Κωνσταντίνος Οιχαλιώτης
Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών, Εργαστήριο Γεωργικής Χημείας και Εδαφολογίας
Ιερά Οδός 75 Αθήνα 118 55, Αυτή η διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου προστατεύεται από τους αυτοματισμούς αποστολέων ανεπιθύμητων μηνυμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσετε τη JavaScript για να μπορέσετε να τη δείτε.
Α. Τρεις στρεβλές θεωρήσεις που αναθεωρούνται και αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο προσεγγίζουμε το σύστημα έδαφος-φυτό:
1. Γονιμότητα είναι η ικανότητά ενός εδάφους να παρέχει θρεπτικά στοιχεία στα φυτά.
Στο τελευταίο μισό του 20ου αιώνα, οι εισροές που κυριάρχησαν στα γεωργικά οικοσυστήματα (εκτός από τα προϊόντα φυτοπροστασίας), ήταν τα ανόργανα λιπάσματα. Είναι όμως γόνιμο ένα έδαφος στο οποίο οι δείκτες διαθεσιμότητας για τα θρεπτικά στοιχεία είναι εξαιρετικοί, αλλά παρουσιάζει, για παράδειγμα, εξαιρετικά υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα ή ευνοϊκό περιβάλλον για την ανάπτυξη ασθενειών?
H γονιμότητα αναφέρεται πλέον εμφατικά στην συνολική ικανότητα του εδάφους να παρέχει συνθήκες και προϋποθέσεις για την ανάπτυξη υγιών/εύρωστων φυτών, δηλαδή να παρέχει στο φυτό φιλικό ενδιαίτημα και «τροφή», και να οδηγεί σε μόνιμη σταθερή παραγωγικότητα υψηλής ποιότητας.
2. Το έδαφος πρέπει να υποστηρίζει έναν οργανισμό, το φυτό που καλλιεργούμε.
Αναγνωρίζουμε όμως εδώ και αρκετές δεκαετίες τα πλεονεκτήματα των συνοδών φυτών και της φυτικής βιοποικιλότητας (π.χ. συγκαλλιέργειες, νησίδες φυσικής βλάστησης, φυτοφράκτες).
Τελευταία, και χάρη στην εξέλιξη των τεχνικών της μοριακής βιολογίας, ανακαλύπτουμε έκπληκτοι και κάτι ακόμα:
Τα φυτά που καλλιεργούμε είναι στην πραγματικότητα τα ίδια συμβιωτικά ενδιαιτήματα μικροβιακών κοινοτήτων, με τεράστια βιοποικιλότητα, οι οποίες διαδραματίζουν κομβικό ρόλο στην ανάπτυξη και την επιβίωσή τους.
Προσεγγίζουμε πλέον σήμερα όλο και περισσότερο τα εδάφη ως ενδιαιτήματα βιοκοινοτήτων. Έχουμε όπως θα δούμε και παρακάτω, τα τεχνολογικά εργαλεία για να εστιάσουμε πλέον όχι στο επίπεδο των απομονωμένων λειτουργιών αλλά στο επίπεδο των συνεργειών. Εστιάζουμε στο οικοσύστημα της ριζόσφαιρας, και ακόμα περισσότερο της ριζοεπιφάνειας (rhizoplane) και της ίδιας της ρίζας. Και προσπαθούμε να κατανοήσουμε και να ‘εκμεταλλευτούμε» το ρόλο, τις λειτουργίες και τις αλληλεπιδράσεις των βιοκοινοτήτων που τα αποικίζουν.
3. Το κόστος των λιπασμάτων είναι κατά βάση το υψηλό οικονομικό κόστος της ενέργειας παραγωγής, μεταφοράς και εφαρμογής. Φτηνά καύσιμα = φτηνά λιπάσματα.
Σήμερα το πλαίσιο πολιτικών προτεραιοτήτων έχει αλλάξει Το περιβαλλοντικό κόστος αναβαθμίζεται ως η κεντρική επερχόμενη πρόκληση του 21ου αιώνα:
Η προστασία των φυσικών πόρων, το ελαχιστοποιημένο περιβαλλοντικό αποτύπωμα και η χρήση των εδαφών ως «αποθηκών» άνθρακα αναδεικνύονται σε προτεραιότητες που τίθενται πλέον επιτακτικά διεθνώς, σε πλανητικό επίπεδο.
Με λίγα λόγια:
Δεν καλλιεργούμε εδάφη, διαχειριζόμαστε οικοσυστήματα. Και η αειφορική λειτουργία τους απαιτεί κατανόηση και ορθολογική διαχείριση των βιοκοινοτήτων τους. Επιπλέον πρέπει να διαχειριζόμαστε τα οικοσυστήματα αυτά με ελαχιστοποιημένο περιβαλλοντικό/ενεργειακό κόστος. Και να αναπτύξουμε/εφαρμόσουμε την αντίστοιχη τεχνολογία για να το πετύχουμε.
Β. Οικοσυστημική προσέγγιση - Τεχνολογική επανάσταση - Νέες εφαρμογές και προϊόντα:
Η οικοσυστημική προσέγγιση ώθησε την εφαρμοσμένη έρευνα και την παραγωγή προϊόντων και υπηρεσιών σε κατευθύνσεις όπως:
1. Λιπάσματα βραδείας απελευθέρωσης (συγχρονισμός με τις απαιτήσεις των φυτών σε θρεπτικά, αυξημένοι συντελεστές απόδοσης, χαμηλή αρχική οσμωτική καταπόνηση, μείωση ενεργειακού κόστους πολλαπλών εφαρμογών)
2, Λιπάσματα με ενσωματωμένους παρεμποδιστες νιτροποίησης, ουρεάσης (παρόμοια πλεονεκτήματα με τα λιπάσματα βραδείας απελευθέρωσης)
2. Οργανικά λιπάσματα και εδαφοβελτιωτικά από ανακυκλώσιμες οργανικές ύλες (composts και μίγματα από ανακυκλώσιμα αγροτοβιομηχανικά υπολείμματα και υποπροϊόντα, από επεξεργασμένες λυματολάσπες αστικών λυμάτων, ακόμα και από στερεά αστικά οργανικά απόβλητα)
Παράλληλα, συντελέστηκε και η επανάσταση στο χώρο της μοριακής βιολογίας και της βιοπληροφορικής. Η εφαρμογή τους στο σύστημα φυτό-έδαφος μας επιτρέπει πλέον να πραγματοποιούμε γρήγορα και με χαμηλό κόστος:
•Την πλήρη ανάλυση και περιγραφή μεταβολικών μονοπατιών σε φυτά μοντέλα
•Την μοριακή ταυτοποίηση μικροβιακών στελεχών
•Την ακριβή αλληλούχιση πλήρων γονιδιωμάτων μικροοργανισμών και φυτών
•Την ποσοτική καταγραφή των επιπτώσεων χειρισμών και εφαρμογών σε επίπεδο όχι απλά φυσιολογίας, αλλά γονιδιακής έκφρασης και πρωτεώματος των φυτών.
•Την μερική ή ολική ταυτοποίηση και ανάλυση σύνθετων μικροβιακών κοινοτήτων (μικροβιωμάτων) ενδορριζικά, στην ριζοεπιφάνεια, στην ριζόσφαιρα, στο έδαφος, στο οργανικό εδαφοβελτιωτικό.
•Την καταγραφή και ανάλυση των επιπτώσεων διαφόρων εφαρμογών σε επίπεδο αγρού στα μικροβιώματα αυτά
Τα συμπεράσματα είναι συγκλονιστικά και αλλάζουν τις προσεγγίσεις μας:
•Η συμβιωτικές σχέσεις (αμοιβαία επωφελείς) και όχι οι ανταγωνιστικές σχέσεις μεταξύ οργανισμών είναι ο κανόνας και όχι η εξαίρεση στα γεωργικά και φυσικά οικοσυστήματα
•Αναλογικά, η εξέλιξη των «ειδών» δεν καθορίζεται τόσο από το αβιοτικό περιβάλλον όσο από την στενή συνεχή αλληλεπίδραση και αλληλεξάρτηση με άλλους οργανισμούς του ίδιου ενδιαιτήματος (συν-εξέλιξη)
•Οι ρίζες των φυτών αποτελούν οικοσυστήματα (ενδιαιτήματα) στα οποία διαβιούν σύνθετες συμβιωτικές μικροβιακές κοινότητες με εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και αντοχή των φυτών
•Οι ριζοεπιφάνειες, αλλά και οι ριζοσφαιρες αποτελούν διαφοροποιημένα οικοσυστήματα (με ανάλογα ενδιαιτήματα) στα οποία διαβιούν σύνθετες μικροβιακές κοινότητες με εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και αντοχή των φυτών
•Η τεράστια μικροβιακή ποικιλότητα που υποστηρίζουν τα εδαφικά οικοσυστήματα δεν φαίνεται να είναι απαραίτητη. Φαίνεται να είναι λειτουργικά «απαξιωμένη» όσον αφορά στις κρίσιμες λειτουργιές του συστήματος έδαφος-φυτό. Αντίθετα συγκεκριμένες κατηγορίες μικροοργανισμών και/η μικροβιακά στελέχη αποτελούν τους κρίσιμους οργανισμούς κλειδιά
•Συγκεκριμένες διμερείς (φυτό-μικροοργανισμός) ή και τριμερείς (π.χ. φυτό-μικροοργανισμός-άκαρι) αλληλεπιδράσεις παίζουν κομβικό ρόλο στην ανάπτυξη, την ευρωστία και την αντοχή των φυτών σε βιοτικές και αβιοτικές καταπονήσεις
Η οικοσυστημική προσέγγιση, σε συνδυασμό με την τεχνολογική επανάσταση της νέας εποχής των γονιδιωμάτων και των μεταγονιδιωμάτων ώθησαν την εφαρμοσμένη έρευνα και την παραγωγή προϊόντων και υπηρεσιών σε νέες κατευθύνσεις με κύρια την:
3. Παραγωγή βιοδιεγερτικών προϊόντων για τα φυτά, πολλών υποκατηγοριών:
Οι βιοδιεγέρτες είναι μικροβιακά προϊόντα (συνήθως συγκεκριμένα αναγνωρισμένα μικροβιακά στελέχη) ή φυτικής/μικροβιακής/ορυκτής προέλευσης προϊόντα (συνήθως εκχυλίσματα) που:
•διεγείρουν αμυντικούς μηχανισμούς των φυτών σε βιοτικές καταπονήσεις (κυρίως παθογόνα και ασθένειες) και αβιοτικές καταπονήσεις (ψύχος, αλατότητα, ξηρασία)
•διεγείρουν/μεταβάλουν τον μεταβολισμό των φυτών
•διεγείρουν η μεταβάλουν την ανάπτυξη και τη διαμόρφωση του ριζικού συστήματος
•επηρεάζουν θετικά την αλληλοπαθητική δράση των φυτών
•αυξάνουν την ευρωστία των φυτών
•βελτιώνουν την πρόσληψη και/η τη μεταφορά και αξιοποίηση θρεπτικών στοιχείων από τα φυτά
•Ενισχύουν ποιοτικά χαρακτηριστικά όπως χρώμα, συγκέντρωση σακχάρων, αμύλου, πρωτεινών κλπ
•βελτιώνουν άμεσα ή εμεσά τη δομή και τις μικροβιακές κοινότητες των εδαφών προς όφελος των φυτών.
•Μπορεί να περιέχουν μικρές ποσότητες θρεπτικών στοιχείων, αλλά η κύρια δράση τους δεν είναι να παρέχουν θρεπτικά στα φυτά.
•Δεν περιέχουν μόρια ή οργανισμούς που να δρούν άμεσα (απ΄ευθείας) κατά παθογόνων και ασθενειών
Μικροβιακά εμβόλια (microbial inoculants), ενισχυτές ευρωστίας (plant strengtheners), βιολιπάσματα (biofertilizers, που κάποιοι τα θεωρούν χωριστή κατηγορία), προϊόντα με δραστικές ουσίες φυτικής προέλευσης (botanicals), εδαφοβελτιωτικά (soil improvers), εδαφορυθμιστικά (soil conditioners) και ακόμα περισσότερες καινοφανείς και συχνά επικαλυπτόμενες κατηγορίες προϊόντων τείνουν να συμπεριληφθούν κάτω από την γενική ομπρέλα των βιοδιεγερτών (biostimulants)
Μικροβιακά στελέχη και μεταβολίτες τους, εκχυλίσματα φυτών, εκχυλίσματα φυκών, φουλβικα και χουμικά οξέα, προϊόντα βιοπολυμερών όπως της χιτίνης, ανόργανες ενώσεις όπως ενώσεις πυριτίου, είναι οι κυριότερες κατηγορίες βιοδιεγερτών που έχουν βρει σήμερα το δρόμο τους στην αγορά.
Η αγορά μεγαλώνει ραγδαία. Το Συμβούλιο της Ευρωπαϊκής Βιομηχανίας Βιοδιεγετρών (European Biostimulants Industry Council, EBIC) αναφέρει ότι το 2012 στην Ευρώπη (στον Ευρωπαϊκό Οικονομικό Χώρο) εφαρμόστηκαν βιοδιεγέρτες σε πάνω από 6,2 εκατομμύρια εκτάρια (European Biostimulants Industry Council, 2013).
Δεν υπάρχει όμως ακόμα ακριβής ορισμός των βιοδιεγερτών των φυτών. Η έννοια εξακολουθεί να εξελίσσεται, κάτι που εν μέρει αντανακλά τις πολύ διαφορετικές μεταξύ τους εισροές (προϊόντα) που μπορούν να θεωρηθούν βιοδιεγέρτες.
Φαίνεται όμως ότι ένα μεγάλο μέρος αυτών των προϊόντων επηρεάζει τη φυσιολογία των φυτών δρώντας στα μονοπάτια σηματοδότησης (signaling pathways). Εκεί εδράζεται η καινοτομία τους, και είναι καλή συγκυρία το ότι οι νέες τεχνικές μας επιτρέπουν πλέον όλο και καλύτερα να ανιχνεύουμε μεταβολές στην ενεργοποίηση μονοπάτιων σηματοδότησης και έκφρασης γονιδίων και να τις πιστοποιήσουμε σε μοριακό επίπεδο.
Tο EBIC ορίζει ότι οι βιοδιεγέρτες φυτών περιέχουν ουσίες ή μικροοργανισμούς που όταν εφαρμόζονται σε φυτά ή στη ριζόσφαιρα η λειτουργία τους αφορά στην τόνωση των φυσικών διαδικασιών για την ενίσχυση της πρόσληψης των θρεπτικών στοιχείων, της αποτελεσματικότητας των θρεπτικών στοιχείων, της ανοχής σε αβιοτικές καταπονήσεις και της βελτίωσης της ποιότητα των καλλιεργούμενων φυτών και των προϊόντων τους. Ορισμός που περικλείει πολλά, αλλά παραμένει σχετικά ασαφής.
Τονίζει επίσης ότι οι βιοδιεγέρτες δεν έχουν άμεση δράση κατά παθογόνων, και ως εκ τούτου δεν εμπίπτουν το κανονιστικό πλαίσιο των φυτοφαρμάκων» (European Biostimulants Industry, 2012a). Aυτό έχει κομβική σημασία για όλο τον βιομηχανικό και εμπορικό κλάδο που ασχολείται με τα προϊόντα αυτά:
Διότι οι βιοδιεγέρτες φαίνεται να βρίσκονται σε μία γκρίζα ζώνη ανάμεσα στα προϊόντα φυτοπροστασίας και τα προϊόντα ενίσχυσης ανάπτυξης και θρέψης. Και το κανονιστικό πλαίσιο για τα προϊόντα αυτά είναι σήμερα κατακερματισμένο και ελλιπές, τόσο στο επίπεδο της Ευρωπαϊκής Ένωσης όσο στο επίπεδο κάθε χώρας.
Γ. Τα κανονιστικά πλαίσια:
Ο κανονισμός EC 1107/2009 που αφορά στο κανονιστικό πλαίσιο για τη φυτοπροστασία αναφέρεται στο πεδίο εφαρμογής του και σε προϊόντα που «επηρεάζουν τις φυσιολογικές διεργασίες των φυτών, όπως τις ουσίες που επηρεάζουν την ανάπτυξή τους, εκτός αν πρόκειται για θρεπτικά στοιχεία». Όμως δεν αναφέρεται συγκεκριμένα σε βιοδιεγέρτες ή προϊόντα που ενισχύουν την αντοχή στην βιοτική καταπόνηση.
Αν οι βιοδιεγέρτες (ή κάποιες ειδικές κατηγορίες τους όπως αυτοί που έχουν άμεση επίδραση στην αντοχή στις βιοτικές καταπονήσεις) καταταχθούν την κατηγορά των προϊόντων φυτοπροστασίας είναι πιθανό να ενταχθούν σε πλαίσια αδειοδότησης πολύ υψηλού κόστους (βλ. σήμερα EC 244/2011 και EC 283/2013) στα οποία μόνο οι εταιρίες προϊόντων φυτοπροστασίας μπορούν να ανταποκριθουν. To αποτέλεσμα θα ειναι να κλείσουν ή να απορροφηθούν οι μικρές εταιρίες που παράγουν σήμερα αυτά τα προϊόντα. Πιθανότατα να φτάνουν και πολύ λιγότερα τέτοια προϊόντα στον τελικό χρήστη.
Ο κανονισμός EC 2003/2003 που αφορά στο κανονιστικό πλαίσιο για τα λιπάσματα βρίσκεται υπό πλήρη αναθεώρηση. Ο νέος κανονισμός θα συμπεριλαμβάνει προδιαγραφές για οργανικά λιπάσματα και εδαφοβελτιωτικά και η «μεγάλη» συζήτηση αφορά στο αν θα συμπεριλαμβάνει βιοδιεγέρτες (θεωρείται σήμερα σχεδόν δεδομένο), και κυρίως ποιες κατηγορίες βιοδιεγερτών και με ποιες προδιαγραφές
Η λύση της ενσωμάτωσης των βιοδιεγερτικών προϊόντων στο κανονιστικό πλαίσιο του υπό αναθεώρηση 2003/2003 με προσθήκης αναλυτικών καταλόγων δραστικών συστατικών και πρόσθετων που τα προϊόντα αυτά περιέχουν παρουσιάζει δυσκολίες για δύο λόγους:
•Τα προϊόντα αυτά παρουσιάζουν τεράστια διαφοροποίηση και δυσκολίες κατηγοριοποίησης στα συστατικά και τα πρόσθετα που περιέχουν
•Η δραστικότητα συχνά αποδίδεται σε παράγοντες επεξεργασίας και συνολικής σύστασης (formulation) και όχι στα επιμέρους συστατικά.
Όσον αφορά στα οργανικά λιπάσματα και εδαφοβελτιωτικά η αναθεώρηση του 2003/2003 θα περιλαμβάνει αναλυτικές κατηγορίες και προδιαγραφές για τα προϊόντα αυτά.
Όσον αφορα στους βιοδιεγέρτες, η επικρατούσα άποψη αυτή τη στιγμή είναι να διευρυνθεί ο ορισμός των λιπαντικών εισροών ώστε να τους συμπεριλάβει ως υποκατηγορία προϊόντων με θετική επίδραση στη φυτική παραγωγή (εξαιρώντας βιοδιεγέρτες με άμεση απ΄ευθείας δράση σε ασθένειες και παθογόνα) και να συμπεριλάβει τα παρακάτω:
•προδιαγραφές ασφάλειας που να αφορούν στη φύση των προϊόντων
•κατηγορίες αποδεκτών ρητών αξιώσεων όσον αφορά τη δράση τους (π.χ. αύξηση του επιπέδου σακχάρων, αύξηση αντοχής σε αβιοτική καταπόνηση, διέγερση παραγωγής χλωροφύλλης, μείωση της παραγωγής αιθυλενίου)
•προδιαγραφές για φακέλους δεδομένων που να αποδεικνύουν ότι αυτές οι αξιώσεις, που θα αναγράφονται στα προϊόντα, ευσταθούν
•οι φάκελοι δεδομένων να έχουν κόστος παραγωγής/συλλογής δεδομένων και σύνταξης διαχειρίσιμο από τις μικρού/μεσαίου μεγέθους επιχειρήσεις που κατά κύριο λόγο παράγουν βιοδιέρτες και αντίστοιχα προϊόντα
•Η εγγραφή νέων προϊόντων να γίνεται με βάση τις αξιώσεις που αφορούν στη δράση τους, και όχι με βάση τα συστατικά τους
Οι εξελίξεις είναι ραγδαίες τόσο σε τεχνολογικό/ερευνητικό επίπεδο, όσο και σε βιομηχανικό/επιχειρηματικό και οι συγκρούσεις συμφερόντων εμφανείς. Τα κανονιστικά πλαίσια της συμμετοχικής, αλλά αργής και γραφειοκρατικής Ευρωπαϊκής Ένωσης, δυσκολεύονται να παρακολουθήσουν τις εξελίξεις.
Ο Στόχος είναι εύκολο να προσδιοριστεί αλλά δύσκολο να επιτευχθεί διότι πρέπει να συμβιβάσει αντιφατικές προτεραιότητες:
1. Την ανάγκη ταχείας μεταφοράς καινοτομίας από την εφαρμοσμένη έρευνα στον αγρό και τις πολλαπλές επιλογές για τον παραγωγό ή τον διαχειριστή γεωργικών και φυσικών οικοσυστημάτων
2. Την αποφυγή κυκλοφορίας «άχρηστων» ή με παραπλανητικές αξιώσεις προϊόντων
3. Τις ασφαλείς προδιαγραφές για τον παραγωγό, τον καταναλωτή και το περιβάλλον
4. Την αποφυγή απώλειας θέσεων εργασίας που δεν υποκαθίστανται από άλλες
Και όλα αυτά σε ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον, στο οποίο φαίνεται πως πρέπει να συνηθίσουμε πλέον να ζούμε.
Αναφορές
Brown P. and Saa S. (2015) Biostimulants in agriculture. Frontiers in Plant Science 6: 1-3
Calvo P., Nelson L. & Kloepper J.W. (2014 ) Agricultural uses of plant biostimulants. Plant Soil 383: 3–41
du Jardin P. (2014)Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation. Scientia Horticulturae 196: 3–14
European Biostimulants Industry Council (2013) Economic overview of the biostimulants sector in Europe,17 April 2013. http://www.biostimulants.eu/wp-content/uploads/2013/04/
Biostimulant_economics_17April2013.pdf
European Biostimulants Industry Council (2012a) EBIC and biostimulants in brief. http://www.biostimulants.eu/
Malusá E. & Vassilev N. (2014) A contribution to set a legal framework for biofertilisers Appl Microbiol Biotechnol 98:6599–6607