Biotechnológia műtrágya helyett?

Ezek:

• a Bacillus megaterium hatóanyagú megaN csávázószer,
• a Bacillus mojavensis hatóanyagú, posztemergens kijuttatású amazoN,
• és a Bacillus licheniformis hatóanyagú biogeN szárbontó készítmény.

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

A nitrogén műtrágyák elmúlt időszakban bekövetkezett brutális áremelkedésének hatására úgy éreztük, hogy mielőbb tájékoztatnunk kell a mezőgazdasági termelőket a már létező alternatív megoldásokról, a mesterséges nitrogén utánpótlás kiváltásának lehetőségeiről.

A jelenlegi helyzet megértéséhez fő 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 nitrogén körforgásába, ami a hatékony ipari ammónia előállítási Haber-Bosch technológia kidolgozásával kezdődött az 1900-as évek elején. A robbanóanyagokhoz szükséges ammónia gyártási kapacitás a háború alatt megerősödött, így a második világháború után megnyílt a lehetőség a nagymértékű nitrogénműtrágya alkalmazására. A műtrágyák használata mintegy 60%-os arányban járult hozzá a Zöld forradalomhoz, ami többszörösére növelte a szántóföldek élelmiszer előállító képességét és lehetővé tette az emberiség létszámának 2-ről 8 milliárd főre történő növekedését. 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 nitrogén műtrágya gyártása nagy energiaigényű folyamat, aminek során elégetett fosszilis energiahordozók a globális felmelegedés 1-2%-át adják. 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 mikroorganizmusok tevékenysége révén keletkezik az ammóniából. Mennyisége ugyan kicsi, de a dinitrogén-oxid üvegház hatása a széndioxid 300-szorosa, a legsúlyosabb ózonréteg károsító 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 nitrogén műtrágyák használata a felelős.

A nitrogén műtrágyázásnak 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 baktérium fajok foglalják el.

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

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, így a nitrogénkötők kikopnak a talajból. Műtrágyázott talajban ez a rendszer csak a pillangósok gyökérgümőiben képes működni.
2. A nitrogénkötés másik lehetősége az újrahasznosítás, amikor az elhalt növényi maradványok növények bontása során a cellulózban raktározott energia biztosítja 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, így a „kettő az egyben” alapon sokkal sikeresebbek, mint a többi lebontó szervezet. A nitrogén körforgás 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 fenntartható biotechnológiai megoldás:

A Biovéd 2005 Kft. új baktérium készítményei hatékony eszközök lehetnek egy olyan termesztés-technológiában, ami csökkentett nitrogén műtrágya felhasználás mellett is sikeres. A hatóanyag baktérium törzsek garantáltan biztonságos fajok, jó nitrogénkötők, hatékony foszformobilizáló képességgel rendelkeznek, meg tudnak telepedni a gyökerek körül, ill. a szárbontónál jó cellulózbontó képességgel rendelkeznek. Fontos a baktérium készítmények formulázása is, ami biztosítja a hosszú eltarthatóságot és a környezeti tényezőkkel szembeni nagyfokú ellenálló képességet. Az utóbbi tulajdonság azért lényeges, mert baktérium hatóanyagainkat 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 10.000-szeres konkurens baktérium populációval, amit csak megfelelően célzott kijuttatás-technológiával tudunk áthidalni, ami térbeli előnyt biztosít a hasznos baktériumunknak.

• A térbeli előny megszerzésére a legkézenfekvőbb módszer a csávázás, amikor a vetőmag felületére visszük fel a nitrogénkötő baktériumunkat (megaN), és az a csírázó gyökerekkel tud azonnal közvetlen kapcsolatba kerülni.
• A másik lehetőség, hogy posztemergens permetezéssel kell kijuttatnunk a készítményt (amazoN), amikor a permetlében lévő baktérium sejteket a lepermetezett növények levele és szára vezeti le a gyökérhez, ahol azok meg tudnak telepedni.
• 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 nitrogén körforgás 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, amivel a gazdasági és fenntarthatósági célokat is el lehet érni. A Biovéd új nitrogénkötő baktérium termékei a biotechnológia jelenlegi szintjén a maximális esélyt adják arra, hogy kiegyenlítsük, de legalábbis mérsékeljük a műtrágya áremelkedés negatív hatását. Terméseredményben mutatkozó többletekkel garantáltan visszahozzák az árukat, és profitot tudnak előállítani.

Jelen cikk a csökkentett nitrogén műtrágya felhasználást lehetővé tevő alternatív biológiai lehetőségekről szólt. Termékeinkről részletesen az Agrofórum következő lapszámaiban lehet majd olvasni. 

Dr. Bohár Gyula, Biovéd 2005 Kft., Pinkamindszent