Élet az apróságokban
Több lapszámunkban is foglalkoztunk már a tápelemek és makroelemek témakörével, valamint egyes növényfajok (például az őszi káposztarepce) és -csoportok (például a kalászos gabonák) mikroelemeivel. Ezúttal általánosságban, majd egyenként is áttekintjük a szántóföldi növénytermesztésben fontos mikroelemek szerepét.
Honnan tudjuk, mire van szüksége a növénynek?
A tápanyagokkal kapcsolatos kutatások már évtizedek óta folynak. Számos meghatározás és szabály született, amelyek minden tápelemre egyaránt érvényesek, és ma is fontos iránymutatást adnak a növénytermesztés számára. Az egyes elemek hatásai jól kimutathatók a növény élettani folyamataiban. Ha azonban valamelyik elem hiányzik, az a fejlődésben zavart okoz. A hiányzó elem más tápelemmel nem helyettesíthető, de pótlásával a hiánytünetek megelőzhetők, enyhíthetők, sőt meg is szüntethetők.
Konrad Mengel német professzor 1976-ban megjelent, a mezőgazdaság számára írt könyvében fogalmazta meg, hogy „a tápelemek azok az elemek, amelyek a növény növekedéséhez és zavartalan fejlődéséhez szükségesek, s melyek funkcióját más elem nem képes pótolni.” E meghatározás alapján a növények számára esszenciális elemek a következők: C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Mo és B.
Kiemelhető még Justus von Liebig német vegyész, aki ugyancsak egy fontos alapelvet, a híres Liebig-féle minimum-törvényt állította fel, amely szerint a termésünk mennyisége és minősége mindig a növény igényeihez képest minimumban, hiányban lévő tápelemtől függ. Ez igazából logikus is, mégis érdemes megemlítenünk, manapság is oda kell erre figyelnünk.
A mikroelemekről általánosságban
A mikroelemek (más néven nyomelemek) nagyon kis mennyiségben igényelt anyagok, a növényekben nagyon kevés van belőlük. Szervezetük 0,01–0,00001%-ban tartalmazza ezeket. Ennek ellenére az egyes életfolyamatokban betöltött szerepük vitathatatlan.
Biológiai szerepük alapján két csoport különíthető el:
1. hiánytüneteket okoznak: vas (Fe), réz (Cu), cink (Zn), bór (B), mangán (Mn);
2. hiányuk nem észlelhető, gyakorlatilag nincsenek hiánytünetek: molibdén (Mo), nikkel (Ni).
A talajban különböző formákban fordulhatnak elő, például
‑ egyszerűen, szerves és szervetlen komplexekben vagy kationként, vízben oldódva,
‑ szerves anyagokban kötött formában, komplexekben, illetve felületen kötődve (adszorpció),
‑ agyagásványokban, kicserélhető formában,
‑ csapadékokban, ahol oldhatatlanok,
‑ szilikátokban, illetve primer ásványokban.
A talajban a növények számára felvehető – vagyis vízben oldott, illetve a különböző anyagokból vagy felületekről kicserélhető – formában csak nagyon kis mennyiségben állnak rendelkezésre a mikroelemek. A talajoldatban lévő mennyiség a növényi felvétel és a kimosódás következtében is csökkenhet, ilyenkor azonban az oldhatatlan formák egy része ismét oldhatóvá alakulhat.
Felvehetőségüket nagyban befolyásolja a talaj kémhatása, valamint a víz-levegő viszonyok, tehát kedvező ellátásukat több agrotechnikai elem (talajművelés, műtrágyahasználat, mésztrágyázás, öntözés) határozza meg.
Az egyes növényfajok a talajból eltérő mennyiségű mikroelemet vesznek fel. A gabonafélék mangán- és cinkigénye a legnagyobb: mangánból akár 0,5 kg/ha, míg cinkből jellemzően 150–250 g/ha mennyiséget vesz fel egy állomány. Köztudottan a cukorrépa és az olajos növények bórigényesek, pedig a lucerna közel 700 grammot igényel hektáronként, de ehhez hasonló a mangán és a cink igénye is, a burgonyának pedig még a gabonaféléktől is több cinkre van szüksége, ami akár 0,5 kg/ha is lehet, de a mangánt is hasonló mennyiségben veszi fel, mint a kukorica és a kalászos növényeink.
Nagyon fontos még, hogy a növényekben nem mobilisak, így hiány esetén fiatal részeken, fejlődő leveleken, hajtáscsúcsokon láthatók először a tünetek. Ennyi általános ismertető után nézzük meg milyen mikroelemek fontosak szántóföldi növényeinknek és milyen jellemzőkkel bírnak ezek az elemek.
Vas – a klorofill titkos kulcsa
A vas az a mikroelem, amelynek nélkülözhetetlenségét a legkorábban, már a 19. század második felében, felismerték.
A talaj vastartalma igen magas, azonban oldható formában igen kis mennyiségben van jelen, savanyú talajokban viszont akár káros mértékig is növekedhet a felvehetősége. A kőzetekben és ásványokban (magnetit, pirit, geotit, limonit, hematit) igen nagy gyakorisággal fordul elő Két (Fe2+) és három (Fe3+) vegyértékű formában is előfordul, utóbbi formában a pázsitfűfélékhez tartozó növényeink, kalászos növények, kukorica, hasznosítják. Felvételét gátolhatja több mikroelem (réz, cink, mangán), valamint a nitrát is a talajban, az ammóniumion viszont segítheti.
A növényi élettani folyamatok fontos elem, részt vesz a légzésben, az anyagcserében, a fehérjeképzésben, közvetve a fotoszintézisben (nem alkotóelem, de a klorofill szintézishez szükséges). Citokrómok, több enzim (kataláz, peroxidáz stb.) alkotórésze. Még a nitrogénkötésnél is van szerepe.
Hiánya főleg a meszes talajokon jelentkezhet, igazából nem a talajból hiányzik a vas, hanem a felvehetősége lesz gátolt. Tünetei elég jellegzetesek, a klorofillszintézis sérülése miatt a levelek sárgulnak (klorózis), a hiány fokozódásával a levélszélek, később az egész levél elhal (nekrózis). Lassul mind a zöld részek, mind a gyökerek növekedése. Feleslege ritkán, leginkább a fentebb említett magas talaj pH következtében lehetséges. Ilyenkor a levelek feltűnő színeződése jellemző, sötét, kékeszöld, bronzos színűvé válnak, a gyökerek és hajtások is megállnak a növekedésben.
Bór – a sejtfalak építőmestere
A bór a mikroelemek közül az egyedüli nemfémes tápelem. A talajban nagyon kis mennyiségben található, mennyiségét befolyásolja az agyagtartalom, a kémhatás (humuszban gazdagabb, illetve savanyú talajokban jobban felvehető). Több formában is előfordul: kis része a talajoldatban, felvehető formában, de lehet szerves anyagokban, agyagásványokban, bórszilikátokban kötve. Könnyen ki tud mosódni is. A növények bórátionként, illetve bórsav formájában veszik fel.
Nagyon fontos mikroelem, számos élettani hatása ismert. Részt vesz a sejtfal építésében és azok stabilitásában, a szénhidrátok szállításában, a hormonok szabályozásában, egyes ionok felvételében, az anyagcsere-folyamatokban. Leginkább a növények életének „generatív szakaszában”, a virágképződésben, terméskötésben játszik fontos szerepet. Növeli a cukorrépa cukor- és a burgonya keményítőtartalmát. Az egyszikű növények bórigénye jóval alulmarad a kétszikűekétől, az utóbbiaké akár tízszerese is lehet. Szántóföldön termesztett növényeink közül kiemelkedő a bórigénye az őszi káposztarepcének, a napraforgónak és a cukorrépának.
Hiánya fontos életfolyamatok akadályoztatásával jár: mivel az auxinszintézis szabályozásában is részt vesz, így a sejtosztódás is leállhat, a gyökérnövekedés megrekedhet, a sejtfalak szilárdsága csökken, a levelek elszáradnak, gyökérnövények fiatal hajtásai, szívlevelei lankadnak, majd barnulnak, elhalnak, később az egész répatest is kiüregesedik. A jelenség a szívrothadás, ami cukorrépánál jellegzetes bórhiány tünet. A répa sérülékenyebbé válik, fogékonyabb lesz a kórokozók fertőzéseire.
Repce esetében bimbó és virághullást is okozhat, csökkenhet az olajtartalom, ez a napraforgó esetében is jelentkezhet. Jellegzetes tünet lehet még a szár hasadása, üregesedése. Feleslege ritkán alakul ki, túladagolása azonban veszélyes, kelésnél, kezdeti fejlődésnél okozhat gondokat, később pedig jellegzetes tünete az idősebb leveleken jelentkezik, a csúcstól induló sárguló, aztán elhaló foltok formájában.
Réz – a fotoszintézis csendes motorja
A talajoldatban csak kis mennyiségben található, javarészt talajkolloidokhoz, vas-oxidhoz kötve van jelen, felvehető formájának koncentrációját az alacsonyabb pH, a kisebb szervesanyag-tartalom növeli. Szerves és szervetlen anyagokhoz adszorpcióval kötődik, ahonnan a hidrogénionok tudják leváltani. Leginkább ionként (Cu2+) veszik fel a növények. A túl sok nitrogén, valamint a mangán és az alumínium is gátolja a felvételét.
Élettani szerepe ugyancsak kiemelkedő, enzimek alkotója, részt vesz az elektrontranszportban, a fotoszintézisben, fehérjék képzésében, de a légzésben is, késlelteti a klorofill lebomlását, ezáltal segít az asszimilációban. Javítja a növények betegség-ellenállóságát, szárazságtűrését. Főként a gyökérben, valamint a kloroplasztiszokban koncentrálódik. Kiemelt az igénye az őszi búzának, a zabnak, árpának, a kukoricának, a vörösherének és a cukorrépának.
Hiánytünetei között a legszembetűnőbb a levelek szürkülése, vagy kifehéredése, később elhalása, a kalászképződés sérülése, üres kalászok fejlődése. Hiányában csökken a szárszilárdság, a betegségek hamarabb megjelennek. Míg kis mennyiségben fontos a növényeknek, túladagolása toxikus hatású lehet. Ritkán fordul elő, leginkább a túlzott réztrágyázással, vagy a réztartalmú növényvédőszerek nagyarányú használatával idézhetjük elő. Nagy rézkoncentráció alakulhat még ki erősen savanyú, kis szervesanyag-tartalmú talajokon. A gyökércsúcsok elhalásával gyökerek növekedése gátolt, a leveleken a növényre nem jellemző zöld színárnyalatok jelennek meg.
Cink – a növekedés finom szabályozója
A rézhez hasonló tulajdonságokat mutat, a növénybe Zn2+ ionként, vagy komplex vegyületekben jut be. A talajban ugyanúgy adszorpcióval kötődik, és alacsony pH felvehetőségét szintén növeli, a magas foszfortartalom pedig csökkenti. Részben hatása is hasonló a rézéhez, enzimek alkotórésze, aktivátora, a fehérjeszintézisben, a növekedésszabályozásban (auxinszintézis), a sejtosztódási folyamatokban nélkülözhetetlen. Kedvező hatással van a termés fehérjetartalmára is.
A cinkhiányra leginkább érzékeny növények a kukorica, a zab, a komló, a cirok és a szója, míg kisebb igényűek a zab, őszi búza, árpa. A hiánytünetek itt is jellegzetesek: a levélerek közötti szövetek sárgulnak, később elhalnak, a szártagok jelentősen rövidülnek, így a növény „rozettásodik”, tőlevélrózsa állapothoz hasonló fejlődést produkál. A terméscsökkenés is igen szembetűnő lehet. Cinkfelesleg is a rézhez hasonló körülmények között (savanyú talaj, kis szervesanyag-tartalom) esetén a levelek feltűnő elszíneződése, vörösesbarna, sárgásbarna színre váltása figyelhető meg, illetve a növény fejlődésben elmarad.
Mangán – a csírázás és a légzés támogatója
A mangánból is csak kis mennyiség van oldható formában a talajban, nagyobb része adszorpcióval kötött. A talajokban többféle vegyértékkel is jelen lehet (2, 3 és 4 vegyérték), szilikátokban mangán-oxidokba, karbonátokban, vas-oxidokon szerves és szervetlen komplexek felületén adszorbeálva fordulhat elő. A növényeink egyedül a Mn2+ ionformát veszik fel, mivel így van a talajoldatban. Oldhatósága a savanyú közegben növekszik, valamint a tömődött, rossz levegőháztartású talajokban a különböző vegyértékű ionok egymásba való alakulásával tovább romlik a felvétele, így az ilyen talajokon inkább a hiánya lesz jellemző. Magas pH-jú talajokban a Mn3+ lesz a jellemző, ami lekötődik, így a növények nem képesek felvenni. A mikrobiológiai aktivitás is befolyásolja a felvehető mangán mennyiségét.
Az előző mikroelemekhez hasonlóan növényélettani szerepe sokrétű: segíti a csírázást és a kezdeti fejlődést, részt vesz az enzimek aktiválásában, a klorofill szintézisében és számos anyagcsere-folyamatban, valamint a kloroplasztiszokban zajló vízbontásban is.
Mangánhiányra érzékeny a borsó, a bab, a burgonya, a búza, a zab, a cukorrépa és a szója, míg a kukorica és a rozs jól viseli a kisebb koncentrációját is. Mangánhiány esetén a levelek egyenetlenül, foltokban sárgulnak, barnulnak, később elhalnak. A növény visszamarad a fejlődésben, betegségekre fogékonyabbá válik, mert a lignintartalom csökken. A zab viseli el legnehezebben a mangánhiányt: ilyenkor szárazfoltosság alakul ki, a leveleken szürkészöld csíkok és foltok jelennek meg, majd a levelek meghajlanak, mintha megtörnének. Savanyú talajokon a túlságosan sok mangán hatására a levelek szélei, illetve az érközök sárgulnak, barna foltok jelennek meg.
Molibdén – a nitrogénkötés elengedhetetlen segítője
A talajoldatban molibdenátionként van jelen, a növények is így veszik fel, egyébként kötött formában vas- és alumínium oxidokon, valamint ásványokban: molibdenit, ferrimolibdinit, vagy powellit. Az eddigi tápelemektől eltérően savanyú közegben erősen kötődik, inkább a magasabb pH-jú talajokban vehető fel. Különösen a pillangósnövények és a káposztafélék igénylik.
Szerepe fontos a szimbiózisként működő nitrogénkötésben, valamint enzimek felépítésében. A hiánytünetek közé tartozik a klorofillhiány miatti szürkészöld levélszín, illetve a levélerek közötti sárgulás és elhalás. A kétszikű növények levelei torzulhatnak, foltokban elhalhatnak, még a tenyészőkúp elhalása is jellemző lehet. Túladagolása esetén a nitrogénhiányhoz hasonló jelenség figyelhető meg, sárgulnak a növények, a hajtások, valamint a gyökér fejlődése is lassul. Nagy mennyiségben inkább más mikroelemek, főként a réz felvételét akadályozza, azok hiánytünetei lesznek érzékelhetők.
Gyakorlati útmutató a mikroelemutánpótláshoz
A hiánytüneteket nem szabad megvárnunk, pótolhatjuk mi is ezeket a tápelemeket. Azonban a makroelemek harmonikus kijuttatása is segítheti a növények mikroelemellátását, mert a kolloidokból felszabadítják a mikroelemeket. Mindenképpen szükség van a talajaink és a növényeink mikroelem-tartalmának a meghatározására. Ha ez nem valósul meg, a hiánytünetekből tájékozódhatunk, viszont ha ezt megvárjuk, már a növényeink fejlődésében zavar jelentkezhet.
Trágyázhatunk alap- és/vagy fejtrágyaként a makroelemekkel együtt, vagy lombtrágya formájában. Közvetett módon is gyarapodhat a felvehető mikroelemek mennyisége például a műtrágyák kijuttatásával, amelyek a kémhatás változtatásával szabadíthatnak fel más, kötött tápelemeket, vagy éppen a meszezés hatására történik hasonló. A sok műtrágyával talajba kerülő nagy mennyiségű különböző sók a kolloidokon kötött mikroelem-molekulákat kiszorítják a kötőhelyükről a talajoldatba, felvehetők lesznek a növények számára. A szervestrágyázással is sokféle tápanyag kerül a talajba. A termesztett fajták, vagy a fajok váltakozása, azaz a vetésforgó elveinek betartása is hozzájárul a különböző mikroelemek egyoldalú használata helyett sokszínűbb felvételhez.
A mikroelemtrágyákat két csoportba oszthatjuk:
1. gyors hatású, így vízben jól oldódóak,
2. lassan ható trágyák, amelyek hatóanyagtartalmukat lassított formában szolgáltatják a talajnak, illetve a növényeknek. Ezt úgy oldják meg, hogy a műtrágyaszemcséket bevonatozzák, vagy valamilyen adszorbenshez kötik. Olyan talajokon érdemes használni, ahol a mikroelemhiány jellemző, és sokszor okoz problémát. Gyakorlatilag hosszabb időn keresztül, folyamatosan „adagolják” a tápelemeket.
Az első csoportba többféle anyag is tartozik:
mikroeleme(ke)t tartalmazó makroelem (NPK) műtrágyák,
szervetlen, vízben jól oldódó anyagok,
kelátok: igen elterjedtek, mert stabil nagymolekulájú vegyületek, fémkomplexek, amelyek vízoldhatósága jó, nem csapódnak ki. Akár 1, akár több elemet is pótolhatunk velük. A legismertebb közülük az EDTA (etilén-diamin-tetraecetsav).
Széles körben elterjedt a mikroelemek levélen keresztüli trágyázása is. Praktikus, mert nagyon kis mennyiségben szükségesek a növényeknek és sok esetben a szárazság miatt a szilárd műtrágyák felvétele nagyon nehéz, vagy lehetetlen a növényeknek, azonban levélen keresztül nagy biztonsággal és nagyon kis veszteséggel juttathatjuk a növénybe ezeket az elemeket.
Egyes lombtrágyák makroelemet is tartalmazhatnak, a növények viszont csak kis mennyiséget képesek ebben a formában felvenni, így általában nem haladja meg koncentrációjuk az 1–2%-ot. A permetezőtrágyák amellett, hogy igen hatékonyak, a hiánytünetek gyors kezelésére is alkalmasak, vagy kiegészíthetjük vele a gyökéren keresztüli trágyadagolást. Szinte kivétel nélkül keverhető a legtöbb növényvédő szerrel, így kijuttatásuk azokkal egy menetben is végezhető. Oda kell viszont figyelni az oldat EC (elektromos vezetőképesség) értékére, ami nem haladhatja meg a 2,5–3 mS/cm-t.
A trágyázás mellett vagy helyett mi is hozzájárulhatunk áttételesen a mikroelemek felvételéhez, egyrészt a talajműveléssel, amellyel a lazult, levegőzött, jó víz- és levegőgazdálkodású szerkezetet kell kialakítanunk és fenntartanunk. Meszes talajokon a pH-t csökkenthetjük erősebben savanyító hatású műtrágyákkal.
Szerző: Dr. Dóka Lajos Fülöp adjunktus; Dr. Szabó Éva adjunktus; Dr. Szabó András adjunktus • DE MÉK Növénytudományi Intézet
MezőHír Tudástár: Mikroelemek szerepe – A növények fejlődését meghatározó, kis mennyiségben szükséges tápelemek, amelyek hiánya gyorsan gátolja az élettani folyamatokat és a terméshozamot.
