Fixatori de azot

Fixatori de azot

Cei mai vechi si mai  larg utilizati inoculanti sunt cei pe baza de fixatori de azot simbiotici. Ca sa se obtina recolte mai mari, se practica înca din antichitate, în mod empiric, transferul de sol fertil de sub o cultura de leguminoase pe un alt teren mai putin fertil. La câtiva ani dupa descoperirea simbiozei dintre rhizobii si leguminoase de catre Hellriegel (1889) doi alti cercetatori germani (Nobbe si Hiltner) au obtinut patentul SUA 570 813/1895 pentru primul biopreparat pe baza de fixatori de azot în simbioza cu leguminoasele. Acest biopreparat continea o tulpina de bacterii specifica pentru cultura unei anumite leguminoase, înmultita pe un mediu artificial solidificat cu gelatina pe peretii unui flacon de sticla cu capacitatea de 250 ml. In urma criticilor unor utilizatori (care pretindeau ca gelatina, fiind o sursa semnificativa de azot fixat, inhiba capacitatea de fixare biologica a azotului) componenta de gelifiere a mediului de cultura a fost schimbata cu agar, un polizaharid algal care prezinta aceeasi caracteristica de gelifiere functie de temperatura ca si gelatina. S-a obtinut astfel un produs a carui denumire comerciala (Nitragin, detinuta în prezent de Merck) a fost înregistrata la data de 6 decembrie 1898. Desi este un nume comercial înregistrat ca marca (adica un substantiv propriu) Nitragin a devenit în limba româna, ca si în alte cazuri (ness, xerox, adidasi sau, mai nou, pampersi) un nume (substantiv) comun, fiind utilizat ca denumire generica pentru biopreparatele cu rhizobii (se citeaza aici lucrarea I. Oancea, “Tratat de agricultura”, ed. Ceres, 1996, pg. 145)

Incoulantii agricoli pe mediu agarizat prezentau însa o serie de dezavantaje (pretul de cost ridicat datorita pretului mare al agarului, termenul de valabilitate scazut care impunea o activitate sezoniera de productie, manopera multa la producere) fapt care a determinat cautarea unor solutii alternative. In 1907 s-a comercializat biopreparatul Azotogen, în care rhizobiile erau înmultite direct în borcane de pamânt neutralizat cu praf de calcar. Un an mai târziu (1908) Coates a obtinut un brevet pentru un biopreparat cu rhizobii care continea bacteriile adsorbite pe faina sterilizata din plante de trifoi, mazare, fasole sau seminte de bumbac. Doi ani mai târziu a obtinut altul în care propunea faina de oase ca suport de crestere si conditionare pentru rhizobii. Ale suporturi au fost propuse de Diller, în 1920 (bioxidul de siliciu, carbonatul de calciu, fosfatul de calciu) si de Dugger în 1924 (compost, negru de fum, bentonita). Nici unul dintre suporturile de conditionare nu a cunoscut însa succesul turbei, propusa pentru prima oara în 1932 ca suport de conditionare a rhizobiilor.

Schema de productie a inoculantilor pe baza de materiale suport de conditionare (turba) este prezentata în fig. 2

Fig. 2. Schema procesului tehnologic de obtinere a biopreparatelor de uz agricol

Tab. 1. Lista materialelor utilizate pentru adsorbtia suspensiei de microorganisme în mediu de cultura ( materiale suport).

Datorita importantei deosebite a procesului de fixare biologica a azotului pentru asigurarea aportului proteic în hrana populatiei umane, în special a celei din lumea a III-a, organizatiile Natiunilor Unite (FAO si UNESCO în special) s-au implicat semnificativ în diseminarea cunostiintelor referitoare la producerea biopreparatelor pe baza de rhizobii. Pentru ca realizarea si utilizarea acestor biopreparate presupunea utilizarea unor tehnici nucleare (sterilizarea prin iradiere gamma a turbei utilizata ca suport, utilizarea izotopilor azotului pentru determinarea eficientei fixarii azotului) un rol important în coordonarea cercetarii internationale referitoare la utilizarea rhizobiilor în agricultura a revenit joant-ului dintre Organizatia Natiunilor Unite pentru Alimentatie si Agricultura (FAO) si Agentia Internationala pentru Alimentatie si Agricultura (IAEA). Tehnologia de producere si utilizare a biopreparatelor pe turba a fost diseminata (inclusiv cu scolarizare si asistenta tehnica gratuita oferita de USAID) prin reteaua UNESCO - MIRCEN (acronim pentru Microbial Resources Centres)

Biopreparatele inoculante cu bacterii absorbite în turba sunt produse în prezent pe scara larga, de o mare diversitate de producatori: companii multinationale ca Liphatech din grupul Lipha, sau Ag Biologicals din grupul Esso Chemicals, laboratoare independente cu propriile lor departamente de cercetare (AgBioResearch, Noua Zeelanda, Agribiotics si Urbana Laboratories, SUA), IMM-uri din incubatoare de afaceri de pe lânga centre de cercetare (MicroBioTech, companie producatoare a gamei de biopreparate HiStick, dezvoltata în incubatorul de afaceri aparut în anii ‘80 pe lânga IACR-Rothamsted), institutii de interes public (mai ales în tarile din lumea a III-a, ca de exemplu UPIL - Unite de Production d’Inoculum pour Legumineuses - din Rwanda). Aceste biopreparate sunt larg utilizate în productie, cu rezultate semnificative asupra nivelului productiilor, asigurarii proteinelor pentru hrana oamenilor si animalelelor, reducerii poluarii produse de îngrasamintele azotoase (poluarea directa, dupa utilizare, a apei freatice cu nitrati/ nitriti si a atmosferei cu protoxid de azot generator de efect de sera, si poluare indirecta, din activitatea de producere industriala, mai ales cu oxizi de azot).

Tehnologia inoculantilor agricoli adsorbiti pe turba a fost realizata si pentru alte bacterii utile plantelor de cultura din genurile Azospirillum (favorizanti diazotrofi ai cresterii vegetale), Bacillus (antagonisti ai fitopatogenilor), Pseudomonas (care biodisponibilizeaza elemente nutritive din sol si elimina bacteriile patogene neparazitice de rizosfera)

Desi foarte larg utilizate aceste biopreparate inoculante pe turba prezinta si o serie de dezavantaje. Un prim dezavantaj este legat de conditiile de productie si se refera la competititivitatea din ce în ce mai redusa a tulpinilor utilizate. Prima etapa în obtinerea biopreparatelor pe turba este producerea biomasei pe mediu lichid, aerat si agitat. Pentru a corespunde cerintelor acestei etape s-au eliminat din productia de inocualnti agricoli tulpinile cu crestere lenta si producere masiva de exopolizaharid, adica tocmai tulpinile cu competitivitate ridicata.

Un alt dezavantaj practic al biopreparatelor pe turba este legat de conditiile de aplicare, care solicita manopera suplimentara pentru descarcarea sacilor cu samânta, umectarea semintelor cu solutii de adezivi (care necesita conditii speciale de preparare, fiind de obicei hidrocoloizi dificil de dispersat în apa), tratarea semintelor cu biopreparat pe turba, reînsacuire, transport la câmp. In plus, în cazul anumitor tipuri de semanatori (si în special a celei românesti SPC) exhaustorul aspira turba de pe samânta de leguminoase.

Pentru a contracara aceste dezavantaje au fost dezvoltate în ultimii 15 ani noi tipuri de biopreparate inoculante. Doua directii principale au fost urmate: (i) producerea de biopreparate pe medii gelificate (biopreparate care sunt solide în etapele de producere, transport, receptie si lichide în etapa de utilizare) si (ii) producerea de biopreparate cu eliberare controlata, care permit o mai buna asigurare a colonizarii.

Având în vedere importanta problemei inoculantilor pentru agricultura In România cercetarile referitoare la producerea si utilizare de biopreparate cu fixatori de azot în simbioza au debutat în anii ‘30 în cadrul Sectiei de Fitopatologie a Institutului de Cercetari Agronomice al României (ICAR). Trei cercetatoare (Alice Aroneanu-Savulescu, Ana Hulea si Aurelia Hulpoi) au izolat primele tulpini de (Bradyr)hizobium japonicum din solurile României (care proveneau de fapt din biopreparatele germane Nitragin, Radicin si Biogen folosite anterior pentru tratamentul semintelor de soia si nu erau autohtone, pentru ca soia este o cultura introdusa în România) pe care le-au folosit pentru producerea primului biopreparat românesc denumit Vaccin ICAR soia. Pentru acest biopreparat s-a folosit tehnologia culturilor pe mediu agarizat, împrumutata (fara nici o problema, pentru ca valabilitatea brevetului lui Nobbe si Hiltner din 1895 expirase înca din 1920) dupa tehnologia biopreparatului Nitragin. De mentionat ca, desi tehnologia era copiata dupa cea a biopreparatului german Nitragin, nu i se folosea si numele comercial! Pâna în 1940 s-au livrat agriculturii între 3000 si 5000 flacoane de Vaccin ICAR soia (conform darilor de seama anuale ICAR). Dupa 1950, activitatea de producere a biopreparatelor cu fixatori de azot, întrerupta de razboi, a fost reluata, mai întâi la laboratorul pentru preparate bacteriene al fabricii de ulei “Filimon Sârbu” (actualmente “Muntenia SA”) si apoi în cadrul Centrului Experimental de Ingrasaminte Bacteriene Bucuresti (înfiintat în 1954). Tehnologia folosita era copia sovietica a tehnologiei puse la punct în 1895, de data aceasta folosindu-se (abuziv) si numele de marca (Nitragin) ca termen generic pentru diferitele produse specifice. Spre sfârsitul anilor ‘60 Centrul Experimental de Ingrasaminte Bacteriene Bucuresti a fost desfiintat, activitatea de producere a biopreparatului pe agar fiind preluata de un laborator al unui institut din cadrul ASAS, în paralel cu producerea de ciuperci si de miceliu pentru ciuperci. Si în prezent se produc în cadrul acestui laborator biopreparate pe mediu agarizat conform tehnologiei brevetate în 1895! Mai mult, biopreparatele produse continua sa se vânda (sub motiv de nume comun folosit ca termen generic) sub denumirea de marca (Nitragin) detinuta de o alta firma producatoare (care este acum Merck). Pentru a întregi realitatea specific româneasca trebuie mentionat si ca: (i) biopreparatele inoculante nu sunt omologate (nu au fost niciodata omologate pentru ca se produc în virtutea obisnuintei de când nu era nevoie de omologarea produselor folosite în agricultura); deci (ii) calitatea lor nu este certificata de o institutie neutra de control; si (iii) biopreparatele sunt produse pe baza unor tulpini de microorganisme care apartin unui alt institut de cercetari agricole si care sunt înregistrate (în lipsa unei colectii nationale de tulpini de microorganisme) ca soiuri de plante.

Legislatia europeana in domeniul agriculturii (acquis-ul Comunitar) are, printre alte scopuri, si pe acela de limitare a folosirii produselor agrochimice (Ingrasaminte si pesticide) si de încurajare a dezvoltarii si utilizarii de produse cu actiune predominat ecologica pentru atingerea obiectivelor agriculturii durabile (se citeaza aici COM (1999) 22 “Directions towards sustainable agriculture” )

Realizarea unei agriculturii durabile este o parte componenta a unui proces de dezvoltare durabila (sustainable development), iar dezvoltarea durabila constituie obiectivul major al tuturor strategiilor elaborate pe plan mondial, inclusiv în al celor elaborate în România (pe termen mediu, de dezvoltare regionala, pentru zone defavorizate etc). Desi aparent în consonanta cu denumirea de “durabila” si cu termenul englez “sustainable” interpretarea jurnalistica de “dezvoltare sustinuta” nu corespunde cu ceea ce se întelege în mod uzual prin dezvoltare durabila. Definita de Comisia Burtland, dezvoltarea durabila, este “dezvoltarea care corespunde necesitatilor prezentului fara a compromite posibilitatea generatiilor viitoare de a le satisface pe ale lor”

O componenta de baza a dezvoltarii durabile este utilizarea durabila a resurselor, respectiv “folosirea resurselor regenerabile într-un mod si o rata care sa nu conduca la declinul pe termen lung al acestora, mentinând potentialul lor in acord cu necesitatile si aspiratiile prezente si viitoare” (conform glosarului mai sus citat)

Inoculantii ofera solutii de utilizare durabila a resurselor in agricultura si de refacere a materiei organice din sol, exploatând complexitatea interactiilor microorganisme/plante de cultura. De altfel folosirea inoculantilor cu fixatori de azot în simbioza cu leguminoasele este un exemplu devenit clasic de utilizare durabila a unei resurse utile din mediu. Daca se considera resursa utila continutul de azot fixat în sol, atunci în mod evident ca aceasta resursa se va (re)gasi, dupa utilizare, la un potential superior, corespunzator necesitatilor prezente si (mai ales) viitoare.