Kutatócsoportunk négy éve foglalkozik törzsinjektálásos növényvédelmi módszerek kidolgozásával. Munkánkat dióval kezdtük, ugyanis sürgető igény mutatkozik a dióburok-fúrólégy elleni védekezés megoldására, nemcsak ültetvényi szinten, hanem háztáji diófák esetében is. Arra próbáltunk választ keresni, hogy lehet-e – a vadgesztenye-aknázómoly ellen olyan jól bevált – törzsinjektálásos metodikát más területen is alkalmazni. A törzsinjektálás (más néven endoterápiás kezelés) lényege, hogy a növényvédő szert egy speciális injektor segítségével közvetlenül a fa törzsébe juttatjuk. A hatóanyag ezután a xilém vizes közegében áramolva jut felfelé, a levelek irányába, ahol kifejtheti hatását.
Előnyök és megoldandó feladatok
A technológia legfontosabb előnye, hogy ökotoxikológiailag kedvezőbb megítélésű a permetezéshez képest. A teljes készítmény a védendő növénybe jut, nincs elsodródás, nincs lecsepegő – ezáltal környezetszennyező – készítmény. Miután a hatóanyag zárt rendszerbe kerül, a dolgozók – vagy, közterületen alkalmazva, a járókelők – expozíciója gyakorlatilag nullára csökkenthető. A zárt rendszerben a hatóanyag is védett a környezetből eredő degradációs hatásoktól (mint a napfény vagy a meleg), ezzel magyarázható a sok esetben kimutatott hosszú hatástartam. További előnyös tulajdonság, hogy a technológia vízszükséglete – a növényvédő szer formájának függvényében – minimális vagy nulla.
A törzsinjektálás egyik legnagyobb hátránya ugyanakkor a fatörzs fúrásakor képződő seb kialakulása, mely kaput nyithat egyes kórokozóknak, mint például a dió sekély (Brenneria nigrifluens) és mély kéregrákjának (B. rubrifaciens). Ennek a kockázatnak az elkerülése mindenképp feladatunk, mely megoldható a célra alkalmas eszköz és a megfelelő növényvédő szer megválasztásával. A módszer gépesítése, ezáltal ültetvényi alkalmazása még nem kidolgozott, de a precíziós technikák terjedésével azt gondoljuk, hogy nem kell sokáig várni ennek a megoldására sem. A dión kívül cseresznyefákon is kipróbáltuk a technikát, elsősorban a cseresznyelégy ellen. Eredményeink biztatóak! Jelen cikkben eddigi munkánk eredményét szándékozunk bemutatni, de célunk a technológia népszerűsítése is, mely modern megoldás lehet a fás szárúak védelmében például közterületen vagy a technológia robotizálásával ültetvényekben is.
Leonardo is kipróbálta
A technika története 1158-ig nyúlik vissza, amikor is Hadje de Granada spanyol gazdálkodó a növények gyógyhatását szándékozott fokozni azáltal, hogy bizonyos kémiai anyagokat injektált azok gyökerébe, hajtásába. Az injektálás azonban nem csak gyógyításra használható. A híres festő, Leonardo da Vinci éppenséggel meg akarta mérgezni az almatolvajokat azzal, hogy arzént fecskendezett a gyümölcsfák törzsébe. Bár, hogy mi lett a megtermelt gyümölccsel, arról nem szól a történet. A legkorábbi ténylegesen endoterápiás célzatú kezeléseket, melyek a növény védelmét, ellenálló képességének támogatását szolgálták, a 20. század elején írták le.
Az 1970-es évektől a szilfavész betegség nagymértékben hozzájárult a törzsinjektálás elterjedéséhez, ugyanis a hagyományos permetezés hatástalan volt a betegséggel szemben. Mára a technika leginkább az Amerikai Egyesült Államokban terjedt el, ezért a legtöbb szolgáltatás, kereskedelmi készítmény és eszköz is itt lelhető fel. Napjainkban a törzsinjektálást elsősorban növényvédelmi célra, másodsorban tápanyag-utánpótlásra, valamint a termésmennyiség szabályozására alkalmazzák. Magyarországon az injektálás rutinszerűen elterjedt, sikeres módszer közterületeken a vadgesztenye-aknázómoly elleni védelemben. A technológia különlegessége miatt még számos megválaszolatlan kérdés vár tisztázásra, melyek közül a legfontosabbakat e cikk keretében tárgyaljuk.
Hatóanyag-választás
A hatóanyag környezeti viselkedését tudományos névvel „toxikokinetikának” hívjuk, amely a vegyület sorsát írja le, annak kijuttatását követően. A növényi felület zsíros, hiszen viaszréteggel borított, ezért nem kell csodálkoznunk azon, hogy a legtöbb permetezésre használt peszticid zsíros közegben oldódik jól (máskülönben az első pára lemosná a felületről). Törzsinjektálásos célra a zsíroldékony hatóanyagok nem használhatók, mert ez esetben nincs viaszos réteg, az injektálással közvetlenül a vízszállító rendszerbe visszük a vegyületet. A hatóanyagnak emiatt valamely mértékben vízben oldhatónak kell lennie. Az elsődlegesen vizsgálandó paraméterünk endoterápiás cél esetén tehát a hatóanyag vízoldékonysága.
Aki a növényi biokémiában járatos, tudja, hogy a xilém csatornáját viszonylag vastag sejtfal határolja, amely kémiailag negatívan töltött poliszacharidokból (pl. cellulóz) áll. Ezért a pozitív töltésű hatóanyagoktól sem várhatunk igazi transzlokációt, mert azok szívesen kötődnek ilyen felületekhez. A bázisos kémhatású vegyületek képesek ilyen pozitív töltés felvételére, ezért ezeket sem érdemes endoterápiás kezelésekhez választani. Végül fontos korlátozó tényező lehet a szerforma.
A formulálás célja legtöbbször éppen annak a nehézségnek a kiküszöbölése, hogy a hatóanyag némileg bejusson (penetráljon) a növényi levél felületén, onnan lehetőleg ne mosódjon le, ne bomoljon el idő előtt. A törzsinjektálásnál a kinetikai folyamatok sokkal egyszerűbbek, nincs szükség a hatóanyag ilyen védelmére, ezért nem is örülünk a formulálási segédanyagok jelenlétének. Ezek néha fitotoxikusak a szállítórendszer számára, vagy a szilárd szemcsék például azt eltömítik. Emiatt szuszpenziók (mint az SC, WG, WDG, OD formulák) nem használhatók injektálásra, mert a szilárd, oldhatatlan szemcsék testidegenek a szállítószövet számára.
Ez fontos korlátozó tényező, bár az utóbbi években sikerült viszonylag egyszerű módon „kicseleznünk” az ilyen készítményeket, és utólag oldatba vinni a hatóanyagot (SL-t készíteni belőle). A rovarölő hatóanyagok közül injektálási célra Magyarországon korábban az abamektintartalmú Vivid II. volt forgalomban, jelenleg az emamektin-benzoát tartalmú Revive II. kapható. Mindkét készítmény vízoldható formuláció. Munkánk során a fentiek figyelembevételével kiválasztottuk a törzsinjektálhatóság szempontjából megfelelőnek ígérkező rovarölő készítményeket, és ezekkel végeztünk kísérletet. A két korábban említett készítmény mellett a Mospilan (acetamiprid), a Sivanto Prime (flupiradifuron), a Benevia (ciantraniliprol) és a Movento (spirotetramát) készítmények képezték kísérletünk tárgyát. Eredményeink alapján az abamektin, az emamektin és az acetamiprid hatóanyagok bizonyították lárvicid hatásukat, a többi esetben változó eredményeket kaptunk.
Hatóanyag nyomon követése, az injektálás ideje
Csoportunk abban a szerencsés helyzetben van, hogy validált analitikai módszerrel mérhetjük az injektálással bejuttatott hatóanyagok mennyiségét bármely növényi szövetben. Így objektíven nyomon követhetjük a vegyület útját, megtudhatjuk mikor ér a lombkoronába, meddig van ott, és milyen koncentrációban dúsul a gyümölcsben (élelmiszer-biztonsági kérdés). Tapasztalataink szerint a kisebb vízoldhatóság együtt jár a hosszabb tartamhatással (abamektin, emamektin), míg az acetamiprid és a flupiradifuron például gyorsan megjelenik a célhelyen. Ez az injektálás időzítését nagyban befolyásolja.
Általánosságban elmondható, hogy lombfakadás idején az oldott anyagok terjedése a növényben egyenletesebb és gyorsabb, mint a nyár végén vagy nyugalmi állapotban, ami a párolgás miatti negatív xilémnyomással magyarázható. A fainjektálást akkor lehet a leghatékonyabban végezni, amikor a fák párologtatnak. A hosszabb tartamhatású vegyülettel akár egészen korán, a tél végén is injektálhatunk, miáltal az rezervoárt képez a xilém alsó részén, ahonnan – a retard hatású gyógyszerekhez hasonlóan – folyamatosan mobilizálódik a vegyület. Érdekes, hogy – bár a hatóanyag zárt rendszerben mozog, mégis – a növényi anyagcsere képes kezelni azt, azaz metabolizálni, amennyiben a vegyület könnyen hidrolizálható funkciós csoportot tartalmaz. Ez jól kihasználható olyan peszticidek esetén (mint a spirotetramát), amelynél a hatásos vegyület kialakulásához éppen a növényi metabolizmusra van szükség. Ez az aktiválódás injektáláskor sokkal gyorsabb és hatékonyabb, mint a permetezés esetén.
Dózis–hatás összefüggése
Az európai Zöld megállapodás (Green Deal) értelmében Magyarországnak is csökkentenie kell a növényvédőszer-felhasználását 2030-ig, ezért első gondolatunk erre a célra irányult. Igyekeztünk a legalacsonyabb, ugyanakkor még hatékony dózist kiválasztani az endoterápiás kezelésekhez. Ehhez csökkenő mennyiségekkel injektálva dózishatás vizsgálatokat végeztünk mind dió-, mind cseresznyefákon. Fontos kérdés, hogy a megfelelő dózist milyen sűrűn fúrt lyukakba és milyen lémennyiséggel szükséges a fába injektálni. Ilyen vizsgálatokban úttörő munkát végzett Acimovic (2014), kinek javaslata szerint a törzsátmérőhöz igazítjuk a lyukak számát, 2,54 cm-ként (1 inch) injektálunk 0,2-0,4 g/fa hatóanyagot, a furatok között egyenletesen eloszlatva.
A gyakorlatok leginkább ezt a protokollt követik, annak ellenére, hogy a fent említett okok miatt a különböző peszticidek mozgási sebességében és aktivitásban jelentős különbségek adódnak, ezért a hatékony dózis is változatos lehet. Kísérleteink is azt bizonyítják, hogy míg cseresznye esetén az abamektin és acetamiprid alsó dózisa (0,2 g/fa) elégséges a 94–100%-os biológiai hatáshoz, addig a flupiradifuron esetében 0,8 g/fadózis szükséges, ciantraniliprol esetén még ez sem elégséges a megfelelő védelemhez. A dióburok-fúrólégy ellen nagyobb dózis mutatott min. 90%-os védelmet. Éppen 2023 tavaszán állítottunk be olyan kísérletet, melyben azt szeretnénk bizonyítani, hogy sokkal inkább a lombkorona mérete determinálja a dózist, mintsem a törzsátmérő. Eredményeink még feldolgozás alatt állnak.
A kérdés, miszerint a permetezéshez képest sokkal inkább célzott injektálással vajon csökkenthető-e a növényvédőszer-felhasználás, továbbra is aktuális. Számításaink szerint a törzsinjektálás a vízfelhasználás tekintetében mindenképpen kedvezőbb, mint a permetezés. Az egyszeri kezelés hatóanyag-felhasználása ugyanakkor hasonlóan alakul, mint a permetezésnél, sőt, némely esetben meg is haladja azt. Ám ha tekintetbe vesszük a hosszú, minimum egy szezont kitartó hatást, akkor elmondhatjuk, hogy teljesíti az EU által megfogalmazott előirányzatot.
A rovarölő szerrel injektált fákon a lárvicid hatás első jeleit nyár folyamán, a tojásrakási helyek szemrevételezésekor, illetve mikroszkópos átvizsgálásakor tapasztaltuk. Mikroszkóppal nagyon fiatal állapotukban elpusztult lárvákat találtunk mind a dióburokban, mind a cseresznyében. Azt gondoljuk, hogy a tojásrakás ugyanolyan módon és mértékben lezajlott, mint a kezeletlen fákon, de a lárvák kelést követően elpusztultak, amint érintkeztek az injektált méreggel. A kártételnek ez a formája minimálisnak tekinthető, szemmel gyakorlatilag nem látható, a szúrásnyomon sem tapasztaltunk felülfertőződést.
Homogén eloszlás
Bár a permetezés sem eredményez teljesen homogén hatóanyag-fedettséget, az injektálásnál ez a kérdés még relevánsabb. Az injektálás pozícióját úgy kell megválasztani, hogy a fa minden ágába egyformán jusson a peszticidből. Tapasztalatunk szerint, ha kellően alacsony az injektálási pont, akkor ez biztosítható. Vizsgáltuk azt is, hogy a levelekben mért koncentráció vajon függ-e a megvilágítás (napfény) irányától vagy a földrajzi tájolástól. Az égtájak szerinti eloszlásban nem tapasztaltunk tendenciát. Érdekes a vegyületek viselkedése lombhullatás során: mérési adataink szerint a peszticidek visszaszívódnak a vízzel együtt a törzs irányába a levelek száradása során, ezáltal a lehullott lombban csupán nyomnyi mennyiségeket mértünk.
Élelmiszer-biztonsági kérdés, méhveszélyesség
Fontos elvárás, hogy a termés fogyasztható részében mért hatóanyag-koncentráció ne legyen több, mint az Európai Élelmiszerbiztonsági Hivatal által előírt maximálisan megengedhető szermaradék-koncentráció (MRL). A fenti hatóanyagok esetében az MRL-érték nagyban különbözik, sokkal jobban, mint a hatékony dózisok az injektálás során. Emiatt az anomália miatt vannak olyan hatóanyagok, melyek nem használhatók fel endoterápiás kezelésre. Acetamiprid esetében például cseresznyében a határérték1500 ng/g, míg dióban csupán 70 ng/g a megengedett. Bár a szermaradékértékek hasonlóan alakultak a két kultúra esetén (70–320 ng/g dióbélben és 50–180 ng/g cseresznyében), mégis a dió esetében a technológia alkalmatlan a biztonságos gyümölcstermesztésre. Ilyen szempontból dióban az abamektin és az emamektin, cseresznyében az acetamiprid és a flupiradifuron bizonyult a hatékonyság mellett biztonságosnak is.
A virágporban megjelenő peszticidek a méhekbe kerülve nemkívánatos folyamatokat indíthatnak be. Az avermektinek és a ciantraniliprol méhveszélyességi besorolása kifejezetten kockázatos, míg az acetamiprid és a flupiradifuron méhekre nem jelölésköteles kategóriába tartozik. Vizsgálataink során 2020-ban, az előző évben injektált diófákról gyűjtött összes virágmintában az abamektintartalom az észlelési határ alatt volt, míg emamektin hatóanyagot nyomnyi mennyiségben tudtunk csak kimutatni (maximum 2,31 ng/g). Az acetamipridkoncentráció nagyságrendekkel magasabbnak mutatkozott, bár méhveszélyességi megítélése miatt ez mégsem tekinthető kockázatosnak. Ezt a kérdést továbbra is napirenden tartjuk, és kiegészítjük adatokkal a következő szezonban.
A technológia alkalmazhatósága
A cikket olvasva mindenkiben felmerül a fő kérdés, hogy akkor mivel és mennyit injektáljunk dióburok-fúrólégy vagy cseresznyelégy ellen. A dióburok-fúrólégy elleni törzsinjektálásos védekezést kidolgozottnak tekintjük. Kísérletei eredményeink alapján a javasolható dózis abamektin esetén 55–60 mg/törzsátmérő cm, emamektin esetében 140–160 mg/törzsátmérő cm; mindkét hatóanyag lehetővé teszi a piacos minőségű diótermesztést. A készítmények egyszeri bejuttatást követően az injektálás évében több kártevő ellen is biztosítják a védelmet (tetvek, gubacsatkák stb.), több éves távlatban azonban nem tapasztaltunk kielégítő hatást. Cseresznye vonatkozásában még folynak a kísérletek, remélhetőleg hamarosan egy kész technológiai ajánlással szolgálhatunk a felhasználóknak.
Bízunk abban, hogy összeállításunk nyomán nemcsak a termesztők lettek nyitottabbak az endoterápiás védekezésre, hanem szabályozási szinten is vonzóvá tettük ezt a régi-új technológiát, és a kidolgozott módszereink hamarosan a gyakorlatban is szabályos felhasználási lehetőséget nyernek. Egyelőre a bemutatott technológia a gyakorlatban nem alkalmazható, ugyanis a kísérleteinkben felhasznált növényvédő szerek nem rendelkeznek engedéllyel törzsinjektálásos kijuttatásra!
A szerzők köszönetet mondanak a GINOP PLUSZ-2.1.2.-21. pályázati támogatásért. A kísérleti munka a Kulturális és Innovációs Minisztérium Nemzeti Kutatási Fejlesztési és Innovációs Alapból nyújtott támogatásával, a [KDP-2020] pályázati program finanszírozásában valósult meg.
* Acimovic, S.G. (2014). Disease management in apples using trunk injection delivery of plant protective compounds. Michigan State University. Plant Pathology. https://doi.org/10.13140/2.1.2252.38
SZERZŐ: SÖRÖS CSILLA, KISS MÁTÉ, GYURIS RITA, SZABÓ ÁRPÁD, FODOR PÉTER, TÁNCZOS LÁSZLÓ, GUTERMUTH ÁDÁM • MAGYAR AGRÁR- ÉS ÉLETTUDOMÁNYI EGYETEM
