A talajélet és növényegészség összefüggéseinek egy koncepciója a biológiai termelésben

A gyakorlatban megfigyelt események és összefüggések néha egészen meglepő irányba indítják el a növényegészségről alkotott elképzeléseinket.

Sokan nem tudják elképzelni, miként lehet minimális növényvédelemmel vagy esetleg anélkül például repcét termeszteni, de amint a terméketlenre szántott földeken elindítjuk a talajélet rekonstrukcióját a csökkentett menetszámú, forgatás nélküli műveléssel, direktvetéssel és takarónövényekkel, a talajélet összetettségének gyarapodásával a termesztett növényeink is egyre jobb egészségi állapotba kerülhetnek.

Ha egy növény hatékonyabban tud növekedni, rövidebb idő alatt termel nagyobb biomasszát, akkor kevesebb vizet is igényel, mint egy alacsony humusztartalmú, terméketlen talajban sínylődő növény, amelyet az aszály is erősebben érinthet.

A gazdag talajélettel rendelkező, magas humusztartalmú talajokban bio tanúsított körülmények között is jó hozamú, gazdasági kárt okozó fertőzésektől mentes gabonákat tudunk termeszteni, annak ellenére, hogy manapság jó néhányan többszöri kalászvédelemmel is nehezen tudják megvédeni a búzát a fuzáriumtól vagy a rovarkártevőktől.

Ilyenkor érkeznek azok a viccesen komolynak szánt megjegyzések, hogy az a bio, amit éjszaka permeteznek. Ez részben igaz is, mert permetezésnél többnyire élő mikrobákban gazdag készítményeket használunk preventív céllal a növények felszínén található, néhány mikronos biológiai védőréteg megerősítésére, és ezek érzékenyek a kijuttatás körülményeire, de a biológiai védelemnek ez csak egy apró szelete.

Az egészséges talajban tápanyaggal kiegyensúlyozottan ellátott növények azonban rendelkeznek olyan védelmi rendszerekkel, amelyeket stimulálva sokat segíthetünk a szerhasználat csökkentésében.

Az általunk alkalmazott biológiaitápanyag-gazdálkodási rendszerben John Kempf növényegészségről alkotott piramismodelljét használjuk és egészítjük ki gyakorlati tapasztalatokkal. Ebben a rendszerben az egészséges talaj és a növény kölcsönhatásait próbáljuk irányítani a mért adatok alapján, és ebből a rendszerből emelnénk ki néhány olyan összefüggést, amely segítségére lehet a termelőknek a vegyszercsökkentésben. A növények egészsége alapvetően attól függ, hogy mennyire sikeresek az összetett szénhidrátok, fehérjék és peszticidek létrehozásában. Ezeknek az anyagoknak a megtermelése azonban feltételezi a növény jól működő enzimrendszerét, amelyhez viszont kofaktorokra, fémionokra is szükség van. Ezek sok esetben a jól ismert mikroelemek, mint cink, molibdén, bór, illetve azok az anyagcseretermékek, amelyeket a talajélet biztosít az enzimrendszer számára.


1. ábra. John Kempf növényegészség-piramis modellje


1. kép. A növények ellenálló-képességének és tápanyag-ellátottságának összefüggéseit Datnoff, Elmer és Huber könyvéből tanulhatjuk meg

Ezek nélkül nem csak látható hiánybetegségei lehetnek a növényeknek, amelyeket már jól ismerünk, de láthatatlan problémaforrásként a növény sejtjeiben felhalmozódhatnak nélkülük az egyszerű cukrok, a nitrát és az aminosavak, amelyek a kártevőknek és kórokozóknak biztosítanak terített asztalt.

Ezért az a feladatunk, hogy segítsünk a növénynek a kiegyensúlyozott tápanyag-ellátottságban, amely tápanyagokat elsősorban a talajélet közvetítésével, egyszerű vegyületekként várja, nem tápionok formájában, amelyek átalakítására még jelentős energiát kell áldoznia.

A bővített talajvizsgálati eredmény alapján végzett kémiai javításon kívül a biológiai oltásokra is gondot fordítunk, amelyek segítségével a növény gyökérzónájában sokszorosára emelkedik az őt segítő és védő mikrobák fajválasztéka és egyedszáma.

Ezeknek az eszközöknek a tudatos alkalmazásával lépésről lépésre elérhetjük, hogy az ellenállóbbá tett növényeknél már csak csekély mértékben kell beavatkoznunk növényvédő szerekkel. Az ellenálló növényállapot elérésében négy szintet különböztetünk meg.

Az első két szinten a növényeket kémiai változásokkal segítjük, a 3. és 4. szint azonban már bonyolultabb, és csak a talaj megújításával, a talajélet javításával érhető el. Ezekhez a szintekhez már szükséges az élő talaj, az aktív rizoszféra, amely a mikrobák anyagcseretermékeivel táplálja a növényt, ezzel energiafelesleget biztosítva.

Első szint: a befejezett fotoszintézis

A növények a fotoszintézis során egyszerű szénhidrátokat képeznek, mint a szacharóz, glükóz, mannit vagy trehalóz, amelyek 30-60 százalékát a gyökéren keresztül a talajba juttatják a velük szimbiotikus vagy asszociatív kapcsolatban élő, őket segítő sokmilliárdnyi baktériumnak, sugárgombának és gombának. Ez a folyamat a folyékony szén útvonal része is, amely a humuszképzés alapvető folyamata.

A megtermelt cukrok maradékát saját életfunkcióira fordítják és optimális nyomelem-ellátottság mellett képzik belőlük az összetett szénhidrátokat, mint a keményítő, cellulóz vagy lignin. Ehhez a folyamathoz a növénynek megfelelő mennyiségű magnéziumra, vasra, mangánra, nitrogénre és foszforra van szüksége. Amennyiben ezek közül bármelyik nyomelem hiányzik, a növény nem képes megfelelő hatékonysággal átalakítani a cukrokat, és azok felhalmozódnak a sejtekben. Ez a cukorfelesleg azonban a gombás fertőzések felerősödésével járhat, a növény fokozottan érzékeny lehet a Fusarium, Rhizoctonia, Phytium, Phytophtora, Alternaria, Verticillium és egyéb gombafertőzésekre. A tápelemek rendelkezésre állását a növényi nedv vizsgálattal tudjuk ellenőrizni, hiány esetén pedig lombtrágyával azonnal pótolni. A gombás fertőzések csökkentésének egyszerű módszere így lehet a kiegyensúlyozott tápanyagfelvétel biztosítása.

Második szint: a befejezett fehérjeszintézis

A növényeknek megfelelő mennyiségű magnéziumra, kénre, molibdénre és bórra van szükségük, hogy a felvett nitrogénvegyületeket aminosavakká és fehérjékké alakíthassák át, azaz befejezhessék a fehérjeszintézist.

A rendelkezésre álló elemek segítségével a növény átalakítja az oldható nitrogénvegyületeket aminosavakká és fehérjemolekulákká, így 24 órás fotociklusokban minden rendelkezésre álló ammóniumot és nitrátot fehérjévé alakíthat.

Az a növény, amely erre nem képes, általában tálcán kínálja fel magát a kártevőknek.

Ennek egyszerűsített mechanizmusa így néz ki: nagy mennyiségű nitrátfelesleg jelentkezik egy nagy dózisú műtrágyázás után, mert a mikroelemek felvétele általában nem áll arányban a nitrogén felvételével, így az nem is tud átalakulni 24 órán belül fehérjévé. A friss hajtások és levelek sejtjei megnyúlnak, a nitrát által felvett felesleges víztől felpuffadnak, a növényi nedv ozmotikus nyomása megnő, vékonyabb, sérülékenyebb lesz a sejtfal, s például a levéltetvek ezt észlelve máris hozzálátnak a szövetek átfúrásához. A levéltetvek elsősorban passzívan veszik fel a perforált szállítónyalábokon keresztül a magasabb nyomású folyadékot, nem szívogatják a növényi nedvet. A magas nitráttartalom miatt felhígult növényi nedv cukortartalma is alacsonyabb lesz, ami szintén elősegíti a levéltetvek táplálkozását – magas cukortartalmú nedv elfogyasztásakor a levéltetvek elpusztulhatnak.


2. kép. A notill-les gazdaságban az egészséges talajban növekedő búza gyökérzónája apró morzsás, szerves anyaggal és aktív gilisztákkal telített március elején is

Az egyensúlyban álló tápanyagfelvétellel rendelkező növények azonban nem tartalmaznak felesleges mennyiségű nitrátot, alacsonyabb nyomású, cukorban és fehérjékben gazdagabb nedveik ellenállóvá tehetik őket a rovarkártevőkkel, különösen a hernyókkal és szívogató életmódú rovarokkal szemben, mint például a kukoricamoly, gyapottok-bagolylepke, levéltetű, tripsz vagy a liszteske. A kártevők egy része ugyanis nem tudja megemészteni a fehérjéket.

Ez az állapot is egyszerűen ellenőrizhető a növényi nedv vizsgálattal (NNV).

Optimális tápanyag-ellátottságnál a növényi nedvben mért teljes nitrogénszint magas lesz, míg az ammónium és nitrát szintje nagyon alacsony, nullához közel álló érték.

Harmadik szint: zsírsavak előállítása

A növények tápanyagaik nagy részét mikrobák anyagcseretermékeinek formájában kezdik felszívni, amely folyamat rendkívül hatékony, ezért a növény el tudja kezdeni a többletenergia tárolását zsírsavak, olajok és zsírok formájában, erősítve a sejtmembránt. A levél felszínén látható viaszos réteg is mutathatja a szintézis hatékonyságát, s ez a bevonat segít szigetelni a növényt, lehűteni és csökkenteni a vízveszteséget.

Az általánosan elfogadott modell szerint a növények vízoldható ionok formájában szívják fel a tápanyagokat a gyökérszőrökön keresztül. Ebben a modellben a növények az oldódó ionoktól és a talaj megfelelő nedvességtartalmától függenek, ennek azonban számos gyenge pontja van. Először is, ha az ásványi ionok vízben oldódnak és a víz szállítja őket, akkor könnyen ki vagy be is mosódhatnak. Másrészt a legtöbb növény legnagyobb tápanyagfelvételi igénye a terméshozáskor jelentkezik, ami általában csapadékban szegény időszak, amikor a talaj nedvességtartalma is minimális, ami viszont korlátozhatja a tápanyagok felvételét.

Az alternatív, biológiai modell szerint a növények a mikrobák anyagcseretermékei formájában veszik fel a tápanyagok nagy részét. Ebben a rendszerben a talaj a növények emésztőrendszereként üzemel, a táplálékhálót alkotó baktériumok, gombák, sugárgombák, egysejtűek, fonalférgek és más paránylények milliárdjai emésztik meg és bontják le a szerves és szervetlen anyagokat és a gyökérváladékokat. A gyökérváladékok energiában gazdagok, elsősorban cukrokból, aminosavakból és szerves savakból állnak, de nagyon kevés olyan ásványi anyagot tartalmaznak, amilyenre szükségük volna a mikrobáknak testük felépítéséhez. Így aztán a mikrobák ásványokat bontanak és építenek testükbe, amelyeket életciklusuk végével más mikrobák bontanak le, a testükből származó szerves vegyületek pedig elérhetővé válnak a növények számára. Az egyszerű ionok átalakítása túl sok energiát igényel a növényektől, ezért amíg az ionabszorpciótól függenek, nem lesz elég energiájuk a lipidek előállításához. Ez a folyamat például az olajos magvak termesztésénél lehet fontos – az élő talajon, takarónövénybe vetett napraforgó minimális nitrogén-utánpótlással is kiváló minőségű és mennyiségű termést képes hozni.

A folyamat működéséhez összetett és agresszív életközösségre van szükség a talajban – ezt jó minőségű komposzttal és a belőle készült komposztteával szoktuk stimulálni, és gyarapítani a fajgazdagságát.

Negyedik szint: fokozott másodlagos növényi anyagcseretermékek előállítása

A növények a kórokozók és kártevők széles spektruma ellen a szisztematikus szerzett rezisztencia (SAR) és indukált szisztematikus rezisztencia (ISR) segítségével védekeznek. Az ISR-t a növényi növekedést segítő hormonokat (PGPR) termelő talajbaktériumok is indukálhatják, a SAR pedig olyan kémiai induktorokra épül, mint a szalicilsav, amelyet a rizoszférában vagy a filloszférában élő mikrobák is megtermelhetnek.

Az általánosan elfogadott modell szerint a növények vízoldható ionok formájában szívják fel a tápanyagokat a gyökérszőrökön keresztül

A növények ezekkel az anyagokkal védekeznek vagy épp kommunikálnak egymással, és csak akkor várható ennek a szintnek az elérése, ha a talajban és a növény felszínén a megfelelő mikrobiális közösség található.

A növények ekkor képesek megtermelni azt a számtalan növényvédő szert, amellyel fokozott ellenálló képességet mutathatnak akár a cserebogár, a kukoricabogár, csíkos uborkabogár, poloskafélék és a gyökérkárosító fonalférgek ellen.

A növény által megtermelt peszticidek jó része egyébként egészségkárosító, ennek ellenére örömmel fogyasztjuk a zöldségeket a vélt vagy valós egészségügyi előnyök érdekében. Ames 1999-ben írta le, hogy az általunk elfogyasztott, rákkeltő peszticidek 99,9%-át a növények termelik – a maradék 0,1% érkezik csak a növényvédő szerekből.


2. ábra. A növények gyökerének szerepe a mikrobiológia által közvetített tápanyagok felvételében. Canarini A, Kaiser C, Merchant A, Richter A and Wanek W (2019) Root Exudation of Primary Metabolites: Roles in Plant Responses to Environmental Stimuli. Front. Plant Sci. 10:157. doi: 10.3389/fpls.2019.00157

A növények által megtermelt flavonoidok, antociánok (sötét gyümölcsök), szaponin (ginzeng egyik hatóanyaga), szinigrin (a torma csípősségét adja) és a megszámlálhatatlanul sok egyéb vegyület akkor képes elérni a jó koncentrációt, ha a növény megfelelő életközösségben növekszik.

Ezt a szintet ugyanúgy a mikrobiológiai oltóanyagokkal próbáljuk megteremteni, mint a harmadikat – ez világszerte fejlődő technológia, amelyben szinte naponta bukkannak fel újabb részleteredmények, megerősítve a koncepciót.

A következő részben a növények egészségét biztosító talajéletet rekonstruáló megoldásokról lesz szó.

SZERZŐ: KÖKÉNY ATTILA • WWW.TALAJREFORM.HU

Ezeket olvasta már?

A talajélet és növényegészség összefüggéseinek egy koncepciója a biológiai termelésben
A gyakorlatban megfigyelt események és összefüggések néha egészen meglepő irányba indítják el a növényegészségről alkotott elképzeléseinket.
A napraforgó rovarkártevői
A klímaváltozás által okozott növényegészségügyi helyzet új megvilágításba helyezheti a napraforgó kártevők elleni védelmét.
Tarlóbontás okosan
A szármaradványok kezelése során az Amalgerol óriási határfelületen terül szét a szármaradványokon, nagy életteret biztosítva a lebontó baktériumoknak.
Integrált növényvédelem repcében
A repce sikeres védelemben elsődleges az integrált növényvédelmi szemlélet alkalmazása.