Biotechnológia műtrágya helyett?

A világ kétségbeesetten keresi a megoldást a mezőgazdaság CO₂-válságára, nemcsak a szarvasmarha, hanem maga a szántóföldi termelés is jelentős szerepet játszik abban, hogy nemkívánatos gázok szabadulnak fel. Úgy tűnik, a CO₂-kibocsátást a gazdálkodóknál is szabályozni és ellenőrizni fogják. Az agronómusoknak bevételi vagy kiadási lehetőségként kell kezelniük ezt az új kihívást. A biotechnológiák fejlesztésének vezető cége, a Biovéd az elmúlt 5 évben olyan mikrobiális készítményeket fejlesztett ki, amelyek akár plusz haszon mellett is maradéktalanul megoldják ezt a problémát.

Ezek:

• a Bacillus megateriumhatóanyagú megaN csávázószer
• a Bacillus mojavensishatóanyagú, posztemergens kijuttatású, biofungicid hatású amazoN,
• és a Bacillus licheniformishatóanyagú biogeN szárbontó készítmény

Az EU Termőföldtől az asztalig stratégiája (Greendeal) már előrevetítette a műtrágyafelhasználás kötelező, 20%-os csökkentését 2030-ig. A nitrogénkötő baktériumtermékek fejlesztésével elsődleges célunk az volt, hogy a műtrágya alapú mezőgazdaság számára eszközöket adjunk ennek a célnak a megvalósításához.

A nitrogénműtrágyák ugrásszerűen megemelkedett árának hatására úgy éreztük, mielőbb tájékoztatnunk kell a mezőgazdasági termelőket a már létező alternatív megoldásokról, a mesterséges nitrogénutánpótlás kiváltásának lehetőségeiről.

A jelenlegi helyzet megértéséhez nagy vonalakban tekintsük át a nitrogén, a baktériumok, a növénytermesztés és a fenntarthatóság kapcsolatát:

A földi élet építőkövei, a nukleinsavak és a fehérjék mind tartalmaznak nitrogént. A Föld kérge eredendően nagyon szegény nitrogénben, ugyanakkor a levegő 78%-a nitrogén. A levegőben lévő N₂ formájú molekuláris nitrogént a növények nem tudják felvenni, viszont egyes baktériumok képesek növények számára felvehető nitrogén-vegyületekké, elsősorban ammóniává (NH₃) alakítani. A földtörténet kezdetén a növényi létezés feltételeit is a baktériumok nitrogénkötése teremtette meg. A nitrogén ugyanakkor nem marad meg a talajban, egyrészt kimosódik, másrészt viszont, szintén baktériumok működése nyomán, visszakerül a levegőbe.

A tudomány és technológia fejlődésével az ember képessé vált beleszólni a Föld nitrogénkörforgásába, ami a hatékony ipari ammónia előállítási Haber-Bosch technológia kidolgozásával kezdődött az 1900-as évek elején. A robbanóanyagokhoz szükséges ammóniagyártási kapacitás a háború alatt megerősödött, ezzel a második világháború után megnyílt a lehetőség a nagymértékű nitrogénműtrágya-alkalmazásra. A műtrágyák használata mintegy 60%-os arányban járult hozzá a Zöld forradalomhoz, ami többszörösére növelte a szántóföldek élelmiszerelőállító képességét és lehetővé tette, hogy az emberiség létszáma 2-ről 8 milliárdra emelkedjen. A műtrágyák közül a nitrogén a legfontosabb, hiszen a talajok nagyrészében a tápelemek közül a nitrogén hiánya a legsúlyosabb korlátozó tényező.

A nitrogénműtrágya alkalmazása ugyanakkor több negatív mellékhatással is jár. A nitrogénműtrágya gyártása nagy energiaigényű folyamat, aminek során az elégetett fosszilis energiahordozók a globális felmelegedés 1-2%-át okozzák. A kijuttatott nitrogén mennyiség fele hasznosul a növényekben, a többi egyrészt elszivárog a csapadékvízzel, másrészt a levegőbe távozik. Az elszivárgó nitrogén a felszín alatti vizek elnitrátosodását, ill. a felszíni vizek eutrofizációját okozza. Az előbbi megmérgezi az ivóvízkészleteket, az utóbbi pedig oxigénhiányon keresztül holt zónákat eredményez a tengerekben. A levegőbe távozó nitrogénvegyület a harmadik legkárosabb üvegházhatású gáz, a dinitrogén-oxid (N₂O: kéjgáz, nevetőgáz, motorsportban nitró), ami a talajban főként a mikroorganizmusok révén keletkezik az ammóniából. Mennyisége ugyan kicsi, de a dinitrogén-oxid üvegházhatása a széndioxid 300-szorosa, a legsúlyosabb ózonrétegkárosító anyag, a levegőben több mint 100 évig megmarad. A dinitrogén-oxid-kibocsátás az utóbbi 40 évben 30%-kal emelkedett, és a fejlett országokban a kibocsátás több mint feléért a nitrogénműtrágyák használata a felelős.

A nitrogénműtrágyázásnak kevésbé közismert negatív mellékhatása, hogy hatására a talajokból eltűnnek a hasznos nitrogénkötő baktériumok, amelyek az eredeti, természetes állapotban a nitrogént szolgáltatták a növényeknek. Helyüket kevésbé hasznos vagy éppen káros baktériumok foglalják el.

Mi is a nitrogénkötés természetes állapota, amit a régi paraszti gazdaságok évszázadokon keresztül sikeresen alkalmaztak?

1. Az elsődleges nitrogénkötés a gyökerek közvetlen környezetében zajlik. A növény, azért, hogy nitrogénhez jusson, cukros váladékot bocsát ki a gyökerein keresztül, ezzel táplálva a gyökerek közelében szabadon élő nitrogénkötő baktériumokat. A nitrogénkötéshez az energiát a napsütésből begyűjtött energiából maga a növény szolgáltatja. Ha viszont a talajban a műtrágyázás hatására folyamatosan van felvehető nitrogén, a növényeknek nem érdekük nitrogénkötő baktériumokra pazarolni a megtermelt energiát-cukrot, ezért a nitrogénkötők kikopnak a talajból. Műtrágyázott talajban ez a rendszer csak a pillangósok gyökérgumóiban képes működni.
2. 2. A nitrogénkötés másik lehetősége az újrahasznosítás, amikor az elhalt növényi maradványok bontása során a cellulózban raktározott energia adja a nitrogénkötéshez szükséges energiát. A szakirodalomban sokszor lehet azt olvasni, hogy ebben az esetben a cellulózbontó baktériumok adják a cukrot a nitrogénkötő baktériumoknak, és fordítva, a nitrogénkötők a nitrogént a cellulózbontóknak. A szakirodalomból sajnos jórészt hiányzik az a felismerés, hogy vannak olyan kiváló cellulózbontók, amik képesek a nitrogénkötésre is, azaz a „kettő az egyben” alapon sokkal sikeresebbek, mint a többi lebontó szervezet. A nitrogénkörforgás szempontjából a növényevő állatok emésztése, trágyája, és a trágyaérés is ebbe az újrahasznosítási folyamatba tartozik, ugyanis az állati folyamatok sikerében is a szárbontáshoz hasonló cellulózbontó baktériumok játszanak kulcsszerepet.

A kukorica gyökéren látható sötét elszíneződés olyan kéreg, amelyben cukros gyökérváladék keveredik a szabad nitrogénkötő baktériumokkal. A szabad nitrogénkötő baktériumok nitrogénnel látják el a növényt. – Fotó: Dr. Bohár Gyula 

A fenntartható biotechnológiai megoldás:

A Biovédmodern baktérium készítményei hatékony eszközök lehetnek egy olyan termesztéstechnológiában, ami csökkentett nitrogénműtrágya-felhasználás mellett is sikeres. A hatóanyag, a baktériumtörzsek garantáltan biztonságos fajok, jó nitrogénkötők, hatékony foszformobilizáló képességük van, meg tudnak telepedni a gyökerek körül, ill. a szárbontónál, cellulózbontó képességük jó. Fontos a baktériumkészítmények formulázása is, ami garantálja a hosszú eltarthatóságot és a környezeti tényezőkkel szembeni nagyfokú ellenállóképességet. Az utóbbi tulajdonság azért lényeges, mert baktériumhatóanyagainkat csak különleges alkalmazás-technológiákkal tudjuk hatékonyan alkalmazni. Ennek oka, hogy a talajban eredendően óriási mennyiségű baktérium van jelen. A kijuttatott baktériumunknak meg kell birkóznia egy nagyjából tízezerszeres konkurens baktériumpopulációval, amit csak megfelelően célzott kijuttatástechnológiával tudunk áthidalni, ami térbeli előnyt jelent a hasznos baktériumunknak.

• A térbeli előny megszerzésére a legkézenfekvőbb módszer a csávázás, amikor a vetőmag felületére visszük fel a nitrogénkötő baktériumot (megaN), és az azonnal kapcsolatba kerül a csírázó gyökerekkel.
• A másik lehetőség, hogy posztemergens, azaz a levélre permetezéssel kell kijuttatnunk a készítményt (amazoN), amikor a permetlében levő baktériumsejteket a lepermetezett növények levele és szára vezeti le a gyökérhez, ahol azok meg tudnak telepedni és a növényvédelem mellett nitrogént kötnek le.
• Szárbontáskor a tarlómaradványra közvetlenül permetezett készítménnyel (biogeN) oltjuk be a tarlót.

A növénytermesztő szakma sürgető feladata, hogy az ősi biológiai gyökereket megértve, a modern biotechnológia segítségével, az iparilag előállított, nitrogénre alapuló növénytermesztésről áttérjen egy biológiai alapú, kevesebb műtrágyát felhasználó, fenntartható növénytermesztésre. A természetes nitrogénkörforgás újraindításával úgy tudunk megfelelni az EU, de még inkább az utánunk jövő nemzedékek elvárásainak, hogy a terméseredmények ne csökkenjenek számottevően, ill. a növénytermesztés jövedelmezősége javulhasson. A termelők tudásának és tapasztalatának segítségével ki lehet és ki is kell alakítani azon termesztési technológiákat, amelyekkel a gazdasági és fenntarthatósági célokat is el lehet érni. A Biovéd új nitrogénkötő baktériumtermékei a biotechnológia jelenlegi szintjén a maximális esélyt adják arra, hogy kiegyenlítsük, de legalábbis mérsékeljük a műtrágya-áremelkedés negatív hatását. A terméseredményben mutatkozó többletekkel garantáltan behozzák az árukat, és profitot tudnak előállítani.

Termékeinkről részletesen a Jó Gazda következő lapszámaiban írunk.

Dr. Bohár Gyula, Ing. Tamašek Zoltán