Βιοδιεγέρτες: Ενίσχυση της ανθεκτικότητας των καλλιεργειών με φυσικό τρόπο

Τα βιοδιεγερτικά είναι προϊόντα που ενισχύουν τις φυσικές διεργασίες των φυτών, όπως η πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων και η αντοχή στο στρες, ανεξάρτητα από τα θρεπτικά συστατικά που περιέχουν. Για τους ιδιοκτήτες εκμεταλλεύσεων, τους γεωπόνους και τις ομάδες βιωσιμότητας, προσφέρουν έναν τρόπο διατήρησης της απόδοσης των καλλιεργειών υπό συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών, ξηρασίας ή αλατότητας, ανάλογα με το προϊόν, την καλλιέργεια και τις συνθήκες ανάπτυξης. 

Αυτό το άρθρο καλύπτει τον ορισμό των βιοδιεγερτικών, τις κύριες κατηγορίες με παραδείγματα, τους μηχανισμούς πίσω από την ανθεκτικότητα των καλλιεργειών, τους περιορισμούς που διαμορφώνουν τα αποτελέσματα, καθώς και τον ρόλο των δεδομένων πεδίου στην εφαρμογή τους με ακρίβεια. 

Τι είναι τα βιοδιεγερτικά και πώς λειτουργούν; 

Ένα βιοδιεγερτικό είναι μια ουσία ή ένας μικροοργανισμός που εφαρμόζεται στα φυτά ή στη ριζόσφαιρα (τη λεπτή ζώνη εδάφους που επηρεάζεται άμεσα από τις ρίζες και τις εκκρίσεις τους) για την τόνωση των φυσικών φυσιολογικών διεργασιών. Ο Κανονισμός για τα Προϊόντα Λίπανσης της Ευρωπαϊκής Ένωσης ορίζει το βιοδιεγερτικό φυτών βάσει της λειτουργίας του (1). Διεγείρει τις διεργασίες θρέψης των φυτών ανεξάρτητα από την περιεκτικότητα του ίδιου του προϊόντος σε θρεπτικά στοιχεία, με στόχο τη βελτίωση ενός ή περισσότερων από τα ακόλουθα: 

• Αποτελεσματικότητα χρήσης θρεπτικών στοιχείων 

• Αντοχή σε αβιοτικό στρες (μη ζωντανοί στρεσογόνοι παράγοντες όπως η ξηρασία, οι υψηλές θερμοκρασίες, το ψύχος και η αλατότητα)

• Χαρακτηριστικά ποιότητας της καλλιέργειας 

• Διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων δεσμευμένων στο έδαφος ή στη ριζόσφαιρα 

Αυτός ο λειτουργικός ορισμός διαχωρίζει τα βιοδιεγερτικά φυτών από τις συμβατικές εισροές. Ένα λίπασμα παρέχει θρεπτικά συστατικά, ενώ ένα βιοδιεγερτικό επηρεάζει το πόσο αποτελεσματικά το φυτό τα προσλαμβάνει, τα μεταφέρει και τα μεταβολίζει. Επίσης, τα διαχωρίζει από τα φυτοπροστατευτικά προϊόντα, καθώς τα βιοδιεγερτικά δεν προορίζονται να δρουν άμεσα κατά των εχθρών ή των ασθενειών. 

Οι μηχανισμοί διαφέρουν ανάλογα με το προϊόν. Ορισμένες ενώσεις δρουν ως μόρια σηματοδότησης που τροποποιούν την αρχιτεκτονική του ριζικού συστήματος. Άλλες επηρεάζουν την ενζυμική δραστηριότητα ή τις αντιοξειδωτικές αποκρίσεις εντός του φυτικού ιστού. Τα μικροβιακά προϊόντα αποικίζουν τις ρίζες και το περιβάλλον έδαφος, όπου μπορούν να βελτιώσουν την κινητοποίηση των θρεπτικών στοιχείων. Η έρευνα σχετικά με τους συγκεκριμένους τρόπους δράσης βρίσκεται σε εξέλιξη, και τα αποτελέσματα εξαρτώνται από το προϊόν, την καλλιέργεια και τις συνθήκες ανάπτυξης. 

Γιατί τα βιοδιεγερτικά κερδίζουν την προσοχή στη σύγχρονη γεωργία; 

Το ενδιαφέρον για τα βιοδιεγερτικά αντικατοπτρίζει διάφορες πιέσεις στα συστήματα παραγωγής. Οι παραγωγοί και οι εταιρείες τροφίμων εργάζονται για να διατηρήσουν την απόδοση και την ποιότητα, μειώνοντας παράλληλα το περιβαλλοντικό αποτύπωμα των εισροών. 

Οι βασικοί παράγοντες περιλαμβάνουν: 

• Κλιματική μεταβλητότητα: Οι ακανόνιστες βροχοπτώσεις και οι ακραίες θερμοκρασίες μπορούν να αυξήσουν τη συχνότητα εμφάνισης περιστατικών αβιοτικού στρες κατά τη διάρκεια κρίσιμων σταδίων ανάπτυξης.

• Στόχοι αποδοτικότητας εισροών: Η βελτίωση της αποτελεσματικότητας χρήσης θρεπτικών στοιχείων υποστηρίζει τη μείωση των απωλειών λόγω έκπλυσης και απορροής. 

• Δεσμεύσεις βιωσιμότητας της εφοδιαστικής αλυσίδας: Οι εταιρείες FMCG και οι αγοραστές αγροδιατροφικών προϊόντων θέτουν προσδοκίες για αναγεννητικές προμήθειες χαμηλότερου αντικτύπου. 

• Προτεραιότητες για την υγεία του εδάφους: Η μακροπρόθεσμη παραγωγικότητα εξαρτάται από βιολογικά ενεργό, καλά δομημένο έδαφος, και τα μικροβιακά και χουμικά προϊόντα αξιολογούνται ως συστατικά προγραμμάτων υγείας του εδάφους. 

Τα βιοδιεγερτικά εντάσσονται σε αυτές τις προτεραιότητες ως συμπλήρωμα της ορθής γεωπονικής πρακτικής. Δεν αντικαθιστούν τα προγράμματα λίπανσης, άρδευσης ή φυτοπροστασίας. Ενσωματώνονται σε αυτά τα προγράμματα για να ενισχύσουν τον τρόπο με τον οποίο ανταποκρίνονται οι καλλιέργειες σε αυτά. 

Ποιοι είναι οι κύριοι τύποι βιοδιεγερτικών που χρησιμοποιούνται στη γεωργία; 

Η επιστημονική βιβλιογραφία ομαδοποιεί τα βιοδιεγερτικά ανάλογα με την πηγή και τη σύνθεσή τους. Σε μια ευρέως αναφερόμενη ανασκόπηση στο Scientia Horticulturae, προσδιορίζονται αρκετοί τύποι βιοδιεγερτικών, οι οποίοι μπορούν να ομαδοποιηθούν σε δύο κύριες κατηγορίες: μη μικροβιακά και μικροβιακά (2). 

Μη μικροβιακά βιοδιεγερτικά 

• Χουμικές και φουλβικές ουσίες: Οργανικές ενώσεις που εκχυλίζονται από χουμοποιημένη οργανική ουσία, όπως ο λεοναρδίτης, η τύρφη ή το κομπόστ. Συνδέονται με τη βελτιωμένη ανάπτυξη των ριζών και τη διαθεσιμότητα θρεπτικών στοιχείων στη ριζόσφαιρα. 

• Υδρολύματα πρωτεϊνών και αμινοξέα: Προϊόντα που παράγονται από τη διάσπαση φυτικών ή ζωικών πρωτεϊνών. Εφαρμόζονται για την υποστήριξη του μεταβολισμού του αζώτου και της απόκρισης στο στρες.

• Εκχυλίσματα φυκιών: Προέρχονται από θαλάσσια μακροφύκη. Περιέχουν πολυσακχαρίτες και ρυθμιστικές ενώσεις ανάπτυξης των φυτών και εφαρμόζονται σε πολλούς τύπους καλλιεργειών. 

• Χιτοζάνη και συναφή βιοπολυμερή: Προέρχονται από τη χιτίνη. Μελετώνται για την επίδρασή τους στις αμυντικές αποκρίσεις των φυτών. 

• Ανόργανες ενώσεις: Ωφέλιμα στοιχεία όπως το πυρίτιο, τα οποία μπορούν να υποστηρίξουν την αντοχή σε ορισμένα είδη στρες σε μερικές καλλιέργειες. 

Μικροβιακά βιοδιεγερτικά 

• Ωφέλιμοι μύκητες: Οι μυκορριζικοί μύκητες σχηματίζουν συμβιώσεις με τις ρίζες και επεκτείνουν την ενεργή ριζική ζώνη, γεγονός που υποστηρίζει την πρόσληψη νερού και φωσφόρου. Οι περισσότερες κύριες καλλιέργειες φιλοξενούν μυκόρριζες, αν και ορισμένες οικογένειες φυτών, συμπεριλαμβανομένων των κραμβοειδών, είναι γενικά μη μυκορριζικές. 

• Ωφέλιμα βακτήρια: Τα ριζοβακτήρια που προάγουν την ανάπτυξη των φυτών, συμπεριλαμβανομένων των αζωτοδεσμευτικών και των φωσφοροδιαλυτοποιητικών στελεχών, αποικίζουν τις ρίζες και επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών στοιχείων. Η δέσμευση αζώτου συμβάλλει περισσότερο στα ψυχανθή μέσω της συμβίωσης με ριζόβια. Το όφελος στις μη ψυχανθείς καλλιέργειες είναι γενικά μικρότερο και ποικίλλει ανάλογα με το στέλεχος και τις συνθήκες. 

Ο όρος «βιοδιεγερτικά λιπάσματα» χρησιμοποιείται εμπορικά για προϊόντα που συνδυάζουν μια συμβατική πηγή θρεπτικών στοιχείων με μία από αυτές τις κατηγορίες. Σύμφωνα με τον ορισμό της ΕΕ, η επιδιωκόμενη δράση του βιοδιεγερτικού συστατικού πρέπει να υφίσταται ανεξάρτητα από τα θρεπτικά στοιχεία στο μείγμα, και ένα προϊόν του οποίου η δράση προέρχεται από την περιεκτικότητά του σε θρεπτικά στοιχεία ρυθμίζεται ως λίπασμα.

Πώς βελτιώνουν τα βιοδιεγερτικά την ανθεκτικότητα και την αντοχή των καλλιεργειών στο στρες; 

Η ανθεκτικότητα της καλλιέργειας αναφέρεται στην ικανότητα ενός φυτού να διατηρεί την ανάπτυξη και τη διαμόρφωση της απόδοσης υπό συνθήκες στρες. Τα βιοδιεγερτικά συμβάλλουν μέσω διαφόρων φυσιολογικών οδών, και η ένταση κάθε επίδρασης ποικίλλει ανάλογα με το προϊόν, τη δοσολογία, τον χρόνο εφαρμογής και την καλλιέργεια. 

Απόκριση σε αβιοτικό στρες 

Η ξηρασία, οι υψηλές θερμοκρασίες και η αλατότητα προκαλούν οξειδωτικό στρες στο εσωτερικό των φυτικών κυττάρων. Ορισμένα βιοδιεγερτικά, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων εκχυλισμάτων φυκιών και σκευασμάτων αμινοξέων, συνδέονται με ενισχυμένη αντιοξειδωτική δράση και ωσμωτική προσαρμογή. Αυτές οι αποκρίσεις μπορούν να μειώσουν την κυτταρική βλάβη κατά τη διάρκεια περιόδων στρες, όπως η άνθηση ή το γέμισμα των κόκκων στα σιτηρά. 

Ανάπτυξη ριζικού συστήματος 

Ένα μεγαλύτερο και πιο ενεργό ριζικό σύστημα βελτιώνει την πρόσβαση σε νερό και θρεπτικά στοιχεία, ιδιαίτερα σε εδάφη με περιορισμένη υγρασία ή γονιμότητα. Οι χουμικές ουσίες, οι μυκορριζικοί μύκητες και ορισμένα ριζοβακτήρια συνδέονται με την ανάπτυξη και τη λειτουργία των ριζών. Τα ισχυρότερα ριζικά συστήματα μπορούν επίσης να μετριάσουν τον αντίκτυπο σύντομων διακοπών στην παροχή νερού. 

Πρόσληψη και αποδοτικότητα θρεπτικών στοιχείων 

Τα βιοδιεγερτικά μπορούν να βελτιώσουν την πρόσληψη και την αφομοίωση των θρεπτικών στοιχείων που είναι ήδη διαθέσιμα στο έδαφος. Τα φωσφοροδιαλυτοποιητικά βακτήρια, για παράδειγμα, δρουν σε δυσδιάλυτα κλάσματα φωσφόρου στο έδαφος. Η υψηλότερη αποτελεσματικότητα χρήσης θρεπτικών στοιχείων υποστηρίζει τη διαμόρφωση της απόδοσης, περιορίζοντας ταυτόχρονα τα πλεονάζοντα θρεπτικά στοιχεία που διαφορετικά θα χάνονταν στο περιβάλλον. 

Ποιότητα καλλιέργειας 

Αρκετά βιοδιεγερτικά αξιολογούνται για τις επιδράσεις τους σε ποιοτικά χαρακτηριστικά, όπως η συσσώρευση σακχάρων, το χρώμα και η διάρκεια ζωής, τα οποία ενδιαφέρουν τις εταιρείες τροφίμων που καθορίζουν ποιοτικές παραμέτρους στις συμβάσεις προμήθειας. 

Ποιοι είναι οι περιορισμοί και τα σημεία προσοχής κατά τη χρήση βιοδιεγερτικών; 

Η υπεύθυνη εφαρμογή ξεκινά με ρεαλιστικές προσδοκίες. Τα αποτελέσματα στον αγρό ποικίλλουν, και διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν το αν ένα προϊόν αποδίδει μετρήσιμη απόδοση. 

• Ασυνεπείς αποκρίσεις: Τα αποτελέσματα εξαρτώνται από το είδος της καλλιέργειας, την ποικιλία, τον τύπο του εδάφους, το κλίμα και τις επικρατούσες συνθήκες στρες. Ένα προϊόν που αποδίδει καλά σε ένα περιβάλλον μπορεί να μην παρουσιάσει κανένα αποτέλεσμα σε ένα άλλο. 

• Χρόνος εφαρμογής και δοσολογία: Η εφαρμογή στο σωστό στάδιο ανάπτυξης είναι κρίσιμη. Τα βιοδιεγερτικά που στοχεύουν στην αντοχή στο στρες, για παράδειγμα, εφαρμόζονται γενικά προληπτικά, πριν ή κατά την έναρξη του αναμενόμενου στρες, παρά μετά την εκδήλωση της ζημιάς. 

• Ποιότητα προϊόντος και τεκμηρίωση: Η σύνθεση και οι ισχυρισμοί αποτελεσματικότητας διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των προϊόντων. Πριν από την υιοθέτηση, θα πρέπει να εξετάζονται ανεξάρτητα πειραματικά δεδομένα, περιφερειακή επικύρωση και κανονιστική συμμόρφωση. Τα κανονιστικά πλαίσια διαφέρουν ανά χώρα και υπόκεινται σε αλλαγές, επομένως οι τοπικές απαιτήσεις θα πρέπει να επαληθεύονται.

• Βιολογία εδάφους και συμβατότητα: Τα μικροβιακά προϊόντα απαιτούν βιώσιμους οργανισμούς, κατάλληλες εδαφικές συνθήκες και συμβατότητα με άλλα αγροχημικά στο βυτίο ψεκασμού ή στο πρόγραμμα. Ο αποικισμός των μυκορριζών τείνει να μειώνεται σε εδάφη με πολύ υψηλή διαθεσιμότητα φωσφόρου, ενώ ορισμένα μυκητοκτόνα ή οι κακές συνθήκες αποθήκευσης μπορούν να μειώσουν τη βιωσιμότητα των μικροοργανισμών. 

• Γεωπονική βάση: Τα βιοδιεγερτικά δεν μπορούν να αντισταθμίσουν την ανεπάρκεια θρεπτικών στοιχείων, τη συμπίεση του εδάφους, την κακή αποστράγγιση ή την ανεπαρκή άρδευση. Η βασική διαχείριση του εδάφους και του νερού καθορίζει το εύρος του οφέλους που μπορεί να προσφέρει ένα βιοδιεγερτικό. 

Πώς η γεωργία βάσει δεδομένων υποστηρίζει την αποτελεσματική εφαρμογή βιοδιεγερτικών 

Ένα μεγάλο μέρος των μεταβλητών αποτελεσμάτων αντικατοπτρίζει διαφορές στα προϊόντα, στις καλλιέργειες και στις συνθήκες ανάπτυξης· η συνεπής μέτρηση παρέχει εξήγηση για αυτά τα αποτελέσματα. Όταν οι εδαφικές συνθήκες, η κατάσταση του νερού και το στρες των καλλιεργειών δεν ποσοτικοποιούνται, είναι δύσκολο να προσδιοριστεί πού χρειάζεται ένα βιοδιεγερτικό και αν λειτούργησε αποτελεσματικά. Η υποδομή δεδομένων αντιμετωπίζει αυτό το ζήτημα σε τρία στάδια: 

• Στόχευση: Η ψηφιακή ανάλυση εδάφους παρέχει δεδομένα για την κατάσταση των θρεπτικών στοιχείων, το pH και την οργανική ουσία, βοηθώντας στον χαρακτηρισμό της εδαφικής μεταβλητότητας, γεγονός που υποδεικνύει πού οι παρεμβάσεις βιολογικής ενίσχυσης ή αποδοτικότητας θρεπτικών στοιχείων έχουν τη μεγαλύτερη αξία. 

• Χρόνος εφαρμογής: Η παρακολούθηση της άρδευσης και των καιρικών συνθηκών επισημαίνει τις επερχόμενες περιόδους στρες, ώστε οι εφαρμογές να μπορούν να προγραμματιστούν πριν από την εμφάνιση του στρες. 

• Επαλήθευση: Η σύγκριση επαναλαμβανόμενων επεξεργασμένων και μη επεξεργασμένων ζωνών με βάση τα αρχεία απόδοσης, εδάφους και κατάστασης της καλλιέργειας παρέχει αποδείξεις ειδικές για την εκμετάλλευση, αντί της εξάρτησης από γενικούς ισχυρισμούς προϊόντων. 

Το πλαίσιο ψηφιακής ανάλυσης εδάφους και άρδευσης ακριβείας της Doktar υποστηρίζει καθένα από αυτά τα στάδια, συνδέοντας δεδομένα εδάφους, νερού και καλλιέργειας σε ένα ενιαίο επίπεδο λήψης αποφάσεων. 

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τα βιοδιεγερτικά 

Είναι τα βιοδιεγερτικά το ίδιο με τα λιπάσματα; 

Όχι, δεν είναι. Τα λιπάσματα παρέχουν θρεπτικά συστατικά που χρειάζεται η καλλιέργεια για την ανάπτυξή της. Τα βιοδιεγερτικά επηρεάζουν τις διεργασίες των φυτών, όπως η πρόσληψη θρεπτικών στοιχείων, η απόκριση στο στρες και η ανάπτυξη των ριζών, και σύμφωνα με τον ορισμό της ΕΕ η δράση τους είναι ανεξάρτητη από την περιεκτικότητά τους σε θρεπτικά στοιχεία. Στην πράξη, τα δύο εφαρμόζονται συχνά μαζί, και ορισμένα προϊόντα συνδυάζουν και τις δύο λειτουργίες. 

Λειτουργούν τα βιοδιεγερτικά σε όλους τους τύπους καλλιεργειών; 

Τα βιοδιεγερτικά έχουν αξιολογηθεί σε εκτατικές καλλιέργειες, κηπευτικά, οπωροφόρα δέντρα και αμπέλια, αλλά οι αποκρίσεις δεν είναι ομοιόμορφες. Η αποτελεσματικότητα εξαρτάται από την κατηγορία του προϊόντος, το είδος της καλλιέργειας, το στάδιο ανάπτυξης και τις περιβαλλοντικές συνθήκες. Τα μυκορριζικά προϊόντα, για παράδειγμα, έχουν περιορισμένη εφαρμογή σε καλλιέργειες που γενικά δεν σχηματίζουν μυκόρριζες, όπως τα κραμβοειδή. Τα πειραματικά δεδομένα ανά περιοχή για τη συγκεκριμένη καλλιέργεια αποτελούν τον πιο αξιόπιστο οδηγό επιλογής. 

Πώς μπορούν οι αγρότες να μετρήσουν την αποτελεσματικότητα των βιοδιεγερτικών; 

Η αποτελεσματικότητα αξιολογείται καλύτερα μέσω ελεγχόμενης σύγκρισης. Μια πρακτική προσέγγιση περιλαμβάνει: 

• Διατήρηση επαναλαμβανόμενων, τυχαιοποιημένων μη επεξεργασμένων λωρίδων αναφοράς μέσα στον ίδιο αγρό.

• Εφαρμογή της ίδιας ποικιλίας, ημερομηνίας σποράς/φύτευσης και διαχείρισης στις επεξεργασμένες και μη επεξεργασμένες λωρίδες.

• Καταγραφή των συνθηκών του εδάφους, της άρδευσης και των καιρικών συνθηκών και για τις δύο ζώνες. 

• Σύγκριση της απόδοσης, των ποιοτικών παραμέτρων και των δεικτών κατάστασης της καλλιέργειας κατά τη συγκομιδή, καθώς και παρακολούθηση δεικτών κατά τη διάρκεια της σεζόν, όπως ο δείκτης βλάστησης (πρασινάδα κόμης) ή η περιεκτικότητα των ιστών σε θρεπτικά στοιχεία. 

• Επανάληψη της σύγκρισης σε διαφορετικές καλλιεργητικές περιόδους για να ληφθεί υπόψη η μεταβλητότητα. 

Τα βιοδιεγερτικά ενισχύουν την ανθεκτικότητα των καλλιεργειών όταν αντιστοιχίζονται στη σωστή καλλιέργεια, στις κατάλληλες συνθήκες στρες και στο σωστό στάδιο ανάπτυξης. Η αξία τους εξαρτάται από τα δεδομένα: πότε πλησιάζει το στρες, πώς ανταποκρίνεται η καλλιέργεια και αν μια εφαρμογή απέφερε απόδοση. Η συνεχής παρατήρηση της ανάπτυξης της καλλιέργειας μετατρέπει αυτά τα ερωτήματα σε ένα μετρήσιμο αρχείο, αντί για έναν μόνο αριθμό στο τέλος της σεζόν. 

Η Doktar το καθιστά αυτό εφικτό μέσω της κάμερας φαινολογίας καλλιεργειών. Το PhenoCam καταγράφει εικόνες time-lapse υψηλής ανάλυσης σε τακτά χρονικά διαστήματα και παρέχει ειδοποιήσεις όταν η εξέλιξη αποκλίνει από τα αναμενόμενα πρότυπα ανάπτυξης. Εφαρμοζόμενο σε δοκιμές βιοδιεγερτικών, αυτό επιτρέπει τη σύγκριση των επεξεργασμένων και των μη επεξεργασμένων περιοχών σε κάθε στάδιο ανάπτυξης, ώστε οι αποφάσεις σχετικά με το προϊόν, τον χρόνο εφαρμογής και τη δοσολογία να βασίζονται σε δεδομένα πεδίου. Για να μεγιστοποιήσετε την απόδοση των βιοδιεγερτικών και να εξασφαλίσετε ανθεκτική, μετρήσιμη παραγωγή, ανακαλύψτε τις λύσεις της Doktar. 

Βιβλιογραφικές αναφορές: 

(1) European Parliament & Council of the European Union. (2019). Regulation (EU) 2019/1009 of the  European Parliament and of the Council of 5 June 2019 laying down rules on the making  available on the market of EU fertilising products and amending Regulations (EC) No 1069/2009  and (EC) No 1107/2009 and repealing Regulation (EC) No 2003/2003. Official Journal of the  European Union, L 170, 1-114. https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2019/1009/oj/eng 

(2) du Jardin, P. (2015). Plant biostimulants: Definition, concept, main categories and regulation.  Scientia Horticulturae, 196, 3-14. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.09.021