A mikrobiológiai készítmények hatékonysága

Átírás

1 A mikrobiológiai készítmények hatékonysága A tápanyagok mobilizálása Gecseg Andrea Gödöllő, II. Pest Megyei Szakmai nap a Tápanyaggazdálkodásról

2 Az egészséges talajéletért A talajszerkezet és talajélet az egyoldalú műtrágyázás, a fokozódó környezeti terhelés, vegyszerorientált művelés hatására az elmúlt évtizedekben jelentősen romlott. a talajok savanyodása mellett agronómiailag fontos mikroorganizmusok számának csökkenését figyelték meg

3

4

5 Élő szervezet Számuk 1 gramm talajban (CFU) Baktériumok Sugárgombák Gombák Algák Egysejtűek Nematoda 1,5 1 gramm talajban található élő szervezetek száma (Batey, 1988)

6 Az egészséges talajéletért A gazdasági jövedelmezőség mellett az egészséges élelmiszerek előállítása és a környezetvédelem is azonos hangsúlyt kapott. Az ökológiai, a biológiai és az agrotechnikai tényezők együttes összehangolása vált szükségessé a termelési és környezeti igényekkel. Termőhelyspecifikus és a növények tápelemigényéhez igazodó trágyázás, és optimális dózisok használata nélkülözhetetlenné vált.

7 A fenntartható gazdálkodás kiegyensúlyozott tápanyaggazdálkodáson, okszerű tápanyag utánpótláson és környezetkímélő technológiák alkalmazásán alapulhat. Az elmúlt évtizedben a környezeti terhelés csökkenését és anyag- és energiatakarékos technológiák nagyobb arányú elterjedése indult útnak.

8 Szármaradványokban található kötött tápanyagok mennyisége Szármaradvány fajtája N P K Kalászos szalma (3 t/ha) kg 2-3 kg kg Kukoricaszár (5 t/ha) kg 4-6 kg kg Napraforgó (4 t/ha) 4-5 kg 3-4 kg kg Repce (1-1,5 t/ha) kg 4-6 kg kg Pillangós elővetemény: egyéves nyári elővetemény (30-50 kg/ha)

9 Mikrobiológiai talajoltók A készítmények talaj-növény rendszerben kifejtett komplex hatásairól kevés tudományos adat áll rendelkezésünkre. talajélet serkentése talajok termékenységének javítása növényi terméshozamok növelése

10 A talajoltás előnyei Tápanyag mobilizálás, felvehetőség javítása Szerves anyag lebontás Humuszképzés, mineralizáció Talajszerkezet javítás Növekedés serkentése, gyökértömeg növelés Ellenállóság és szárazságtűrés növelése

11 Mezőgazdaságban hasznosítható mikroorganizmusok Baktériumok Gombák Hasznos tulajdonságaik Azospirillum sp. Azotobacter sp. Bacillus sp. Bradyrhizobium sp. Cellvibrio sp. Micrococcus sp. Paenibacillus sp. Pseudomonas sp. Rhizobium sp. Flammulina sp. Metarhizium sp. Phanerochaete sp. Trichoderma sp N fixálás P mobilizálás K felszabadítás szárbontás növekedés serkentés ellenállóság növelés szárazságtűrés javítás

12 Növényi tápelemek sokirányú szerepet töltenek be a növények életfolyamataiban a csírázástól az érés bármely szakaszában metabolizmus szintetizáló folyamatok légzés és fotoszintézis egészséges fejlődés minőség, beltartalmi értékek javulása

13 Makroelemek: nitrogén, foszfor és kálium

14 Növényi tápanyagok Liebig féle minimum törvény Mezoelemek: Ca, Mg, S Mikroelemek: B, Cu, Mn, Mo, Zn, Fe és Co

15 A nitrogén körforgalma A biológiailag hozzáférhető nitrogénformák számos ökológiai rendszerben növekedést korlátozó mennyiségben vannak jelen. A mikroorganizmusok nitrogén transzformációs aktivitásuk révén fontos szerepet játszanak a növények számára is hasznosítható nitrogénformák előállításában.

16 A nitrogén körforgalma A nitrogén körforgása az elemi nitrogén megkötésével kezdődik, melynek során a nitrogénkötő szervezetek fehérje formájában beépítik testükbe.

17 A biológiai nitrogén-fixációban az aerob Cyanobacteria, Azotomonas, Rhizobium, Bradyrhizobium, Azotobacter, Azospirillium és anaerob Clostridium, Archaea és Methanobacteria baktériumok vesznek részt Kép: Borsodi Andrea

18 A nitrogén körforgalma Következő lépcső az ammonifikáció folyamata, mely az elhalt élőlények nagymolekulájú anyagainak bomlását jelenti.

19 Az ammonifikáció során ammónia szabadul fel, ammóniából nitrogén-oxidok, nitrit és nitrát keletkezik.

20 A nitrogén körforgalma A nitrifikáció szigorúan aerob folyamat.

21 Az ammóniát oxidáló szervezetek energiát nyernek, a keletkező termék a nitrit. a nitritet más szervezetek nitráttá oxidálják, melynek során szintén energia szabadul fel. A keletkező nitrát felvehetővé válik a magasabbrendű növények számára. Az ammónia nitritté alakítását a Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosovibrio nemzetségbe tartozó szervezetek végzik A nitrit nitráttá alakítását a főként a Nitrobacter és Nitrococcus nemzettség tagjai végzik.

22 A nitrogén körforgalma A denitrifikáció tulajdonképpen anaerob légzés, amely során különböző nitrogén-formák a rendszer számára elérhetetlen nitrogénné vagy dinitrogén-oxiddá redukálódnak.

23 A denitrifikáló baktériumok szervesanyagokat hasznosítanak nitráttal. A folyamat végén elemi nitrogén keletkezik, amely visszakerül a légkörbe. Denitrifikáló mikroszervezetek: Pseudomonas és Alcaligenes nemzetségek. Egyes nitrogénfixáló szervezet képes a denitrifikációra is (Azospirillum brasilense, Rhizobium sp.).

24 Denitrifikálók: Pseudomonas Alcaligenes N 2 O Nitrogénfixálók: Cyanobacteria, Azotomonas, Azotobacter, Bradyrhizobium, Rhizobium, Azospirillum Clostridium, Archaea N 2 denitrikifáció nitrogénfixálás NO 3 - Biomasszában kötött szerves N nitrifikáció NH 4+ asszimiláció ammonifikáció humusz Nitrifikálók: Nitrosomonas Nitrobacter Nitrococcus Nitrospira NO 2 - NH 4 +

25 A foszfor körforgása A természetben majdnem kizárólag foszfátok alakjában fordul elő. Talajban szerves foszfátok formájában. A természetes ökoszisztémákban a foszfor gyakran limitáló tényező, mert az oldott foszfátok mennyisége korlátozott.

26 A foszfor körforgása

27 Számos élettani folyamathoz nélkülözhetetlen fotoszintézis, növényi légzés az energiaközvetítő- és átalakító anyagcsere folyamatok nukleinsavak fontos alkotórésze magtermésekben levő tartalék tápanyagban (fitin)

28 A foszfor körforgása Alapvetően két nagy foszfor készletet kell megkülönböztetnünk: Az egyik a lassan átalakuló, nagy mennyiségben előforduló szervetlen foszfát. A másik egy kisebb foszfát készlet (a teljes foszfor kb. 0,1%-a) üledékekben, lerakódásokban található meg.

29 A foszfor körforgása mállás és oldódás során kerül oldatba foszfát, hidrogén-foszfát és dihidrogén-foszfát ionok formájában szerves kötésben lévő foszfor -heterotróf mineralizáció mikroorganizmusok segítségével élőlények foszfatáz enzimjeik segítségével transzformálják felvehető formába

30 A foszfor körforgása a foszfor körforgalma a szerves és szervetlen foszfátok egymásba alakulása köré szerveződik az átalakításban a mikróbáknak kiemelkedő szerep jut, hiszen a foszfor körforgalom alapvető aktivátorai

31 egyes baktérium és gombafajok képesek szerves savképzésük által a szervetlen foszfor forma felszabadítására szervetlen foszfátok oldatba vitele arbuszkuláris mikorrhiza gombák (AM) foszfát-felvételben betöltött szerepe kiemelkedő a növényi gyökérzet és a gombafonalak közt kialakult kapcsolat révén szimbiózison alapuló anyagcsere történik

32 Foszfor mobilizáció Azotobacter sp. Azospirillum sp. Bacillus megaterium Paenibacillus sp. (P. polymyxa) Pseudomonas sp. (P. fluorescens) Streptomyces albus

33 A kálium körforgalma a kálium körforgása a növények tápanyagfelvételével indul

34 Kálium szerves kötésű formája jelentéktelen, majdnem az egész kálium készlet szervetlen alakban van a talajban

35 A kálium körforgása Talajban lévő összes kálium legtöbb esetben meghaladja a foszfor és a nitrogén mennyiségét. Az összes készletből kevés a növények számára felvehető kálium. A felvett tápanyagok egyrészt a kőzetek mállásából (pl. földpátok) felszabaduló oldható tápanyagokból, más része pedig a talajba vitt szerves- vagy műtrágyából adódik.

36 A felvett ásványi elemek a tarló- és gyökérmaradványok elbomlását követően kerülnek vissza a körforgásba. Cellulóz és ligninbontó baktériumok és gombák Cellvibrio sp. Pseudomonas sp. Trichoderma sp. Phanerochaete sp. dogayusufdokdok/istock

37 Mezo- és mikroelemek feltáródása Ca- és Mg tartalmú ásványok mállásával felszabaduló mész és magnézium egy része megkötődik az agyag- és a humuszkolloidok felületén, másrészük a talajoldatba kelül, ahonnan a növények felvehetik. Mikroelemek feltáródását a talaj kémhatása, mechanikai összetétele, szerves anyag tartalma és biológiai tevékenysége befolyásolja.

38 Mezo- és mikroelemek Egyes mikroelemek (Mo, Fe, Co) serkentőleg hatnak a nitrogén megkötésére. A mikroelemek különféle műtrágya- és levéltrágya készítmények formájában juttathatók a talajba.

39 Tápelemek növényekben betöltött funkcióik alapján 1. Szerves és szervetlen vegyületek alkotói: C, N, P, S, B, Fe 2. Aktivátorok, koenzim-enzimrendszerek alkotói: K, Mg, Ca, Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Na, Cl 3. Redox-rendszerek alkotói: P, S, Fe, Mn, Cu, Mo 4. Ozmoregulátor és elektrokémiai egyensúlyt fenntartók: K, Na, Cl 5. Stimulatív hatású elemek: Co, Cr, Ni,V, Sn, Ti, Sr, Li, Cs, F, Se, Si (DEBRECZENI-SÁRDI, 1999; BOLAN et al., 2005; JARVIE et al., 2012)

40 Végeredmény

41 a talaj tápanyagkészleteinek hozzáférhetősége folyamatossá válik a növények fiziológiai igényei jobban kielégíthetők

42 baktériumtrágyák folyamatosan végzik a szerves maradványok mineralizációját szakszerű alkalmazásával kiegészített műtrágyázással biztos termésnövekedés, fenntartható terméseredmények érhetők el

43 Kép forrása: Wikimedia Köszönöm a megtisztelő figyelmet!