Biostimulátorok a növénytermesztésben

Kategória: Agrárgazdaság | Szerző: Dr. Hoffmann Richárd és Dr. Pónya Zsolt Kaposvári Egyetem , 2016/09/07

Kevesen gondoljuk, hogy a biostimulánsok tulajdonképpen a legkorábbi mezőgazdasági „inputok”-kal említendők egy lapon. Felismerték, hogy bizonyos szerves molekulák, vegyületek aktivizálják a növényi anyagcsere folyamatokat, gyorsítva a növények növekedését, fejlődését. A növényi kivonatok – mint a biostimulátorok gyakori kiindulási alapanyagai – számos bioaktív vegyületet tartalmaznak, amelyek hatása, csak részben ismert. A belőlük készült, általában a lombozatra permetezett termékek javítják a növény tápanyag-hasznosítási hatékonyságát. A fotoszintetikus aktivitás növelése mellett fokozzák a növényeknek az abiotikus stressz-faktorokkal, mint például a faggyal, szárazsággal, sóval szembeni tűrőképességét csakúgy, mint a gombákkal, baktériumokkal és vírusokkal szembeni ellenálló képességét.

Milyen anyagok a biostimulátorok?

Az egyik gyártó oldalán azt olvashatjuk, hogy: „A biostimulátor olyan természetes eredetű, növényi kivonatokat, szerves anyagokat, vitaminokat tartalmazó készítmény, melynek célja a növény életciklusaihoz igazodóan (gyökeresedés, virágzás) a kondíció fokozása, a minőség javítása. A biostimulátorok beépülnek a növények életfolyamataiba, hatásukra javul a végtermék minősége.” (Forrás: Malagrow.hu) És valóban, a biostimulánsok tulajdonképpen bioaktív összetevőket tartalmazó szerves anyagokból nyert kivonatok. Leggyakoribb összetevőjük az ásványi elemek, esetenként huminsavak, vitaminok, aminosavak, kitin, kitozán, valamint poli- és oligoszacharidok, de találhatunk a biostimuláns szerek között algák által termelt hormonokat is, úgymint citokinineket, auxinokat, gibberellineket vagy más hormon jellegű anyagokat. A biostimulátorokkal kapcsolatos kutatások a múlt század ’50-es éveitől váltak egyre intenzívebbé. Sok éven át azonban kevés figyelmet fordítottak a biostimulátor-tartalmú készítmények tulajdonságainak és hatékonyságának finomítására, javítására. Az elmúlt évtizedekben viszont gombamód megszaporodott a biostimulánsokat kifejlesztő és gyártó cégek száma, amelyek partnereikkel együttműködve intenzív kutatást végeznek, hogy új bioaktív vegyületek birtokába kerülhessenek, és feltárják azokat az összefüggéseket, amelyek megvilágítják, hogy egy adott biostimuláns hogyan javíthatja a termesztett növény teljesítményét és minőségét eltérő és változó termesztési feltételek mellett.

A biostimulánsok létjogosultságát napjainkban az adja, hogy míg a mezőgazdasági termesztési gyakorlat a fenntartható, környezetbarát rendszerek irányába fejlődik, addig a modern mezőgazdaság meg kell feleljen a világszerte egyre erősödő nyomásnak, hogy csökkentett ráfordítás mellett érjen el egyre magasabb hozamokat és állítson elő egyre jobb minőségű termékeket. Ezeknek a törekvéseknek elsősorban a növénynemesítési programok révén próbálunk megfelelni, de az ezekben megfogalmazott célok csak hosszú idő alatt realizálhatóak. Ebben a „versenyfutásban” a növényi anyagcsere folyamatok hatékonyabbá tétele érdekében kifejlesztett szerves alapú biostimulánsokkal elérhetjük a termesztett növények teljesítményének javulását, ráadásul költségkímélőbb módon, mint azt a növénynemesítés hagyományos és modern eszközeivel (hosszabb idő alatt) tehetnénk. Ennek a megközelítésnek az előnyei különösen az intenzív termelési kultúrákban mutatkoznak meg, úgy mint például a virág- vagy zöldség kertészetekben, ahol is a termelés hatékonyságának egyik fő célja az üvegházi kapacitások optimális kihasználása.

Mindezt hogyan?

A biostimulánsok alapvetően a növényi növekedést, fejlődést segítik a növény egész életciklusa alatt, az alábbi bizonyított módokon:

• a növényi anyagcsere hatékonyságának javítása a hozamnövelés és a jobb termésminőség céljából;
• az abiotikus stresszfaktorokkal szembeni tolerancia növelése;
• a stressz hatására fellépő, anyagcsere-engyensúlyvesztéseses állapotból történő felépülés meggyorsítása;
• a tápanyag-, illetve vízhasznosítás hatékonyságának növelése;
• a termés minőségi paramétereinek javítása, pl. gyümölcskultúrákban a cukortartalom növelése, a gyümölcsszínesedés vagy a magkötés elősegítése;
• a talaj termékenységének fokozása, különösen a talajban élő, hasznos mikroorganizmusok szaporodásának elősegítése révén.

Milyen szempontokat kell figyelembe vennie a termelőnek a bio­stimuláns készítmények kiválasztását és alkalmazását illetően?

A műtrágyák széles skálájú kínálata mellett ma már számos növekedés-szabályozó és biostimuláns érhető el a piacon. A „bőség zavara” a nem kellő körültekintés melletti készítményhasználat (több különböző készítmény együttes használta következtében hastáskioltás, keverési próba elhagyása) azonban nem hogy nem segíti növényünket, hanem akár negatív hatást is gyakorolhat a mennyiségi és minőségi paraméterekre. Ezért fontos, hogy a biostimulánsok kiválasztásakor és azok használata során átgondolt, egyfajta rendszerszemléletű megközelítést alkalmazzunk. Sajnos egy biostimuláns hatása, hatékonysága nemcsak fajonként lehet eltérő, de egyes fajták között is tapasztalhatunk különbségeket. Sőt ugyanazon fajta esetében is függ a szer hatékonysága a környezeti tényezőktől, valamint az alkalmazott dózistól és a kijuttatás időpontjától. Ezek az „anomáliák” gyakran lehetetlenné teszik, hogy általános megállapításokat tegyünk, vagy megítéljük a szerhasználat eredményességét, amikor azt egy másik kultúrán vagy eltérő abiotikus stresszhelyzetekben próbáljuk ki. Érdemes tehát odafigyelni a gyártók ajánlásaira, meghallgatni tapasztalataikat, és ha lehetséges, közelebbről megtekinteni a gyakorló gazdáknál beállított kísérleteiket.

Nem ismerheti mindenki az egyes biostimulánsok működését vagy együttes hatását. Mivel a biostimulánsok jellemzően komplex összetételű kivonatok, nehéz az elérni kívánt fiziológiai hatáshoz egy konkrét összetevőt rendelni. Azt azonban, hogy pontosan milyen összetevőkből áll egy adott biostimulátor készítmény és milyen technológia áll előállításának hátterében, a gyártók többsége egyfajta titokként kezeli. Az azonban biztos, hogy a termékfejlesztés rögös útján az első lépés a növény(ek) és az ökoszisztémák alapos és beható vizsgálata, majd ezt követi a hosszú kutatómunka, amely (szerencsés esetben) új, bioaktív komponens azonosításához vezet.
A biostimulátorok napjaink termesztési gyakorlatában széles körben használhatók. Intenzív kertészeti kultúrákban (elsősorban zöldségtermesztés) már hosszabb ideje alkalmazzuk őket, mára szinte minden szántóföldi kultúrára kínálnak a gyártók biostimulátor tartalmú termékeket. Fontos leszögeznünk, hogy a biostimulátorok nem önmagukban hoznak eredményt, hanem kiegészítői lehetnek az organikus és ásványi, azaz a műtárgyázásnak, valamint az integrált vagy a biológiai növényvédelmi technológiáknak. A növényi anyagcsere felgyorsítása több könnyen felvehető tápanyagot is igényel, ezért számos olyan termék kapható a piacon, ahol a makro- és mikrotápelemek, valamint biostimulátor(ok) speciális keverékei kerülnek összeállításra. A biostimulátorok részben gyökéren, szántóföldi növénytermesztésben jellemzően levélen keresztül felszívódva fejtik ki hatásukat. Ezért kihívást jelent a gyártóknak a kifejlesztésre kerülő termékek fotostabillitása és esőállékonysága. Továbbá a hatáskifejtésért felelős molekulák ne induljanak gyors bomlásnak a levél felszínén. Ezek már a termékformázás ipari titkainak kategóriájába tartoznak, amire a gyártók akár csak a termék összetételének know how-jára, gondosan vigyáznak. Azt azonban érdemes áttekinteni, melyek a klasszikus biostumulátor csoportok és mik jellemzik őket.

Mi mire jó?

A biostimulánsokat igazából nem tudjuk világosan elkülöníthető kategóriákba sorolva tárgyalni, mivel nincs jogi vagy szabályozási értelemben egyértelmű csoportosításuk. Ennek ellenére a szabályozó hatóságok és az érdekelt felek közötti konszenzus alapján mind a hatóanyagok, mind pedig a forgalmazott mikroorganizmus-készítmények néhány fő csoportba sorolhatóak.

Huminsav- és fulvosavtartalmú készítmények:

Ide a talaj organikus összetevőinek (növényi, állati és mikrobiális eredetű maradványok) bomlásából származó vagy aktív metabolizmusú talajlakó mikróbák tartoznak.
Ezek a készítmények a gyökértáplálás hatékonyságát javítják különböző mechanizmusok révén. Az egyik ezek közül a makro- és mikroelemek fokozottabb felvétele a talaj megnövekedett kationcserélő kapacitásának eredményeképpen, másik a foszforfeltáródás javítása, ami ezeknek a savaknak a kalciumfoszfát-kicsapódásra gyakorolt hatásának tudható be.

Fehérje-hidrolizátumok és más N-tartalmú vegyületek:

Aminosavak és fehérjék keveréke, amelyeket kémiailag, enzimatikus fehérjehidrolízis útján állítanak elő agráripari melléktermékekből, növényi eredetű alapanyagokból (növényi maradékok) és állati hulladékokból (például kollagénből). Az egyéb nitrogéntartalmú molekulák közé tartoznak a betainok, a poliaminok és a „nemfehérjéket alkotó aminosavak”. A glicin, betain mint aminosav-származékok jól ismert antistressz tulajdonságokkal bírnak. Kelátképző hatású néhány aminosav (pl. prolin), védi a növényeket a nehézfémekkel szemben és hozzájárul a mikrotápanyagok mobilitásához, megkönnyítve azok felvételét. Antioxidáns hatásuk sem elhanyagolható, mivel szabad gyököket „fognak be”, ezzel hozzájárulva a környezeti stressz enyhítéséhez.

Ezekről az anyagokról kimutatták, hogy összetett funkcióval bírnak a növényi növekedés stimulálásának területén. A növényekre gyakorolt közvetlen hatásukat a N felvétele és beépülése során fejtik ki úgy, hogy szabályozzák az ezeket a folyamatokat kontrolálló és strukturális géneket.
Tengerimoszat- és egyéb növényi kivonatok

A tengeri algák szerves anyagok forrásaként és trágyaként történő felhasználása a mezőgazdaságban hosszú múltra tekint vissza, de biostimuláns hatásukra csak a közelmúltban figyeltek fel.

Ezek a kereskedelmi forgalomban kapható kivonatok és tisztított vegyületek magukban foglalják a poliszacharidokat, alginátot és karragéneket, valamint azok bomlástermékeit. Egyéb összetevőik hozzájárulnak a növényi növekedés felgyorsításához; ezek főként mikro- és makrotápanyagok, N-tartalmú vegyületek és hormonok. Több összetevőnek valóban egyedülálló forrásai az algák, ami magyarázza a rájuk irányuló növekvő érdeklődést.

Az algakivonatok mind a talajra, mind pedig a növényekre hatással vannak, ezért széles körben alkalmazhatóak a talaj és a növényzet kezelésére egyaránt. A talajban, a hosszú szénláncú cukormolekuláik gélképződést idéznek elő, a vízvisszatartás és a talaj aerobitásának segítése mellett. A többszörösen negatív töltésű vegyületeik hozzájárulhatnak a kationcseréhez és -megkötéshez. Ez nagy jelentőséggel bír a nehézfémek megkötésében és a talajremediációban (nehézfém-mentesítésében). Pozitív hatással vannak továbbá a talaj mikroflórájára, ugyanis elősegítik a növényi növekedést serkentő baktériumok és patogén-antagonisták szaporodását a talajban. A növényekben tapasztalható nutritív hatásuknak köszönhetően szóba jöhetnek, mint mikro- és makroelemforrások, de pozitívan befolyásolják a csírázást és a magoncok növekedését is. Ezen anyagok antistressz hatásúak, egyfajta védő anyagokként mint antioxidáns hasznosíthatóak. A tengeri moszatokkal összehasonlítva sokkal kevésbé ismert a növényi kivonatok, mint biostimulánsok hátterében álló összetevők természete és hatásmechanizmusa. A figyelem napjainkban elsősorban ezeknek a kivonatoknak a peszticid jellegű hatására összpontosul.

Kitozán és más biopolimerek:

A kitozán egy módosult formája a rovarvilágban is megtalálható kitinnek, ami lehet természetes eredetű vagy iparilag előállított. A kitozán vegyületek például a DNS-hez képesek kötődni csakúgy, mint specifikus receptorokhoz, ezáltal szerepet játszva a növények védelmi rendszerében fontos gének aktiválásához. A kitin és kitozán stressz indukálta válaszreakciókban betöltött potenciális szerepét intenzíven kutatják a fertőzéseket okozó gombákkal szembeni védekezésben, valamint a minőségi tulajdonságokkal kapcsolatos elsődleges és másodlagos anyagcsere folyamatokban.

Egyéb szervetlen összetevők:

Ezek elsősorban kémiai értelemben vett elemek, amelyek elősegítik bizonyos növényfajok növekedését, de nem tekinthetők általában véve feltétlen szükségesnek minden növény számára. Ilyen hasznos elemek lehetnek pl. a kobalt, nátrium, szelén és a szilícium, amelyek a talajban és a növényekben különböző szervetlen sókban, illetve bizonyos növényekben (pl. pázsitfűfélékben) oldhatatlan formában fordulnak elő. Ezeknek a szervetlen vegyületeknek a növényekre gyakorolt kedvező hatása érdekes, mint pl. a sejtfalak szilícium-lerakódások útján történő erősítése, akár kórokozótámadással vagy ozmotikus stresszel szembeni védekezésben.
Jótékony hatású gomba-készítmények:

A gomba–növény–gyökérzet kölcsönhatás összetett kapcsolatára épülnek, ami egyfelől szimbiózissal (azaz amikor mindkét élő szervezet kölcsönös előnyökre épülő közvetlen kapcsolatban állva egymással alkot életközösséget) jellemezhető. A növényeknek és a gombáknak ez a fajta együttélése hosszú evolúciós útra tekint vissza, gondoljunk csak a mikorrhizát (gombafonal hálózatot) alkotó, rendszertanilag különböző gombafajokra, melyek a növényfajoknak több mint 90% -ával szimbionta kapcsolatban állnak. A mikorrhiza-kapcsolatok előnyei tagadhatatlanok a mikro- és makroelem-táplálás hatékonyságában (különös tekintettel a foszforra) csakúgy, mint a vízháztartásban, a biotikus és abiotikus stressz indukálta válaszreakciók kiváltásában.

Újabb kutatások rámutatnak arra, hogy a gombahifák hálózatai nemcsak összekötik a gomba és növényi partnereket, de a növényi közösségeken belüli egyes növények között is egyfajta „kommunikációs” kapcsolatot hoznak létre és tartanak fenn, aminek kiaknázása az ökológiai szemléletű mezőgazdasági termelés nagy lehetőségei közé tartozik.

Jótékony hatású baktérium-készítmények:

A baktériumok a gombákhoz hasonlóan minden lehetséges módon kölcsönhatásba lépnek a növényekkel. Ez az együttélési forma a parazitizmustól a szimbiózisig bármilyen lehet. A bakteriális élettereknek a talajbani előfordulástól kezdődően egészen az sejten belüli térig bezárólag magukba foglalnak egy hosszú „láncolat”-ot, beleértve a köztes állapotokat is, mint a gyökérzóna. Ezek a kapcsolatok lehetnek átmenetiek vagy állandóak; néhány baktérium esetében „vertikális”, vetőmagon keresztüli átvitelről is beszélhetünk. A baktériumoknak összességében óriási jelentősége van a tápanyagellátásban, a tápanyag-hasznosítás hatékonyságában, a betegség-ellenállóságban, a fokozottabb abiotikus stressztolerancia kiváltásában és a növény fejlődésében.

Környezetbarát bioalapanyag

A biostimulánsok használata az innováción és a fenntartható növekedés elvein alapuló mezőgazdaság gyakorlatában egyre nagyobb szerepet kap szerte Európában, hozzájárulva ezzel azokhoz a törekvésekhez, amelyek a „bioalapú” mezőgazdaság megteremtésének perspektíváját adják. Miért is? A mezőgazdaságban széles körben alkalmazott tápanyag-kiegészítők és biostimulánsok alapanyagainak kinyeréséhez évente tekintélyes mennyiségű (több millió tonna) tengeri moszatot dolgoznak fel. Más oldalról megközelítve sok, a biostimulánsok előállításához felhasznált alapanyag egyébként ipari hulladéknak lenne tekinthető (pl. a tengeri moszatok, illetve a rák tetemek). Ezeknek az anyagoknak az átalakításával értékes biostimulánsok állíthatók elő, csökkentve vagy megszüntetve ezzel a nagy mennyiségben keletkező hulladékok eltávolításának, megsemmisítésének szükségességét. Számos esetben maguknak a biostimulánsoknak az előállítási technológiája is biológiai alapú, például mikroorganizmusokat használ fel adott biostimulátor-összetevő előállításához, vagy éppen mikroorganizmus a végtermék. Emellett a biostimulánsok komponensei nagyrészt a természetben nagyon gyakran előforduló anyagok, mint például aminosavak, talaj-mikroorganizmusok, vagy a kitin, ami a második leggyakoribb természetes polimer a cellulóz után.

A növényekre kijuttatott stimulánsok a fotoszintetikus aktivitás növelése mellett fokozzák a növényeknek az abiotikus stressz-faktorokkal, mint például a faggyal, szárazsággal, sóval szembeni tűrőképességét csakúgy, mint a gombákkal, baktériumokkal és vírusokkal szembeni ellenálló képességet, javítva ezzel a hozammutatókat, végső soron a termelékenységet.

A biostimulánsok kapcsán fellelhető leggyakoribb tévhit az, hogy sokan azok alkalmazását a biogazdálkodással és a biokertészettel asszociálják. Valójában a biostimulátorok a növénytáplálás és növényvédelem hasznos kiegészítőjeként fontos szerepet játszanak a „hagyományos” mezőgazdasági termelésben, mint ilyen, növelik a jövő egyre nagyobb globális kihívásainak megfelelni kénytelen mezőgazdasági termelés biztonságát.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai