Regeneratív mezőgazdaság 14. rész

Mit eszik a növény?

Nem tévedés, valóban az aktív fogyasztásról beszélek, amely során a növények a gyökereikkel agresszívan bekebelezik a baktériumokat, majd a sejtmembrántól megfosztott baktériumokat megemésztik. Nem hallott még erről? Nincs egyedül…

Anövények tápanyagellátásában a mai napig uralkodó elképzelés szerint a gazdálkodó feladata, hogy a növények számára kijuttassa a szükséges tápanyagokat a kellő mennyiségben és a megfelelő időpontokban. A tápanyag-gazdálkodással kapcsolatban számos, egyre összetettebb modell született, teret kapott a precíziós mezőgazdaság adatgyűjtése, a műholdas analízisek, a pontosabb mikroelemigény feltérképezésére a levélanalízis vagy akár a növényinedv-analízis is, amit én, személy szerint nagyon kedvelek.

A növények tápanyagigényének vizsgálata

A szakemberek igyekeznek minél pontosabban feltérképezni a növények termőhely-specifikus NPK-igényét, legtöbbször a „Műtrágyázás irányelvei és üzemi számítási módszer MÉM-NAK” (1979) alapján, és természetesen a talajvizsgálatok is az 50–60 éves protokollok alapján történnek, így segítségükkel akár üveggyapotban is sikeresen termeszthetnénk búzát.

Az általánosan használt tápanyagtervek alapján sikerült tavaly is9,8 t/ha kukorica-átlagtermést elérni Vas vármegyében. A gazdák jelentős mennyiségű, elég költséges műtrágyát használtak fel, szorgosan művelték a földet, és ideális csapadékviszonyok járultak hozzá ehhez az országosan kimagasló eredményhez.

Egyértelműnek tűnik, hogy a jó terméshez nagy befektetésre van szükség, azonban a műtrágya használata nélküli, no-till kukoricakísérletünkben mégis az átlagtermés felett arattunk kukoricát, és a 10,5 t/ha hozameredmény ráadásul nem is egy kimagasló talajadottságokkal rendelkező táblán született, hanem egy felsülésre hajlamos, sekély termőrétegű földön.

Összehasonlításul a műtrágya használatával 3 tonnával lett magasabb a no-till hozam, és a teljes technológiás, talajművelést is alkalmazó hozam 14 tonna körül végzett.

Mi táplálta akkor a műtrágya nélkül termelt kukoricát, amely a magas költségű termesztéstechnológiát alkalmazó termelők több mint felénél magasabb hozamot és profitot eredményezett a lehető legalacsonyabb termesztésiköltséggel?

A növények elsősorban a talajban található szerves kötésű tápanyagokat használják fel, és nélkülözhetetlen ehhez a robusztus talajélet. A talajélet szerepe felbecsülhetetlen volna a növénytermesztésben, de a tápanyag-utánpótlási modellek mégsem tartalmaznak biológiai paramétereket.

A tápanyagok természetes forrása

A minket körülvevő ökoszisztéma minden egyes pontján teli van nyüzsgő élettel, és amint egy élettelen kis szikla vagy talajfelszín napvilágra kerül, azonnal elkezdik benépesíteni a vírusok, baktériumok, gombák és algák, még a legextrémebb klimatikus viszonyok között is. Alapvető forrásuk a légkör, amelyből a viharok szállította vírusok, baktériumok és gombaspórák milliárdjai szóródnak ki minden egyes nap a bolygó minden egyes pontján. Amint megfelelő környezet és elegendő nedvesség áll rendelkezésre, a mikrobákkal kezdődő ökológiai szukcesszió folyamata egyre összetettebb táplálékhálózatokat hoz létre, és elindítja azokat a bio-geokémiai tápanyagkörforgásokat, amelyek során egyre több szerves anyag halmozódik fel a talajban, és egyre komplexebb táplálékhálózat biztosítja a változatos növényvilág számára is a szerves tápanyagokat. Minél magasabb egy talaj szervesszén-tartalma, annál magasabb a természetes forrásból rendelkezésre álló tápanyagok mennyisége is.

A szerves tápanyagokon kívül azonban a növények tápanyagfelvételét két fontos mechanizmus segíti. Az egyik a mikorrhizákkal való kapcsolatuk, amely gombák kolonizálják a gyökereket, és kiterjesztik a hajszálgyökerek hálózatát, sokkal több tápanyagot és nedvességet biztosítva a növény számára. Az arbuszkuláris mikorrhizákkal, amelyek a keresztesvirágú növényeken kívül minden szántóföldi növényünknek társai, 450–500 millió éve él precízen koreografált kölcsönhatásban a növények többsége. A növények makro- és mikroelem-ellátásában természetes körülmények között ők segítenek a legtöbbet, de természetesen nem ingyen. A növények a szükséges tápanyagokat csak akkor kapják meg, ha cserébe a fotoszintézis során megkötött szénből létrehozott cukrokat adnak a gombáknak, de akkor viszont szinte azonnal megkapják a szükséges foszfort, kalciumot vagy mikroelemeket, ráadásul már szerves kötésű formában.

Föld alatti internet

A tápanyag- és nedvességtranszporton kívül a növények közötti kommunikációban egyfajta föld alatti internetet szolgáltatnak, amelyen a növények és különböző fajok között stresszszignálokat közvetítenek, segítve ezzel a közösségek ellenálló képességét a környezeti hatásokkal szemben.

Természetesen ezek a szolgáltatások csak akkor működnek, ha a zavartalan talajban a mikorrhizák hálózata kiterjedt és folytonos, ezáltal képesek összekapcsolni a növények gyökereit.

Szántóföldi körülmények között, amikor a talajt műveljük, a mikorrhizák fajválasztéka erősen korlátozott, és a spórák száma is alacsony. Így kicsi az esélye, hogy talajművelés mellett a természetes előnyök érvényesülnének. Ha véletlenül találkozik is a növény gyökere a spórával, és elkezdi felépíteni a gombafonal-hálózatot, még sok időre van szükség egy működő mikorrhiza kapcsolatra, mert a gombafonalak hálózata naponta csak fél millimétert képes növekedni – optimális körülmények között –, azaz a gombahálózat nem távolodik még el számottevően a gyökérköpeny távolságából egy tenyészidény során.

A mikorrhizás kapcsolat kiépítésében az elérhető foszforvegyületek mennyisége is kritikus; egy átlagos foszforműtrágyázás vagy akár szervestrágyázás foszformennyisége is már megakadályozhatja a kapcsolat kiépülését.

Ezért látható, hogy a mikorrhizákra lehet építeni, de csak zavartalan talajban, azaz no-till technológia alkalmazása esetén, és minimális foszforutánpótlással vagy anélkül várható a hatásuk.

Van azonban egy másik, igen érdekes tápanyag-szolgáltató kapcsolat, amelynek során a növény szó szerint odacsalogatja a gyökércsúcshoz a baktériumokat, majd elfogyasztja őket. Ez a rhizofágia folyamata.

A rhizofágia folyamata

Leegyszerűsítve ez az alábbi módon néz ki:

1. A növények a gyökércsúcsokon keresztül veszik fel a baktériumokat a talajból. A növekvő gyökércsúcs, ahogy behatol a talaj porózus terébe, és ott halad előre, akár naponta 40–50 mm-t, ott felveszi a tápanyagokat és baktériumokat is. A gyökércsúcsból folyamatosan szivárognak a naponta megkötött fotoszintézis-termékekből származó szerves szénvegyületek (ez a folyékonyszén-útvonal része, dr. Christine Jones nyomán), és baktériumok ezrei költöznek ezekbe a cukrokban gazdag zónába és a nyitott gyökércsúcsokba.

2. Ahogy a baktériumok beköltöznek a növekvő gyökér első néhány centiméterébe, a növények reaktív oxigénvegyületekkel, például dinitrogén-oxiddal hatékonyan lecsupaszítják a sejtmembránt a sejtről. Ekkor megjelenik egy csupasz baktériumsejt, amelynek nincs sejtmembránja, és ez a csupasz baktériumsejt aztán az egész növény szállítórendszerén képes végighaladni. Ez a csupasz sejt az edénynyalábokon keresztül felvándorol a levelekbe, a magokba, a termésbe, és a növényi sejtek felszívják az idegen sejtet. A növényi sejtek az ezekben a baktériumsejtekben lévő tápanyagokat használják fel táplálékként.

3. Egyes baktériumsejtek azonban visszaköltöznek a talajba, miután a növény lecsupaszította őket, és ezt is úgy teszik, hogy a talajban található baktériumok szaporodását segítik elő.

A gyökerekben megmaradt baktériumsejtek egy része néhány centiméterrel a növekvő gyökércsúcs után gyűlik össze, több ponton a gyökérben, és ez a kis baktériumközösség elindítja a gyökérszőrök kialakulását, majd ezek a baktériumsejtek a gyökérszőrzeten keresztül visszaköltöznek a gyökeret körülvevő talajba. A tápanyagfelvételben már régóta ismerjük a minél sűrűbb gyökérszőrök termékenységre előnyös hatását – ezek is az endofita baktériumok segítségével jönnek létre. Egy steril környezetben nem alakul ki sűrű gyökérszőrhálózat, ezt láthatjuk nem egyszer a szántóföldi növények sima, szőrözöttség nélküli gyökerein is, amelyek teljes egészében szinte a műtrágyákra szorulnak a tápanyag-utánpótlás szempontjából. A növény ezután tovább táplálja a talajba visszajutott baktériumokat, és pontosan azokat a cukrokat, nyálkát és vegyületeket biztosítja, amelyekre ezeknek a csupasz baktériumsejteknek szükségük van ahhoz, hogy újraépítsék a saját sejtmembránjukat.

4. A növény a baktériumokon keresztül is kommunikál a talajélettel. A folyamat ezen pontján, amikor a baktériumok átvándorolnak a gyökérrendszeren, majd vissza a gyökérköpenybe vagy a rizoszférába, a növény „közli” a baktériumokkal a tápanyagigényeit. Elképesztően hangzik, mint a mikorrhizák esetében is, de a természetes tápanyag-felvételi folyamatok több száz millió éve pontosan koordinált rendszerben zajlanak minden egyes másodpercben minden egyes növény minden egyes hajszálgyökerén – szerencsére ezekről a folyamatokról a modern tudomány egyre szélesebb tudással rendelkezik.

A növény szó szerint azt üzeni a mikrobáknak: „több cinkre van szükségem!” vagy „több kalciumra van szükségem!”, és ahogy a baktériumok visszakerülnek a gyökereket övező környezetbe, ezek a baktériumsejtek számos mechanizmuson keresztül továbbítják ezeket a jeleket és a genetikai információkat a talaj mikrobiális közössége többi részének. Ez a gyors jelátvitel elektromos és/vagy kémiai szignálokkal az egész talajmikrobiális közösségben végbemegy, és ennek segítségével a mikrobák felismerik, hogy ezeknek a növényeknek, amelyektől cukorforrásként függenek, több ilyen tápanyagra van szükségük. És ha több ilyen tápanyagot adnak a növényeknek, akkor azok még több cukrot fognak visszaadni, mert jobban tudnak fotoszintetizálni.

5. A növények és a talajbaktériumok közötti szimbiózis révén a növény potenciálisan a tápanyagok igen nagy százalékához juthat hozzá. Azt tudjuk, hogy a kukoricában végzett kutatások szerint a növény nitrogénigényének 65–70%-a a mindenképpen a talajban található szerves tápanyagokból származik. A kutatások még nem fejeződtek be, de feltételezhetjük, hogy természetes körülmények között a növények tápanyagigényének 90–95%-a származhat a baktériumok és gombák által biztosított szerves tápanyagokból és a rhizofágiával elfogyasztott baktériumokból, és csak a maradék származik a talajoldatból származó egyszerű ionoktól.

Azokból az ionokból, amelyekre a szántóföldi növénytermesztés építi a tápanyag-gazdálkodási terveket.

Évezredes szokás fogságában

Felmerül a kérdés, ha ilyen hatékony a biológiai tápanyag-gazdálkodás, miért nem használjuk inkább azt a költséges műtrágyák helyett?

A válasz a talajművelés több évezredes szokásában rejlik. A talajművelés hatására összeomlik a talaj táplálékhálózata, lecsökken a gombák és baktériumok változatossága és egyedszáma, ezáltal a tápanyag-szolgáltató képességük is. Az elveszett termékenység pótlására kitalált műtrágyák tovább csökkentik a növény számára előnyös kapcsolatok kialakulásának lehetőségét, így gyakorlatilag kiéheztetjük a talajlakókat, amelyek tudnának segíteni a növényeinknek.

Mi viszont már ismerjük a módszereket, amelyekkel vissza lehet fordítani a több évezredes pusztítást: no-till, takarónövények és az összetett életközösségekből – mint komposzt – származó mikrobiológiai oltóanyagok.

A gazdaság fenntarthatósága a talajmegújító mezőgazdaság technológiáinak a bevezetésével kezdődik – emlékezzünk csak a műtrágya 2 évvel ezelőtti áremelkedésére, amit sokan azóta sem hevertek ki. A természetes termékenység javításával függetlenné válhatunk a műtrágyaáraktól, ezért legyen ez a legfontosabb, hosszú távú gazdálkodási célunk.

SZERZŐ: KÖKÉNY ATTILA