Mikrobák szerepe a növények nitrogén-, foszfor- és káliumellátásában

A talajbaktériumok részt vesznek a tápelemek feltárásában, a nitrogén megkötésében, így a növények tápanyagellátásban is. A következőkben a nitrogénkötésről és a foszfor-, káliumfeltárásról lesz szó.

Mi a nitrogénkötés?

A növények nitrogénnel való táplálásának lényeges formája a biológiai nitrogénkötés. A nitrogénkötő baktériumok képesek a légköri nitrogéngázt (N₂) a növény számára felvehető ammóniává (NH₄⁺) redukálni és azt közvetlenül vagy közvetett módon átadni. A nitrogén szinte kimeríthetetlen forrása a légkör, melynek 78%-a nitrogéngáz (N₂).

További információért kattintosn ide!

A nitrogénkötő baktériumoknak 3 fő csoportja van:

• A szabadon élő nitrogénkötők (pl. azotobacterek) a talajban nagyrészt szabadon élnek, a gyökerekkel szorosabb kapcsolat nélkül. Sok hazai piacon megvásárolható termék tartalmaz azotobacter-törzseket. Jellemzően pl. a szármaradvány bontó készítményekben van nagy kapacitású azotobacter-törzs, melyeket a szárbontó baktériumok nitrogénnel történő táplálására, az átmeneti nitrogénhiány pótlására, a pentozánhatás elkerülésére alkalmazzák.
• Az asszociatív nitrogénkötők (pl. azospirillumok) jellemzően a gyökérfelszínhez tapadnak, a gyökérfelszínt kolonizálják, de sosem hatolnak be a növényi sejtek belsejébe. Ezek a törzsek jellemzően kevesebb nitrogént kötnek, mint pl. az azotobacterek, de mivel közvetlenül a gyökér környezetében találhatók, ezért a megtermelt nitrogén nagy részét hasznosítani tudják a növények. A hazai termékek többsége tartalmazza a gyökérkörnyezetben (rizoszféra) élő nitrogénkötő baktériumokat. A rizoszférában élő baktériumok általában nem növényspecifikusak, ezért az ilyen oltóanyagok szabadon használhatók minden növény esetében.
• A harmadik csoport, az endofita nitrogénkötők a növényi sejt belsejében, a citoplazmában működnek. Közülük legismertebbek a pillangós növények gyökerén gümőt képező szimbionta rhizobiumok. A magyar gyártók nagyon jó minőségű, endofita nitrogénkötő törzseket tartalmazó termékeket állítanak elő. Ilyen törzseket tartalmaznak pl. a szója és a borsó baktérium oltóanyagok. Ezek a baktériumok növényspecifikusak, ezért nem lehet egy oltóanyaggal minden növényt beoltani. A pillangós kultúrákban pl. szójára Bradyrhizobium japonicum, borsóra Rhizobium leguminosarum törzset kell alkalmazni. Az endofiták, mivel a növényi sejtben fejtik ki hatásukat, a leghatékonyabb nitrogénkötő törzseknek tekinthetők. A gümőképző pillangósok pl. szója és borsó esetében a nitrogénszükséglet 60-90%-át képesek biztosítani.

Tehát, ha szeretnénk a biológiai nitrogénkötést kihasználni a növények nitrogénnel való táplálásához, akkor a baktériumos talajoltóanyagok között kell válogatnunk.

2. kép: Tavaszi árpa talajbaktériumos kezelésénél a +50 kg/ha nitrogén hatása

Bal oldali képen a talajbaktériumokkal kezelt parcelláknál a sötétebb zöld parcella +50 kg/ha nitrogént kapott. Jobb oldali képen az figyelhető meg, hogy megdőlt az árpa a szárszilárdság gyengülése miatt.

A foszfor

A foszfátműtrágyák jelentős szerepet játszanak a foszforhiány orvoslásában, azonban túlzott használatuk talaj-egészségügyi problémákat okoz.

A foszfor a növények növekedéséhez szükséges összes elem közül kulcselemként ismert. A talajban különféle formában található: oldható, illetve oldhatatlan szervetlen és oldhatatlan szerves foszfátok.

A növények a szervetlen foszfátokat savas és lúgos közegben egyaránt hasznosítják. A foszfátoknak kulcsszerepe van sok anyagcsere folyamatban, mint a fotoszintézis, az energiaátvitel, a nitrogénkötés. A foszfor számos enzim, protein, lipid összetevője. A gyökér megnyúlásában létfontosságú a szerepe, befolyásolja a teljes gyökérzet felépítését. A foszfor hiánya negatívan hat a terméshozamra.

Számos talaj-mikroorganizmus játszik kulcsszerepet a foszfátok oldásában, az oldhatatlan foszfátok felszabadításával segíti a növények foszfortáplálását. Közülük a baktériumok vannak túlsúlyban, és a mikorrhiza gombákkal együtt a foszfátoldó kapacitás nagy részét adják. Hatékony foszfátoldó baktériumokat tartalmaznak ma már a szántóföldi növénytermesztésben alkalmazott talajoltó baktérium készítmények.

A kálium feltárása

A nitrogén és a foszfor mellett a kálium a legfontosabb növényi tápanyag, amely kulcsszerepet játszik a növények anyagcseréjében. A kártevőkkel és abiotikus stresszekkel szembeni ellenálló képesség növelésén túl, a kálium több mint 80 különböző enzim aktiválásában vesz részt, mely enzimek például a keményítőszintézis, a fotoszintézis során nélkülözhetetlenek.

A kálium forrását a földkéreg káliumtartalmú ásványai, másodlagos agyagásványok jelentik. A kálium a rácsos szerkezetű agyagásványokon belül található, azok bomlásakor lassan szabadul fel. Ugyanakkor a jelentős mennyiségű, agyagásványokban kötött kálium a növények számára nem hozzáférhető. A talajban káliumot a talajoldatban (ionos formában, hozzáférhető), a talajkolloidok felületén megkötve (kicserélhető forma), illetve az agyagásványokban kötve és káliumtartamú ásványok kristályrácsában találunk (nem kicserélhető forma). A talajoldat káliumtartalma és a kicserélhető formák között viszonylagos egyensúlyi állapot alakul ki.

A talajok jelentős mennyiségű, káliumtartalmú ásványi anyagainak különböző kötött ásványi formáit a növények közvetlenül nem képesek feloldani a gyökereikből kiválasztott vegyületekkel.

A talaj mikroorganizmusai nem csak a holt szerves anyagokból képesek a káliumot felszabadítani, hanem a káliumtartalmú agyagásványokból is, ugyanis az ásványi formában lévő káliumot – szilikát bontó képességüknél fogva - a növény számára felvehető formátumúvá alakítják (ilyen fajok pl. Bacillus mucilaginosus, Bacillus edaphicus, Bacillus circulans). E folyamatok során a káliumionok felszabadítását szerves savak (pl. borkősav, citromsav) kiválasztásával, exopoliszacharidok termelésével érik el. Az utóbbiak az ásványok felületéhez tapadva olyan kelát vegyületeket képeznek, melyek lehetővé teszik a kálium oldatba vitelét.

A jól működő rhizobiumok évente akár 250-300 kg/ha N hatóanyagot termelnek. Az azospirillumos (asszociatív) oltás 20-60 kg N/ha/év nitrogént képes termelni a szakirodalom szerint. Publikációk alapján a mikrobiális talajoltóanyagok 15-30 kg/ha P₂O₅ és K₂O hatóanyagnak megfelelő mennyiségű tápanyagot szolgáltattak szabadföldi kísérletekben.

Az Agrár-ökológiai Programban a mikrobiológiai készítmények használatával már elérheti a támogatást. Válassza a Magyar Talajvédelmi Baktérium -gyártók és -forgalmazók Szakmai Szövetség tagjainak minőségi, magyar készítményeit!

A Szövetség tagjai:

Szövetséget támogató tag:

Szakmai együttműködő partnerek:

(x)