Julia W. Gaskin1, Peter Hartel2, Elizabeth Little3, Glen Harris4

• Talajbiológia
• Talajinokulánsok
• A talajinokulánsok felhasználása
• Összefoglaló
• Kiegészítő források

Talajbiológia

A talajbiológia fontos a mezőgazdasági rendszerek egészségének és termőképességének megőrzése szempontjából. Az élő talaj összetett. Olyan szabad szemmel nem látható élőlények tartoznak hozzá, mint a baktériumok, gombák, aktinomycéták, protozoonok és fonálférgek, valamint olyan élőlények, mint a rovarok és földigiliszták. Ez az élőlényközösség egy táplálékhálózatba kapcsolódik, amely befolyásolja a talaj kémiai és fizikai tulajdonságait. Ezek a tulajdonságok azért érdekelnek minket, mert a növények növekedését és egészségét is befolyásolják.

Mikroszkopikus aktinomycéták a talajban. E mikroorganizmusok némelyike antibiotikumokat termel.

Az olyan gyakorlatok, mint a trágya vagy komposzt hozzáadása a talajhoz, a takarónövények ültetése és a vetésforgó, mind a talaj szerves anyagának újjáépítését és fenntartását, a tápanyagok újrahasznosítását és megtartását, valamint a talajbetegségek csökkentését célozzák. Ezek a gyakorlatok általában a mikrobiális biomassza és a talajszervezetek diverzitásának növekedésével járnak.

Az egészséges talajban egy teáskanálnyi baktérium, gomba és más mikroorganizmusok milliárdjai lehetnek. A talajviszonyoktól függően ezeknek a különböző mikroorganizmusoknak a populációi emelkednek és csökkennek. Egyes mikrobapopulációk gyorsan növekednek, amikor friss fedőnövényeket vagy más növényi maradványokat adnak a talajhoz. Egyes mikrobák például képesek a friss növényi maradványok könnyen hozzáférhető szénforrásait úgy felhasználni, ahogyan az emberek a szénhidrátokat. Ezek a mikrobák száma csökken, ahogy a szénforrások elfogynak, ami más, a kevésbé hozzáférhető szénforrásokat, például a cellulózt és a lignint lebontó mikrobák számának növekedését eredményezi. A lényeg az, hogy a talajban sok olyan őshonos mikroorganizmus van, amelyek gyorsan reagálnak, ha a körülmények kedvezőek a növekedésükhöz.

Talajoltók

Ezek a fenyőcsemeték gyökerei mikorrhiza gombákkal fertőzöttek, amelyek lehetővé teszik a növény számára, hogy nagyobb mennyiségű talajból nyerjen tápanyagot.
(David Read, Oregoni Állami Egyetem)

Mivel egyre inkább felismerjük, hogy a talajbiológia fontos szerepet játszik a növénytermesztésben, egyre nagyobb az érdeklődés a talajinokulánsok iránt. Az oltóanyagokat számos okból használják. Egyes esetekben olyan talajorganizmusokat adunk hozzá, amelyeknek ismert jótékony hatásuk van. Például egyes baktériumok, mint például a rhizobiumok, szimbiózisban élnek bizonyos gazdanövényekkel, például hüvelyesekkel. A szimbiózis olyan kapcsolat, amely kölcsönösen előnyös. Cserébe azért, hogy a növény a fotoszintézisből származó szénnel táplálja és otthont ad neki, a baktérium képes a légköri nitrogént a növény által hasznosítható formába “megkötni”. Egyes gombák, mint például a mikorrhiza, szintén képesek szimbiózisban élni a növényekkel, foszfort és más tápanyagokat elszívva a növény számára. Egyes baktériumok és gombák nem alakítanak ki szimbiotikus kapcsolatot a növényekkel, de a talajba juttatva elősegíthetik a növények növekedését, elnyomhatják a növényi kórokozókat vagy mindkettőt.

A talajinokulánsokról a legegyszerűbben úgy lehet gondolkodni, ha hatásmódjuk szerint felosztjuk őket: biotrágyák vagy a növények növekedését elősegítők, biopeszticidek és a növények ellenálló képességét serkentők.

Biotrágyázók

A biotrágyázók élő mikroorganizmusokat tartalmaznak, amelyek a vetőmagra, növényre vagy talajra kijuttatva a gyökerek körüli területet (rizoszféra) lakják, vagy a gyökerekben élnek. Ezek a mikroorganizmusok a tápanyagok kínálatának vagy hozzáférhetőségének növelésével, a gyökérnövekedés serkentésével vagy más hasznos szimbiózisok segítésével elősegítik a növények növekedését. A biotrágyákat növénynövekedést elősegítőknek is nevezik.

A hüvelyesek, például a lóhere, a borsó és a bab gyökérkoló rhizobaktériumokkal rendelkeznek, amelyek a légkörből származó nitrogén megkötésével növelhetik a növény számára a nitrogén hozzáférhetőségét. Minden hüvelyesnek van egy specifikus rhizobaktériuma, amely a legjobban működik az adott növénynél. A hüvelyesek vetőmagjának beoltása a megfelelő baktériumokkal biztosítja, hogy a hüvelyesek maximalizálják a nitrogén elérhetőségét, ha a talajban kevés a nitrogén Ez különösen fontos, ha korábban még nem ültette el a hüvelyes fajt, mert előfordulhat, hogy a megfelelő baktériumok nincsenek jelen a talajban.

Ezeken a szójabab gyökereken csomók vannak, amelyek rhizobiumokat tartalmaznak, amelyek megkötik a nitrogént a növény számára.
(Peter Hartel, University of Georgia.)

Léteznek olyan szabadon élő, nitrogénmegkötő baktériumok is, amelyek képesek nitrogénnel ellátni a gabonanövényeket, például a búzát és a kukoricát. Ezek közvetlenül a gyökér körüli területen (a rizoszférában) élnek. Általában a nitrogénben szegény talajokban mind a szimbiózisban élő, mind a szabadon élő nitrogénmegkötők nitrogénmegkötése magasabb.

Sok talajban az olyan tápanyagok, mint a foszfor, a kálium és a vas nagy mennyiségben vannak jelen, de olyan formában, amelyet a növények nem tudnak felhasználni. Számos baktérium és gomba képes ezeket a tápanyagokat a növények számára hozzáférhetővé tenni azáltal, hogy szerves savakat vagy más vegyi anyagokat (sziderofórokat) választanak ki az ásványi anyagok feloldására. A növényi gyökerekben élő mikorrhiza gombák jól ismertek arról, hogy képesek foszfort biztosítani a növények számára. A nitrogénmegkötőkhöz hasonlóan a mikorrhiza gombák is akkor a leghatékonyabbak, ha a talajban kevés a rendelkezésre álló foszfor. Ha megfelelő tápanyag áll rendelkezésre, a növények a jelek szerint nem akarják a fotoszintézis nehezen megkeresett termékeit több tápanyagra cserélni.

Egyes baktériumok és gombák olyan növényi növekedési hormonokat termelnek, amelyek kifejezetten a gyökérnövekedést és általában a növények növekedését növelhetik. A megnövekedett gyökérnövekedés segít a növénynek nagyobb mennyiségű talaj tápanyagot és vizet hasznosítani, és segíthet a növénynek “túlnőni” a kórokozók támadásain. A gombák például ismertek arról, hogy gibberellineket termelnek, amelyek fontosak a magok csírázásához és a sejtek növekedéséhez, és egyes baktériumok képesek csökkenteni az etilén mennyiségét, amely egy olyan hormon, amelyet a növények stressz esetén termelnek.

Biopeszticidek

Egy növényi gyökér, amelyet egy Bacillus subtilis film veszi körül (zöld fluoreszcencia), válaszul egy növényi kórokozó fertőzésére.
(Thimmaraju Rudrappa, University of Delaware)

Számos példa van olyan talajokra, amelyek természetes módon elnyomják a növényi kártevőket. A szuppresszív talajok bizonyos mikroorganizmusok és kártevő szervezetek közötti kölcsönhatások eredménye. A legelterjedtebb talajinokulánsok közül sok ilyen szuppresszív mikroorganizmusokat tartalmaz, és azokat biopeszticidként vagy biokontroll termékként használják.

A legtöbb biopeszticid szervezet úgy működik, hogy vagy olyan anyagot termel, amely gátolja vagy elpusztítja a kártevőt (antagonizmus), vagy csökkenti a kórokozó számára a táplálék vagy a menedék elérhetőségét (konkurencia). A legszélesebb körben használt biopeszticid a Bacillus thuringiensis, amely olyan toxint termel, amely elpusztítja a talajlakó lárvákat és fonálférgeket. A Bacillus subtilis bizonyos törzseit széles körben használják gombaölő szerként. Ez a baktérium megtelepszik a növények gyökerein, versenyezve a gombákkal ezért a résért, és megakadályozza a gombás kórokozók gyors növekedését.

A baktériumokat fogyasztó protozoonok és fonálférgek szintén fontos szerepet játszanak a kórokozók visszaszorításában (predáció). Mint minden ökoszisztémában, a versengés és a ragadozás is arra törekszik, hogy a populációk egyensúlyban maradjanak.

Növényi ellenállást serkentő szerek

Amellett, hogy egyes gombák és baktériumok a növényi kórokozók közvetlen gátlójaként hatnak, a növényt saját védelmi mechanizmusainak aktiválására ösztönzik. Ezt nevezzük indukált szisztémás rezisztenciának. A mikroorganizmusok kémiai jelzéseire válaszul a növények megváltoztathatják a fiziológiai válaszokat, hogy a kórokozónak kevesebb tünete legyen. Ez magában foglalhatja a sejtfalának megerősítését, hogy ellenálljon a fertőzésnek, vagy olyan antibiotikumok (például terpének) felszabadítását, amelyek csökkentik a kórokozók támadását. A mikroorganizmusoktól a növényekhez oda-vissza terjedő kémiai jelek specifikusak; következésképpen az egyik növényfajban indukált szisztémás rezisztenciát kiváltó mikroorganizmusok és kémiai anyagok egy másik növényfajban nem biztos, hogy működnek.

A talajinokulánsok használata

Míg van példa arra, hogy a talajinokulánsok sikeresen javítják a növények növekedését és terméshozamát, alkalmazásuk még gyerekcipőben jár. Egy adott oltóanyag sikere a növényfajtól és a kultúrától függ. A talaj típusa, a talajnedvesség és a hőmérsékleti viszonyok, valamint a növényt körülvevő talajban jelen lévő kórokozók száma szintén befolyásolja, hogy az oltóanyagok mennyire lehetnek sikeresek. Végül, mivel az oltóanyagok élő szervezeteket tartalmaznak, az oltóanyagok elkészítésének és alkalmazásának módja is befolyásolhatja az eredményt.

A mikrobiológusok úgy vélik, hogy a bejuttatott mikroorganizmusok sikere inkább a szaporodási képességükhöz és a növény gyökérzónája körüli adott fülkében való populációk létrehozásához kapcsolódik, mint a beoltott mikroorganizmusok számához. A betelepített mikroorganizmusoknak versenyezniük kell a talajban már jelenlévő mikroorganizmusokkal, és túl kell élniük az őshonos egysejtűek és fonálférgek ragadozását. A túléléshez megfelelő táplálékforrást és környezeti feltételeket kell találniuk. A betelepített mikroorganizmusokat megterhelheti a talaj vízviszonyainak ingadozása, a műtrágyák vagy agrokémiai szerek (szerves és hagyományos) használata, valamint a talaj zavarása, például a talajművelés. Mindezen hatások miatt a betelepített mikroorganizmusok nem feltétlenül maradnak meg túl sokáig a talajban; így az oltóanyagnak a szántóföldön tapasztalt jótékony hatásai gyakran kisebbek, mint a laboratóriumi vagy üvegházi körülmények között tapasztaltak. Vannak olyan esetek is, amikor egy baktérium- vagy gombafajta alkalmazása jótékony hatással jár, míg több baktérium vagy gomba együttes alkalmazása nem mutat hasonló hatást.

Általánosságban elmondható, hogy az olyan oltóanyagok szabadföldi kísérletei, amelyek azt állítják, hogy a növények növekedését elősegítik vagy a növények ellenálló képességét serkentik, vegyes eredményeket hoztak. Például a Texasban több éven át végzett gyapot- és cirokkísérletek adatai nem mutattak különbséget a terméshozamokban két különböző “talajaktiváló” termék esetében. Egy másik tanulmány nem látott különbséget a takarmányok, a földimogyoró, a rizs, a szójabab és a paradicsom esetében. Más alabamai vizsgálatok azt mutatták, hogy a Bacillus spp. számos törzse csökkentette az uborka és a paradicsom gombabetegségeit; az eredmények azonban nem voltak konzisztensek a szántóföldi kísérletek minden egyes évében (lásd alább a további forrásokat).

A beoltószerek por, granulátum vagy folyadék formájában kerülnek forgalomba. Gyakran használnak inert anyagokat, például tőzegmohát hordozóként, hogy életben tartsák az organizmusokat és segítsék a kijuttatást.

A talajinokulánsok kijuttatására többféle módszer létezik. Ezek közé tartozik a vetőmagok vagy palánták bevonása vagy a közvetlen talajba történő kijuttatás. A közvetlen talajba történő kijuttatás a növény tövénél, a növény gyökerei közelében történik. A különböző készítmények különböző alkalmazási módszereket igényelnek. A legjobb siker érdekében a gyártó ajánlásait kell követni. A kijuttatás előtt nem szabad további termékeket hozzáadni az oltóanyaghoz, különösen nem olyanokat, amelyek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek elpusztíthatják a baktériumokat vagy gombákat.

A tárolhatósági idő is problémát jelenthet. Mivel a készítmények élő szervezeteket tartalmaznak, azokat hűvös helyen (lehetőleg hűtőszekrényben) kell tárolni, és miután összekeverték, a lehető leggyorsabban fel kell használni. Ha az oltóanyagokat az autóban, a kisteherautó műszerfalán vagy kint hagyjuk a napon, a hőségnek vagy a nagyon hideg hőmérsékletnek kitéve, az elpusztíthatja az organizmusok egy részét, és csökkentheti a hatékonyságukat.

Az Egyesült Államokban a talajoltószereket az USEPA nyilvántartásba vette. Georgiában a georgiai mezőgazdasági minisztériumnak is jóvá kell hagynia őket. A Mezőgazdasági Minisztérium vizsgálatokat ír elő annak igazolására, hogy az inokulánsok valószínűleg nem károsítják a növényeket, és bizonyítani kell, hogy a címkén szereplő állítások igazak. A felhasználóknak azonban tudniuk kell, hogy ez nem garancia arra, hogy az oltóanyagok az állításoknak megfelelően működnek.

Vásárlás előtt a gazdáknak meg kell kérdezniük magukat a termék állításairól. A régi mondás: “Ha túl szépen hangzik ahhoz, hogy igaz legyen, akkor valószínűleg az is”, még mindig érvényes. Tegyen fel magának néhány kérdést:

1. A termék azt állítja, hogy mindent megold? Minden helyzetben működik? Minden talajon működik?
2. Mutatnak-e hiteles tudományos adatokat, vagy az eredmények csak beszámolókon alapulnak?
3. Hiteles indoklást adnak arra, hogy miért működik a termék?

Mint minden mezőgazdasági termék esetében, a felhasználónak figyelnie kell az alapvető biztonsági óvintézkedésekre és követnie kell a címkén szereplő utasításokat. Bár az oltóanyagok nem emberi kórokozók, és a gyártók kötelesek óvintézkedéseket tenni a más mikroorganizmusokkal való szennyeződés megelőzésére, a felhasználóknak a józan ész alapján kell óvintézkedéseket tenniük. Ezek közé tartozik, hogy ne lélegezzék be a permetet, ne tegyék ki a bőrt az oltóanyag-keveréknek, és használat után mossanak kezet. Néhány, a talajban jótékony hatású baktérium megfertőzheti a legyengült immunrendszerű embereket.

Összefoglalás

A talajinokulánsok használata ígéretes a mezőgazdasági rendszerekben a tápanyag-állapot javítására, a növényi betegségek és kártevők csökkentésére, valamint a terméshozam javítására. Ugyanakkor az olyan gazdálkodási gyakorlatok, mint a vetésforgó, a takarónövények termesztése, valamint a szerves trágyák és talajmódosítások hozzáadása hasonló előnyökkel járnak. Mindezek a gyakorlatok befolyásolják a talajban lévő mikroorganizmusok számát és sokféleségét. A talaj és a mezőgazdasági termelési rendszerek összetettsége miatt nehéz megjósolni, hogy a talajinokulánsok a várt módon fognak-e működni. Megfelelő talajkörülmények nélkül a laboratóriumban nevelt oltóanyagok gyakran nehezen versenyeznek az őshonos mikroorganizmus-populációkkal.

További források

Talajbiológiai alapozó. Online elérhető:
soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html .

Inoculation of Legume Forage Seed. Elérhető online a
www.aces.edu/dept/forages/miscellaneous/Ino_Forage_Seed.pdf

Non-Traditional Soil Additives: Javíthatják a növénytermesztést? Online elérhető a
lubbock.tamu.edu/soilfertility/pdfs/nontraditSoilAdditves.pdf

Rizobaktériumok alkalmazása az indukált rezisztencia érdekében. Elérhető online a
www.ag.auburn.edu/~kloepjw/.

Ez a dokumentum a University of Georgia College of Agricultural and Environmental Sciences Cooperative Extension támogatásával készült.

1 Fenntartható mezőgazdaság koordinátor, biológiai és mezőgazdasági mérnök
2 professzor, mikrobiológia, növény- és talajtan
3 adjunktus, házi IPM/fenntartható mezőgazdaság, növénypatológia
4 Extension agronómus, Environmental Soil and Fertilizer, Crop and Soil Sciences

Status and Revision History
Published on Aug 13, 2010
Published with Full Review on Aug 01, 2013
Published with Full Review on Aug 02, 2017