Rézzel vagy anélkül?

Az ÖMKi koordinációjával 2019-ben kezdődött egy kísérletsorozat, melynek célja, hogy a szőlőperonoszpóra (Plasmopara viticola) elleni védekezésre alkalmasnak tűnő új, kísérleti növényvédő szert, a tagatóz hatóanyagú BPA038F-et hazai szőlőültetvényekben tesztelje. Ahhoz, hogy megértsük, miért fontos a réz alkalmazásának kérdésköre, és egyben azért is, hogy a felhasználásának mértékét csökkentetni tudjuk, tekintsük át annak szerepét a növényi tápanyagellátásban, jelentőségét a növényvédelemben és a környezetre gyakorolt hatásait.

Réz mint növényi tápanyag

 A réz mikroelemként esszenciális tápeleme a növényeknek. Számos fontos enzim alkotórésze és többek között a klorofill-képzéshez is nélkülözhetetlen. Egyes kultúrák, például a gabonafélék kimondottan rézigényesek másokhoz képest. A nem megfelelő ellátottság mellett a gabonafélék levélcsúcsainak fehéredése kezdődik, majd keskeny, összesodródott levelek képződnek, melyek csavarodnak és hiányos, illetve léha kalászok képződnek (Loch és Nosticzius, 2004) (1. kép). A rézhiány a gyakorlatban viszont csak ritkán jelentkezik. Leginkább a humuszban gazdag talajok esetén fordul elő, ahol inkább relatív hiány áll fent, mivel nem a réz jelenlétének hiánya okozza a problémát, hanem annak felvehetősége.

1. kép Rézhiányos búzakalász (Forrás: International Maize and Wheat Improvement Center, 2006)

Réz a talajban

A réz természetes módon a talajképző kőzet mállása során kerül Földünk talajaiba, ennek a folyamatnak a következményeként Magyarországon a művelt talajok szántott rétegében átlagosan 5,4 mg/kg réz található (Kádár, 1998). A talajokba azonban emberi tevékenység hatására is kerülhetnek nehézfémek, többek között réz. A hulladékégetés, a színesfémkohászat és bányászat, valamint a mezőgazdasági tevékenység (szerves és műtrágyák, növényvédő szerek, valamint a szennyvíziszap) mind rézzel terhelhetik a környezetet.

A réz a talajban meglehetősen nehezen mozog, mivel leginkább szerves vagy szervetlen adszorpciós felületekhez kötve van jelen, és túlzott mennyiségben a vas, mangán és cink felvételét korlátozhatja (Loch és Nosticzius, 2004). Ezen kívül a növények is meglehetősen kis mennyiséget vesznek csak fel belőle, ezért a folyamatos rézterhelés mellett a talajok rézkoncentrációja az idő előre haladásával folyamatosan emelkedik. Bizonyos tényezők, mint a szél- és vízerózió valamelyest csökkentheti a dúsulás ütemét, azonban a réz itt sem fog eltűnni, csak más területekre vagy a vizekbe sodródik.

A réz a talaj élővilágának egyes képviselőire is hatással van. Régóta tudjuk például, hogy a földigiliszták szívesebben tartózkodnak a rézzel kevésbé szennyezett talajokban, és a szaporodásuk is jelentősebb mértékű itt, mint a több rezet tartalmazó területeken (Ma, 1988). A szennyezett területekről az elvándorlás mértéke nő és csökken ugyanezen területek visszakolonizálásának esélye is. Emiatt a giliszták talajjavító tevékenysége kevésbé érvényesül a magasabb réztartalmú talajok esetén, ami kedvezőtlenül hat többek között a talajok vízgazdálkodására is.

Szabó Árpád 2017-ben végzett, 247 ültetvényre kiterjedő felmérésből származó adatoknak köszönhetően megismerhetjük a hazai borvidékeken a talajok átlagos réztartalmát a 0-30 cm és 30-60 cm-es talajrétegben. Az 1. táblázatot megvizsgálva feltűnik, hogy egyes borvidékeken a hazai művelt talajokon mért átlagos réztartalom (5,4 mg/kg) akár hatszorosa (a Tokaji borvidék esetén a 0-30 cm-es talajrétegben 34,36 mg/kg) is előfordul. A legnagyobb rézkoncentrációval azokon a borvidékeken találkozhatunk, ahol a szőlőtermesztés nagy hagyományokkal és hosszú múlttal rendelkezik.

Mindebből jól látszik egyrészt, hogy a növényvédelmi felhasználása során milyen mértékben képes dúsulni a talajban a réz, másrészt, hogy hosszú távon ez jelentős szennyeződést eredményezhet.

Borvidék	Átlag Cu (EDTA) (mg/kg)		Vizsgált elemszám
	0-30 cm	30-60 cm	0-30 cm	30-60 cm
Badacsonyi	10,97	3,64	45	43
B.f.-Csopaki	5,39	4,48	13	13
Egri	16,58	13,71	68	68
Kunsági	19,08	16,22	32	32
Mátrai	6,33	3,61	6	6
Soproni	22,22	20,31	5	5
Tokaji	34,36	30,43	37	37
Tolnai	17,93	6,70	3	3
Villányi	15,73	12,53	35	35

1. táblázat Szőlőültetvények talajának átlagos réztartalma borvidékenként, eltérő mélységben, a megvizsgált ültetvények számával (Forrás: Szabó, 2017)

Réz, mint növényvédő szer

A réz növényvédelmi célú felhasználása több évszázados múltra tekint vissza. Elsőként 1761-ben számoltak be arról, hogy babokat híg réz-szulfát oldatba áztatva csökkenthető a maggal terjedő betegségek által okozott kár. A réz igazán nagy áttörése azonban 1885-re tehető, amikor a francia botanikus-mikológus, Pierre-Marie-Alexis Millardet bizonyította annak hatását a peronoszpóra ellen. Millardet elsőként azt figyelte meg, hogy bordeaux-i szőlőültetvények útmenti sorai, amit a tolvajok és növényevő állatok elrettentése céljából rézzel kezeltek, sokkal kisebb mértékben voltak fertőzöttek szőlőperonoszpórával. A megfigyeléseire alapozva kifejlesztette a réz-szulfát és mész keverékének vizes oldatát, ami bordói lé néven vált ismertté és a mai napig jelnetős eszköze a szőlő és gyümölcstermő növények védelmének (Günther, 1998).

Az antibakteriális és antifungális hatásért a szabad rézionok (Cu⁺, Cu²⁺) felelősek, melyek előfordulhatnak eleve a permetlében, vagy kioldódhatnak rézkristályokból a gombák által kibocsátott szerves vegyületek hatására. A rézionok a kórokozók sejtjeibe jutva számos kémiai csoporthoz kapcsolódhatnak, ezáltal megzavarják enzimek és más fehérjék működését, ami a sejtek károsodását és a membránjaiknak szivárgását, végső soron pedig az adott kórokozó pusztulását eredményezi (Husak, 2015).

A réz mint növényvédőszer-hatóanyag számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik. Alacsony környezeti hőmérsékleten is hatékonyan működik és számos baktérium- és gombafaj elleni védekezésre használható. Míg a legtöbb esetben a modern, felszívódó hatóanyagok egy adott biokémiai folyamatba avatkoznak bele (pl.: egy bizonyos enzim működését gátolják), addig a réz több különböző folyamat révén gátolja a kórokozó életfolyamatait. Ezáltal a réz nagy előnye, hogy a kórokozókban nem alakul ki ellene rezisztencia, ellentétben a célzott hatásmechanizmusú modern hatóanyagokkal.

A réztartalmú gombaölőszerek egyik hátránya, hogy a hatékony használatukhoz bevonatot kell képezni és fenntartani belőlük a növények felületén, mivel nem hatolnak be a növényi szövetek közé. Csak a levelek felületén, megelőző jelleggel nyújtanak védelmet baktériumos és gombás betegségek ellen. Ráadásul könnyen vízoldhatók, ami a lemosódást segíti. Emiatt fontos, hogy a fedettség megfelelő legyen és a hatékony védelem szempontjából az is meghatározó, hogy a hatóanyag ott is maradjon ahová kijuttattuk.

Fontos megjegyezni továbbá, hogy a csonthéjasok virágzáskor fokozottan érzékenyek a rézre, mindamellett, hogy egyes almafajták gyümölcsén is okozhat esztétikai károkat (Ábrahám et al. 2011). Szőlő esetén a réztartalmú növényvédő szerek használata az intenzív hajtásnövekedés kezdetén sokkolhatja a zöld részek és a gyökerek fejlődését, így a növény növekedése vontatottá válhat (Hajdu, 2011). Ezen felül az Európai Bizottság 2018/1981-es végrehajtási rendelete értelmében 7 év átlagában, egy hektáron a kijuttatott fémréz mennyisége nem haladhatja meg a 28 kg-ot, ami 1 évre vetítve 4 kg-os maximumot jelent. Mivel az ökológiai gazdálkodásban sokkal kevesebb növényvédő szer áll rendelkezésre, mint a konvencionális termesztésben, a gombás és baktériumos betegségek ellen a réztartalmú szerektől való függés is jelentősebb. Annak érdekében, hogy ez csökkenthető legyen, új alternatív növényvédőszer-hatóanyagokra van szükség.

Egy ígéretes alternatíva, a D-tagatóz eredete és felhasználási módja

 A D-tagatóz egy természetes cukor, mely összegképlete a szőlőcukorhoz hasonlóan C₆H₁₂O₆, szerkezetileg pedig a gyümölcscukor (fruktóz) térbeli tükörképe (enantiomere) (1. ábra). Megtalálható egy trópusi fafaj, a Sterculia setigera kicsorgó növényi nedvében (exudátumában), valamint egyes zuzmó fajokban (Rocella spp.) bizonyos oligoszacharidok építőelemeként. Különböző baktériumok enzimatikus folyamatai során a galaktóz egy része is D-tagatózzá metabolizálódik. Ezen kívül a hőkezelt tejtermékekben is megtalálható, mivel a laktóz hő hatására kis mennyiségben szintén D-tagatózzá alakul. A sterilizált tehéntej és tejpor D-tagatóz koncentrációja 2 és 800 ppm között alakul, de más tejtermékekben, többek között joghurtban is előfordul (Bär, 2004).

Legnagyobb mértékben élelmiszeripari adalékként fordul elő gabonapelyhekben, üdítőkben, pékáruban, fagylaltokban és rágógumiban, mint alacsony kalóriatartalmú édesítőszer. Ezen kívül szájon át alkalmazandó gyógyszerek összetevőjeként is felhasználják, a kellemetlen ízek leplezése érdekében. Az Egyesült Államok Élelmiszer és Gyógyszer Adminisztrációs Szervezete (US Food and Drug Administration) vizsgálatai alapján nagy mennyiségben fogyasztva sem számíthatunk a tagatóztól hosszantartó toxikus hatásokkal az emberi szervezetre nézve (Ibrahim, 2018).

A D-tagatóz, mint növényvédőszer-hatóanyag

 Megfigyelések alapján egyes „ritka cukrok” (azaz a természetben ritkán, illetve csak kis mennyiségben előforduló cukorvegyületek), mint a D-allóz vagy a D-pszikóz beindítják bizonyos növényekben a szisztematikusan szerzett rezisztenciát (SAR – Systemic Acquired Resistance), ami egy nem specifikus növényi védekezőrendszer. Ez a növény sokféle kórokozóval szemben megnövekedett ellenálló képességét eredményezi. A folyamat a rezisztencia gének indukciójával kezdődik, amit a D-tagatóz is kivált, de nem minden kórokozó esetében nyilvánul meg valós növényvédelmi hatásban. Ellenben hatékonynak bizonyult az uborka, a káposzta és a szőlő peronoszpórás betegsége, a Pythium fajok által okozott palántadőlés, a paradicsom és a burgonya fitoftórás betegsége, valamint uborka és árpa lisztharmatok és szárrozsda ellen is (Ohara et al., 2008). A D-tagatóz közvetlen hatása ezekre a kórokozókra viszont egyelőre nem tisztázott (ebd.).

In vitro körülmények között vizsgálva bebizonyosodott, hogy a tagatózzal kezelt táptalajon a burgonyavész kórokozójának (Phytophthora infestans) növekedése korlátozódik (Chahed, 2020). A sejtszintű vizsgálatok során pedig az is kiderült, hogy a kórokozó belső membránjai szerkezetén is rendellenes elváltozások jelentek meg (ebd.). Ezek a megfigyelések arra engednek következtetni, hogy a tagatózt érdemes szabadföldi körülmények között is megvizsgálni a növényvédelmi hatások tekintetében, mivel feltételezhető, hogy egyes kórokozókra közvetlenül is hatással van.

1. ábra D-tagatóz szerkezeti képlete (Forrás: georganics.sk)

A tagatóz alkalmazása egy hazai szőlőültetvényben

 Hazánkban elsőként, 2019-ben teszteltünk egy tagatóz hatóanyagú kísérleti növényvédő szert, a BPA038F-et szabadföldi kísérletben, melyet a belga Bi-PA (Biological Products for Agriculture – Biológiai Termékek az Agráriumnak) biztosított számunkra. Ezt a szert Ruppert Márton (Martinus Borház) tagyon-hegyi ökológiai művelésű kékfankos ültetvényében vizsgáltuk. A kísérletben kétféle kezelés hatékonyságát mértük össze a szőlőperonoszpóra elleni védekezés szempontjából. Az egyik kezelést az ökológia szőlőművelés gyakorlatában megtalálható szerek, a Champion WG (réz-hidroxid) és a Microthiol Special (kén) kombinációja adta, a másik kezelés szintén Microthiol-t tartalmazott, azonban itt a réz hatóanyagú szer helyett a tagatóz tartalmú BPA038F 1%-ban került a tankkeverékbe. A két eltérő kezelés pontos paraméterei az 2. táblázatban láthatók.

Időpont	Rezes kezelés			Tagatózos kezelés
	Szer 1 neve; dózisa (kg/ha)	Szer 2 neve; dózisa (kg/ha)	Lémennyiség (l/ha)	Szer 1 neve; dózisa (kg/ha)	Szer 2 neve; dózisa (kg/ha)	Lémennyiség (l/ha)
2019. IV. 29.	Microthiol Sp; 6,5	–	250	Microthiol Sp; 6,5	–	250
2019. VI. 02.	Microthiol Sp; 7,8	–	250	Microthiol Sp; 7,8	–	250
2019. VI. 21.	Microthiol Sp; 7,3	Champion WG; 1,2	350	Microthiol Sp; 7,3	BPA038F; 3,5	350
2019. VI. 28.	Microthiol Sp; 7,5	Champion WG; 1,25	500	Microthiol Sp; 7,5	BPA038F; 5	500
2019. VII. 05.	Microthiol Sp; 7,5	Champion WG; 1,25	500	Microthiol Sp; 7,5	BPA038F; 5	500
2019. VII. 18.	Microthiol Sp; 7,5	Champion WG; 1,25	500	Microthiol Sp; 7,5	BPA038F; 5	500
2019. VII. 28.	Microthiol Sp; 7,5	Champion WG; 1,25	500	Microthiol Sp; 7,5	BPA038F; 5	500
2019. VIII. 16.	Microthiol Sp; 7,5	–	500	Microthiol Sp; 7,5	–	500

2. táblázat A kezelések dátumai és a kijuttatott komponensek a lémennyiségekkel

A kísérleti területet 8 sor adta, egy-egy kezelés pedig 4-4 sorra került kijuttatásra. A soronként 50 tőke növénykórtani vizsgálatát 3 alkalommal, június 17-én a virágzás végén (BBCH 71-72), július 25-én a bogyók színeződése kezdetén (BBCH 80-81) és szeptember 9-én zsendüléskor (BBCH 85-75) Varga Máté növényorvos végezte.

Az első felvételezés alkalmával a tagatózos kezelés esetében gyakrabban (3 és 5%) fordult elő a szőlőperonoszpóra a lombon, mint a rézzel kezelt sorokon (3 és 7%) ám ez a különbség nem volt szignifikáns (2. ábra). Az azonban megfigyelhető volt, hogy a peronoszpóra foltok nagy része már beszáradni látszott a tagatóz-kezelésben, míg a rézzel történt kezelés esetében kevesebb volt ugyan az olajfolt, azonban itt a kórokozó még aktívan sporulált (2, 3. kép). A fertőzöttség súlyossága a tagatózzal kezelt sorok (2-2%) és a rezes kezelés esetén (2-4%) közel azonos volt.  Peronoszpórával fertőzött fürtök nem voltak jelen egyik kezelés esetén sem.

2. kép Beszáradt peronoszpóra foltok (Fotó: Varga Máté, 2019)

A második felvételezés alkalmával szintén a tagatózos kezelés esetében fordultak elő gyakrabban szőlő peronoszpóra foltok (3-5%) a lombozaton, mint a rézzel kezelt tőkéken (1-3%). Ekkor is megfigyelhető volt, hogy – immár mindkét kezelés esetében – jelentős mennyiségű beszáradt peronoszpóra folt volt jelen. A fertőzöttség súlyossága a tagatózzal kezelt sorok esetén 7-8, míg a rézzel kezeltekében 7-9 % volt. Ekkor már a szőlőlisztharmat (Erisyphe necator) is megjelent az ültetvényben. A lombozattal jobban takart belső fürtök esetében foltszerűen aktív fürtlisztharmat, elenyésző mennyiségben már kirepedésnek induló bogyó volt megfigyelhető. Az idősebb leveleken is megjelentek a lisztharmat tünetek, ám az előfordulás gyakoriságában nem volt különbség a két kezelés között.

3. kép Aktív peronoszpóra foltok a levél színén (Fotó: Trugly Bence, 2019)

A harmadik értékelés alkalmával már a tagatózzal kezelt tőkéken fordult elő a szőlőperonoszpóra ritkábban (17-18%), mint a rézzel kezelt parcellákon (22-23%). Ez az eltérés statisztikailag is szignifikánsnak bizonyult. Ekkor is megfigyelhető volt azonban, hogy a foltok nagy része mindkét kezelésben beszáradni látszott. A fertőzés súlyossága a tagatózos kezelés esetén 15-16%, a rézzel kezelt sorokban 17-17% volt. Peronoszpóra fürttünettel egyik kezelés esetén sem lehetett találkozni. A szőlőlisztharmat azonban továbbra is jelen volt az ültetvényben (4. 5. kép). Az idősebb leveleken is megjelentek a lisztharmattünetek, az előfordulás gyakoriságában és súlyosságában azonban itt sem volt megfigyelhető a különbség a kezelések között.

4. kép Szőlő lisztharmat a zsendülő bogyókon (Fotó: Trugly Bence, 2019)

5. kép Fiatalkori fürtlisztharmat nyomai az érésnek indult bogyókon (Fotó: Varga Máté, 2019)

6. kép Érésnek induló bogyók (Fotó: Varga Máté, 2019)

 

2. ábra A szőlőperonoszpóra fertőzési gyakorisága és mértéke a tagatózzal és rézzel kezelt tőkék lombján (a * szignifikáns különbséget jelez)

 Összegzés 

Bár a 2019-es évben, a szokatlanul bő májusi csapadék miatt, a legtöbb borvidéken a szőlőperonoszpóra komoly növényvédelmi kihívásnak bizonyult, a vizsgált ültetvény tájolásának és a megfelelő zöldmunkának köszönhetően 5 rezes, illetve tagatózos kezeléssel sikerült kordában tartani ezt a kórokozót (6. kép). A rézzel kezelt sorokon az utolsó felvételezés alkalmával a fertőzés gyakorisága szignifikánsan meghaladta a tagatózzal kezelt sorokon megfigyelt gyakoriságot. A fertőzés mértéke tendenciájában szintén a tagatózos kezelés esetében volt kisebb, viszont csak 1,5%-kal. Ugyan ez nem szignifikáns különbség, de önmagában már azért meglepő eredmény, mert a kísérleti anyag tartani tudta a rézkezelés hatékonyságát. Az első év eredményei tehát azt mutatják, hogy a tagatóz tartalmú BPA 3,5-5 kg/ha-os dózisban felveheti a versenyt a réz-hidroxidot tartalmazó Champion WG 1,2-1,25 kg/ha-os dózisával a peronoszpóra elleni hatékonyság szempontjából. A kísérlet az első év után természetesen tovább folytatódik 2020-ban és 2021-ben. Sőt, a tagatóz hatóanyagú szert a szőlő mellett a paradicsom növényvédelmében, a burgonyavész kórokozója (Phytophthora infestans) elleni védekezésben is vizsgálni fogjuk szabadföldi, kisparcellás kísérletben.

A RELACS projektről

A RELACS projekt egy 2017-es előtanulmány alapján az ökológiai gazdálkodásban engedélyezett, azonban fenntarthatósági vagy ökonómiai szempontból megkérdőjelezhetőnek titulált input anyagoktól való függést kívánja csökkenteni, illetve alternatívát keres a kiváltásukra. Célja, hogy olyan eszközöket és technológiákat biztosítson, amelyek révén a réz, az ásványi olajok, a konvencionális állattenyésztésből származó trágya, valamint az antibiotikumok, a szintetikus féreghajtók és vitaminok felhasználásának mértékét fokozatosan csökkenteni lehessen a szükséges minimumra, vagy akár idővel teljesen ki lehessen vezetni azokat az ökológia gazdálkodásból. A projekt 12 európai országból összesen 28 intézmény partnerségével valósul meg, Magyarországról az Ökológiai Mezőgazdasági Kutatóintézet részvételével. A projektet az Európai Unió Horizont 2020 kutatási és innovációs programja finanszírozta a 773431 számú Támogatási megállapodás alapján.

Irodalomjegyzék

Az Európai Unió Bizottságának 2018/1981 végrehajtási rendelete a hatóanyagként felhasznált rézvegyületeknek mint helyettesítésre jelölt anyagoknak a növényvédő szerek forgalomba hozataláról szóló 1107/2009/EK európai parlamenti és tanácsi rendelet szerinti jóváhagyása meghosszabbításáról, továbbá az 540/2011/EU bizottsági végrehajtási rendelet mellékletének módosításáról. Kihirdetve: 2018. december 13.

Ábrahám, R., Érsek, T., Kuroli, G., Németh, L., Reisinger, P., (2011): Növényvédelem. p. 73

Bär, A. (2004): D-tagatose, dossier prepared and submitted by Service. Bioresco on behald of Arla Food

Chahed A., Nesler A., Navazio L., Baldan B., Busato I., Ait Barka E., Pertot .I, Puopolo G. and Perazzolli M. (2020): The Rare Sugar Tagatose Differentially Inhibits the Growth of Phytophthora infestans and  Phytophthora cinnamomi by Interfering With Mitochondrial Processes. Front. Microbiol. 11:128.

Günther, J. (1998): Copper: Its Trade, Manufacture, Use, and Environmental Status. p. 368.

Hajdu, E. (2011): Szőlőtermesztésben előforduló fejlődési zavarok és gyógyításuk in: Terbe, I., Slezák, K., Kappel, K. (2011): Kertészeti és szántóföldi növények fejlődési rendellenességei p. 209.

Husak, Viktor. (2015): Copper and copper-containing pesticides: metabolism, toxicity and oxidative stress. Journal of Vasyl Stefanyk Precarpathian National University.

Ibrahim, O. (2018): A New Low Calorie Sweetener D-Tagatose from Lactose in Cheese Whey as a Nutraceutical Value-Added Product.

Kádár, I. (1998): Kármentesítési Kézikönyv. XII. Talajszennyezettség minősítése a hazai szabályozásban. Környezetvédelmi Minisztérium, Budapest. http://fava.hu/kvvm/www.kvvm.hu/szakmai/karmentes/kiadvanyok/karmkezikk2/2-13.htm

Loch, J., Nosticzius, Á. (2004): Agrokémia és növényvédelmi kémia p. 93-94.

Ma, W. (1988): Toxicity of Copper to Lumbricid Earthworms in Sandy Agricultural Soils Amended with Cu-Enriched Organic Waste Materials. Ecological Bulletins, (39), p. 53-56.

Szabó, Á. (2017): Magyarországi szőlőültetvények talajának rézszennyezettsége. Szakdolgozat. Szent István Egyetem, Gödöllő.