Hatékony tápanyagfelvétel útjai a regeneratív gazdálkodásban
A talajélet alapvető szerepet játszik a tápanyagok körforgásában és a növények tápanyag-felvételében. Ha a talaj élővilága sérült vagy gyenge, a növények nem jutnak hozzá minden, számukra szükséges tápanyaghoz, még akkor sem, ha a talajhoz nagy mennyiségben adunk műtrágyákat. Sőt, a műtrágyák használata nagy szerepet játszik a talajmikrobák biomasszájának és sokféleségének csökkenésében. Hagyományosan azt tanítják, hogy a növények a tápanyagokat szervetlen ionok formájában veszik fel a talajoldatból, egyszerű fizikai-kémiai folyamatok révén, például ozmózis vagy aktív transzport útján. A talaj mikroorganizmusainak szerepe pedig a szervesanyag-bontásra degradálódik. Ez a szemlélet azonban a növényt viszonylag passzív szereplőként kezeli, és figyelmen kívül hagyja a talaj mikrobiomjának összetett hatását, illetve a növények és mikroorganizmusok közötti sokrétű párbeszédet.
(fotó: shutterstock.com)
A mikrobiom mint tápanyagszállító rendszer
Az utóbbi évtizedek kutatásai azt mutatják, hogy a tápanyag-felvételben sokkal kiemeltebb szerepe van a mikrobáknak, mint azt korábban hittük. A növények és a talaj mikroorganizmusai szoros, szimbiotikus kapcsolatban dolgoznak együtt. Egyes baktérium- és gombafajok a növény belsejébe kerülve juttatják el a tápanyagokat. Az endofita baktériumok és a mikorrhiza gombák például segítik a foszfor, nitrogén és mikrotápanyagok felvételét, míg a nitrogénkötő baktériumok biztosítják a légköri nitrogént, más baktériumok pedig mobilizálják a talajban kötött tápanyagokat. A növények aktívan alakítják ezeket a kapcsolatokat, gyökérexudátumokkal táplálják a hasznos mikrobákat, és hormonális jelekkel szabályozzák a folyamatokat.
A tápanyagfelvétel: élő, dinamikus folyamat
Egy egészséges talajban a tápanyagfelvétel nem csupán iondiffúzió, hanem egy élő, dinamikus ökoszisztéma eredménye. A növény, a mikrobák és a talaj fizikai-kémiai tulajdonságai együtt határozzák meg, mennyi tápanyag jut el a gyökerekhez. Minél élőbb és diverzebb a talaj, annál több útja van a tápanyagok felvételének, és annál ellenállóbbá válnak a növények a stresszekkel szemben. Ezért a modern, fenntartható gazdálkodás alapja a talaj biológiai aktivitásának megőrzése és támogatása, nem csupán a kémiai tápanyag-utánpótlás.
Vizsgáljuk meg közelebbről a talaj, a mikroorganizmusok és a növények közti kapcsolatokat, amelyek jóval komplexebbek, mint amit a tankönyvek mutatnak.
Rhizofág ciklus: tápanyag a gyökér belsejéből
A rhizofág ciklus egy olyan – viszonylag új – szemlélet, amely szerint a növények nem csak a talaj nedvességtartalmában oldott ionokként veszik fel a tápanyagokat, hanem aktívan „használják” a körülöttük élő mikrobákat is. Ebben a folyamatban baktériumok és gombák folyamatos körforgásban mozognak a talaj és a gyökér belseje között. James White, az amerikai Rutgers Egyetem kutatója írta le a folyamatot (10.3390/microorganisms6030095), amely teljesen új alapokra helyezi azt, ahogyan a növényi tápanyag-felvételről gondolkodtunk.
A mikrobák a talajban élve gyűjtik össze a tápanyagokat: nitrogént, foszfort és különféle mikroelemeket (vasat, cinket, mangánt stb.). A gyökércsúcs környékén a növény cukrokat és más anyagokat (gyökérváladékokat) bocsát ki, amelyek odavonzzák ezeket a mikrobákat. Egy részük be is jut a gyökér legfiatalabb sejtjeibe, a sejtfal és a sejthártya közötti térbe.
Itt a növény reaktív oxigénformákat termel – lényegében egy enyhe „oxidatív stresszt” hoz létre –, ami részben lebontja a mikrobákat. Ennek során tápanyagok szabadulnak fel, amelyeket a növény fel tud használni. Nem minden mikroba pusztul el teljesen: a túlélők 3gyakran elveszítik sejtfalukat, majd a gyökérszőrök növekedése közben a szőrök csúcsán keresztül visszajutnak a talajba, ahol újra feltöltődhetnek tápanyaggal.
Ez a körforgás, magyarázatot adhat arra, hogy miért képes sok növény jól fejlődni akkor is, ha kevés az oldott tápanyag a talajban. A folyamat nemcsak baktériumokra, hanem egyes gombákra és élesztőkre is jellemző lehet. Még nem tudjuk pontosan, milyen arányban járul hozzá a növény táplálásához, azonban John Kempf, regeneratív mezőgazdasági szakértő szerint a rhizofág ciklus a tápanyag felvétel legmeghatározóbb folyamata egy egészséges, jól funkcionáló mikrobiommal rendelkező talajban. Ez egy merőben új nézőpontot ad a talajélet és a növényi tápanyagellátás kapcsolatára, különösen a biológiai és regeneratív gazdálkodás szempontjából.
Mikorrhiza: szénért cserébe több tápanyag
A mikorrhiza gombák rendkívül fontos szerepet játszanak a növények tápanyagfelvételében, hiszen a gombafonalak a gyökerekkel szimbiotikus kapcsolatot alkotva sokszorosára növelik a talajjal érintkező felületet. Ezek a gombák a növényi sejtek közötti intercelluláris térbe hatolnak, vagy közvetlenül a gyökérsejtekbe. Ennek köszönhetően a növények könnyebben juthatnak hozzá a fő makroelemekhez, például a foszforhoz és a nitrogénhez, amelyek elengedhetetlenek a gyökér- és hajtásnövekedéshez, valamint a magasabb terméshozamokhoz. A mikorrhizák emellett a fontos mikrotápanyagok, például a cink, a réz vagy a mangán felvételét is támogatják, amelyek a növények anyagcseréjében és stressztűrő képességében játszanak kulcsszerepet. Cserébe a növény a fotoszintézis során termelt cukrokat és egyéb szerves anyagokat biztosít a gombák számára. A gombákhoz kapcsolódó baktériumok tovább fokozzák ezt a hatást: mineralizálják a szerves tápanyagokat, oldják a foszfátokat, és a gombafonalakon keresztül a növényhez irányítják azokat.
A mikorrhiza gombák a tápanyaggazdálkodáson túl segítik a vízfelvételt, így a növények jobban átvészelik a száraz időszakokat. Ezen kívül a talaj szénháztartásában is szerepet játszanak, mivel a gombák szerves anyagokat kötnek meg és stabilizálnak, ezzel javítva a talaj termékenységét és hosszú távú egészségét. A mikorrhizák hozzájárulnak a talajszerkezet építéséhez is: a gombafonalak és a gyökerek együtt erős, stabil aggregátumokat hoznak létre, amelyek javítják a víz- és levegőmozgást a talajban, valamint csökkentik a felszíni erózió kockázatát.
A becslések szerint a szárazföldi növények mintegy 80–90%-a képes ilyen szimbiózist kialakítani. Számos mikorrhiza termék található a piacon, melyekkel beolthatjuk a talajainkat, de ezek a gombák természetes úton is megjelennek, csakúgy, mint ahogy kovászt is tudunk készíteni lisztből és vízből. A mikorrhiza gombák különösen érzékenyek a talaj zavarására. Akkor tudunk számukra egy folytonos élőhelyet teremteni, ha a talaj bolygatását a lehető legalacsonyabb szintre csökkentjük és állandó, változatos növényi gyökérzetet biztosítunk. A mikorrhiza gombák a növényi gyökerektől kiindulva kiterjedt hifahálózatot építenek ki, melyet hagyományos talajművelés fizikailag megszakít, a hifák letörnek, és csökken a talajban elérhető gombapopuláció. A no-till rendszerek viszont megőrzik a meglévő hifahálózatokat, így a főnövény gyökerei gyorsabban és intenzívebben kolonizálódhatnak. Számos vizsgálat kimutatta, hogy a talajbolygatás nélküli (no-till) rendszerekben az arbuszkuláris mikorrhiza gombák (AMF) kolonizációja magasabb, ami javítja a tápanyag- és vízfelvételt.
A takarónövények a főnövény hiányában is fenntartják a mikorrhiza gombák populációját, mivel folyamatosan élő gazdanövényként szolgálnak. A különböző takarónövények eltérően támogatják a mikorrhiza gombákat: a gabonafélék és hüvelyesek általában jó gazdák, míg bizonyos káposztafélék bioaktív anyagaik révén gátolhatják a gombák növekedését. A folyamatos gyökérzet jelenléte növeli a gombák talajbeli inokulumát, így a következő főnövény gyorsabban és intenzívebben kolonizálódhat.
A no-till és a megfelelő takarónövények kombinációja ideális környezetet teremt a mikorrhiza gombák számára: a talajhálózat sértetlen marad, és mindig van élő gazdanövény, amely táplálja a gombákat. Ennek eredményeként a főnövény gyökerei erőteljesebben kolonizálódnak, javul a foszfor és más mikrotápanyagok felvétele, nő a szárazságtűrés, és a talaj szerkezete is stabilabb lesz a gombahifák aggregáló hatása miatt.
Pillangósok nitrogénkötése: természetes N-forrás
A pillangós növények nitrogénkötő képességét már a 19. század közepétől ismerjük. 1886-ban Hellriegel és Wilfarth Németországban kimutatta, hogy a hüvelyes növények, például borsó vagy lóhere, képesek a légköri nitrogént felhasználni talaj nitrogénforrása nélkül, és hogy ez a folyamat a gyökereken képződő gümőkben élő Rhizobium baktériumokhoz kapcsolódik. A gyökérgümőkben megtelepedő baktériumok a légkörben található nitrogént ammóniává alakítják, amely közvetlenül a növény számára felhasználható formát jelent. E folyamat révén a pillangósok jelentősen csökkenthetik a műtrágyák szükségességét, miközben javítják a talaj nitrogéntartalmát, ami a következő vetés számára is előnyös.
A gyökérgümők kialakulása és a nitrogénkötés intenzitása függ a növény fajtájától, az éghajlati viszonyoktól és a talajmikrobiom minőségétől. Egészséges, aktív Rhizobium populáció mellett a pillangósok akár a teljes nitrogénigényük 50–80%-át saját maguk is elő tudják állítani. Ezzel a talaj termékenysége is nő, hiszen a pillangósok által megkötött nitrogén a talaj szerves anyagába kerülve hosszabb távon is elérhető marad. A gazdák számára ez azt jelenti, hogy a pillangós növények beiktatása a vetésforgóba nemcsak a nitrogénellátást biztosítja, hanem hosszú távon csökkenti a költségeket és hozzájárul az egészséges, ellenálló növényállomány kialakításához.
Például a szerbiai LoginECO a 3250 hektáros gazdaságuk teljes nitrogénellátását a vetésforgóba épített pillangósok termesztésével biztosítja. Ugyanakkor, a bio minősített gazdaság a talaj rendszeres tárcsázása miatt nem tud számottevő javulást előidézni a talaj szerkezetében annak bolygatása miatt.
Mit jelent ez a gyakorlatbann a regeneratív gazdálkodásban?
A Talajmegújító Gazdák Egyesületének tagjai úgy állítják össze a takarónövény-keverékeiket, hogy azokban mindig szerepelnek pillangós növények. A leggyakoribbak ezek közül a szegletes lednek, bíbor here, lóbab, homoki bab, alexandriai here, takarmány borsó, melyek 30-tól akár 60% feletti arányban is szerepelhetnek a keverékben, attól függően, hogy mekkora nitrogénkötőpotenciál a cél.
A pillangósok integrálásának egy haladó módszere az intercropping, azaz az együttvetés alkalmazása. Ilyenkor pl. a kalászos egy menetben kerül elvetésre egy vagy több pillangós növénnyel (pl. őszi búza és borsó). A tenyészidőszak vége felé, az érés idején a pillangós növény által megkötött nitrogén egy része felszabadul és a kalászos számára felvehetővé válik. Így nemcsak a tápanyag költségeken tudunk spórolni, de két különböző terményt takaríthatunk be egy területről.
A talajélet alapja a növények tápanyag-ellátásának. A rhizofág ciklus során a baktériumok és gombák a gyökér belsejében felszabadítják a tápanyagokat, a mikorrhiza gombák kiterjedt hifahálózatukkal fokozzák a víz és a makro- és mikrotápanyagok felvételét, miközben stabilizálják a talajszerkezetet, a pillangós növények pedig a légköri nitrogént kötik meg, gazdagítva ezzel a talajt és csökkentve a műtrágyaigényt.
Ez a komplex, élő talajrendszer lehetővé teszi a növények számára a hatékony tápanyagfelvételt, a szárazságtűrést és a magasabb terméshozamot. A regeneratív gazdálkodás kulcsa, hogy támogassuk a talaj biológiai aktivitását: csökkentsük a bolygatást, tartsuk fenn a takarónövényeket, és teremtsünk egészséges, aktív mikrobiommal rendelkező talajt, amely hosszú távon is szolgálja a gazdaságot.
SZERZŐ: VÍG VITÁLIA • TALAJÖKOLÓGUS, A TALAJMEGÚJÍTÓ GAZDÁK EGYESÜLETÉNEK OKTATÁSI PROGRAMFELELŐSE, A TERRAVITKA ALAPÍTÓJA
MezőHír Tudástár: mikorrhiza-hálózat – A növényi gyökerekkel szimbiózisban élő gombák hifahálózata, amely többszörösére növeli a gyökér talajjal érintkező felületét, javítja a foszfor-, nitrogén- és mikroelem-felvételt, fokozza a vízhasznosítást és stabilizálja a talajszerkezetet; no-till és takarónövények mellett hatékonyabban fennmarad.