A nedvesítőszerek elősegítik a növények szárazságtűrő képességét és növekedését

Vasileios Giannakopoulos, a Lancaster Egyetem PhD kutatója 3 éves kutatási projektjének utolsó szakaszában van, és izgatottan várja az eredményeket: “Ez nemcsak a gyepiparra lesz hatással, hanem a globális felmelegedés és az élelmiszerbiztonság kihívására is.”

A Lancasteri Egyetem és az ICL együttműködésében végzett kutatás célja annak vizsgálata volt, hogy a nedvesítőszerek hogyan módosíthatják a talaj és a növények kapcsolatát, illetve hogyan tudnak növekedni és jobban reagálni a növények a kiszáradó talajra. “A nedvesítőszereket jelenleg főként a gyepiparban használják, és nagyon hatékonyak a talaj víztaszító hatása és a helyi szárazság elleni küzdelemben, de ezzel a kutatással reméljük, hogy a növényfiziológia szintjén is bizonyítani tudjuk a hatásukat, és más iparágak előtt is megnyílnak a kapuk” – mondta Vasileios egy korábbi, tavalyi interjúban. Mostani beszélgetésünkkor Vasileios éppen befejezi és benyújtásra készíti elő szakdolgozatát. A hároméves kutatás legfontosabb eredményeiről kérdeztük.

1. kulcseredmény: A talaj vízellátottságának javulása

A kutatás bizonyítja, hogy a felületaktív anyagok talajon történő alkalmazása növeli a talaj vízkészletét. Ez azt jelenti, hogy a talaj azonos nedvességtartalma esetén a felületaktív anyagok segítségével a gyökerek számára elérhetőbbé vált a víz. Vasileios: “A laboratóriumi vizsgálatok során homokos talajt használtunk, amelyet vagy vízzel, vagy vízzel és felületaktív anyaggal kevertünk, egészen a telítettségig. A talajvíz elérhetőségét különböző talajnedvesség-tartományok esetén mértük, termoelemes pszichrométerek segítségével.”

1. kép. A minta előkészítése a mérésekhez ezekben a kamrákban, azaz pszichrométerekkel.

2. kulcseredmény: Fokozott transzpiráció

A felületaktív anyag alkalmazása segítette az árpa transzpirációjának mintegy 13%-os növekedését jól öntözött és megnövekedett párolgási igényű körülmények között. Ez azt jelenti, hogy a levelek sztómái jobban kinyíltak, amikor felületaktív anyagot kaptak. Vasileios: “Az árpapalántákat homokos talajban termesztettük egy üvegházban, és folyamatosan öntöztük őket. A transzspirációt megnövekedett párologtatási igény mellett egész növényes gázcserélő kamrában mértük. Csak a hajtás volt a kamrában, a gyökereket kívül tartottuk.”

2. kép. Egész növényes gázcserélő kamra (a gyökerek nélkül)

3. kép. A növény sztómáinak nyitottságát figyelő mérések (sztómavezetés)

3. kulcsfontosságú eredmény: Jobb szárazságtűrő képesség

A kutatás bebizonyította, hogy a felületaktív anyagok alkalmazása javította a növények szárazságtűrő képességét. A kísérlet hasonló volt a 2. kulcsfontosságú eredményhez. Ugyanazokat a fajokat és ugyanazt a talajösszetételt használták, de ezúttal enyhén száraz talajban mérték a növényeket. Vasileios: “Azt vettük észre, hogy a felületaktív anyagokkal kezelt talajban növő árpafélék levélvíz-állapota magasabb volt, mint a kezeletlen növényeké alacsony párolgási igény mellett. A felületaktív anyaggal kezelt növények egyértelműen kevesebb szárazságstresszt éltek át. A méréseket nyomáskamra segítségével végeztük.”

4. kép. A levél vízháztartásának mérése nyomáskamra segítségével.

4. fő eredmény: Fokozott növénynövekedés

A kutatás kimutatta, hogy a nedvesítőszerek használata fokozta a növények növekedését. A hajtás száraz biomasszája mintegy 20%-kal volt magasabb mind az árpa-, mind a kukoricanövényeknél a kezeletlen növényekhez képest. Vasileios: “Az árpát és a kukoricát a korábbiakhoz hasonlóan homokos talajban termesztettük, a növények felét felületaktív anyaggal kezeltük, a másik fele pedig kezeletlen kontrollként szolgált. Jól öntözték és rendszeresen táplálták őket. Minden kísérletben ugyanazt a műtrágyát használtuk. Három hét növekedés után a növényeket betakarítottuk, a hajtás biomasszáját (levelek/szárak) kemencében állandó tömegűre szárítottuk, és megmértük súlyukat, hogy megkapjuk a hajtás száraz biomasszáját.”

Covid-19: Mindig legyen egy B terv

A Covid-19 miatt Vasileios projektjét néhány hónapra elhalasztották. Néhány kísérletet még nem végeztek el, és mivel a laboratóriumok be voltak zárva, Vasileiosnak szüksége volt egy B tervre. “Számolnom kellett azzal, hogy a laboratóriumok esetleg egyáltalán nem nyitnak ki, és helyette szimulációkat kell futtatnom a számítógépen, hogy megjósoljam a növények viselkedését.” Szerencsére a laborok 2020 nyarán kinyitottak, és Vasileios a tervezett módon folytathatta a kutatásait. “Majdnem úgy, ahogy terveztük” – teszi hozzá. “A PhD-kutatáshoz hozzátartozik, hogy a dolgok nem mindig a tervek szerint alakulnak, és folyamatosan alkalmazkodni kell az előre nem látható helyzetekhez. A Covid-19 a vártnál kevesebb időt adott a kísérletekre. Szerettem volna tesztelni a felületaktív anyagok hatását a talajnedvesség eloszlására és feltételezett hatását a növény-víz viszonyára, de az idő ezt nem tette lehetővé, és ezt a célkitűzést kissé meg kellett változtatnom.”

Mi a következő lépés?

A következő hetekben Vasileios befejezi a szakdolgozatát, amelyet két szakértő – egy a Lancaster Egyetemről és egy külső szakértő – fog megvizsgálni. A vizsgáztatók alaposan elolvassák a szakdolgozatot, és a védés során Vasileios válaszol a kérdéseikre, és megvitatja a visszajelzéseket. “Remélhetőleg eredményes lesz a vita, és a felülvizsgált, végleges szakdolgozat benyújtása után ki tudja, mi lesz a következő lépés? Ebben a kutatásban még mindig sok megválaszolatlan kérdés van”. Ami a jövőbeli ambícióit illeti, Vasileios reméli, hogy az akadémiai életben folytatja útját, de nem zárja ki az ipari munkát sem. “Azt hiszem, elkezdek majd posztdoktori állásokat keresni az Egyesült Királyságban, lehetőleg a felületaktív anyagok, a növény-víz kapcsolatok, a szárazságstressz területén, amelyek mind az élelmezésbiztonsághoz kapcsolódnak. Tudom, hogy nem tudok mindent egyszerre lefedni, de folyamatosan tanulni akarok, és továbbra is részt akarok venni a kutatásban. Lehet, hogy egy eredmény kicsi, de mindig jelentős hozzájárulás a tudáshoz és a társadalmunkhoz”.