A gyökérváladékok működése és szerepe
Ha a növény-talaj kapcsolatban a talajt az emberi emésztőrendszerhez hasonlítjuk, akkor a növény által kiválasztott gyökérváladékok a különböző gyomornedvek, gyomorsav megfelelői. Ezek segítenek abban, hogy a növény fel tudja venni a talajrészecskékhez kötődött tápanyagokat, valamint emellett egyfajta büféként szolgálnak a talajlakó mikrobáknak.
A növények a fotoszintézis során előállított termékek egy részét a gyökéren keresztül kibocsátják a talajba gyökérváladékok formájában. Ez egy kalászos esetén 20-30%-a lehet az összes, növény által előállított terméknek, míg egy évelő növény esetén elérheti a 30-50%-ot. Az exudátumok (gyökérváladékok) összetétele nem csupán növényenként, de talajtípusonként is eltérő lehet – ugyanaz a növény másfajta váladékokat vagy másféle arányban termel homokos és vályogos talajon. A növény egyes életciklusaiban is eltérő lehet a váladékok összetétele. A termesztett növények is több száz fajta exudátumot állítanak elő, amelyek kutatása és megismerése még csak most zajlik.
A szöszös bükköny is gyökérváladékok segítségével vonzza magához a nitrogénkötő Rhizobium baktériumokat
Általánosságban elmondható, hogy a gyökérváladékok szénben gazdag vegyületek: aminosavak, szerves savak, cukrok, fenolok, másodlagos anyagcseretermékek és fehérjék, amelyeket a gyökérszőrökön és a gyökérsüveg mögött található sejteken keresztül bocsát ki a növény. A cukrok általában az egyszerűbb vegyületek, amelyek a nyers energiát adják a mikrobáknak, míg a fenolok és az aminosavak összetettebbek. Ezek a váladékok változatos mikroorganizmusokat vonzanak magukhoz, köztük a mikorrhiza gombákat, entomopatogén szervezeteket és nitrogénkötő baktériumokat. Ugyanakkor a gazdanövény-specifikus patogénokat is csalogatják, így tehát lehet negatív és pozitív visszacsatolás is a talajban.
Noah Sokol és társai kísérletének 3 kezelése: az első területen az élő növényzet és a maradványok, a második területen csak az élő növényzet, a harmadik területen csak a maradványok hatását vizsgálták, (https://doi.org/10.1111/nph.15361)
A gyökérváladékok működése
A növények a gyökérváladékot többféle célra is használják: tápanyagokhoz jutnak hozzá, megváltoztatják a közvetlen környezetüket, jeleznek egymásnak és a talajlakó mikrobáknak stb. Egyes fajok például savas anionokat bocsátanak ki a foszfor és a vas hiánya esetén, vagy fitoszideroforokat (vas-kelátképző aminosav-származékok) akkor, amikor vas- és cinkhiányt érzékelnek. A többszörösen összetett célok miatt az exudátumok összetétele is komplex: enzimek, cukrok, aminosavak, vitaminok, szerves savak, makromolekulák alkotják őket. Nem csak a nitrogénkötés lehet jótékony tevékenység, a Rhizobiumok is tudnak például sziderofort létrehozni, amivel a kórokozó, úgynevezett „talajeredetű patogén” gombákat távol lehet tartani.
A növény a gyökérváladékokkal csalogatja magához a megfelelő, abban a pillanatban számára szükséges mikrobákat. A Rhizobium baktériumok a gazdanövény elpusztulása után nem pusztulnak el, hanem inaktív alakban várják az újabb lehetőséget. A talajban a mikrobáknak átlagosan 70%-a inaktív, mert nem megfelelő az életfeltétel, limitálja pl. a tápanyag- és vízhiány, a levegőtlenség. A növény genetikája alapvető hatással van a talajélet genomjára, azaz a növény a saját genomján keresztül – a gyökérváladékok használatával – a talaj mikrobiális összetételét is befolyásolja. A növény egészen mélyre is le tudja vinni ezeket a vegyületeket, hogy megossza a rhizoszférában lévő élőlényekkel vagy más növényekkel. Emiatt megeshet, hogy ezeket a szerves készleteket a 0-30 cm mélyen végzett talajvizsgálat nem látja.
Itt érdemes megemlíteni Noah Sokol és munkatársai kutatását, amelynek lényeges megállapítása, hogy a gyökereken keresztül kibocsátott exudátumok a talaj szervesanyag-készletének egyik legfontosabb építőelemei. Azt tudtuk, hogy a gyökérmaradványok akár ötször nagyobb valószínűséggel alakulnak át stabil szerves anyaggá a talajban, mint a felszín feletti zöldtömeg maradványai, az azonban új eredmény, hogy a gyökérváladékok akár 10-13-szor hatékonyabbak mind a stabil, lassan lebomló szerves szén, mind a gyors körforgású szénvegyületek létrehozásában a növényi maradványoknál. Ezért mondhatjuk azt, hogy a talajra kijuttatott szerves anyag (pl. állati trágya) önmagában sosem lesz elegendő a talaj szervesanyag-tartalmának növeléséhez, hanem szükséges lesz a helyben megtermelt szerves anyag is, amelyek alatt a főnövényeinket és a takarónövényeket értjük.
A talaj nem művelésének szerepe
Amikor a maradványok a felszínen maradnak, akkor a szaprofita (olyan élőlények, amelyek az elhalt növényi részeken élnek) mikrobák sokkal strukturáltabbak lesznek a tápanyagok talajbeli rétegzettségének köszönhetően – ez a heterogenitás áll a no-till rendszerek megnövekedett mikrobiális diverzitása mögött, aminek köszönhetően nő a talaj betegségelnyomó képessége. Bram Govaerts és munkatársai szerint a direktvetés, a megfelelő vetésforgó és a szármaradvány megtartása növeli a mikroflóra nagyságát és aktivitását, és olyan körülményeket teremt, amelyek kedveznek az antagonista és ragadozó szervezeteknek, így kialakul egy új ökológiai stabilitás. A szármaradvány nélküli direktvetés azonban nem fenntartható gyakorlat, és hosszú távon gyenge talajegészséghez vezet.
A természetes területeken a szukcesszió mindig úgy zajlik, hogy először a baktériumok vannak túlsúlyban a talajban, ezek azonban egyrészt nem elég hatékony lebontók, másrészt csak egy adott helyen szaporodnak fel nagy számban. A mikorrhiza gombák viszont térben is terjeszkednek, így egy növénynek akár ezerszer nagyobb térfogatú talajhoz lehet hozzáférése a gombafonalaknak köszönhetően. A fejlettebb vegetációk mindig gombatúlsúlyos talajokat alakítanak ki (lásd a gombákat az erdőkben), és nekünk is erre kell a törekednünk. A művelés, a bolygatás mindig visszalöki a folyamatot a „start” mezőre, ezért hangsúlyozzuk a forgatás elhagyását, valamint a gyökérfolytonosság elvét.
 |
 |
A kísérlet kiértékelése azt mutatta meg, hogy az élő gyökerek jelenléte mindennél fontosabb, a legnagyobb mennyiségű mikrobiális szénmennyiséget (MBC) és oldott szerves szénmennyiséget (DOC) második kezelésre (csak élő növényzet – zöld oszlopok) sikerült mérni. Ezt követte az élő növényzet+ maradványok (sárga oszlopok) kombináció, majd végül a csak a maradványokat tartalmazó kezelés (barna oszlopok)
Miből lesz a szerves anyag?
A mikrobák szerepét Cynthia Kallenbach és társai kísérlete is bemutatta 2016-ban: ennek lényege az volt, hogy az eltérő összetételű kezdeti táplálékon élő mikrobák rövid idő leforgatása alatt a saját képükre alakítják a talaj szerves anyagának összetételét – tehát a talaj mikrobiális közösségének összetételétől függ a talaj szervesanyag-tartalmának összetétele, nem pedig attól, hogy ott milyen élelemforrások állnak rendelkezésre. A mikrobiom összetételét viszont a területen lévő növények határozzák meg, hiszen:növény genomja gyökérváladékok mikrobiom genomja.
A gyökérváladékok szerepe megértésének kulcsa abban van, hogy tudjuk: a növényi tápanyagok nem a kijuttatott inputokból kerülnek be a növénybe, hanem a mikrobákból, amelyek azokat a tápanyagokat elfogyasztják. A növények a talajaink napelemeként működnek, amelyek a fotoszintézisből származó energia egy jó részét arra fordítják, hogy a talajéletet táplálják a gyökérváladékokkal. A megfelelő kapcsolat a talajlakókkal egészséges, tápanyagdús növényt eredményez, és mivel például a rovaroknak nincs májuk, így nem tudják lebontani a magas cukortartalmú nedveket keringtető növények részeit. Az egészséges és változatos talajélet ehhez hasonló módokon járul hozzá a kártevő- és betegségmentes növényekhez.
SZERZŐ: MOLNÁR TAMÁS, DIRICZI ZSOMBOR • TALAJREFORM.HU
