A termésnövelő talajoltók hatását befolyásoló talaj-növénytani tulajdonságok

Átírás

1 A termésnövelő talajoltók hatását befolyásoló talaj-növénytani tulajdonságok Microbial inoculums affected by the main soil-plant characteristics BIRÓ, Borbála prof. Dr. az MTA doktora, egyetemi tanár SzIE, Kertészettudományi Kar, Talajtan és Vízgazdálkodás Tsz 1018 Budapest, Villányi út

2 TALAJorvoslás TALAJpusztulás TALAJoltás Glomus geospórum sótűrő AM gomba, Hortobágy-EU FP7 MYCOREM project. 2

3 Béres József gondolatai A talaj a növény, az állat és az EMBER számára (is) alapvető éléstár. A föld ásványi részeinek a mezőgazdasági termeléssel együtt járó kizsigerelése, élettanilag a fontos mikroelemek állandó csökkenése megannyi betegség előidézője. 3

4 4

5 Talajdegradációs folyamatok Szerves-anyag csökkenés Víz vagy szél okozta erózió, defláció Tömörödés, szerkezetleromlás Biodiverzitás csökkenése Árvíz, belvíz és talajcsúszás Talajszennyeződés Talaj-fedés, utak, városok Szikesedés savanyodás Várallyay György

6 Agriculture must change , Párizs The way we are producing food and managing soils is no longer acceptable," We need a paradigm shift. Food systems, soils need to be more sustainable, inclusive and resilient said Graziano da Silva. (805 millió ember éhezik) "climate-smart agriculture" "agro-ecology"

7 2015 talajok nemzetközi világéve (ENSZ) a talajok nemzetközi évtizede 2016 a maghüvelyes növények nemzetközi éve A talajkészletek végesek! A talaj feltételesen megújuló és megújítható természeti erőforrás, aminek állapota nem megfelelő használat esetén romlik visszafordíthatatlanul pusztul!

8 TALAJorvoslás? TALAJpusztulás TALAJoltás Glomus geospórum sótűrő AM gomba, Hortobágy-EU FP7 MYCOREM project 8

9 A Rhizobium oltóanyagok a 80-as években a TAKI-ban több ezer hektárra készültek, 4 pillangós növényre (szója, lucerna, lóbab, borsó) Baktoleg oltóanyagok 9 (MTA TAKI)

10 Szója oltás hatása Az oltás eredményes ha a mikroba hiányzik a talajból (új növények, degradált talajok) Bradyrhizobium japonicum Hatása, kg N/ha/év MTA TAKI, 1980-as évek 10

11 Rhizobium oltások hatása Gazdanövény Törzs Gümő (db/növ.) Termés (%) N (%) Lucerna Kontrol ,7 (Medicago sativa) Luc 3/ ,5 Borsó Kontrol ,3 (Pisum sativum) Bor ,2 Lóbab Kontrol ,4 (Vicia faba) Lóbab ,8 Szója Kontrol ,3 (Glycine max) Szója G/3 19, ,9 Bakondi et al,

12 gümőszám (db/50 növény) A biológiai N 2 -kötés csodája! P1N0 P1N1 P1N2 P1N3 P2N0 P2N1 P2N2 P2N3 P3N2 P3N3 műtrágya (kg/ha) Öszzetett gümő Közepes gümő Kicsi gümő N 1 45, N 2 90, N 3 135, N 4 180, kgha -1, Optimális N,P dózis nagy gümőszám P 1 120, P 2 240, P kgha -1 Biró B, CSc értekezés, MTA,

13 USA-Magyar párhuzamos vizsgálatok (tápanyag-kiegésztés hatása) Lucerna biomassza tömege Biológiai N 2 -kötés műtrágyával (bal) és anélkül (jobb) A hazai Rh-S41 törzs jobb volt a hazai talajon. Műtrágyával nagyobb tömeg, de lecsökkent biológiai N 2 -kötés! Az oltás 82 kg N-t, 160 kg P-t, 140 kg K-ot váltott ki! A talaj megfelelő humusztartalma (H=2%) kellett az oltás kellő működéséhez! 13 Matics-Biró et al. (2014): AASW konferencia, Opatija)

14 Az oltás hatása fokozható tápelemkiegészítéssel Gümőszám/100 növény lucerna Lucerna műtrágy ázott kontrol I II III IV V VI VII VIII Talajok Gümőszám/100 növény Lóbab lóbab kontrol műtrágyázott I II III IV V VI VII VIII Talajok A lucerna kevésbé, a lóbab szélsőségesen talaj-függő! Kevés tápanyagkiegészítés javítja a gümőszámot! Biró et al. (1993): Agrokémia és Talajtan, 42:

15 Búza és paprika AM oltása (Triticum aestivum var Spelta, (Capsicum annuum var. Alba regia) Biró, Hegedűs, 2016 Pontos tápanyag- és vízellátás szükségessége, Specifikus gomba-növény kapcsolat, fény, víz szerepe! 15

16 Starter N ( 35kg N/ha)-termésnövelő hatás 3 % -al nő a szemmel borított kalászhossz; 21 % -al nő a termés mennyisége; 99 %-os valószínűségi szinten csökken a Fusarium fertőzöttség; a talaj N mérlege pozitívra javul. Árvay Gyula adatai Kezelés nélkül Baktériumtrágya (3 l/ha)+ 35 kg/ha starter nitrogén

17 A mikrobák tevékenysége csak egy része a talajélet-folyamatoknak! A jó talajban teljes táplálékháló biztosítja a megfelelő működőképességet! 17

18 A talajbiológiai hasznos tevékenység jellege megnyilvánulása Szerves-anyag bontás HUMUSZképződés Táp-elem felvehetőség javítása Mikroelemhiányok mérséklődése FOSZFORoldás és felvehetőség fokozása Nagyobb GYÖKÉR-tömeg Biológiai N2-kötés, P-mobilizálás Növekedésszabályozás Biológiai kontroll Xenobiotikum lebontás Kevesebb műtrágya Környezetszennyezés mérséklése Növényi HORMONOK termelődése Növényerő és növény-egészség Talajeredetű növénybetegségek Fonálférgek és rovarok Gyomok Részleges vagy teljes degradáció Szárazságtűrés Nagyobb VÍZfelvétel 18

19 Hasznos mikroszervezetek az oltóanyagokban Szabadonélők (talajbiota) Azotobacter Bacillus Pseudomonas Trichoderma Mikroalgák és cianobaktériumok Gyökérlakók (rhizobiota) Azospirillum Rhizobium Bradyrhizobium Ekto-mikorrhiza Arbuszkulárismikorrhiza 19

20 A hazai, helyi talajból izolált adaptált törzsek jelentősége! Nem sótűrő Glomus BEG11 Sótűrő hazai Glomus sp. Nem sótűrő hazai gomba- EU-FP7 MYCOREM project 20

21 Biotizáció (talaj- és növény vitalizálás) Hasznos mikroorganizmus termékek alkalmazása (előállítás és feldúsítás). Biotrágya (N,P és mikroelemek felvételének javítása) Nitrogénkötő Rhizobium és P-mobilizáló baktériumok Mikorrhiza gombák Fitostimulátor (növénynövekedést serkentő hormonok) Nitrogénkötő Azospirillum baktériumok egyszikűeken (kukorica, búza, árpa, zab ) Biológiai kontroll ágens (biocid vagy biostatikus anyagok képzése) Trichoderma gombák..stb. A 3 hatás kombinációja is előfordul, térben és időben! 21

22 TALAJorvoslás? TALAJpusztulás TALAJoltás Glomus geospórum sótűrő AM gomba, Hortobágy-EU FP7 MYCOREM project 22

23 A szerves anyag fontossága egy vetésforgóban N-kötés Hajtás Szármaradványok NH3 N átvitel Aratás Trágya Aratás Trágya Búza NO3 Gabona Lucerna köztes Takarmány N-transzfer rhizoszféra Lucerna Lucerna N-akkumuláció N-Akkumuláció N-kötés N-transzfer rhizoszféra N-transzfer Napraforgó Lucerna köztesnövény Burgonya Búza Köztes-növény Trágya NO3 Betakarítás Betakarítás Komposzt Trágya Aratás N-kötés Bonyolult kölcsönhatások. 23 A tápanyag-ellátás biológiai módszerekkel is lehetséges. NH3

24 Gümőszám/10 növény 10 hazai talaj szimbiontás aktivitása! Kicsi Közepes Összetett Két Ramann-féle barna erdőtalaj; eltérő gümőszám és mintázat A semleges ph-n nagyobb a gümőszám! ph=5, ph=7,2 Talajok növekvő ph érték szerint Biró et al. (1993) 10 talajon más-más eredmény. Befolyásol a talaj-minőség, kötöttség, víz, művelésmód, elővetemény, tápanyagok-szerves anyagok!

25 Mikrobák működési határa Gombák száma 10 4 fölött Talaj Erősen savanyú Savanyú Gyengén savanyú Semleges tényező ph- érték 4 4,3 4,5 4,7 5,0 5,1 5,5 5,7 6,0 6,3 6,8 Gazdanövény barack lucerna Gümőbaktériumok rozs, burgonya, dohány Rothasztó baktériumok alma, zab, szőlő búza, szója kukorica, cukorrépa borsó, Azotobacter árpa, paprika, hagyma, Baktérium 4 4,8 12,6 13,6 szám-10 6 Giliszták 120 1,7x10 6 Száma ha -1 Lebomlás A mineralizáció sebessége megugrik. Elemoldódás Elem pótlás Nehézfém (Cd, Cu, Zn, Ni ) toxikusság Ca-kimosódás. mész-trágyázás Kedvezőbb foszfor mobilizálás Mn trágyázás

26 Szférák a talajban Driloszféra (avartakaró) Detritusz szféra (giliszta járatok) Driloszféra (After Beare et al, 1995) Detritusz-szféra avar gombák hifa levél víz nitrát tápanyag transzport ásványi talaj

27 A talaj szerkezete

28 Fizikai talajféleség (textúra) megállapításának helyszíni módszerei Homok Vályog Agyag HEFOP

29 calcareous chernozem calcareous sandy soil acidic forest soil acidic sandy soil Mikrobaszám és talajtípus 8 évi tartamhatása a szennyvíziszapoknak 7,8 7,6 7,4 7,2 7 6,8 6,6 6,4 6,2 6 lgcfu calcareous chernozem Összcsíra total bacteria -soils calcareous sandy soil acidic forest soil acidic sandy soil 5 lgcfu coliforms - soils Kórokozók % M% - mycorrhizal colonisation at different heavy metal Növekvő nehézfém-dózisok dosage (average values with LSD) Zn0 Zn2,5 Zn5 Zn10 Zn20 Cr0 Cr2,5 Cr5 Cr10 Cr20 NPK Doses M% -mycorrhizal colonisation in different AM gomba soil types (average values with LSD) Az élelmiszer-biztonsági kórokozók a savanyú talajban feldúsúlnak, a hasznos gombák száma csökken!. Biró B, OTKA kutatási eredmények % calcareous chernozem calcareous sandy soil Soil types acidic forest soil acidic sandy soil

30 Bioeffektív kezelés szennyezett talajon Adalékanyag Termék Működése Ca-peroxid (70% CaO2) Bioszén (0,8 mm, 834 m2/g) Hoagland oldat, 1-es erősségű IXPER 70 CG, Solvay Chemicals Németország Norit ROX 0,8 Nortit AC, Hollandia Lassú feltáródású oxigén (O2) Védő felület, tápanyagok Makro és mikroelemek Felvehető (N,P,K, tápelemek (10- Mg,Mn,Fe,B,Zn,Cu,Mo) féle) Pseudomonas baktériumok Oxigén, bioszén (0,5%, 14 kg/ha), táp-elemek! 100-szor több mikroba még hideg stressz hatására is, ha van megélhetés! (4 oc-on). EU-Fp7 projekt, Libisch, Biró et al. 2000, Environmental Technology, 33:

31 Fluoreszcein (µg/ml) AM-EM és kukorica (Pioneer PR37F73) Össz-mikrobiális aktivitás 5,00 b b 4,50 b 4,00 3,50 3,00 a 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 AM EM EM AM KONT. Az AM gomba-oltás 12%-al nagyobb szemtermést adott (12,8 t/ha) a kontroll pedig (11,49 t/ha). Ősszel 40t/ha tehéntrágya! 31 Kiss D. R, szakdolgozat, SZIE, 2017

32 Kitenyészthető csíraszámok (CFU/g) Aerob szervezetek Mikroszkópikus gombák Anaerob jar, Anaerocult gázgenerátor rendszer (Merck) Anaerob csíraszám

33 Bioeffektív megoldások ( Közvetlen vagy közvetett pozitív hatások Működőképesség, funkciók Biológiai törvényszerűségek aktiválása Ököszisztéma szemlélet: Mikrobiológiai oltóanyagok Komposztok és fermentációs technológiák (szerves anyagok, táplálék a mikrobáknak), Növényi és alga-kivonatok, levél,hajtáskezelések Cél: a műtrágya és peszticid-felhasználás kiváltása, csökkentése. 33

34 Záró gondolatok! A hiányzó talajtulajdonság NEM Csak biológai lehet! A szerves anyagok visszapótlásával mikrobiális oltás is egy lépésben megvalósul Vizsgálni kell a fizikai-kémiai tulajdonságok mellett a talaj-élet-aktivitást is is! A növény-talaj-rendszer irányított, tudatos (tudásos) művelése a legjobb BI Oeffektív megoldás! 34

35 Köszönetnyilvánítás 1) Eu-Kp7-BIOFEKTOR ( Resource Preservation by Application of BIOefFECTORs in European Crop Production (Grant Agreement no ) 2) BIOCHAR Biochar szilárd mikrobiológiai hordozó és EM előállításának, felhasználási technológiájának kisérleti fejlesztése a talajminőség javítására (Piac ) 3) További támogatók: MMT, MTA-DAB-TAKI, EIP-AGRI, COST Kísérleti terület, SZIE, Soroksár: Kertészettudományi Kar, Talajtan és Vízgazdálkodás Tanszék, Ökológiai és fenntartható gazdálkodási rendszerek Tanszék 35 talajbirologia@gmail.com