A főbb makroelemek (N, P, K) szerepe a növények életében, jelentőségük a növények tápanyagellátásában
A növények egészséges fejlődéséhez nem csupán vízre, fényre és megfelelő hőmérsékletre van szükségük, hanem kiegyensúlyozott és harmonikus tápanyagellátásra is. A trágyázás – legyen az szerves vagy műtrágya – kulcsfontosságú szerepet tölt be a talaj termékenységének fenntartásában, a növények tápanyag-utánpótlásában, végső soron pedig a termés mennyiségének és minőségének biztosításában.
A cikk átfogó képet ad a makro- és mikroelemek szerepéről, azok hiány- és túladagolási tüneteiről, valamint bemutatja, hogy a nem megfelelő tápanyagarány milyen problémákat okozhat mind a növényekben, mind a környezetben. A mai környezetkímélőbb gondolkodás és szemlélet terjedése ellenére is kijelenthető, hogy intenzíven termelni trágyázás nélkül nem lehet, azonban az 1. grafikonon is látszik, hogy a szántóterületeinkre átlagosan mennyi hatóanyag jutott. A mennyiségek csökkenése szembetűnő, pedig a műtrágyázás pozitívumai közül egyet mindenképpen érdemes hangsúlyozni: hatása a legtöbb esetben érzékelhetően és gyorsan jelentkezik.
Természetesen – mint minden szintetikus anyagnak – vannak negatív „mellékhatásai” is, amelyeket meg kell tanulnunk kezelni, hiszen az eredményes gazdálkodás alapja az egységnyi területről minél jobb minőségben és minél nagyobb mennyiségben learatott termés.
A növényi tápelemek csoportosítása
A növények szöveteiben az egyes tápelemek különböző mennyiségben vannak jelen, így igényük is eltérő az egyes táplálóanyagokból. Ennek alapján megkülönböztetünk:
‑ makroelemeket, amelyeket 0,01%-ot meghaladó mennyiségben tartalmaznak a növények,
‑ mikroelemeket, amelyek 0,01–0,00001%-ban találhatók meg a növényi szárazanyagban (pl. mangán, bór, réz, cink stb.), valamint
‑ ultra mikroelemeket, melyek nagyon kis mennyiségben, 0,00001%-nál is kisebb koncentrációban fordulnak elő (pl. molibdén, kobalt).
Az első csoportba tartozik a nitrogén, foszfor és a kálium. A korábban mezoelemekként ismert elemek, a kén (S), kalcium (Ca), magnézium (Mg) is most már ide sorolható, de jelen cikkünkben a három, a növényeknek legnagyobb mennyiségben szükségessel, a nitrogénnel, a foszforral és a káliummal foglalkozunk.
Nitrogén (N)
A nitrogén talán az egyetlen, amely a leglátványosabb hatást produkálja. Nagyon fontos szerepe van az aminosavak, fehérjék képződésében, ezáltal az öröklődésben részt vevő nukleinsavak, DNS, RNS, tRNS stb., kromoszómák felépítésében. Alapvetően a növényeknek teljes életükben szükségük van rá. Kezdetben a vegetatív részek fejlesztéséhez elengedhetetlen, később a termés beltartalmi paramétereit befolyásolja. Főként az olyan növényeknél – mint például a kenyérgabonák, hüvelyesek –, ahol számít a mag fehérjetartalma, fontos, de a termés mennyiségét ismeghatározza. A növényekben nitrát- (NO 3–) és ammóniumion (NH4+) formájában jut, főként a gyökerükön keresztül, de kisebb mennyiségben, karbamidként a levélen keresztül is fel tudják venni. Az ammóniumionok (NH4+) egy része a talajkolloidok felületén (adszorbció) van gyengébben kötött formában, nagyobb részük pedig fixálva, az agyagásványok kristályrácsaiban, ahonnan nem felvehetőek.
A talaj művelt rétegében a nitrogénnek több mint 95%-a nem felvehető formában, szerves kötésekben van, ezért fontos a minél magasabb humusztartalom. Innen ammonifikáció és nitrifikáció során alakulnak át szervetlen, felvehető formává.
Természetes úton a talaj alapvető nitrogénforrása a légkör, és a szabadon, valamint szimbiózisban élő nitrogénkötő baktériumok által kerül a talajba. Az előbbiek között vannak levegőzött, enyhén savanyú vagy semleges kémhatású talajt igénylők, úgynevezett aerob szervezetek, például az Azotobacter vagy az Azotomonas fajok, míg anaerob (levegőtlen) környezetben főként savanyú erdőtalajokban élnek a Clostridium fajok.
Talán többet hallunk a szimbiózisban élőkről, a Rhizobium baktériumokról, melyek a pillangósvirágú növények gyökerein, gyökérgümőikben élnek, kölcsönösen hasznos együttélésben a „gazdanövényükkel”. Ezek kötik meg a levegő nitrogénjét, amelyből növények is kapnak, cserébe a növények is táplálják őket. Nitrogenázenzimjük segítségével – fajtól és egyéb körülménytől függően – akár 60–80 kg nitrogént is képesek megkötni egy vegetációs időszak alatt. A nitrogén körforgása során a dúsulás és az elszivárgás egyaránt jellemző folyamat. A gazdagító folyamatok közé tartozik a nitrifikáció, valamint az emberi tevékenység révén végzett szerves- és műtrágyázás. Ugyanakkor a nitrogén egy része denitrifikáció, növényi felvétel és kimosódás útján távozik. Mivel a nitrogén a vízzel együtt lefelé mozog a talajban, a talaj szervesanyag-tartalma kiemelten fontos szerepet játszik a megőrzésében. Minél magasabb, annál kisebb mértékben tud ez a folyamat végbemenni. Egy homoktalaj esetében, ahol nagyon kicsi a humusztartalom, a fel nem használt vagy légkörbe vissza nem jutott nitrogén szabadon mosódik a talaj mélyebb részeibe, végül kikerül a gyökérzónából.
Hiánya
A hiány első tünetei a fakóbb zöld szín, lassuló növekedési erély. A nitrogén a növényben könnyen mozog, így mindig arra a helyre jut a legtöbb, ahol a legszükségesebb, a hajtáscsúcsokba, ahol a növekedés a legintenzívebb. Ha nincs elég belőle, akkor még az alsóbb, öregek részekből, levelekből is „megindul a felszabadítása”, hogy a növekedés minél tovább folytatódjon. Ennek következtében az alsóbb levelek hamarabb sárgulnak, idővel el is száradnak. A tartós nitrogénhiány a termés minőségében és mennyiségében is jelentős mértékben megmutatkozhat. Mivel a talajban nagy mennyiségben nem tud raktározódni, így célszerűbb a növényállomány vegetációs ideje alatt több alkalommal, kisebb mennyiségekre bontva kiadni a szükséges mennyiséget. Így folyamatos az ellátás, zavartalan a fejlődés, és nincsen veszteség belőle. Nagyon fontos, hogy a talajunk természetes tápanyag-szolgáltató képességét, valamint a termeszteni kívánt növényfaj igényét együttesen figyelembe véve kell a szükséges mennyiséget megállapítani.
Túlzott adagolása
Mivel a nitrogén – megfelelő keretek között – pozitív hatást gyakorol termelésünk eredményességére, és a legolcsóbb műtrágya, könnyen eshetünk abba a hibába, hogy többet adagolunk a növényállományba, mint amire annak szüksége lenne. Ebben az esetben a növény – főleg ha elég nedvesség is van a talajban – annyit felvesz, amely már káros irányba viszi a fejlődését. A szövetek megnyúlnak, elvékonyodik a sejtfal, a bőrszövet. Ez különösen a napraforgóra jellemző, de más növényeknél is káros lehet, mert a betegségeket okozó gombák hifái könnyebben juthatnak be a sejt közötti térbe, azaz csökken a növények betegség-ellenállósága. A megnyúlt szilárdítószövet-sejtek gyengébbek, a szár állóképessége romlik, így – főleg a kalászos gabonák esetében – a növények megdőlhetnek, ami a betakarítást akadályozza. A megdőlés következtében a termés közelebb kerül a talajhoz, ahonnan újabb fertőzések jelentkezhetnek. Vannak növények (napraforgó, sörárpa), ahol a túlzott nitrogénellátás a fehérjeképzést serkentvén a termés felhasználhatóságát fogja korlátozni. Napraforgónál az olajtartalom, árpánál pedig a keményítő csökkenését eredményezheti. Ezenkívül a nitrogénfelesleg hatására csökken a tárolhatóság (pl. burgonyánál), őszi káposztarepce, őszi kalászosok esetében pedig romlik a télállóság, valamint a környezetre is káros, NO3–-felhalmozódást eredményezhet, ami a rétegvizekbe, majd az ivóvízbe is eljuthat.
Foszfor (P)
Nem véletlenül tartozik a növények számára legfontosabb három elem közé. Hatása sokrétűbb még a nitrogénénél is. Már a kezdetekben, a gyökérképzésnél is szerepet játszik. A foszfor talajbeli körforgása során egyaránt jelen vannak felhalmozódást és veszteséget okozó folyamatok. A tápanyagtartalék bővüléséhez hozzájárulhat a szerves és műtrágyák kijuttatása, míg a csökkenést elsősorban a növények felvétele és az ásványi anyagok lekötődése idézheti elő. Mivel ez az elem a talajban jellemzően mozdulatlan, az elérhetőségét elsősorban a közeg kémhatása, valamint a szervesanyag-tartalom befolyásolja. A sejtmembránok egyik alkotóelemében, a lecitinben, valamint a mag tartalék tápanyagában (fitin) is megtalálható. A vegetatív fejlődési szakaszban közvetett szerepe révén nem olyan látványos a hatása, de már a csírázásnál, aztán a generatív szakaszban a virágképzésre, termékenyülésre, valamint a termés minőségi paramétereire is hat (pl. a napraforgó-olajtartalom).
A növények savanyú talajban H2PO4–, semleges, enyhén meszes talajokon pedig HPO4 2- vagy PO43- formájában veszik fel. A talajban szerves és szervetlen kötésekben egyaránt előfordul, a két forma aránya közel azonos.
A szervetlen kötésben lévő foszfor egyrészt apatitok mállásából, másrészt műtrágyákból kialakult formákat jelent, míg a szerves foszfor legnagyobb része fitinként, illetve fulvo- és huminsavakhoz kötődve található meg.
Összességében a talaj foszfortartalmának csak nagyon kis százaléka hasznosítható, a szerves kötésekből lassan szabadul fel. A nitrogénnel ellentétben a humusztartalom és a foszforellátottság között nincs komolyabb kapcsolat. A szerves formában, kötött foszforból a növények gyökerei a fitinből és nukleinsavakból enzimatikus úton foszfátionokat hasítanak le és vesznek fel, viszont ez a folyamat lassúbb, mint a szervetlen formában lévők felvétele.
Hiánya
Kevés foszfor esetén sérülnek a fontos biokémiai folyamatok (citromsavciklus, glikolízis stb.), a fehérjeszintézis is leáll. Egyéb, nem fehérje nitrogénvegyületek alakulnak ki, a keményítő- és cellulózszintézis is renyhül. A foszforhiányt a túlzott magnéziumhiány is elősegítheti, a két elem ilyen szempontból kapcsolatban van. A nitrogénhez hasonlóan a foszforhiány súlyosbodásával az idősebb levelekből a növények képesek mobilizálni.
Jellegzetes hiánytünet lehet a sötétebb, „haragosabb” zöld szín vagy az antociános elszíneződés, ami például kukorica esetében a késő tavaszi, nagyobb lehűlés után bekövetkezhet. Hiába van a talajban elegendő foszfor, ha a növény gyökere fázik. Nem képes a kellő mennyiségű foszfor felvételére, amikor melegszik az idő, így újra visszazöldül az állomány. Tartós hiány esetén az alsóbb levelek sárgulnak, elhalnak, a gyökér-, később a virágképződés is gyengébb lesz, a rossz termékenyülés, a virágok elrúgása tapasztalható, ami terméskieséshez vezet. A fehérje-, keményítő és cukorképzés is lelassul, leáll, így a cellulóz kerül túlsúlyba, a növekedés is lassabb lesz.
Feleslege
A foszforfelesleg viszonylag ritkán tapasztalható talajainkon, ha azonban mégis bekövetkezik, a nitrogén relatív hiánya fog jelentkezni. Emellett több mikroelem (cink, réz, vas, mangán) is hiánytünetet mutathat, a tápelem felvehetőségében felborul az egyensúly az antagonizmus miatt.
Kálium (K)
A kálium a harmadik legfontosabb, nagy mennyiségben igényelt tápelem. Hatását nehéz röviden összefoglalni:
‑ kedvező a hatása a növény vízgazdálkodására, a sejtek turgorára,
‑ ozmotikus potenciáljukat befolyásolja,
‑ szabályozza a párologtatást a sztómák zárásán-nyitásán keresztül, tehát a szárazságtűrést segíti,
‑ enzimek aktiválását végzi,
‑ az epidermisz vastagságának növelése által fokozza a betegségekkel szembeni ellenállóságot,‑ a szövetek szilárdságát, állóképességét, a fagytűrést,
‑ csökkenti a megdőlésre való hajlamot,
‑ általánosságban fokozza a termésbiztonságot, szerepe van a szénhidrátképzésben – például a cukortartalom növelésében.
Kálium a talajban
A kálium a talajban négyféle formában van jelen: oldott ionként a talajoldatban, megkötve a kolloidok felszínén, adszorbeált állapotban a szilikátokban, illetve szilárdan beépülve egyes ásványok – például a leucit, biotit vagy muszkovit – kristályszerkezetébe. A négy formából az első kettőt tudja hasznosítani a növény a káliumigénye kielégítésére, káliumion (K+) formájában veszi fel gyökereivel. A talajoldatban nagyon kis koncentrációban (1–2%) van jelen. A szilikátokból mállás útján szabadul fel. A szilikátok a magasabb agyagtartalmú talajokban nagyobb arányban találhatók, így ezekben a káliumtartalom is jelentősebb. A kálium felvételét akadályozhatja a kalcium túlsúlya a talajban, de a savanyú kémhatás is gátolhatja a felvételét. A kálium ugyancsak jól mozog a növényben. Az aktívan fejlődő részekben található meg nagyobb mennyiségben. Érdekessége, hogy a növényekben egyrészt plazmafehérjékhez laza kötésben, másrészt ionok formájában szabadon található, nem épül be a szerves vegyületekbe.
Hiánya
Látható tünetei sokszor már csak súlyosabb hiány esetén tapasztalhatók. Ezek a tünetek a levélszélek sárgulása (klorózis), későbbi elhalása (nekrózis), azonban először az idősebb leveleken észlelhetők. A növények fogékonyabbak lesznek a betegségekre, vízgazdálkodásuk romlik.
Felesleg
Az antagonizmus miatt kalcium- vagy magnéziumhiány jelentkezhet, azonban felesleg a nagyarányú fixált, kötött formák miatt nagyon ritkán okoz kárt a növényekben.
Egyensúly és hatékonysága precíziós trágyázással
A tápanyag-utánpótlás javítja a gazdálkodás eredményességét, de csak akkor, ha egyensúlyban és szakszerűen történik. Ezért fontos, hogy a trágyázást vizsgálatokra és előzetes számításokra alapozzuk. Ebben napjainkban a precíziós technológia nyújt nagy segítséget, amellyel nemcsak hatékonyabbá válik a tápanyag-gazdálkodás, hanem a környezetterhelés is csökkenthető.
SZERZŐ: DR. DÓKA LAJOS FÜLÖP ADJUNKTUS, DR. SZABÓ ANDRÁS ADJUNKTUS • DE MÉK NÖVÉNYTUDOMÁNYI INTÉZET
Fotók: shutterstock.com
