A mezőgazdaság egyik legfontosabb kihívása: a víz
Noha minden növénykultúra növekedési ciklusának más és más a vízigénye, e természetes erőforrás nélkül egyetlen növény sem marad életben. Ha a növény fejlődésének legfontosabb szakaszaiban vízhiány lép fel, az súlyos hatással van a végső terméshozamra. Míg egy napraforgónak a teljes fejlődési ciklusa során átlagosan 420 mm vízre – ebből csak a gabonaszemek fejlődési időszakában 190 mm vízre – van szüksége, addig a búza vízigénye 450 mm, a kukoricáé pedig 560–760 mm.
A vízhiány hatása tehát fajonként és fejlődési szakaszonként is eltérő. A kukorica vízigénye például a 10-14 leveles állapot és a virágzás vége között – azaz nyáron – rendkívül magas. Ha ebben az időszakban akárcsak néhány napra is, de vízhány áll be, az drámaian csökkentheti az egy kukoricacsövön kifejlődő szemek számát, és ezzel a végső terméshozamot is.
A növények vízlábnyoma tehát jelentős, mégis elengedhetetlen a megfelelő mennyiségű és minőségű termelés biztosításához. Az öntözésre használt víz nagyban hozzájárul ehhez a vízlábnyomhoz. A Földön a megművelt területek kb. 20%-a öntözött – de e területek adják a világ élelmiszereinek 40%-át. Húsz év leforgása alatt a növényfajták, az agronómia vagy a növényi kultúrák terén megvalósuló innovációk – ugyanazon hozam elérése mellett 30%-kal csökkentették a növények vízigényét.
A klímaváltozás hatásainak felerősödésével és a vízhiányos időszakok egyre gyakoribbá válásával ez a fejlődés azonban néha már nem elegendő.
Tudta?
Globálisan nézve a mezőgazdaság a világ édesvíz-készletének közel 70%-át használja fel (beleértve a csapadékot is).
A vízkörforgás nyomás alatt: felborult egyensúly
A Föld felszínének közel 70%-át borító víz újrahasznosulása folyamatos. Ez az örök és állandó körforgás magában foglalja az óceánok, a tavak és a folyók vizének, valamint a talajban és a növényzetben levő víz párolgását. E kondenzáció nyomán felhők keletkeznek, amelyekből aztán a víz csapadékként – eső vagy hó formájában – újra visszahullik. A víz ezután visszajut a tengerbe vagy beszivárog a talajba, feltölti a talajvízkészleteket, ahonnan a növények felszívják – és a kör bezárul.
Napjainkban e körforgás folytonossága a klímaváltozás hatásai miatt veszélybe került. A hőmérséklet emelkedése miatt a víz jobban párolog, míg a hőmérséklet- és légnyomásingadozás a csapadékrendszert bolygatja meg. Ennek egyik jele, hogy napjainkban egyre súlyosabb és gyakoribb özönvízszerű esőzések és aszályos időszakok váltják egymást. Nem beszélve arról, hogy a felszín alatti vízrétegekben tárolt vízkészletek is évről évre nehezebben töltődnek fel a megfelelő szintre.
E jelenségek közvetlen hatással vannak a mezőgazdasági termelésre, és így az élelmezésbiztonságra is. Valóban, a világszerte elfogyasztott kalóriamennyiség 50%-a a vízhiányra kiemelten érzékeny növényi kultúrákból származik, ezek: a gabonafélék, a rizs, a kukorica és a szója.
Szárazság és vízhiány: nem összekeverendő!
Míg a szárazság egy meteorológiai jelenség, a vízhiány az az állapot, amikor egy növény nem jut elegendő vízhez. A szárazság jellemzően több csapadékmentes nap után következik be, míg a vízhiány nagyon gyorsan kialakulhat, különösen, ha a növény fejlődésének kulcsfontosságú szakaszában lép fel.
Milyen megoldások vannak a mezőgazdaságban a vízhez való hozzáférés optimalizálására?
Mivel az utóbbi években egyre gyakoribbak a vízhiányos időszakok, több olyan megoldás is létezik, amellyel a gazdálkodók alkalmazkodhatnak a vízhiányhoz, vagy egyenesen elkerülhetik azt. E megoldások egyike, hogy rezisztensebb növényfajták alkalmazásával csökkenthetőek a vízhiánnyal járó hatások. A vetés időpontjának kitolása és a megfelelő korai érési időszak kiválasztása pedig azt a célt szolgálja, hogy a növény fejlődése szempontjából legnagyobb kockázatot jelentő időszakok elkerülhetőek legyenek. Egy másik fontos szempont a gyomirtás megfelelő ütemezése, amivel az adott parcellán csökkenthető a vízért folyó verseny a növényi kultúrák és a gyomnövények között. Emellett vetésforgó alkalmazása, a növénytakaró fenntartása, a talaj szervesanyag-tartalmának javítása mind olyan intézkedés, amely javítja a talaj szerkezetét – és ezzel vízmegkötési képességét.
Az öntözés tekintetében a kihívást az jelenti, hogy a megfelelő mennyiségű vizet a megfelelő időpontban kell a növényhez juttatni. A döntést támogató eszközök – szenzorok vagy szondák – azáltal könnyítik meg a víz kijuttatását, hogy előre jelzik a kritikus időszakokat, és optimalizálják a gyakorlatot.
Az utóbbi években megjelent biológiai megoldások tovább szélesítik a lehetőségek tárházát. E speciális megoldások növelik a növények vízhiánnyal szembeni ellenálló képességét. Hogyan? Például úgy, hogy serkentik a növények vízhiánnyal szembeni ellenálló mechanizmusait vagy stimuláják gyökérrendszerük fejlődését, miáltal jobban és nagyobb távolságból tudják feltérképezni a talajt és optimalizálni a vízfelvételt.
Tudja, hogy mit jelent a WUE betűszó?
A WUE, azaz Water use efficiency, magyarul vízfelhasználási hatékonyság azt mutatja meg, hogy a növény milyen hatékonyan használja a rendelkezésre álló vizet. Az elkövetkező években a kutatók előtt álló egyik legnagyobb kihívás az lesz, hogy javítsák ezt a mutatót, miközben a növényi kultúrák fejlődési ciklusának kulcsfontosságú szakaszaiban rendelkezésre álló vízkészlet egyre bizonytalanabb.
Fitoszterolok: egyedülálló megoldás a vízfogyasztás csökkentésére
Vannak olyan biológiai megoldások, amelyek abban segítenek, hogy a növények jobban felkészülhessenek a vízhiányos időszakokra. Ezek jeleket küldenek a növénynek, hogy az „riadókészültségbe” helyezze magát. A legígéretesebb molekulák között ott találjuk a fitoszterolokat, amelyek a növényekben természetes módon jelen lévő lipidek. Ezek előzetesen, a levélfelületen alkalmazva még a vészhelyzet bekövetkezte előtt beindítják a növény adaptációs folyamatát.
A fitoszterolok azokat a fiziológiai védekezési mechanizmusokat kapcsolják be, amelyekkel a növény képes megbirkózni a vízhiánnyal. Az aktivizált mechanizmusok között szerepel a gyökérzet növekedésének stimulálása és a gyökérhálózat növelése: e két eszközzel a növény nagyobb területen és alaposabban lesz képes feltérképezni a talajt, ezzel javítva a vízfelhasználás hatékonyságát. Ugyanez a folyamat a talaj felszíne felett is megfigyelhető, a növények levélzetének szintjén. Itt ugyanis a fitoszterolok képesek arra, hogy a növény vízigénye szerint szabályozzák a gázcserenyílások (sztómák) kinyílását, azaz az evapotranszpirációt.
Például a kukorica 6-10 leveles állapotában alkalmazva ezek a molekulák akár 20%-kal is csökkenthetik a növény vízigényét, biztosítják a rendelkezésre álló vízkészlet hatékonyabb felhasználását, részlegesen lezárják a gázcserenyílásokat, ezzel korlátozva a párolgást, valamint stimulálják a gyökérzet fejlődését, hogy ezáltal a növény bőségesebb vízkészletekhez is eljusson. Ez nagyobb kukoricacsöveket és nagyobb biomasszát, végső soron pedig nagyobb terméshozamot eredményez. A fitoszterolok alkalmazása ugyanis még ideális éghajlati körülmények között is előnyös – de legrosszabb esetben is semleges hatással jár. Ez a hatékonyság a kukoricán, a búzán, az árpán, a szóján és a napraforgón is bizonyított.
Tudta?
A fitoszterolok alkalmazásával a növények akár 20%-kal kevesebb vizet fogyasztanak.
Útban egy, az éghajlati bizonytalansággal szemben ellenállóbb mezőgazdaság felé
Az éghajlati bizonytalanság egyre fokozódik, és az elkövetkező években várhatóan még inkább fel fog gyorsulni. A gazdálkodók számára, akiknek a terményeit rendszeresen vízhiány fenyegeti, a cél olyan kombinált megoldások alkalmazása, amelyek ötvözik a genetikát, az agronómiát és a biológiai megoldásokat. Ennek során kiemelt szerepet kapnak a következők: a talajvédelem, hogy a talaj képes legyen magában tartani a vizet; egy esetleges vízhiány bekövetkezésének előrejelezése (például döntést támogató eszközök alkalmazásával), valamint az innováció, amellyel az adott talaj- és éghajlati viszonyrendszerben a növényi kultúrák számára legmegfelelőbb megoldás alkalmazható. Egy olyan biológiai megoldás, mint a fitoszterolok alkalmazása a legígéretesebb irányok egyike a terméshozam fenntartására. A kutatók – szakterületüktől függetlenül – töretlenül keresik azokat a megoldásokat, amelyekkel elkerülhetjük az éghajlatváltozással járó kockázatokat, vagy legalábbis alkalmazkodhatunk azokhoz.
