A glifozát hatása szőlőültetvények talajainak N-kötő baktériumaira – 2. rész: rövid és hosszú távú hatások
A glifozát biológiai lebontása a talajokban
Az előző részben beszámoltunk a glifozátnak és a forgalomba hozott termékeinek az elvárt és a nem célzott szervezetekre gyakorolt hatásairól (MezőHír, 2023. február). Ez a rész saját kísérleti, vizsgálati eredményeket mutat be a glifozáttal kezelt és a nem kezelt talajok néhány talaj-mikrobiológiai jellemzőjéről. A glifozát gyomirtó szer biológiai lebontásának mértékét és sebességét a talajban található élőlények összetétele, toleranciája és egyéb élettani tulajdonságai mellett a talajszemcséken történő megkötődés és a talajok fizikai-kémiai tényezői is befolyásolják. A talaj megfelelő hőmérséklete és kellő víztartalma mellett a levegőtlen és a levegőzött talajkörülmények egyaránt kedveznek a glifozát lebomlásának; bár – hasonlóan egyéb talajfolyamatokhoz –, levegőtlenül ez egy lényegesen lassúbb folyamat.
A glifozát mikrobiális lebontásának lépéseit az 1. ábra mutatja be. Kimutatást nyert, hogy a glifozát rendszeres és hosszú távú használata mikroelemhiányt okozhat a talajban, ezek mellett a glifozát ismételt használata szelekciós nyomást jelent a talaj mikrobiális közösségeire, ami befolyásolhatja a növényekre ható tápanyag-dinamikát, például a kálium felvehetőségét.
A talajokban előforduló számos baktérium között vannak kiemelt szerepűek, mint például a biológiai nitrogénkötő baktériumok, melyekkel napjaink műtrágya-felhasználásának egyre növekvő mértékét igény szerint csökkenteni lehetne. A nitrogénkötők a légköri, szabadon rendelkezésre álló nitrogént felvehetővé téve járulnak hozzá a növénytápláláshoz. Számos típusuk közül a leghatékonyabbnak tekintett törzsek a szabadon élő Azotobacter és a növénykapcsolt, asszociatív Azospirillum genusz tagjai. A nitrogénkötés mértéke a környezeti tényezők függvénye, de átlagosan 5–25 vagy az utóbbiak 30–60 kg N-t képesek biztosítani szántóföldi körülmények között. A szimbiózisban élő nitrogénkötők közül a legismertebbek a pillangós virágú növények fajaira specifikus Rhizobium baktériumok is.
Egyes szójafajták gyökérnövekedését befolyásolhatja a glifozát előírt felhasználási dózisa; a gyökértömeg és a gyökérgümők mennyisége is csökkent az üvegházi kísérletekben. A glifozát hatása azonban a kereskedelmi formulázástól is függ, így a tiszta hatóanyaghoz viszonyítva még negatívabb következmények is előfordulhatnak, ahogy arról a közlemény 1. részében beszámoltunk.
A fentiekből kiindulva több, főleg Gyöngyös melletti dűlőben lévő szőlőterület talaját vontuk be a vizsgálatokba. Ezek között volt olyan, ahol a sorközök takarónövénnyel fedettek voltak, míg a soralj vagy glifozáttal kezelt, vagy mechanikailag gyomirtott. A tartamhatások vizsgálatához bevontunk egy 30 éven keresztül glifozáttal kezelt talajt is. Lényeges szempont volt annak megállapítása, hogy a glifozát rövid távú, vagy tartós kitettségű alkalmazásával a talajok legfontosabb mikrobacsoportjainak az érzékenysége és előfordulása hogyan alakul, változik-e a beavatkozás után, a szőlőműveléstől függően.
A vizsgált területek elhelyezkedése és jellemzése
- Szurdokpart dűlő: a régi 3-as főút gyöngyösi bevezető szakasza mellett található. A sík területen az ültetvény 8 éves, magas ernyőművelésű. Az első öt évben (2016-ig) a sorközöket szántották vagy kultivátorozták, a soraljakat folyamatosan gyomirtották glifozátkészítményekkel. Később a terület sorközi takarónövényesre állt át. A terület kontrollja: a szőlőültetvény melletti füves rész glifozátkezelés nélkül.
- Sárhegyalja dűlő: a Sárhegy Gyöngyös felé eső oldalánál helyezkedik el, enyhén lejtős, közel 40 éves, kékfrankos és cabernet franc, egyes függönyművelésű szőlő. A sorközöket 2016-ig szántották, kultivátorozták, a soraljakat glifozáttal kezelték, majd mechanikai gyomirtást végeztek. A terület kontrollja az ültetvény melletti füves sáv.
- Mátrafüred-Mátraalja dűlő: több dűlőből álló, magas ernyőművelésű, 8 éves állományú olaszrizling. Korábban 5 évig (2016-ig) a sorközöket szántották vagy kultivátorozták, a soraljakat folyamatosan gyomirtották glifozáttal. A terület kontrollja egy szomszédos, kultivátorozott sorközű és glifozáttal kezelt soraljú korábbi szőlő, amit kivágtak, és befüvesedett, csak kaszálva van.
- 30 éve glifozáttal kezelt terület (Kádár Aurél növényorvostól):ez kordonművelésű kékfrankos ültetvény, amit a tulajdonos 30 éven keresztül folyamatosan glifozáttal gyomirtott. A terület kontrollja a szőlő melletti búzaföld, ahol nem történt glifozátkezelés.
Szőlőtalajok mikroorganizmusainak laboratóriumi vizsgálatai
A beérkezett talajmintákból a legvalószínűbb élősejtszám (MPN) meghatározása történt. Ennek során az adott (glifozáttal kezelt vagy nem kezelt) talajminta adagjait folyékony táptalajba tettük, és azokból hígítási sort készítve mikrolemezeket oltottunk. A szaporodást mutató csövek alapján táblázatból meghatároztuk a keresett mikroorganizmusok számát (1. kép). Az MPN mellett a kitenyészthető csíraszámokat szilárd táplemezeken vizsgáltuk (2. kép). A kísérlet talajaiból szelektív táptalajok segítségével az aerob és anaerob N-kötő baktériumok számát határoztuk meg, valamint vizsgáltuk még az összes baktérium- és gombaszám alakulását is a glifozátot rövid ideig vagy hosszabb időszakon át (30 évig, évente) kapott talajmintákból.
A glifozát rövid és hosszú távú hatásai a talajok mikrobiológiai tulajdonságaira
Az 1. táblázatban az összes baktérium és az összes mikroszkopikus gomba számát, MPN-értékeit tüntettük fel a kontrolltalajban és a glifozát rövid és hosszú távú alkalmazása mellett. A talajokat több mélységben is vizsgáltuk. Megállapítható, hogy a baktériumok számát a glifozát rövid távú, egyszeri használata inkább növelte a talaj felső, 0–20 cm-es rétegében (a Sárhegy kékfrankos dűlőjében). Ez a megállapítás egybeesik azzal a korábbi eredményünkkel, hogy egyes gyomirtó szerek az általában tápanyagszegénynek tekintett talajokban szén- és nitrogénforrásként szolgálhatnak ahhoz, hogy a mikrobiális lebontás beinduljon. Előfordulhat ugyanakkor az is, mint ami a glifozátnál is feltételezhető, hogy az így létrejött bomlástermékek akár toxikusabbak is lehetnek, mint a kiindulási, kezdeti anyagok. Ezt mutatja, hogy a glifozát 30 éves tartós használata egy nagyságrenddel (10-szeresen) csökkentette a baktériumok általunk kimutatható csíraszámát.
A mikroszkopikus gombák érzékenysége sokkal kifejezettebb, mert már a glifozát rövid idejű hatása is kisebb gombaszámot eredményezett a 30 cm-es talajrétegben. A gyomirtó szer tartós alkalmazásánál pedig mind a 30, mind pedig a 60 cm-ből származó talajmintában stabilan kisebb gombaszámot kaptunk a kontroll, glifozátmentes talajhoz viszonyítva (1. táblázat).
A vizsgálati helyszínek egyedi mikrobiális különbségei
A második mintavétel során 3 különböző helyszín talajmintáitvizsgáltuk. A mintákat takarónövényes sorközökből vettük. A takarónövény-alkotók nagy hányada pillangósvirágú volt, és ekkor már 3. éve tenyésztek a sorközökben. Ezek közül többnek a gyökere igen mélyre képes hatolni, megtörve, lazítva a talaj szerkezetét, és mintegy mikrodrénezve azt. A 3 év elegendőnek bizonyult ahhoz, hogy a talajok a sorközökben a folyamatos mulcsozás eredményeként elég szerves anyagot biztosítsanak többek között a bemosódás révén a talajbaktériumok élettevékenységéhez, valamint hogy a talaj szerkezete még 60 cm mélységig is jó vízellátottságú, elegendő hézagtérfogattal rendelkező legyen.
Így az 1. ábrán a 12-es minta össz-baktériumainak a száma, valamint az anaerob N-kötők száma is viszonylag magas értékeket mutatott (a többi mintához viszonyítva a 2-3-szorosát). Mivel a sorközből származó 12-es mintánál glifozátos kezelés nem történt, és a pillangósok miatt a szimbionta N-kötők száma is magas lehetett, így még a 60 cm-es mélységben is nagyobb mikrobaszámot tapasztaltunk. Mi több, a pillangósvirágúak gyökerei is jelen voltak, ami a mintavétel során többször is ellenőrizve lett. A mélyre hatoló gyökerek és a sűrű vetés miatt a talajok hézagtérfogata is nőtt, így a N-kötő baktériumok életfeltételei is jobbak lettek. A talajok ezen a sárhegyaljai területen alapvetően is jó szerkezettel bírtak, kiszáradáskor a fedett sorközökben a zsugorodásuk sem volt számottevően érzékelhető.
A takaratlan soraljakban a repedések azonban száraz időszakokban gyorsan megjelentek. Az 1. ábrán megfigyelhető az is, hogy a 3 mintavételi terület közül a szurdokparti területen találtuk a legkisebb mikrobiális értékeket, ami akár nyolcadannyi lehetett, mint amit a Sárhegyalján tapasztaltunk. Az összes baktériumok száma a nitrogénkötők csíraszámát több nagyságrenddel is meghaladta. A legaktívabb talajban az összes baktériumok kb. 7 milliós számával szemben a nitrogénkötőkből csak 14 ezret tudtunk kimutatni 1 gramm talajból, ez megközelítőleg az összes baktériumnak csak a 2%-nyi mennyiségét teszi ki.
Célként jelenik meg ezért a biológiai N-kötés mértékének a takarónövényekkel is segített növelése az adott szőlő-ökoszisztémákban. Megállapítható, hogy a takarónövényes, glifozáttal nem kezelt területek össz-baktériumszáma viszonylag stabil, de az adott területre is jellemző. A mátraaljai területek talaja olyan mértékben kötött, hogy a csapadék egy bizonyos mennyiség után nem képes elszivárogni a talajban található agyagréteg miatt sem. Ez a telepített szőlők fejlődésén is erősen megmutatkozott mindaddig, amíg a sorközök nem lettek a takarónövényekkel bevetve. A szőlőnövények csak ezt követően indultak fejlődésnek. Az 5 éves tőkék olyan állapotban voltak, mint egy másik talajon a 2 éves telepítésűek.
Ebből következik az is, hogy az adott talaj összetétele és szerkezete erősen rányomja bélyegét a növénykultúrára, de oda-vissza hatásként a talajban található baktériumok mennyiségére és/vagy a faji összetételére is. Ezeken a területeken az agyagos talajban alapvetően reduktív viszonyok uralkodnak, a tápelemek felvétele erősen gátolt volt a korai időszakban, mivel a telepítéskor sem előkészítő mély művelés, sem pedig feltöltő trágyázás nem történt. Megállapíthatjuk még azt is, hogy az anaerob N-kötők száma egy nagyságrenddel magasabbnak adódott a glifozáttal nem kezelt, kontroll területeken.
A talajrétegek közötti mikrobiális különbségek
Általános tapasztalat, hogy a mikroorganizmusok csíraszáma a mezőgazdasági művelésű talajokban a felső, úgynevezett ásott (0–20 cm-es) rétegben a leginkább kifejezett. Megvizsgáltuk ezért azt is, hogy ez vajon a szőlőterületeknél hogyan alakul. A 2. ábrán a 3 mintavételi terület (Mátrafüred, Szurdokpart és Sárhegy) talajmintáit hasonlítottuk össze az átlagos mikrobiális csíraszámot vizsgálva két mintavételi szintben. Megfigyelhető, hogy mindegyik területre igaz a mélyebb mintavételi rétegben tapasztalt nagyobb csíraszám, amiben benne vannak a baktériumok, a gombák és a nitrogénkötők külön-külön mért, de átlagolt értékei is. Ezt a tapasztalatot magyarázhatjuk a szőlő mélyre gyökerező jellegével, de az alkalmazott takarónövény-keverékek változó és mélyebbre is hatoló gyökeredési mélységével is. A gyökerek és a takarónövények által biztosított mulcs biztosítja a nagyobb mikrobiológiai aktivitást és ezáltal a növénytáplálást még a vizsgált mélyebb talajrétegekben is.
Összefoglalás
A vizsgálatok eredményei alapján elmondható, hogy a glifozátnak a talaj élő szervezeteire kifejtett hatásértékelése egyre fontosabb feladat. A vizsgált mikrobacsoportok érzékenysége nem egyforma, így várható az arányeltolódás közöttük. Annak ellenére, hogy a talajokban kiemelt szempont lenne nemcsak a nitrogénkötők, de a mikroszkopikus gombák számának a növelése is, mégis mindkét mikrobacsoportnál számcsökkentő hatást mutattunk ki már a rövidebb alkalmazás során is. A mikroszkopikus gombák pedig hosszabb távon még inkább érzékenynek bizonyultak a baktériumokhoz viszonyítva a tartós glifozátalkalmazás során.
A takarónövények használata azonban jó megoldásként javasolható, mivel a jól megválasztott keverékek, a mélyre hatoló gyökerek mérsékelni tudták a talajok degradációját, a szárazsággal szembeni védelmét is, mindemellett a mikrobiális aktivitást a mélyebb rétegekben is akár százszorosára tudták fokozni. A szőlőtermesztésben a takarónövényekkel hatékonyan megvalósítható a talajvédelem, úgy, hogy az nem zárja ki a gazdaságosságot, és még emelni is képes a minőséget a borokban. Szükség lenne ezzel szemben a soraljak takarására alkalmas, alacsony növésű, olcsó és kevés törődést igénylő, szárazságtűrő, mindemellett jó gyomelnyomó hatású takarónövény-keverékekre is.
A cikksorozat korábbi részei:
Biológiai talajerő-gazda(g)ság – 1. A talajbiológiai erő fontossága és az ismeretek begyűjtése
Biológiai talajerő-gazda(g)ság – 2. rész
Biológiai talajerő-gazda(g)ság cikksorozat – 3/1
SOROZATSZERKESZTŐ: BIRÓ BORBÁLA, PROF. EMERITA, A BIOLÓGIAI TALAJERŐGAZDÁLKODÓ SZAKIRÁNYÚ TOVÁBBKÉPZÉS ELINDÍTÓJA (SZIE-MATE, BUDAPEST)
SZERZŐ: BIRÓ BORBÁLA ÉS NYESTE JÓZSEF, A SZAKDOLGOZATA ALAPJÁN, 2021
