek eltérnek a laboratóriumi, steril, pontosan szabályozott körülményektől. Az átálláskor lép fel a legtöbb veszteség, a növények érzékenysége a környezeti hatásokra és a gyökérrendszer fejletlensége miatt.

Legtöbbször – a kórokozók elleni védelem érdekében – a talajt, amibe a növényeket ültetik az akklimatizáció során, sterilizálják, így az eredeti mikorrhiza gombákat is kiirtják (eliminálják). Több kutató is próbálkozott a mikorrhiza gombák visszaoltásával a steril talajba az akklimatizációs folyamat során, bizonyítva, hogy a gombák több növény túlélését képesek biztosítani, mint az oltatlan steril talaj. A mikorrhiza alkalmazásánál ugyanakkor az is a szempont, hogy az oltott növényke megfelelő asszimilátumokkal rendelkezzen az AM gomba táplálásához. Ezt a folyamatot az akklimatizáció során tápanyagdús környezet biztosítja a levélkék kifejlődéséig. Így például az ún. Jiffy-tabletták az akklimatizálandó kis növénykét7 napig ellátják az AM-oltás megkezdése előtt, így a talajba kerüléskor már egy életerősebb növényke találkozhat a mikorrhiza gombával, ezért a kölcsönös előnyök és érdekek kialakulhatnak (1. kép).

A dísznövények szaporítási lehetőségeit és a mikorrhiza gombával történő oltási módokat az 1. táblázat foglalja össze.

A mikorrhizaoltás sikeressége erősen függhet a talajban/nevelési közegben található és felvehető tápanyagok mennyiségétől. Ha a növény jól ellátott tápanyagokban, akkor a szimbiózis nem, vagy csak mérsékelten alakul ki, hiszen a növényi érdektelenség a jó tápanyag-ellátottságnál ezt nem támogatja. Ha viszont nincs megfelelően hozzáférhető tápelem, különösen foszfor, akkor a szimbiózis kialakul, és ez javítja a növény növekedését és annak díszítőértékét is. Különösen oda kell figyelni a virágos dísznövényekre, hiszen a növény erősebb késztetést érez az élettani folyamatok gyorsítására, főleg a generatív fázisra, az utódok kinevelésére. És mivel erre megvan a nagyobb életereje is a segítő gomba által, így a virágzás ideje korábbi lesz (több héttel is előbbre kerül), és a virágok mennyisége is növekszik.

A 2. képen az látható, hogy az oltatlan kontrollhoz viszonyítva a növény díszítőértéke javul mindkét foszforforma (a könnyebben és a nehezebben oldható/felvehető foszfor) használatánál is. A közeg tápanyagviszonyainak a módosításával a dísznövénykertészetek jól hasznosíthatják a mikorrhizaoltásos technikákat.

Az eredmények felhívják a figyelmet arra, hogy a növény–mikroba kapcsolatok jó ki- és felhasználása hatékony eszköz arra, hogy a dísznövénytermesztés költségeit és a növények díszítőértékeit is növelni lehessen úgy, hogy a környezetvédelemre és az emberi egészségre is figyelemmel vagyunk. A mikorrhizaoltási kísérletek is bizonyították, hogy a biológiai életerő, a növény- és a gomba közötti élettani tulajdonságok megfelelő ismerete és összehangolása a nevelési közeggel, környezeti tényezőkkel lényeges szempont az elvárt hatékonyság érdekében.

Az elvégzett talajbiológiai vizsgálatok a Szent István Egyetem (MATE) Talajtan és Vízgazdálkodás (ma Agrárkörnyezettani) Tanszékén folytak ([email protected]). A biológiai talajerőgazdálkodó mérnök/szakember képzésre vonatkozó információk elérhetősége: uni-mate.hu/képzés/content/biológiai-talajerő-gazdálkodási-szakmérnök-szakember-szakirányú-továbbképzés

A sorozat előző részei az alábbi linkeken érhetők el:

SOROZATSZERKESZTŐ ÉS TÁRSÍRÓ: BIRÓ BORBÁLA, A BIOLÓGIAI TALAJERŐGAZDÁLKODÓ SZAKIRÁNYÚ TOVÁBBKÉPZÉS SZAK INDÍTÓJA (SZIE-MATE, BUDAPEST)

KÉSZÜLT: BRIGITTA SCHMIDT, A POSDRU/6/1.5/S/21 PROJEKT MUNKÁJA ALAPJÁN (BIRÓ BORBÁLA TÉMAVEZETÉSÉVEL)