DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS KEREKES GÁBOR

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS KEREKES GÁBOR KESZTHELY 2005.

VESZPRÉMI EGYETEM GEORGIKON MEZŐGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR NÖVÉNYTERMESZTÉSI ÉS KERTÉSZETI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA Témavezető: Dr. habil. FISCHL GÉZA a mezőgazdasági tudomány kandidátusa IPARI HULLADÉKBÓL VISSZANYERT FÉMKOMPLEXEK HATÁSA FUSARIUM CULMORUM (W. G. Smith) SACCARDO ÉS SCLEROTINIA SCLEROTIORUM (Libert) DE BARY NÖVÉNYPATOGÉN GOMBÁKRA ÉS FELHASZNÁLÁSUK LEHETŐSÉGE A NÖVÉNYVÉDELEMBEN Készítette: KEREKES GÁBOR Keszthely 2005.

IPARI HULLADÉKBÓL VISSZANYERT FÉMKOMPLEXEK HATÁSA FUSARIUM CULMORUM (W. G. Smith) SACCARDO ÉS SCLEROTINIA SCLEROTIORUM (Libert) DE BARY NÖVÉNYPATOGÉN GOMBÁKRA ÉS FELHASZNÁLÁSUK LEHETŐSÉGE A NÖVÉNYVÉDELEMBEN Értekezés doktori (PhD) fokozat elnyerése érdekében Írta: Kerekes Gábor Készült a Veszprémi Egyetem Növénytermesztési és Kertészeti Tudományok Doktori Iskola keretében Témavezető: Dr. habil. Fischl Géza Elfogadásra javaslom (igen/nem) (aláírás) A jelölt a doktori szigorlaton %-ot ért el, Keszthely,. a Szigorlati Bizottság elnöke Az értekezést bírálóként elfogadásra javaslom: Bíráló neve (.) igen/nem (aláírás) Bíráló neve (.) igen/nem (aláírás) A jelölt az értekezés nyilvános vitáján %-ot ért el Keszthely, a Bírálóbizottság elnöke A doktori (PhD) oklevél minősítése az EDT elnöke

4 Tartalomjegyzék TARTALOMJEGYZÉK... 4 1. BEVEZETÉS... 10 1.1. A TÉMA IDŐSZERŰSÉGE... 10 1.2. A MUNKA CÉLKITŰZÉSEI... 12 2. IRODALMI ÁTTEKINTÉS... 14 2.1. HULLADÉKBÓL ÚJRAHASZNOSÍTOTT FÉMEK... 14 2.2. A NÖVÉNYVÉDELEMBEN ENGEDÉLYEZETT RÉZ-, CINK- ÉS VAS- TARTALMÚ HATÓANYAGOK ÉS HATÁSMÓDJUK... 15 2.3. RÉZ TETRAMIN HIDROXID, CINK TETRAMIN HIDROXID ÉS VAS SZÉNHIDRÁT EDDIG ISMERT TULAJDONSÁGAI A NÖVÉNYTERMESZTÉSBEN ÉS NÖVÉNYVÉDELEMBEN... 19 2.4. A VIZSGÁLATOKBAN SZEREPLŐ GOMBÁK JELLEMZÉSE... 23 2.4.1. FUSARIUM CULMORUM (W. G. SMITH) SACCARDO... 24 2.4.1.1. Tünettan... 24 2.4.1.2. Védekezés a Fusarium culmorum okozta megbetegedés ellen... 27 2.4.2. SCLEROTINIA SCLEROTIORUM (LIBERT) DE BARY... 29 2.4.2.1. Tünettan... 30 2.4.2.2. Védekezés a fehérpenészes szár- és tányérrothadással szemben... 32 3. ANYAG ÉS MÓDSZER... 35 3.1. TENYÉSZETEK FENNTARTÁSA... 35 3.2. KONÍDIUM CSÍRÁZÁS GÁTLÁSÁNAK MEGHATÁROZÁSA... 37 3.2.1. A MÓDSZER, A KÉSZÍTMÉNYEK ÉS A DÓZISOK ISMERTETÉSE... 37

5 3.2.2. A FUNGICIDEK TÖMÉNYSÉGÉNEK BEÁLLÍTÁSA... 39 3.3. AGAR DIFFÚZIÓS MÓDSZER ALKALMAZÁSA... 40 3.3.1. A MÓDSZER, A KÉSZÍTMÉNYEK ÉS A DÓZISOK ISMERTETÉSE... 40 3.3.2. INKUBÁLÁS... 41 3.3.3. A FUNGICID HATÁS ÉRTÉKELÉSE... 42 3.4. A SCLEROTINIA SCLEROTIORUM SZKLERÓCIUMOK, VALAMINT NAPRAFORGÓKASZATOK KEZELÉSE ÉS VIZSGÁLATA... 42 3.4.1. A MÓDSZER, A KÉSZÍTMÉNYEK ÉS A DÓZISOK ISMERTETÉSE... 42 3.4.2. A FUNGICID HATÁS ÉRTÉKELÉSE... 44 3.5. BÚZASZEMEK BELSŐ FUSARIUM FERTŐZÖTTSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA... 45 3.5.1. A MÓDSZER, A KÉSZÍTMÉNYEK ÉS A DÓZISOK ISMERTETÉSE... 45 3.5.2. A MÓDSZER ALKALMAZHATÓSÁGA ÉS A VIZSGÁLAT VÉGREHAJTÁSA... 49 3.5.3. A PAPAVIZAS-FÉLE SZELEKTÍV TÁPTALAJ ELKÉSZÍTÉSE:... 49 3.5.4. EZERSZEMTÖMEG MEGHATÁROZÁS... 50 3.5.5. CSÍRÁZÁSI SZÁZALÉK MEGHATÁROZÁSA... 51 3.6. SZABADFÖLDI HATÉKONYSÁGVIZSGÁLAT SCLEROTINIA SCLEROTIORUM ELLEN... 51 3.6.1. A KÍSÉRLET HELYE... 51 3.7. AZ ADATATOK STATISZTIKAI FELDOLGOZÁSA ÉS ÉRTELMEZÉSE... 54 3.7.1. A STATISZTIKAI ELEMZÉS FELÉPÍTÉSE... 54 3.7.2. A BOXPLOT BEMUTATÁSA... 55 3.7.3. ÁBRÁK ÉS KÉPLETEK... 56 4. AZ EREDMÉNYEK ISMERTETÉSE ÉS ÉRTÉKELÉSE... 59

6 4.1. KONÍDIUMCSÍRÁZÁS GÁTLÁSA A VIZSGÁLT VEGYÜLETEKKEL... 59 4.2. AGAR DIFFÚZIÓS VIZSGÁLATOK EREDMÉNYE... 76 4.3. BÚZA EZERSZEMTÖMEGÉNEK, CSÍRÁZÓKÉPESSÉGÉNEK, ÉS BELSŐ FUZÁRIUMOS SZEMFERTŐZÖTTSÉGÉNEK VIZSGÁLATA... 88 4.4. TENYÉSZEDÉNYES VIZSGÁLATOK SCLEROTINIA SCLEROTIORUM ELLEN... 102 4.5. A NAPRAFORGÓ SZKLEROTÍNIÁS SZÁRFERTŐZÉSE... 112 5. ÖSSZEFOGLALÁS... 118 6. ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK... 127 7. IRODALOMJEGYZÉK... 129

7 Kivonatok IPARI HULLADÉKBÓL VISSZANYERT FÉMKOMPLEXEK HATÁSA FUSARIUM CULMORUM (W. G. Smith) SACCARDO ÉS SCLEROTINIA SCLEROTIORUM (Libert) DE BARY NÖVÉNYPATOGÉN GOMBÁKRA ÉS FELHASZNÁLÁSUK LEHETŐSÉGE A NÖVÉNYVÉDELEMBEN Munkánkban ipari hulladékból visszanyert fém-komplex vegyületek mezőgazdasági felhasználásának lehetőségét elemeztük. A készítmények Cu tetramin hidroxid, Zn tetramin hidroxid, Cu + Zn tetramin hidroxid és Fe szénhidrát komplex voltak. A disszertáció célja a vizsgálatba vont négy készítmény fungicid tulajdonságainak bizonyítása Fusarium culmorum, illetve Sclerotinia sclerotiorum növénypatogén kórokozókon. Ezen belül választ kívántunk kapni arra a kérdésre, hogy az alkalmazott dózisok között tapasztalunk-e hatékonyságbeli különbséget, azonos dózist alkalmazva a készítmények mutatnak-e eltérő gombaölő tulajdonságot, hogyan alakul a hatékonyság a növénytáplálás szempontjából optimális kijuttatás időpontjában, valamint a kórokozók között tapasztalható-e érzékenységbeli eltérés. Ennek érdekében vizsgálatot végeztünk laboratóriumi körülmények között F. culmorum konídiumokkal, ezek csírázásnak gátlását vizsgálva, szintén F. culmorum propagulumokkal (micélium+konídium tömeg) telepnövekedésük gátlását vizsgálva a készítmények, valamint az alkalmazott dózisok hatékonyságának megítélésére, illetve szabadföldi kalászfuzáriózis vizsgálatot végezve, a készítmények hatását vizsgáltuk az ezerszemtömegre, a csírázóképességre és a belső szemfertőzöttségre gyakorolt hatásuk megítélésében. Sclerotinia sclerotiorum kórokozón vizsgáltuk az eltérő helyen alkalmazott kezelések hatékonyságát tenyészedényes kísérlettel, illetve szabadföldi vizsgálattal két eltérő érzékenységű napraforgó hibriden a készítmények preventív hatékonyságát. Az összes kísérletünkben a Cu tetramin hidroxid bizonyult a leginkább fungicid hatásúnak. Az elért eredmények a legtöbb alkalommal szignifikánsan bizonyultak jobbnak, mint a Zn tetramin hidroxid, Cu + Zn tetramin hidroxid és Fe szénhidrát komplex eredményei, illetve a kontroll készítményként vizsgált rézoxiklorid eredményei. Következtetéseinkben a Cu tetramin hidroxid készítményt jelentős fungicid tulajdonságú készítményként tudjuk jellemezni. A fungicid tulajdonságok tekintetében a második helyen a Cu + Zn tetramin hidroxid készítmény szerepelt a vizsgálataink szerint. A kísérletek jelentős részében hatékonysága meghaladta mind a Zn tetramin hidroxid, mind a Fe szénhidrát komplex eredményét. Hatékonyságban az eredményei azonos vagy jobb számértékekkel voltak jellemezhetők, mint a rézoxiklorid eredményei, amelyektől néhány alkalommal szignifikánsan is különböztek. A Zn tetramin hidroxid felülmúlta a Fe szénhidrát komplex hatékonyságát, de et a hatékonyság csak mérsékeltnek volt mondható. A Fe szénhidrát komplex nem igazolt semmilyen mértékű fungicid mellékhatást. Következtetésünkben javasoljuk a Cu tetramin hidroxid okszerű használatát növényvédelmi célzattal.

8 THE EFFECT OF METAL COMPLEXES REGAINED FROM INDUSTRIAL WASTE ON PATHOGENS FUSARIUM CULMORUM (W. G. Smith) SACCARDO AND SCLEROTINIA SCLEROTIORUM (Libert) DE BARY AND THE FEASIBILITY OF THEIR USAGE IN PLANT PROTECTION We investigated utilization of waste regained metal-complexes in agriculture. The investigated products included: Cu tetramine hydroxide, Zn tetramine hydroxide, Cu + Zn tetramine hydroxide and a Fe carbonhydrate complex. The aim of this dissertation was to prove anti fungal properties of the complexes on pathogens such as Fusarium culmorum and Sclerotinia sclerotiorum. We tried to answer the following questions: were there any differences among the investigated complexes regarding fungicide efficacy, was there a visible dose response among the applied dose rates, how did the acceptable efficacy level fit the optimal application time for plant nutrition, was there any difference between the two investigated pathogens regarding their susceptibility In order to get reliable answers laboratory trials were carried out with conidia and propagulii of F. culmorum to determine the ration of conidia inhibited in germination and suppression of mycelium growth. These trials were to prove the existence of an expected dose response, as well. Field trials were set up on wheat to evaluate the influence of the complexes on thousand grain weight, germination ability and internal kernel infection. We investigated the efficiency of the products in different applications such as sunflower seeds, soil and sclerotia of S. sclerotiorum in a pod trial. The effect of the products on S. sclerotiorum was compared in a field trial on two sunflower hybrids with different susceptibility to stem rot disease. Summarising all trials Cu tetramine hydroxide proved to be the most efficient product among the investigated ones. All the results were significant and Cu tetramine hydroxide outranged all the results of the other products. The differences were also significant. Statistically proven differences were there between Cu tetramine hydroxide and copper-oxy-chloride (applied as reference product), as well. In our conclusions this product could be characterised as showing considerable fungicide properties. The second best fungicide efficacy could be detected by Cu + Zn tetramine hydroxide, which was at least as good in efficacy as the reference, or even better. In many cases these differences could be statistically proven. The product was more efficient than both the Zn tetramine hydroxide and the Fe carbohydrate complex. Zn tetramine hydroxide produced a better performance than Fe carbohydrate complex with moderate efficiency. Fe carbohydrate complex did not show any fungicide properties. Cu tetramine hydroxide can be recommended for plant protection purposes in the future.

9 WIRKUNG VON METALLKOMPLEXEN GEWONNEN AUS INDUSTRIEMÜLL AUF FUSARIUM CULMORUM (W. G. Smith) SACCARDO UND SCLEROTINIA SCLEROTIORUM (Libert) DE BARY PFLANZENPATHOGENE PILZE UND IHRE VERWENDUNGSMÖGLICHKEITEN IM PFLANZENSCHUTZ Untersucht wurden die landwirtschaftlichen Anwendungsmöglichkeiten von Metallkomplexen, wie Kupfertetraminhydroxyd, Zinktetraminhydroxyd, Kupfer- + Zinktetraminhydroxyd und Eisenkohlenhydratkomplexe, gewonnen aus Industriemüll. Die Dissertation erzielte die Fungizidwirkung der untersuchten vier Produkte auf Fusarium culmorum, bzw. Sclerotinia sclerotiorum zu beweisen. Wir beabsichtigten auch Antwort auf die folgenden Fragen zu bekommen: Ist ein Wirkungsunterschied bei den verwendeten Dosierungen zu beweisen; Zeigen die Produkte abweichende Fungizideigenschaften bei gleicher Dosierung; Wie effektiv sind die Produkte, wenn sie zu einem für die Pflanzenernährung optimalen Zeitpunkt ausgebracht werden. Sind Empfindlichkeitsabweichungen unter den Erregern zu finden; Dementsprechend führten wir Laboruntersuchungen mit F. culmorum konidia durch, um die Hemmung der Keimung zu studieren, sowie mit F. culmorum propagulii (Mycelium + Konidiummasse), um die Wachstumshemmung der Produkte zu analysieren. Weiterhin untersuchten wir auf freiem Feld die Fusariumfäule, die Wirkung der verwendeten Dosierungen auf "Tausendsamenbasis auf die Keimung und innere Sameninfektion. Mit den Erregern Sclerotinia sclerotiorum wurde die präventive Wirkung der Produkte in Gefäßversuchen und auf freiem Feld mit zwei verschieden reagierenden Sonnenblumenhybride studiert. In allen Versuchen erwies sich Kupfertetraminhydroxyd durch höchste Fungizidwirkung. Die erzielten Ergebnisse waren meist signifikant besser als die Resultate von Zinktetraminhydroxyd, Kupfer- + Zinktetraminhydroxyd und Fe Kohlenhydratkomplexen, bzw. die Resultate des als Kontrolle dienenden Kupferoxydchlorids. Demzufolge kann Kupfertetraminhydroxid als ein Produkt mit hoher Fungizidwirkung bezeichnet werden. Was die Fungizidwirkung betrifft erwies sich das Produkt Kupfer- + Zinktetraminhydroxyd zweitbester. Seine Wirkung war in den meisten Versuchen besser als der Produkte Zinktetraminhydroxyd, und Fe Kohlenhydratkomplexe. Seine Wirkung war auch messbar besser als die Resultate von Kupferoxydchlorid, wobei auch signifikante Unterschiede festzustellen waren. Zinktetraminhydroxyd war viel wirkungsvoller als Fe Kohlenhydratkomplexe, aber diese Wirkung war nur mittelmäßig. Eisenkohlenhydratkomplexe konnten keine Fungizidwirkung aufweisen. Deshalb kann die zielgesetzte Anwendung von Kupfertetraminhydroxyd Produkten in dem Pflanzeschutz vorgeschlagen werden.

10 1. Bevezetés 1.1. A téma időszerűsége Az iparszerű termelés velejárója melléktermék és a hulladék. A növekvő igények kielégítésére növekvő mennyiségben állítunk elő javakat és ezzel párhuzamosan hulladékot is. Az ipar fejlődésével a hulladék elhelyezése változott. A kezdeti időben felhalmozták félreeső helyeken, majd a későbbiekben elszállították, anyagminőségtől függően égették, folyókba engedték, föld alá süllyesztették. A környezetben tapasztalható mind nagyobb kedvezőtlen változások, felhívták a figyelmet arra, hogy felelősséggel tartozunk a bennünket körülvevő világgal szemben. Az egyre nagyobb mennyiségű hulladék környezetvédelmi megítélése megváltozott és ezt követően a hulladékot már külön gyűjtötték, válogatták és megsemmisítették. A legújabb kor felismerte, hogy a hulladékban érték rejlik, így elkezdődött a hulladékok újra hasznosítása, a hasznos anyagok kinyerése. Magyarország szintén végigjárta a hulladékkezelés lépcsőfokait. Ipari termeléssel hazánkban is jelentékeny mennyiségű és nagy gondot jelentő hulladék képződött. A sárisápi Új Élet MgTsz Galvánüzemében évente változó mennyiségű, kb. 400-500 m 3, főleg réz-klorid tartalmú hulladék keletkezett. E hulladék tárolása nehezen oldható meg. Hasonlóan, igen nagy mennyiségű savas ZnCl 2 hulladék keletkezett a balatonfűzfői

11 Nitrokémia Ipartelepek Ioncserélő gyantaüzemében szerves polimerekkel szennyezve (Szakál 1990). A hulladék keletkezését a legtöbb cég titkos adatként kezeli, a felhalmozott mennyiségekről a vállalkozások nem számolnak be nyilvánosan, ezért csak elgondolni lehet, mekkora hulladékmennyiség képződik a nagyvállalatoknál, ha a termelési volumenében kis Elem Bt. (Mezei 1992) tonnás nagyságrendű keletkezett réz-, cink-, illetve egyéb mikroelem-tartalmú hulladékot ismer el. Ezek az anyagok elsősorban nagy mennyiségük miatt minősülnek veszélyes hulladéknak. Igazi veszélyes hulladék azonban akkor válhat belőlük, ha hulladékdepókban tárolva egyéb anyagokkal keverednek. A hulladék kezelése mára már szabályozottá vált. A Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium által szabályozott módon szállítható, tárolható. Pontos nyilvántartási számok ( V számok) alapján a hulladékok mennyisége megismerhető, útja nyomon követhető. A KvVM elektronikus adatbázisában a V31209, V31638, V35309, V35333, V51104, V51105, V51301, V51302, V51307, V51525 és V52712 (Anonim 1996) nyilvántartási számokon futó hulladék mennyisége 1996 és 2001 között 9500 és 18500 tonna között mozgott cink esetében, míg rézből 1500 és 14300 tonnát jelentettek be évenként. Ugyanakkor csak a növénytáplálásban 253 tonna réz- és 965 tonna cinkhiány mutatkozik évente (Tölgyessy 1978). Ebből is kiderül, hogy az ilyen hulladékok fontos mikroelemtartalmuk miatt a mezőgazdaság számára hasznosíthatóak, amennyiben megfelelő átalakítással sikerül nagy tisztaságban kinyerni azokat. Tölgyessy (1978) adatai alapján csak a növénytáplálásban az összes cink- és rézhulladékunk legalább egy tizedét lehetne elhelyezni,

12 olyan módon, hogy még a termelés minőségi és mennyiségi mutatói is javulhatnának. 1.2. A munka célkitűzései A dolgozatban négy olyan mikroelemeket tartalmazó készítmény növényvédelmi hatását mutatjuk be, amelyek előállítása veszélyes hulladékokból történik. A négy vizsgált készítmény a Cu tetramin hidroxid, a Zn tetramin hidroxid, Cu + Zn tetramin hidroxid és a Fe szénhidrát komplex. Mind a négy komplex már kipróbálásra került a növények mikroelem visszapótlásában más szerzők által. Célunk volt válaszokat adni a következő kérdésekre: Tulajdonságaik vagy mellékhatásuk alapján hasznosíthatók-e a vizsgált vegyületek a növénytermesztésben, mint pl.: növényvédő szerek? A növénytáplálás szempontjából optimális időpontban kijuttatott készítmények nyújtanak-e fungicid hatást? Tapasztalunk-e hatékonyságbeli eltéréseket az alkalmazott dózis függvényében? Léteznek-e hatékonyságbeli különbségek a vizsgált készítmények között? Hogyan alakul a vizsgált készítmények gombaölő hatásának megítélése hasonló hatásmechanizmusú vagy egyéb, engedélyezett készítményekhez hasonlítva?

13 Mutatkozik-e érzékenységbeli különbség a vizsgálatokban szereplő kórokozók között az egyes készítményekkel szemben? A vizsgálatokban szereplő készítmények hatását olyan növénypatogén mikroszervezeteken kívántuk ellenőrizni, amelyek nagy gazdasági jelentőséggel bírnak. Ilyen általános feltételnek megfelelhetnek egyrészt jelentős termésveszteséget okozó és sok gazdanövénnyel rendelkező kórokozók, másrészt Magyarországon nagy termőterületen termesztett növénykultúrákat károsító kórokozók, harmadrészt olyan kórokozók, amelyek a humántáplálkozásban vagy állati takarmányozásban használt növényekben, növényi részekben okoznak nehezen vagy nem kijavítható minőségi leromlást. Tekintettel ezekre a követelményekre, a vizsgálatokat Fusarium culmorum (W. G. Smith) SACCARDO és Sclerotinia sclerotiorum (Libert) DE BARY növénypatogén gombákkal végeztük.

14 2. Irodalmi áttekintés 2.1. Hulladékból újrahasznosított fémek A hulladékban található fémek átalakításokkal nyerhetőek ki. Az átalakítási fázisok a kiinduló anyag összetételétől függenek. Összetettebb hulladékból csak több lépcsőben lehetséges a fémek visszanyerése. Rézhulladék esetében a Cu 2+ állapotba hozott réz-ion megkötése történhet piroll és tiofén komplex vegyület alakjában. Ez porózus agyagásványra, a konkrét esetben zeolitra adszorbeálható vagy ionosan köthető (Végh et al. 2001). Az ilyen módon előállított anyagot vizsgálták Cik et al. (2000). Hatása csak a gombák esetében volt meggyőző, baktériumok szaporodását kevésbé gátolta. Ugyanakkor zeolitos mikroelem pótlás jó eredményeket hozott a növénytermesztésben (Puschenreiter és Horak 2001). Mezei (1991) nagyon finomra őrölt dolomitporral vont ki rezet és cinket galvánhulladékból. Cik et al. (2001) javaslatot tesz olyan átalakításra, ahol a kinyerni kívánt fém-ionok a centrális atom szerepét töltik be. A centrális atomhoz több, eltérő ligandum kötődhet és így létrejöhetnek Me tetramin hidroxid, Me-laktát és Me-szénhidrogén komplexek (ahol az "Me" fémet jelöl). A peszticidek jól megválasztott alkalmazása - többek között - a termés minőségét és/vagy mennyiségét hivatott javítani, növelni (Schmidt et al. 1996a). Cook et al. (1999) szignifikánsan eltérő terméseredményeket mértek a gabonabetegségek elleni védekezések időpontjainak (10 időpont) helyes megválasztásával. Kajdi et al. (1994) réz amin komplex (mint mikroelem-visszapótlás) kijuttatási időpontját és dózisát vizsgálta.

15 Jelentős eltéréseket közölnek mind a termés, mind a beltartalmi mutatók alakulásában. A rosszul megválasztott alkalmazási időpontok vagy készítmények okozhatnak azonban a kívántakkal ellentétes eredményeket is (Szentpétery et al. 2000). 2.2. A növényvédelemben engedélyezett réz-, cink- és vas-tartalmú hatóanyagok és hatásmódjuk A réz, a cink és a vas optimális mennyiségben esszenciális elemnek számít (Eide 1998). A réztartalmú fungicidek az engedélyokiratok szerint négy kategóriába oszthatók, úgy, mint csávázószerek, gombaölő szerek, lemosó szerek és fasebkezelő szerek. A Növény- és Talajvédelmi Szolgálat engedélyezési részlege 2005 május 10-én kérdésemre közölte, hogy 11 réz-hatóanyag van jelenleg forgalomban 50 különböző készítményben. Cinkhatóanyagból jelenleg kettő van forgalomban két készítményben, míg vas-iont tartalmazó hatóanyagból szintén kettő rendelkezik hatályos engedéllyel két készítmény formájában (Tót Erika személyes írásbeli közélse nyomán). A fémionokat tartalmazó gombaölő szerek közül a szakirodalom legrészletesebben a réz-iont tartalmazó hatóanyagokkal foglalkozik. A rézion a hatását a piroszőlősav-dehidrogenáz enzimrendszer gátlásával fejti ki elsősorban, de a citrát ciklusban is rendellenességeket okoz. Általános sejtméreg valamennyi élőlény számára, de a gombaszövetben aktívan feldúsul alacsony külső koncentráció mellett is, így a fungicid hatás eléréséhez szükséges dózis még nem éri el a többi szervezetre káros küszöböt. A fehérjék nem-specifikus roncsolását idézi elő (Ware 1982,

16 Nosticzius 1992). Az eddig ismert réztartalmú szereknél a Cu 2+ -ion a levegőben lévő széndioxiddal réz(ii)karbonáttá alakul át. A réz-karbonát a gombák által termelt és kibocsátott, savas kémhatású folyadékban lassan oldódva fejtik ki gombaölő hatását. A ditiokarbamát hatóanyagú gombaölő szerek amelyek inkább komplexeknek tekinthetők, mintsem sóknak a spóra- és a micélium-képződésben okoznak zavart. A hatás kifejtésében jelentős szerepe van a cinknek, illetve mangánnak, s így a fungicid hatás bizonyos értelemben fémion-mérgezésnek is tekinthető (Hassal 1969, Virág 1981). A fentiekből következik, hogy a réz- és cinkiont tartalmazó készítmények több helyen avatkoznak be a gombák életfolyamataiba és ebből kifolyólag nem lép fel rezisztencia velük szemben. A vas szintén rendelkezik citotoxikus tulajdonsággal (Kosman 2003). A gombafajok különböző mértékben érzékenyek vagy toleránsak a fém ionokkal szemben. Ez a tolerancia egyik oldalról a gomba által meghatározott, másrészt viszont a konkrét fém-ion is befolyásolja. Egyes gombafajok nehézfém-tartalma mérésekkel igazoltan elérte a szárazanyagára vetített 25 %-ot (Volesky és Holan 1995). Ezek a gombák szerepet kaphatnak a bioszorpció néven ismertté vált tisztítási eljárásban. Sing és Yu (1998) szerint az így kinyert fém mennyisége akár négyszerese is lehet a műgyantás ion-cserélőhöz képest. A réz-ion fungicid hatása régóta ismert és kutatott. Az első növényvédelmi célú felhasználás leírása 1761-ből származik, amikor Zürichben Schulthess 1,5 %-os rézvitriol -al javasolta a búza kőüszög elleni csávázását (Tarjányi 2000). Linhardt a XIX sz. végén Bordeaux-i és egyéb keverékekkel kísérletezett burgonyán és gyümölcsfákon gombák ellen, valamint csávázószerként vizsgált szintén réztartalmú

17 készítményeket, elsősorban réz-szulfátot (Bognár 1994). Már a XIX század elején is állítottak be kísérleteket nemcsak a rézvegyületek hatásának vizsgálatára, hanem annak megállapítására, hogy a hatás hogyan függ a koncentrációtól (Dudgeon és Bolland 1916). Több kutató vizsgálta a rézion baktericid tulajdonságait is és kapott pozitív eredményeket (Lewocz 1992, Zhang et al. 1993, Tarjányi et al. 1999). Ross (1997) széleskörű irodalmi áttekintést nyújt a cink felvételéről, Kosman (2003) a vas felvételéről élesztő- és fonalas gombákban. Glükóz hiányában kisebb mennyiségű a gombaszövetbe bekerült cink-ionok mennyisége. Kosman (1997) közli, hogy a réz-ion előnyben részesíti a nitrogén tartalmú ligandumokat, a mangán-ion az oxigén tartalmúakat, míg a cinknél diamin komplex kerül megemlítésre. Valószínűsíti, hogy bármilyen ligandumhoz kötötten legyenek jelen a fémek, a gombaszövetbe "szabad" ionként jutnak be, valamint, hogy ezek a fémionok azonos "szállítókat" vesznek igénybe. A gombaszövetben, optimális mennyiségben a funkciójuk ismét eltérő. A cink elsősorban hidroláz enzimek prosztetikus csoportjában található, a vas az O - 2 gyököt aktiváló enzimben fordul elő, a réz pedig nélkülözhetetlen a szuperoxid detoxifikációjához (Cu/Zn-szuperoxid diszmutáz), citokróm c oxidáz kofaktora. A felvételükhöz általában magasabb oxidációs állapotból alacsonyabba kell jutniuk (Eide 1998, Józsa 1999). A biológiai felvehetőség az optimális szemcsemérettel és komplex formájú aktív Cu 2+ -ionokkal növelhető (Tarjányi 2000). A fém-ionok bejutása a gomba szövetébe meglehetősen gyors: réz-ion esetében Sing és Yu (1998) vizsgálataiban már az első 20 percben telítődött a gombaszövet és a felvételi görbe horizontálissá vált. Geotrichum

18 candidum gombánál a réz-ion logaritmikus koncentrációja lineáris mértékben csökkentette a gomba glükóz-felhasználását, vagyis gátlón hatott a fejlődésére (Jacobsen 1995). A rézfelvétel enyhén savas közegben gyorsabb, mint enyhén lúgosban. Cink esetében mindkét tartományban (ph 5 és ph 7) közel azonos volt a felvétel (Demon et al 1988). Ugyanakkor a kationok felvételére más kationok negatívan is hathatnak mind a növények, mind a gombák esetében és ez az antagonizmus megfigyelhető a Cu és a Zn között is (Mann és Takkar 1983, Kosman 1997, Ross 1997). Trehan et al. (1995) levélkezelések eredményességéről számolnak be Phytophthora infestans kórokozóval szemben Zn-, Cu- és Mo-ionokat tartalmazó vegyületek alkalmazása esetén. Réz-krómium-arzenátok esetében Chou et al. (1974) úgy találta, hogy a vizsgált kórokozók esetében akár 40-szeres érzékenységbeli különbségek is mutatkoznak. Hecht-Buchholz et al. (1998) vizsgálatában a cinkhiányban szenvedő növények mesterséges Fusarium oxysporum fertőzésre sokkal kifejezettebb tüneteket mutattak, mint azok, amelyek a fertőzéssel egy időben cink visszapótlásban is részesültek. Paradicsomon a Fusarium oxysporum által okozott hervadást csökkentette mind a Cu-EDTA, mind a Zn-EDTA komplex, mind pedig a Cu-, Zn-, Mo-EDTA (1:1:1 arányú) keveréke (Duffy és Défago 1997). Kiss és Kulcsár (1997) cukorrépán végzett kísérletük alapján beszámoltak arról, hogy a nyomelemekkel együtt kijuttatott fungicidek és a B-lombtrágya jobban érvényesült, mint nélkülük. Gyurcsik és Nagy (2000) különböző réz-, vas- és cink-komplexek stabilitási állandójának meghatározását végezték el és utalnak a fém-ion ligandum kialakíthatóságának lehetőségeire. Megállapítják, hogy a réznek az

19 ammóniával a ph függvényében különböző ligandumú komplex vegyület kialakítására nyílik lehetősége. Szakál (1990) szerint a növények diamin, triamin és tetramin alakban hasznosítják, veszik fel a réz-komplex vegyületet. 2.3. Réz tetramin hidroxid, cink tetramin hidroxid és vas szénhidrát eddig ismert tulajdonságai a növénytermesztésben és növényvédelemben A réz tetramin hidroxid és cink tetramin hidroxid vegyületek engedéllyel rendelkező növénytápláló anyagok. Előállításuk szabadalommal védett, lajstromszámuk: 29045/89 illetve 194143. A vasszénhidrát vizsgálat és engedélyeztetés alatt van. A mikroelektronikában és felületkezelő-iparban keletkezett melléktermékek, hiába rendelkeznek nagy mikroelem-tartalommal, nyers, az ipari folyamatból kikerült formában alkalmatlanok a mezőgazdasági hasznosításra. Megfelelő átalakítási folyamatok során elérhető a megkívánt nagy tisztaságú végtermék előállítása. Réz tetramin hidroxid és cink tetramin hidroxid előállításának vázlatos ábrázolása az 1. és 2. ábrán látható. Gabonában és kukoricában a réz tetramin hidroxid és cink tetramin hidroxid vegyületek növénytápláló hatását vizsgálták. Kukoricában Csathó et al. (2002) cinkhiány megszüntetésére levéltrágyaként Zn hexamint adagolt. Szintén kukoricában termésnövelő hatást mutatott ki Szakál (1989) Cu + Zn tetramin hidroxid hatására. Több szerző, különböző feltételek mellett beállított kísérlettel is szignifikáns termésnövekedést igazolt búzában Cu tetramin hidroxid, Zn tetramin hidroxid vagy a kettő együttes kijuttatása esetén, vagy kombinációban N-

20 műtrágyával, egyszeri vagy többszöri kijuttatás mellett (Szakál et al. 1997, Szakál és Petróczki 1997, Szakál et al. 1998, Schmidt et al. 2000b, Leitner et al. 2001). Közleményeikben a fővirágzás idejét emelik ki, mint az egyik lehetséges kijuttatási időpontot a termésátlagok növeléséhez. Szakál et al. (1994) terméstöbbletet igazoltak Cu + Zn tetramin hidroxid hatására burgonyában kezeletlen kontrollhoz és rézoxikloridhoz képest. Ugyanebből a szabadföldi vizsgálatból származó gumókon jelentősen kisebb mértékű szöveti rothadást idézett elő a Phytophthora infestans és a Fusarium solani kórokozó Cu illetve Cu + Zn tetramin hidroxid kezelés hatására. Réz tetramin hidroxid és cink tetramin hidroxid baktericid hatását vizsgálta Schmidt et al. (1997a) szintén burgonya tesztnövényen Erwinia carotovora-val szemben. A szerzők megállapították, hogy a rézoxikloridhoz képest a réz tetramin hidroxid önmagában is, de különösképpen cink tetramin hidroxiddal kombinációban szignifikánsan csökkentette a gumón a rothadó felület nagyságát. A cink komplex önmagában szintén kedvező hatást mutatott.

21 Pont-vonal agitátor és filmreaktor Savas réz klorid Szűrés Membrán reaktor talajtrágyázsra használható réz-tetraminhidroxid complex Szennyezés (Műanyag, fémek) Ammónia Pont-vonal agitátor és filmreaktor Vákumszivattyú Réz-tetraminhidroxid complex 1. ábra. Réz tetramin hidroxid komplex előállításának vázlatos bemutatása (Schmidt et al. 2000a). Réz tetramin hidroxid hatását vizsgálta Szakál és Schmidt (1997) hét gombafajon több koncentrációban (10, 100, 1000 és 3000 mg/l) agardiffúziós tesztben. Kontrollként rézoxikloridot használtak. Botrytis cinerea esetében egyik koncentráció és egyik szer sem képezett gátlási zónát. Bipolaris zeicola esetében nem volt szignifikáns eltérés a két vegyület gátlási zónái között. A többi gombafajnál a réz tetramin hidroxid hatása felülmúlta a rézoxiklorid hatását. Alternaria alternata és Penicillium spp. esetében a gátlás 3000 mg/l koncentrációban jelentkezett, Fusarium graminearum és Trichothecium roseum esetében

22 1000 mg/l koncentrációban, míg Rhizopus nigricans gombafajnál a gátlási zónák már 100 mg/l töménységnél kialakultak. Ammónia, KOH Savas cink klorid Keverés Pont-vonal agitátor Pont-vonal filmreaktor Cink-tetraminhidroxid complex Vinasz, tejsav Polimer maradványok Keverés Ammónia Cink-tetraminhidroxid complex 2. ábra. Cink tetramin hidroxid komplex előállításának vázlatos bemutatása (Schmidt et al. 2000a). Laboratóriumi körülmények között vizsgálták Schmidt et al. (1996b) réz tetramin hidroxid és cink tetramin hidroxid vegyületek hatását Phytophthora infestans és Fusarium solani kórokozókkal szemben burgonya gazdanövényen. Phytophthora infestans gomba esetében a gumóból készített korongok felületét borító micélium-szövedék nagyságában és a gumó szöveti rothadásának a mértékében mind a réz

23 tetramin hidroxid, mind a cink tetramin hidroxid szignifikánsan jobbnak bizonyult a rézoxikloridhoz képest. Fusarium solani gomba vizsgálatakor szintén a gumókorongot borító micélium-szövedék nagyságában és a nekrotizált gumófelület mértékében bizonyultak jobbnak a vizsgált anyagok a kontrollhoz képest. Szintén Phytophthora infestans és Fusarium solani kórokozókat vizsgálva Szakál et al. (1996) réz tetramin hidroxid hatására már 10 mg/l koncentrációban a rajzóspóra-képződés csökkenését észlelte, míg 100 mg/l koncentrációnál képzésük teljes mértékben leállt. Szántóföldi kísérletben Zineb 80 WP és Rézoxiklorid 80 WP hatását múlta felül a réz tetramin hidroxid és cink tetramin hidroxid együttes kijuttatáskor burgonya állományra (Szakál et al. 1992). 2.4. A vizsgálatokban szereplő gombák jellemzése A kísérleti munkánk során tesztkórokozónak Sclerotinia sclerotiorum és Fusarium culmorum kórokozókat választottuk. A legfrissebb átfogó, magyar nyelven megjelent mikológiai munkában Szécsi et al. (2003) Aisworth és Bisby 1995-ös rendszertanát veszi át. Ezek szerint a S. sclerotiorum az apotéciumos gombák közé (Ascomycota törzs) tartozik, a F. culmorum ivaros szaporodás ismeretének hiányában nem sorolható be. Kövics (2000) szerint a mitospórás gombák közé (Deuteromycota törzs) tartozik.