Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 21. rész

Kereskedelmi baromfitrágya-termékek talajeredetű növényi kórokozókat távoltartó mikrobiológiai tulajdonságai

Mottó: Vissza a gyökerekhez! Biológia nélkül a talaj „csak” geológia. Építsd, védd a talajéletet, hogy erős és egészséges „termő”talajod legyen! Az intenzív mezőgazdasági gyakorlat ötven éve alatt, ami a műtrágyák és peszticidek bevezetésével is járt, a hazai talajok kulcsfontosságú szerves anyagának mennyisége átlagosan a felére csökkent. Ehhez az állati szerves trágyák hiánya is erősen hozzájárult.

Fenntartható szemlélettel

A baromfitrágya azonban napjainkban is nagy mennyiségben keletkezik a centralizált állattartó telepeken, de annak minőségét adott talajokhoz és/vagy növényekhez szükséges igazítani. Néhány kereskedelmi termék laboratóriumi vizsgálata során kiderült, hogy a mikrobiológiai összetételben a tápanyagfeltárók, a foszforoldók és vasmegkötők mellett a talajeredetű kórokozókat elnyomni képes mikroorganizmusok is előfordulnak. A talajjavítási és növénytáplálási célok mellett így a baromfitrágya-termékek növény- és talajvédelmi felhasználása is lehetséges.

Napjainkban mind a növénytermesztési, mind az állattenyésztési ágazatban felértékelődik a fenntartható mezőgazdasági szemlélet és a precíziós gazdálkodási gyakorlat fontossága. A termőtalajok biológiai életerejének a kialakítása még inkább sürgető. Az elmúlt évtizedekben zajló egyoldalú „mű”trágya- (szervetlentrágya-) felhasználás és az intenzív talajzsaroló művelési módok a szervesanyag-készlet fogyását és a talajélet degradációját is előidézték. A talajerő visszaállítása és a szakszerű talajerő-gazdálkodás kulcskérdéssé vált napjainkra. A talaj egyedi tulajdonságának a termékenységet tekinthetjük, amelyet elsősorban a szerves anyagok, a humusz mennyisége és minősége határoz meg.

A talajok humusztartalmának a növelésére sokféle megoldást javasolnak, a tarlón hagyott szármaradványokkal, vetésforgóval, takarónövényekkel, a talajművelés csökkentésével/elhagyásával, ha már az alapvető szerves trágyák nem állnak rendelkezésre. Az istállótrágya, hígtrágya, zöldtrágya, a komposztok, a városi és az ipari szerves hulladékok tartoznak a szerves trágyákhoz, alacsony, de időben elnyújtott tápanyagtartalommal, amely magas szervesanyag-tartalommal és meghatározott mikrobiális (lebontó-tápanyagfeltáró) tartalommal is egyszerre párosul. A nagy szervesanyag-tartalmú trágyák a talajlakó mikroorganizmusoknak könnyen és nehezebben bontható (mineralizálható) tápanyagokat jelentenek. Az istállótrágyában található mikrobák, baktériumok és gombák bekerülve a talajba közvetlen (direkt) és közvetett (indirekt) módon is pozitív hatással lehetnek a talaj-növény rendszerre.

Az istállótrágyák összetételét az állatfaj, a takarmány és az állattartás körülményei is befolyásolják. A jelen tanulmány két baromfitrágya-alapú ipari, kereskedelmi termék mikrobiológiai tulajdonságait vizsgálta a tápanyag-mobilizáló képességre és a talajokban előforduló potenciális patogén mikroorganizmusokkal szembeni tulajdonságokra.

Tápelem és talajszerkezet

A szerves trágyák a makro- és mezoelemek mellett a kulcsfontosságú és esszenciális mikroelemeket is tartalmazzák. A trágyák szén-nitrogén(C-N) tartalma energiaforrás a talajbaktériumoknak, mivel ezeket beépítik a saját szervezetükbe. A mikrobiális élettevékenység által szén-dioxid keletkezik a talajban, amely megfelelő víztartalom mellett gyenge savként segíti a talajásványokhoz kötött foszfát- és kalciumionok felszabadulását. Az oldott tápanyagok a növények számára ezáltal válnak hozzáférhetővé. A trágya nehezebben bontható részei pedig a talaj szerves anyagainak a mennyiségét növelik, kedvezően hatva a talaj szerkezetességére, minőségére és egészségére is. Az állati trágyák a szervesanyag-tartalmuk, a bonthatóságuk (amit a szén/nitrogén, C:N arány jellemez) és a makroelemek (N, P, K) mennyisége alapján osztályozhatók (1. táblázat).

A baromfitrágyák igen nagy szervesanyag-tartalommal jellemezhetők, az átlagosan jónak minősített trágyákhoz képest is kétszer nagyobb értékeket lehet mérni, arányosan a főbb tápelemek (N, P, K) mennyiségében is (2. táblázat).

A szerves trágyák tápanyagtartalmának csak egy része használható fel közvetlenül, a nagyobbik részének a mikroorganizmusok segítségével mineralizálódnia kell ahhoz, hogy a növények és a talajlakó mikroszervezetek számára felvehető legyen, ezért tudnak több évig is megfelelően bontható növényi tápanyagot szolgáltatni.

A talajerő-gazdálkodás egy olyan összetett eljárásrend, amelynek során a talaj termékenységének fenntartása és/vagy növelése az elsődleges cél, de ehhez figyelembe kell venni az adott talaj-növény rendszer adottságait és a gazdaságosságot is. (Kemenesy, 1972 nyomán)

Lebomlási idő és sorrend

A talajba kerülő szerves anyagok lebontását, feltárását a talajlakó élőlények végzik (1. ábra). Az elhalt szerves anyagok lebomlási ideje különböző, és meghatározott sorrend jellemzi. Először a könnyen felvehető anyagok kerülnek felhasználásra, majd ezeket a nehezebben bonthatók követik: cukrok < keményítők < fehérjék < hemicellulóz < cellulózok < zsírok < lignin (Stefanovits, 2010). Az egyes növények különböző mennyiségeket tartalmaznak ezekből az összetevőkből, tehát különböző sebességgel bomlanak le: a fenyő tűlevelei lassabban (9–10 hónap alatt), a lágy szárú növények és a lombos fák levelei gyorsabban (7–9 hónap alatt).

A trágyában nemcsak tápanyagok, azaz makro-, mezo- és mikroelemek fordulnak elő, hanem nagy mennyiségben különböző mikroorganizmusok is, melyek között dominálnak a komposztálást, a tápanyagok ásványosítását (mineralizációját) végző szervezetek. A baromfitrágyában 1,38×10⁷ CFU/g baktériumszámot mutattak ki, de az elérhette a 10¹⁰ CFU/g értéket is, melyek részben az Acinetobacter, Bacillus, Pseudomonas és Serratia fajokat tartalmazták. A Gram-pozitív baktériumok (Actinomycetes, Clostridia/Eubacteria és Bacilli/Lactobacilli) az összes mikrobiális diverzitás közel 90%-át adják. A változatos mikrobiom összetétele azonban a trágyák átalakulása során is folyamatosan változik, kedvezően hatva a biodiverzitásra, a fajok sokféleségének az alakulására.

A mineralizáció számos és igen sok folyamat egymás utáni (kometabolikus) lépéséből áll. Eközben bizonyos mikrobacsoportok segíthetik, mások akadályozzák egymást szinergikus és antagonista folyamatok által.

A vizsgált baromfitrágya-termékek és mikrobiológiai tulajdonságaik

A vizsgált baktériumtrágya-termékek több hetes intenzív aerob fermentációs technológiával jöttek létre. Ezalatt a kiindulási termékből egy stabil, érett, patogén baktériumoktól mentes, mineralizálódott és humifikálódott tápanyagokat és hasznos baktériumokat tartalmazó szerves, fermentált baromfitrágya keletkezik. A folyamat során a környezetben nehezen kezelhető éretlen trágyából egy hasznos, könnyen kezelhető, érett talajjavító és a növényeknek tápanyag-utánpótlást biztosítani képes, kereskedelmi forgalomba hozható termék keletkezik.

A szakdolgozat egy baromfitrágya-termékcsalád forgalomban levő 2 tagját vizsgálta a kiindulási pelletálás előtti kéthetes fermentáláson átment alaptrágyához hasonlítva.

A szerves trágyák használata eredményeként a talaj fizikai szerkezete, állapota és víztározó, beszivárgási képessége is javul. Ez a tulajdonság akadályozza meg a kiszámíthatatlan időjárás, a hirtelen lezúduló esővíz oldalirányú és vízszintes mozgását, elkerülve a víz összefolyását, elpárolgását, a vízpangást és a talajvesztést is.

Az első termék (Nex) dúsított fehérjéket, aminosavakat, a második termék (Ksz) kálium-szulfátot is tartalmazott kiegészítésként. Vizsgáltuk az összes és spórás baktériumok, a penész- és élesztőgombák, a foszformobilizáló és cellulózbontó baktériumok kitenyészthető vagy legvalószínűbb csíraszámát (CFU- és MPN-értékeket az MSZ-ENISO 6888-1-2017 szerint). A vizsgálatokhoz Nutrient, Ashby, King-B, Rózsa-Bengál, NBRIP és cellulóztartalmú táptalajokat használtunk, valamint a potenciális kórokozók, a patogének vizsgálatára is további szabványos eljárásokat. Mindegyik termékre megállapítható volt, hogy a fermentálás után Salmonella, Fekal coliform, Fekal Streptococcuspatogén baktériumokra a minták nem érték el a kizáró <10 mennyiséget, tehát biztonságosnak tekinthetők.

A 3. táblázat az oxigénigényes (aerob), a környezeti hatásoknak ellenálló spórás és a növénynövekedésre kedvezően ható, a talajeredetű potenciális kórokozókat távol tartó és sziderofortermelő képességű baktériumok (PGPR) csíraszámát összegzi.

A fermentált trágyához viszonyítva a pelletált 1. és 2. termékben az aerob mikroorganizmusok száma csökkent 1 nagyságrenddel, azaz 10-szer kisebb számban élték túl a formulázást, a termékfejlesztést. Terméktől függően hasonló csökkenés tapasztalható a spórások és a PGPR-baktériumok számában is, amit a pelletálás során fellépő magas hőmérséklet károsító hatásával magyarázhatunk. A csíraszámok azonban még így is igen magas értékeket mutatnak.

Feltisztult zónák

A termékfejlesztés, a pelletálási folyamat csökkentette a termékekben a mikroszkopikus gombák, a penészek csíraszámát is. Ezeket a gombákat változatos formában és méretben, különböző színekben tudtuk kitenyészteni a fermentált baromfitrágyában (1. kép), de számuk jelentősen csökkent a késztermékekben.

A foszforoldó baktériumoknak kiemelt szerepük van a baktériumtrágya-termékekben. A foszfor a talajokban nehezen felvehető, a növényi gyökér körül alig több mint 0,5 cm-es az a zóna, amelyben a növény a foszforhoz hozzájuthat. Azok a baktériumok és gombák, melyek képesek a foszfort oldhatóvá és felvehetővé tenni, a növények számára kulcsfontosságúak. A forgalmazott baromfitrágyákban ezek jelenlétét is ellenőriztük. A 2. kép szerint a pelletálás nem csökkentette a foszforoldó képességgel rendelkező baktériumok számát a termékekben.

A foszforoldó képességet a baktériumtelepek körül feltisztult zónák jelzik. Ezek a telepek számolhatók és kitenyészthetők is azzal a céllal, hogy velük célirányosan foszforoldó képességgel dúsított baromfitrágyák is létrejöhessenek. A termékfejlesztés ez irányban is folyik.

A szerves anyagok, állati trágyák teljes lebontása, mineralizációja a mikrobiológiai folyamatok sokfélesége miatt is elhúzódó folyamat, amit a környezeti körülmények (évszakok, csapadék stb.) is lassíthatnak. Ezzel a talajban „fenntartható” ökológiai folyamatok valósulnak meg, és ez a biodiverzitásra, a fajok sokféleségére is kedvezően hat.

A baromfitrágyák hatása a talajeredetű növényi kórokozókkal szemben Megvizsgáltuk a baktériumtrágyák hatását a potenciális kórokozóként ismert Fusarium gombákkal szemben is. Ennek során a Petri-csészelemezek felületére egyenletesen elkentük a baktériumtrágya-szuszpenziókat, majd rájuk helyeztük 4-4 pontban a Fusarium gomba telepeit. Az inkubálást követően vizsgáltuk a patogén gomba növekedését.

A 3. kép szerint a kórokozó fehér gombatelepek nem tudtak érdemben növekedni a táptalaj felületén, bár a micéliumok kialakultak. Amikor a búzamagvakat a King-B táptalaj felületéről izolált fluorescens Pseudomonas baktériumok szuszpenziójába mártottuk, akkor is képesek voltak azok a PGPR- (növénynövekedés-serkentő) baktériumok gátló hatást kifejteni, és a kórokozó gombák további növekedését akadályozni (4. kép).

Az eredmények összefoglalása

A vizsgált különböző összetételű fermentált baromfitrágya-minták a fermentációs eljárás és a pelletizálás ellenére is igen jó összbaktériumszámmal rendelkeznek. A talajban is kulcsszerepet betöltő mikrobacsoportok, a foszformobilizálók, cellulózbontók, nitrogénkötők és a PGPR-baktériumok is megtalálhatók bennük. A kész kereskedelmi termékekben az összes és a spórás baktériumok száma is közel azonos, a spórások képesek voltak elviselni a pelletálás során a 70–80 ^oC-os hőstresszt.

Mivel a gombák is részt vesznek a nehezen lebontható cellulóz, lignin makromolekulák mineralizációjában, ezért a gombák jelenlétét is vizsgáltuk. A mikrogombák megtalálhatók a pelletálás előtti mintában, de a késztermékekben nem. Ezzel a termék eltarthatósága javul (nem fog penészedni), de a talajeredeti (natív, őshonos) mikroszkopikus gombaszám jelenlétére van szükség a teljes bonthatósághoz. A termékekben a foszformobilizáló baktériumok jelenlétét is sikerült kimutatni, növénynövekedés-serkentő és a talajeredetű patogéneket távol tartó PGPR-baktériumokat mindegyik mintában találtunk. Ezek képesek a rhizoszféra környezetében a talajéletet és a talajegészséget is pozitívan befolyásolni, és biokontrollhatásuk is igazolódott Fusarium gombákkal szemben. A baromfitrágya-alapú szervestrágya-termékek megfelelő használatával így környezetkímélő módon gátolható ezeknek a kórokozóknak az elterjedése.

A vizsgált baromfitrágya-termékek többféle, talajbiológiai szempontból fontos baktériumcsoportot tartalmaznak, amelyek képesek a talajok fizikai-kémiai és a biológiai tulajdonságait is egyszerre javítani, termékenységét fokozni, ezen túl indirekt úton antagonista hatást is kifejteni a talajeredetű patogén gombákkal szemben. Felhasználásuk ezek miatt a szempontok miatt javasolható.

További információk, talajmonitoring-vizsgálati igények a MATE Budai Campus Agrárkörnyezettani Tanszékén is elérhető szolgáltatások és szaktanácsadás a [email protected] címen kérhetők. Az irodalmi hivatkozásokról és a termékek részleteiről a szerzők adnak tájékoztatást. A cikksorozatban bemutatott szakdolgozatok a hetedik éve, a MATE Környezettudományi Intézetének Agrár-környezettani Tanszékén folyó biológiai talajerő-gazdálkodószakirányú továbbképzés keretében készülnek. A képzésről és a jelentkezésről az uni-mate.hu/képzés/content/biológiai-talajerő-gazdálkodási-szakmérnök-szakember-szakirányú-továbbképzéslinken tájékozódhatnak.

SOROZATSZERKESZTŐ ÉS ÍRTA: BIRÓ BORBÁLA, A BIOLÓGIAI TALAJERŐ-GAZDÁLKODÓ SZAKIRÁNYÚ TOVÁBBKÉPZÉS SZAK INDÍTÓJA (SZIE-MATE, BUDAPEST)

KÉSZÜLT: BALOGH ATTILA JÓZSEF 2019-BEN MEGVÉDETT SZAKDOLGOZATA ALAPJÁN (TANSZÉKI KONZULENS: BIRÓ BORBÁLA ÉS PABAR SÁNDOR)