További elvárás, hogy a termelésnek minden esetben haszonnal kell társulnia. A növényi tápanyagellátás az egyik legköltségesebb agrotechnikai elem, valamint jelentős környezetvédelmi kockázatot hordoz magában, és befolyással van a termés minőségi jellemzőire is. Ahhoz, hogy megbirkózzunk ezekkel a kihívásokkal, fontos, hogy a termelés során integráljuk a legújabb kutatási eredményeket, figyelembe vegyük a legújabb ajánlásokat.
Hazánkban a műtrágya-felhasználás jelentősen változott az utóbbi néhány évtizedben. Az ʼ50-es évek elejéig minimális volt a műtrágyák felhasználása, ami azonban az azt követő időszakban drasztikusan növekedett. 
Ezzel szemben a ʼ90-es évek elején már alig haladta meg a 200 ezer tonnát a műtrágya-felhasználás. Bár az alkalmazott hatóanyagok közül a nitrogén is töredékére csökkent, még így is a legjelentősebb mennyiségben kijuttatott hatóanyag maradt.
A nitrogén, mint építőkő
Mint ahogy az már régóta bizonyított: a nitrogén az egyik legkiemelkedőbb jelentőséggel bíró tápanyag. A növények mennyiségi igényének szempontjából a makroelemek közé soroljuk. A vegetatív fejlődés során a legtöbb növényélettani folyamatban kulcsszerepet játszik, mivel alapvető építőköve az aminosavaknak, melyekből fehérjék épülnek fel. A növényekben lejátszódó anyagcsere-folyamatok enzim által katalizáltak, és mivel az enzimek is fehérjékből épülnek fel, jelentős mennyiségű nitrogént tartalmaznak. Arányosan nagy mennyiségű nitrogén található a klorofill molekulákban, az ATP-ben (adenozin-trifoszfát) és a szén-dioxid megkötésében fő szerepet játszó enzimben (RUBISCO) is.
A nitrogén hiánya és feleslege is jelentős terméskiesést okozhat.
Nitrogén hiányában csökken a fotoszintézis mértéke, így csökken a növények szárazanyag-felhalmozása. A túl magas nitrogénszint viszont laza szerkezetű növényi szöveteket eredményez, ami által nő a betegségekre való fogékonyság, továbbá bizonyos kultúrák esetében a megdőlés kockázata is növekszik. 
A túlzott mennyiségű nitrogén-kijuttatás az említetteken kívül, amellett, hogy gazdaságtalan, jelentős mértékben károsíthatja a környezetet is. A talajvízbe mosódott nitrát az eutrofizáció mellett még az emberi egészségre is káros lehet.
A cink szerepe
A cink egyaránt fontos szerepet játszik az emberi táplálkozásban és a növények életében is. A WHO által 2016-ban készített felmérés szerint a valamilyen tápanyaghiányból adódó egészségveszteség az ötödik a halálokok sorában.
Bár a cinket, a növények által igényelt mennyiség alapján a mikroelemek közé soroljuk, mégis fontos szerepet játszik a növényélettani folyamatokban. Különösen fontos funkciója van az enzimek aktiválása során. Több, a fotoszintézisben és sejtlégzésben résztvevő enzim aktiválásában is részt vesz. Ugyancsak fontos funkcióval bír az auxinok, mint a növekedést szabályozó egyik hormoncsoport szintézisének szabályozásában is, de szerepe van a virágzás során a pollenképződésnél. Megállapították, hogy a genotípusok különböző stressz-toleranciához köthető génjeinek kifejeződésében is fontos szerepet játszik.
A cinkhiány vizuálisan észlelhető tünetei közé tartozik a csökkent mértékű növekedés (törpenövés), a leveleken megfigyelhető klorózis, a megtermékenyülés hiánya, továbbá általánosan megállapítható, hogy a cinkhiányban szenvedő növények érzékenyebbek az abiotikus stresszhatásokra.
Mint minden tápelem esetében – így a cinknél is – az adott elem hiányát nagymértékben befolyásolja a hozzáférhetősége a talajban. A talajok cinkellátottsága világszerte jelentős eltérést mutat. A hazánkban található talajok közel fele, cink tekintetében gyengén ellátottnak minősül. A talajok cinkellátottságát nagymértékben befolyásolja az alapkőzet tulajdonsága is, de nem elhanyagolhatóak a klimatikus faktorok sem.
A növények által felvett cink mennyiségének számottevő hányada transzlokálódik a termésbe, így a betakarításkor nagymértékben csökkentjük a talajaink cinkkészletét. Emellett főként a cinkigényes kultúrák esetében jelenthet problémát a mikroelem-utánpótlás elhanyagolása. Erőteljesebb cinkhiány főként a magas mész- és foszfortartalmú talajokon fordulhat elő. A cink felvétele az enyhén savanyú kémhatású talajokon optimális, míg 6-nál magasabb pH esetén erősen korlátozott. További befolyásoló tényező lehet még a talaj textúrája, szervesanyag-tartalma és hőmérséklete is. A túl magas cinkkoncentráció esetenként toxikus tüneteket is okozhat, például borsó esetében az 1000 µmol-os cink dózis csökkentett növekedést eredményezett.
Kölcsönhatások
A cink és egyéb elemek hatása között kapcsolat fedezhető fel. Ezek közül az egyik legrégebben kutatott eset, a cink és a foszfor közötti kölcsönhatás. A foszfor és a cink között antagonizmus áll fenn. A megnövekedett foszforkoncentráció mellett több esetben is megfigyelték a cinkhiány tüneteit, ami azonban sikeresen kompenzálható megfelelő mennyiségű cinkellátással. Ennek a jelenségnek a pontos okai a mai napig nem tisztázottak, de több magyarázat is lehetséges a kutatási eredmények alapján.
Egy másik magyarázat szerint a foszfor hatására bekövetkező erőteljes vegetatív növekedés miatt relatíve lecsökken a cink koncentrációja a növényben. Más kutatók az anyagcsere folyamatok egyensúlyának felborulásában látják a jelenség magyarázatát. A nagy mennyiségben felvett kationok, mint a kálium, a magnézium vagy a kalcium, gátolják a cink felvételét, ezáltal hiánytüneteket idézhetnek elő. A megnövekedett vas- vagy cinkellátás a másik elem koncentrációjának csökkenését eredményezheti a hajtásban.
A cink és egyéb tápelemek kölcsönhatásainak vizsgálata kapcsán különös helyet foglal el a nitrogén-cink interakció. Több kutatást is végeztek különböző növénykultúrák esetében, és azt vélték felfedezni, hogy a nitrogénadagolás eredményezheti a növények cinkkoncentrációjának csökkenését, a foszforhoz hasonlóan. A két elem együttes utánpótlása azonban termésnövelő hatással bírt.
Egy viszonylag új kutatás – melyet durum búzán végeztek – eredményei alapján azt találták, hogy magasabb nitrogénszint mellett a gyökerek cinkfelvétele háromszorosára, míg a gyökér és hajtás közötti cinkszállítás mértéke nyolcszorosára növekedett. Az idősebb levelekből a fiatalabb szervekbe történő cink remobilizációra is pozitív hatással volt a nitrogénadagok növelése. Kukorica esetében azt találták, hogy a magasabb nitrogén- és cinkdózis pozitív hatással volt a legtöbb egyed morfológiai tulajdonságaira, azonban a virágzás később következett be az emelt műtrágyadózis mellett. A kukoricaszemek fehérjetartalma a 27 kg/ha cink dózis mellett nagymértékben növekedett.
|
|
Hazánkban több helyen is folynak a cink hatásával kapcsolatos kísérletek (MTA Mezőgazdasági Kutatóintézete vagy a Debreceni Egyetem Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Kar Földhasznosítási intézete). A Debreceni Egyetem Mezőgazdaság-, Élelmiszertudományi és Környezetgazdálkodási Karának, Mezőgazdasági Növénytani, Növényélettani és Biotechnológiai Tanszékén is zajlik ilyen jellegű kutatás, itt a cink és a nitrogén kölcsönhatását vizsgálják. A különböző növényélettani paramétereket, kontrollált (képünkön) és szabadföldi kísérletek keretében felvételezik. Ezek közül különösen fontosak a kontrollált, tenyészedényes kísérletek a különböző fajták és hibridek genetikai adottságainak feltérképezése előtt.Rizs, repce, vöröshagyma, paradicsom
Rizs esetében a növekvő nitrogén és cink adagok a termés növekedését idézték elő, azonban a hektáronkénti 160 kg nitrogén dózis mellett már nem volt megfigyelhető a termés mennyiségének a növekedése, és számottevően romlott a növények nitrogénhasznosítási hatékonysága is. Repce esetében is több ízben vizsgálták a két tápelem interakcióját. A két elem együttes adagolása pozitív hatással volt például a növényenkénti becőszámra és a becőnkénti szemszámra.
Különböző kertészeti kultúrákban is széleskörű érdeklődés övezi a cink- és a nitrogén-ellátás összefüggéseit.
Például egy 2007-ből származó eredmény szerint vöröshagymánál nitrogénből 100 kg/ha dózis 10 kg/ha cinkadaggal társítva eredményezte a legjelentősebb hatást: növekedett a hagymák súlya és így a betakarított termés mennyisége is. Paradicsom esetében a korábbiaktól eltérő eredményeket tapasztaltak. Egy kísérlet során, amelyben a cink-, a nitrogén- és a foszforellátás összefüggéseit vizsgálták, azt tapasztalták, hogy a magasabb cink- és foszforadag elősegítette a virágzást és a terméskötődést, ezzel szemben a több nitrogén negatív hatással volt erre. Ugyanezt a hatást vélték felfedezni a gombás betegségekre való fogékonyság kapcsán is.
További kutatások szükségesek
A nitrogén és a cink tehát külön-külön és együttesen is fontos a növények számára. Mind a két tápelemmel kapcsolatos kutatások régre nyúlnak vissza, és még napjainkban is folynak. Gyakorlati alkalmazásuk elterjedt a mezőgazdaságban, viszont az esetleges hiánytünetek kialakulásához vezető hatásmechanizmus még nem teljesen ismert, így megállapítható, hogy további kutatások szükségesek. A gazdálkodók előtt álló kihívások az agrotechnikai elemek újragondolását tehetik szükségessé a jövőben. Különösen fontos az eltérő esszenciális tápanyagok egymásra gyakorolt hatásainak tanulmányozása, és ezeknek az ismereteknek a bevezetése a gyakorlati gazdálkodásba. Az előrejelzések szerint egyre több globális problémával kell majd szembenéznie a mezőgazdaságnak, mint például a túlnépesedésből eredő élelmiszerhiány vagy a környezetvédelmi problémák. Ezek megoldása komplex szemléletet igényel, alapjukat pedig a kutatások jelenthetik.
Simkó Attila, Dr. Veres Szilvia
A publikáció elkészítését támogatta az Új Nemzeti Kiválóság Program (ÚNKP-18-3), valamint az EFOP-3.6.3-VEKOP-16-2017-00008 számú projekt, mely az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg. A felhasznált irodalom a szerzőknél megtekinthető.
