Küzdelem a felvehető foszforért!

A foszfor a szénnel, a hidrogénnel, a nitrogénnel, a kénnel, valamint az oxigénnel együtt ahhoz a hat elemhez tartozik, amely alapvető az élethez. Nem is gondoljuk talán, de bolygónk mai légköre, a fotoszintézis során keletkezett bőséges oxigén jelenléte is foszfor óceáni megjelenésével magyarázható, mely a kiemelkedő kontinensekből oldódott ki évmilliók alatt, és amely elem bőséges elérhetőségével az alacsony hatásfokkal fotoszintetizáló cianobaktériumok „magasabb üzemmódba” kapcsoltak, és látták el az óceánokat, majd a légkört még több oxigénnel. Történt mindez a foszfortartalmú molekulák kiváló energiatároló képességéből kifolyólag.

Felfedezése több hordónyi vizeletből

A foszfort az 1600-as években először állati és emberi testnedvben mutatták ki, majd csak utána a növény- és az ásványvilágban, valamint az első elem, melynek ismerjük felfedezőjét, a felfedezés módját és idejét.

A foszfor felfedezője Hennig Brand német katona, kereskedő és alkimista volt, aki az ezüst előállításának módját keresve az emberi vizeletből foszfort nyert ki. Borzasztó mennyiségű állati és emberi vizeletet gyűjtött össze a környező falvakból, az ott élők nem kis megrökönyödésére. 1669 körül egy alkalommal tűzhelyén felforralta a vizeletet, hogy az sűrűbbé váljon. Meglepetésére világító gőz keletkezett.  Ahogy az anyag lehűlt, szilárd állagot öltött, és továbbra is különös módon világított. Körülbelül 5500 liter vizeletből állított elő mindössze 120 gramm foszfort saját technológiával, ami alapvetően gyenge „kihozatalt” jelent, mert több mint 600 gramm foszfort is tartalmaz ennyi vizelet.

Ha a talaj foszfortartalmát vizsgáljuk, elmondható, hogy talajban rendszerint van elegendő foszformennyiség, ugyanakkor legnagyobb része vízoldhatatlan formában található és a növények számára felvehetetlen.

A talaj foszforhiányának pótlását, a növények foszforigényének kielégítését hagyományosan foszforműtrágyák kijuttatásával oldjuk meg. Nem hagyható figyelmen kívül azonban a tény, hogy szükség van olyan technológiák, termékek kutatására, amelyek képesek javítani a foszforműtrágyázás hatékonyságát, a terméshozamok növekedésének ígéretével, mely módszerek lehetőség szerint csökkentik a környezetterhelést, a talajok és vízbázisok védelmének érdekében.

Mikroorganizmusok szerepe a feltárásban

A talaj semlegestől eltérő kémhatása esetén a foszfor hajlamos stabil, vízoldhatatlan vegyületeket alkotni más elemekkel. Lúgos tartományban, vagyis mészben gazdag talajokon kalcium-hidrogénfoszfát, savanyú talajokon vas- és alumínium-foszfát vegyületeket képez. E formák – a szerves vegyületek alakjában jelenlévő foszforral együtt – a nem mobilizálható foszforkészletet növelik, melyeket a növények nem tudnak felvenni a talajoldatból.

A talaj élőlényei közül számos mikroorganizmus képes az oldhatatlan szervetlen vagy szerves foszfát mobilizálására, feltárására. Baktériumok, gombák, aktinomicéták (sugárgombák) és algák is képesek erre. Jó hír számunkra, hogy az ismert talajbaktériumok közel 50 %-a képes – kisebb-nagyobb mértékben – oldható formává alakítani a stabil foszfor formákat.

A mechanizmusok, melyeket akár év százmilliók alatt fejlesztettek tökéletesre, sokfélék lehetnek: a szerves savak, sziderofor vegyületek előállítása, protonok kiválasztása, exopoliszacharidok (EPS) vagy enzimek termelése.

Célszerű szétválasztanunk a szervetlen foszfor formák és a szerves foszfor formák feltárásának mechanizmusait. A szervetlen stabil formák oldhatóvá tételét végző mikroorganizmusokat a szakzsargon foszfát-szolubilizáló mikroorganizmusoknak hívja, melyek az oldhatatlan ásványi foszfort, a növények számára is felvehető hidrogén foszfáttá és dihidrogén foszfáttá alakítják. A testükbe épített ionos forma természetesen pusztulásuk után válhat a növények számára elérhetővé. A szolubilizációt végző törzsek által kibocsájtott szerves savak (pl. oxálsav, tejsav, citromsav, glükonsav, stb.) megsavanyítják a környezetüket, ami végső soron foszfát ionok felszabadulásához vezet az ásványi formából, a foszfáthoz kötött kationok helyére H+ ionok épülnek be.

Még két mechanizmus érdemel említést itt. A sziderofor vegyületek olyan komplexképzők, amelyek erős vasmegkötő képességgel bírnak.

A mikroorganizmus jelentős része termel e vegyületekből (közel 500 vegyület ismert) a vashiány ellensúlyozására.

E szideroforok szolubilizáló szerként is működnek az ásványi anyagokban vagy szerves vegyületekben található vas felszabadításában, így például az alacsony pH-n kialakuló vas-foszfátok esetében is. Kiváló sziderofor-termelő képességgel bírnak például a Pseudomonas fajok.

A másik, kevésbé feltárt mechanizmus a mikrobiális exopoliszacharidok (EPS) termeléséhez kapcsolódik. Az exopoliszacharidok olyan polimerek, amelyek főként szénhidrátokból állnak, egyes baktériumok és gombák termelik őket, és választanak ki a sejt külső felületére.

Alapvető funkciójuk van a biofilm létrehozásában, mely védelmet nyújt a telepeknek a külső hatások ellen, óvja őket a kiszáradástól, pH változástól.

Ugyanakkor szerepük van a kálium, foszfor és egyéb elemek oldhatatlan, stabil formáinak feltárásában is. Jelentős mennyiségű EPS-t termelnek, és erőteljes foszfor-szolubilizációs képességet mutatnak – többek között – az Azotobacter fajok.

A szerves vegyületekhez kötött foszfor feltárásának jelentősége szintén alapvető fontosságú a foszfor biológiai körforgásában. Az ebben a folyamatban közreműködő baktériumokat foszfát-mobilizáló baktériumoknak nevezzük. Szerves kötésben a foszfor elsősorban fitin, foszfolipidek és nukleinsavak formájában található. Ezen oldhatatlan formák mobilizációjához, feltárásához a mikroorganizmusoknak speciális enzimekre van szükségük.

A foszfát-mobilizáló baktériumoknak által termelt enzimek egyik csoportja foszfatázok (foszfomonoészterázok), melyek a legismertebbek és a legjobban tanulmányozottak. A környezeti pH-tól függően ezek az enzimek savas és lúgos foszfatázokra különíthetők el, és jellemzően a savas foszfatázokat találunk túlnyomó részt a savas talajokban, míg a lúgos foszfatázokat semleges és lúgos talajokban. Mindezeket ilyen részletességgel csupán amiatt az érdekes tény miatt említettem, miszerint a növényi gyökerek is képesek savas foszfatázokat termelni, ám úgy tűnik, ritkán termelnek nagy mennyiségben lúgos foszfatázokat, amiből adódik, hogy semleges és lúgos talajokban igazán nagy szerepük van a foszformobilizáló mikroorganizmusoknak.

Mikrobiológiai készítmények a növénytermesztés szolgálatában

Magyarország európai viszonylatban is élenjárt és jár a mikrobiológiai, fermentációs ipar kutatásaiban. A kutatás-fejlesztés, a kijuttatási technológiák fejlődése soha nem látott ütemben gyorsult fel napjainkra, ígéretes alternatívákat biztosítva a jövő tápanyaggazdálkodási kihívásaira.

A Phylazonit már évekkel ezelőtt fontos fejlesztési irányként jelölte ki a tápanyag-mobilizáló, elsősorban nitrogénkötő és/vagy foszformobilizáló törzsek kutatását.

A termékek különlegessége, hogy olyan törzseket használunk fel bennük, melyek az adott készítmény funkciójának megfelelően egy időben végzik a növények fejlődésének támogatását – növényi hormonok termelésével, légköri nitrogén megkötésével, kórokozó gombák visszaszorításával, antifungális anyagaik segítségével – és alakítják oldható formává az alacsony és magas pH tartományban lekötött foszfort. Mind a 4-4 törzs képes magas hatékonysággal elvégezni ezt a feladatot többféle mechanizmus útján.

Kísérleteinket labor körülmények között, fitotronos, növénynevelő kamrában elvégzett cserépedényes kísérletekben, kisparcellás kísérletsorozatban, illetve nagyüzemi körülmények között is vizsgáltuk. Labor körülmények között a törzsek foszfor-szolubilizációs képességét kvantitatív (mennyiségi) és kvalitatív (minőségi) módszerrel is elvégeztük. A laboratóriumi kísérleteket növénynevelő kamrás (fitotron kamrás) vizsgálatok követték.

Ezekben a kísérleteinkben a növények nevelését tenyészedényekben végeztük. A kísérlet során tesztnövényként őszi búzát és kukoricát vizsgáltunk. A kísérletek végén növénymintát vettünk, amelynek P tartalmát is meghatározzuk. A kísérlet elején és végén talajmintákból szintén elemtartalom vizsgálatot végeztünk. Elsődlegesen a talaj ammónium-laktát oldható P tartalmának gyarapodását vizsgáltuk, a teljes P tartalomhoz viszonyítva.

Az eredményes fitotron kamrás kísérleteket kisparcellás, szántóföldi vizsgálatok követnek minden esetben.

A nyíregyházi Westsik Vilmos Kutató Intézettel közösen évek óta végezzük ez irányú kísérleteinket, kukorica, napraforgó és búza kultúrákban. A talaj foszfor tartalma mellett elsősorban NDVI, növénymagasság, kelésszám, bokrosodás, tányérátmérő, csőszám, kalászszám, szemek száma termés mennyiség, termés beltartalom, ezermag tömeg, stb. értékeket vizsgáltunk.

Fitotronos foszfor mobilizációs kísérlet kukoricával, Beszterec 2023.
TO P+= Phylazonit Talajoltó NG foszfor+, TR P+=  Phylazonit Talajregeneráló NG foszfor+

Kisparcellás és nagyüzemi kísérletsorozatunkban a termésátlagok 15 liter/ha dózisban kijuttatott készítményekkel 6-10 %-os növekedést mutattak.

Kisparcellás kukorica kísérletünkben foszformobilizálásra specifikált Phylazonit Talajoltó NG P+ készítmény került kijuttatásra 15 l/ha dózissal. A termékkel kezelt kukorica 760 kg termés többletet eredményezett a kezeletlen állományhoz képest hektáronként.

Azonos tápanyagpótlás melletti terméseredmény foszformobilizáló készítménnyel, Nyíregyháza 2022.

Kísérletben vizsgáltuk az üzemi technológiában kiadott 2 mázsa 8-24-24 komplex műtrágya elhagyását a kezelt parcellákon. Az terméseredmények megegyeztek a mikrobiológiai készítményt nem, de normál műtrágyadózist kapott területek termésátlagaival.

Csökkentett tápanyagpótlás melletti terméseredmény foszformobilizáló készítménnyel, Nyíregyháza 2022

A két foszformobilizációra kifejlesztett speciális mikrobiológiai termékünk (Talajoltó N+ és P+, Talajregeneráló N+ és P+) eredményes felhasználását a növénytermesztésben nem csak saját kísérleteink igazolják, hanem számos cég és magángazdálkodó is.

2023-ban több mint 11.000 hektáron került kijuttatásra a két készítmény. Az adott technológiába való illesztés évtizedes tapasztalataink alapján e két termék esetében is biztosított, szakmailag alátámasztott. Ma már széles körben elterjedt speciális kijuttató berendezések állnak rendelkezésre az optimális kijuttatás támogatására.

Az adott körülmények, talajviszonyok ismeretében teszünk javaslatot a készítmények felhasználására, dózisára, mely elsődlegesen a talaj pH értékének, AL-oldható foszfortartalmának, illetve totál foszfor tartalmának függvényében történik.

A két, tápanyag-feltárásra, növény-fejlődés támogatására kifejlesztett mikrobiológiai termék csaknem minden növénytermesztési technológiába beilleszthető, költséghatékony, fenntartható, biológiai megoldást kínál a növények tápanyag-utánpótlásának ökonómiai, környezetvédelmi, talajvédelmi problémáira.

Foszfor-mobilizálásra kifejlesztett termékeink (Talajoltó N+ és P+, Talajregeneráló N+ és P+) a XXXI. Alföldi Állattenyésztési és Mezőgazdasági Napok keretében meghirdetett pályázat legrangosabb díját, „A Magyar Növénytermesztésért Termék Nagydíjat” nyerték el 2024-ben.