(Zadnja izmjena članka 11/09/2022)
Biostimulatori na bazi aminokiselina
Zbog čestih pojava stresnih uvjeta u poljoprivrednoj proizvodnji primjena biostimulatora je postala redovna tehnološka mjera. Pravilnom primjenom biostimulatora smanjuje se negativan učinak brojnih stresnih uvjeta, poput niske ili visoke temperature, nedostatka vlage i ostalih stresnih uvjeta. Danas se najviše upotrebljavaju biostimulatori na bazi aminokiselina jer imaju dokazani učinak na biljku, male doze primjene i prihvatljivu cijenu za poljoprivrednog proizvođača. Kod izbora biostimulatora potrebno je voditi računa o količini i sastavu aminokiselina u proizvodu kako bi primjenom bio ostvaren očekivani učinak. Na tržištu danas postoji veliki broj preparata te se izbor može prilagoditi svim vrstama poljoprivredne proizvodnje; od proizvodnje na otvorenim poljima ratarskih kultura do intenzivne proizvodnje povrća i cvijeća u zaštićenim prostorima.
Biostimulatori su substance (tvari) različitog porijekla i različitog kemijskog sastava koje imaju biostimulativni učinak na biljku.
Primjenom biostimulatora (aminokiseline, huminski ekstrakti, ekstrakti morskih algi i dr.) smanjuje se učinak stresnih uvjeta na biljku te se pozitivno utječe na otpornost biljke na abiotske i biotske čimbenike stresa, i time povećava kvaliteta i visina prinosa.
Prema podacima koje prenosi časopis Bussines Wire (2020) globalna vrijednost tržišta biostimulatora procijenjena je na vrijednost od 2,6 mil. USD te bi prema istim predviđanjima vrijednost tržišta biostimulatora u 2025. godini iznosila oko 4,9 mil. USD. Velika potražnja za biostimulatorima uvjetovana je tehnološkim razvojem poljoprivredne proizvodnje ali isto tako i sve jače izraženim stresnim uvjetima tijekom poljoprivredne proizvodnje, od kojih su stres uvjetovan niskom ili visokom temperaturom kao i nedostatkom vode, glavni čimbenici smanjenja visine i kvalitete prinosa poljoprivrednih kultura. Kako na ukupnu potrošnju biostimulatora utječe cijena i doza po jedinici površine, dominantan proizvod na tržištu biostimulatora su i dalje proizvodi na bazi aminokiselina, dok se ostale grupe proizvoda koriste u manjim količinama. Poticaj primjeni biostimulatora je i uvođenje visokoprinosnih sorti i hibrida u poljoprivrednu proizvodnju, gdje se bez ciljane primjenom biostimulatora ne može postići očekivani visoki prinos i kvaliteta.
Danas je u proizvodnju biostimulatora uključen veliki broj tvrtki, koje su okupljene oko nekoliko strukovnih organizacija. Jedna od takvih organizacije je i European Biostimulants Industry Council (EBIC) koji okuplja 55 tvrtki koje se bave proizvodnjom biostimulatora. Osnovna uloga ove strukovne organizacije je unaprjeđenje tehnologije proizvodnje i učinkovitosti biostimulatora te razvoj zakonodavnog okvira za proizvodnju i trgovanje biostimulatorima. Jedna od važnijih aktivnosti je i stručno i znanstveno promoviranje primjene biostimulatora kroz organizaciju stručnih skupova poput svjetskog kongresa na temu biostimulatora koji su do sad bili organizirani u Strasbourgu (Francuska, 2012), Firenci (Italija, 2015), Miami (SAD, 2017) i Barceloni (Španjolska, 2019).
Što su biostimulatori?
Biostimulatori su spojevi (tvari) koje imaju biostimulativni učinak na biljku, sa aktivnim utjecajem na slijedeće procese u biljci:
- Povećanje OTPORNOSTI na stresne uvjete
- POTICANJE svih fizioloških procesa u biljci (rast, cvatnja, oplodnja, sinteza suhe tvari)
- Bolje USVAJANJE hraniva (povećanje UČINKOVITOSTI gnojidbe)
- Povećanje KVALITETE i VISINE prinosa poljoprivrednih kultura
Važno je istaknuti, da iako biostimulatori povećavaju učinkovitost gnojidbe, oni nisu gnojiva i ne mogu zamijeniti ulogu gnojiva u poljoprivrednoj proizvodnji.
Prema podijeli koje navode Halpern i sur. (2015) biostimulatori se mogu podijeliti u slijedeće grupe proizvoda:
- Biostimulatori na bazi aminokiselina
- Bisotimulatori na bazi ekstrakta morskih algi (Ascophyllum nodosum, i dr.) i ekstrakti mikroalgi
- Biostimulatori na bazi huminskih ekstrakta (huminske i fulvo kiseline)
- Mikrobiološki preparati (metaboliti gljiva, bakterija i ostalih mikroorganizama)
- Elementi u tragovima (silicij, jod, selen i drugi rijetki elementi)
- Vitamini B i D grupe
U poljoprivrednoj proizvodnji su najčešće u primjeni biostimulatori na bazi aminokiselina, ekstrakta morskih algi i preparati na bazi huminskih ekstrakta (huminskih i fulvo kiselina).
Biostimulatori na bazi aminokiselina
U ovoj grupi proizvoda nalaze se preparati koji sadrže različite količine i koncentracije pojedinih aminokiselina. Dosadašnjim istraživanjima brojnih istraživača (Jardin 2015, Halpern i sur., 2015, Pecha i sur., 2011, Zhou i sur., 2007), utvrđeno je postojanje gotovo 250 različitih aminokiselina od kojih 20 ima fiziološki važnu i specifičnu ulogu u metabolizmu biljaka (Tablica 1).
Tablica 1. Popis fiziološki važnih aminokiselina
| Alanin | Valin |
| Glicin | Fenilalanin |
| Izoleucin | Triptofan |
| Leucin | Triosin |
| Prolin | Aspartanska kis. |
| Glutaminska kis. | Arginin |
| Histidin | Lizin |
| Serin | Treonin |
| Cistein | Metionin |
| Aspargin | Glutamin |
Važno je napomenuti da svaki fiziološki proces u biljci za pravilno odvijanje zahtjeva prisutnost određene aminokiseline (Cohen i Gisi, 1994, Polo i sur., 2006). Pregled fiziološki uloga pojedinih aminokiselina prikazan je u Tablici 2.
Tablica 2. Fiziološke uloge pojedinih aminokiselina
| Aminokiselina | Fiziološka uloga aminokiseline |
|---|---|
| Prolin | Abiotski stres (suša, visoka temperatura) Cvatnja i oplodnja |
| Arginin | Razvoj korijena Sinteza hormona rasta (auxina) |
| Alanin | Sinteza klorofila |
| Glutaminska kiselina | Sinteza ostalih aminokiselina u biljci Otpornost na stresne uvjete Sinteza klorofila |
Aminokiseline su specifični spojevi koji se sastoje od amino grupe (koja imaja visoki pH) i karboksilne grupe (grupa sa niskim pH vrijednostima) te centralno smještenog atoma ugljika. Ovisno o položaju amino grupe, mogu biti L- i D- aminokiseline, te su sa strane biljke, u metabolizmu iskoristive samo slobodne (nevezane) L-aminokiseline. Posebnost aminokiselina je da su to spojevi niske molekularne mase, lako se usvajaju (nije potrebna dodatna energija za usvajanje) i lako penetriraju u list te ne ovise o aktivnosti klorofila (Koksal i sur., 1999, Pecha i sur., 2011).
 | Jedini aktivni dio biostimulatora na bazi aminokiselina su slobodne aminokiseline (često se označavaju i kao "Free Amino Acids"). Stoga, biostimulatori koji imaju veću količinu slobodnih aminiokiselina imaju znatno bolji učinak protiv stresnih uvjeta. |
Prema porijeklu sirovine za ekstrakciju amino kiselina, iste se mogu podijeliti na:
- Aminokiseline ekstrahirane iz materijala životinjskog porijekla
- Aminokiseline ekstrahirane iz materijala biljnog porijekla
- Sintetske aminokiseline
- Aminokiseline dobivene iz metabolita mikroorganizama
Sa stajališta biljke, ne postoje razlike u usvajanju aminokiselina dobivenih iz različitih izvornih sirovina. Biljka prepoznaje određene aminokiseline prema biokemijskom sastavu, te ih kao takve može uključiti u svoje fiziološke procese.
Ovo je tehnološki vrlo važna informacija, jer većina trgovaca obmanjuje korisnike da postoji razlika u usvajanju pojedinih aminokiselina ovisno o izvoru bazne sirovine.
Za proizvodnju aminokiselina koristi se nekoliko tehnoloških postupaka ekstrakcije izvorne sirovine, od kojih se najčešće koriste enzimatska hidroliza i hidroliza upotrebom kiselina. Osnovne razlike između ta dva postupka ekstrakcije prikazana su u slijedećoj tablici (Tablica 3).
Tablica 3. Osnovne razlike između enzimatske hidrolize i hidrolize upotrebom kiselina
| Vrsta hidrolize | Enzimatska hidroliza | Hidroliza upotrebom kiselina |
|---|---|---|
| Sredstvo za hidrolizu: | Enzimatska otopina | Kiselina |
| Razgradnja peptida: | Razgradnja samo specifičnih peptidnih veza (ovisno o vrsti enzima) | Kompletna razgradnja peptidnih veza |
| Digestija: | Djelomična (nepotpuna) digestija | Potpuna digestija |
| Sadržaj slobodnih aminokiselina: | Nizak sadržaj slobodnih aminokiselina | Visoki sadržaj slobodnih aminokiselina |
| Količina peptida: | Visok sadržaj peptida | Nizak sadržaj peptida |
| Usvajanje od strane biljke: | Otežano usvajanje od strane biljke (zbog visoke količine peptida) | Lako usvajanje od strane biljke |
Doza i vrijeme primjene aminokiselina
Za potpuni učinak protiv stresa preporuča se preventivna primjena aminokiselina (Cohen i Gisi, 1994). Međutim, kako se pojedine stresne situacije ne mogu predvidjeti, aminokiseline pokazuju i vrlo dobar kurativni učinak protiv posljedica stresa. U slijedećoj tablici prikazani su najčešći uzroci stresa kod poljoprivrednih kultura (Tablica 4).
Tablica 4. Oblici stresa za poljoprivredne kulture (Colla i Rouphael, 2019)
| Agroklimatski stres | Vegetacijski stres | Ostali izvori stresa |
|---|---|---|
| • Nedostatak vode • Nedostatak svjetla • Visoka količina soli • Neodgovarajuća pH vrijednost tla • Visoka/Niska temperatura • Teški metali • Visoka koncentracija hraniva • Zagađivači (polutanti različitog porijekla) | • Sadnja • Rezidba • Cvatnja • Rast plodova • Dozrijevanje plodova | • Oštećenje biljaka (tuča) • Fitotoksičnost nakon primjene pesticida (herbicida) • Oštećenja uzrokovana gljivicama (bolesti), nematodama, insektima i sl. |
Doza primjene pojedinih biostimulatora na bazi aminokiselina ovisiti će o intenzitetu stresa i oštećenju nakon završetka stresnih uvjeta, o vrsti stresa, razvojnoj fazi biljke i koncentraciji slobodnih aminokiselina u pojedinom preparatu.
Generalno, doze primjene kreću se u rangu od 1-5 lit/ha. Aminokiseline se uglavnom primjenjuju u folijarnoj gnojidbi, ali se učinkovito mogu primijeniti i kroz sustave fertirigacije ili zalijevanjem pojedinačnih stabala. U slijedećoj tablici prikazane su doze primjene za nekoliko biostimulatora, dostupnih na tržištu Hrvatske (Tablica 5).
Doze primjene pojedinih biostimulatora dostupnih na tržištu Hrvatske
Tablica 5. Doze primjene pojedinih biostimulatora dostupnih na tržištu Hrvatske
| Trgovački naziv biostimulatora | Koncentracija slobodnih aminokiselina | Doza primjene | Proizvođač biostimulatora |
|---|---|---|---|
| DELFAN PLUS | 24% | 1,0 lit/ha | Tradecorp, Španjolska |
| DRIN | 15% | 1,5-2,0 lit/ha | GreenHass, Italija |
| POLYAMIN | - | 1,5-2,5 lit/ha | Haifa, Izrael |
| ISABION | 10,3% | 2,0-3,0 lit/ha | Syngenta, Švicarska |
| ALBAMIN | - | 2,0-3,0 lit/ha | Alba Milagro, Italija |
Osim doze primjene i koncentracije slobodnih aminokiselina, važan parametar oko izbora pojedinog biostimulatora je i međusobni odnos pojedinih aminokiselina u preparatu, tzv. AMINOGRAM. Aminogram prikazuje količinu pojedinih aminokiselina, te je važan parametar, prilikom izbora preparata, jer sve aminokiseline nemaju jednaku fiziološku ulogu. Primjerice, kako je prolin vrlo važna aminokiselina koja povećava otpornost na ekstremne stresne uvjete (niske/visoke temperature i nedostatak vode) jasno je da biostimulatori koji sadrže veće količine prolina imaju znatno bolji učinak protiv stresa niskih/visokih temperatura. Na slijedećoj slici prikazan je amniogram za biostimulator Delfan plus, proizvođača Tradecorp iz Španjolske (slika 1).
Slika 1. Aminogram biostimulatora Delfan Plus (proizvođač Tradecorp, Španjolska)
Vrijeme primjene biostimulatora ovisi o poljoprivrednoj kulturi i tehnologiji proizvodnje. U slijedećoj tablici prikazani su kritični momenti u uzgoju nekoliko poljoprivrednih kultura kada je obavezna primjena biostimulatora (Tablica 6).
Tablica 6. Vrijeme primjene biostimulatora kod nekih poljoprivrednih kultura
| Poljoprivredna kultura | Vrijeme primjene biostimulatora |
|---|---|
| Strne (ozime) žitarice | Kraj zimskog mirovanja Cvatnja Nalijevanje zrna (proteini) |
| Drvenaste kulture | Kretanje vegetacije u rano proljeće (opasnost od kasnih mrazova) Cvatnja i oplodnja Ljetni period rasta plodova |
| Maslina | Kraj zimskog mirovanja Cvatnja Ljetni period visokih temperatura i nedostatka vode u tlu Sinteza ulja u plodovima |
| Povrće | Uzgoj presadnica Sadnja presadnica Cvatnja Rast plodova Dozrijevanje plodova |
| Jagoda | Početak vegetacije u proljeće Cvatnja Dozrijevanje plodova |
| Salata | Sadnja presadnica Rast lisne mase |
Način primjene aminokiselina
Za primjenu aminokiselina postoji više mogućnosti.
Najčešće se aminokiseline primjenjuju folijarno (samostalni tretman ili u kombinaciji sa folijarnim gnojivima ili pesticidima) jer se brzo i lako usvajaju preko lista.
Međutim, aminokiseline se mogu uspiješno primijeniti i kroz sustav fertirigacije jer se dobro usvajaju i preko korijena a dobro utječu i na mikrobiološku aktivnost tla. Isto tako, kod sadnje povrća presadnice se mogu potapati u otopinu vode i biostimulatora (sa ili bez fungicida) kako bi se smanjio stres kod presađivanja. Kod sadnje drvenastih kultura, sadnica golog korijena, preporuče se prije sadnje korijen potopiti u otopinu od 0,1-0,25% (1,0-2,5 dcl/100 lit. vode) na 10-15 minuta. Naposljetku, aminokiseline se mogu primijeniti i direktno zalijevanjem, pogotovo kod cvijeća i ostalog ukrasnog bilja.
Zaključak
U današnjoj modernoj poljoprivrednoj proizvodnji primjena biostimulatora, pogotovo na bazi aminokiselina postala je redovna tehnološka mjera. Zbog učestale pojave različitih stresnih uvjeta (niske i visoke temperature, suša i dr.) većina poljoprivrednih kultura ne može ostvariti svoj potencijal prinosa i kvalitete, pa se redovnom mjerom primjene biostimulatora postižu veći i stabilniji prinosi. Na tržištu postoji veliki broj proizvoda koji sadrže različite količine aminokiselina te poljoprivredni proizvođači imaju široku mogućnost izbora preparata za primjenu u uzgoju poljoprivrednih kultura.
Literatura
- Cohen Y. i Gisi U. (1994) Systemic translocation of 14C-dl-3-aminobutyric acid in tomato plants in relation to induced resistance against Phytophthora infestans. Physiol. Mol. Plant Pathol. 45:441-456
- Colla G. i Rouphael Y. (2019) Biostimolanti per un’agricoltura sostenbile, Edizioni Informatore Agrario
- Halpern M., Bar-Tal A., Ofek M., Minz D., Muller T., Yermiyahu U. (2015) The use of biostimulants for enchancing nutrient uptake. In: Sparks D.L. (Ed.) Advances in Agronomy, 141-174
- Jardin P. (2015) Plant biostimulants: definition, concept, main categories and regulation, Sci. Hortic. 196:3-14
- Koksal A.I., Dumanoglu H., Guenes N.T., Aktas M. (1999) The effects of different amino acid chelate foliar fertilizers on yield, fruit quality, shoot growth and Fe, Zn, Cu, Mn content of leaves in Williams pear cultivar (Pyrus communis L.). Turk. J. Agric. For. 23:651-658
- Pecha J., Furst T., Kolomaznik K., Friebrova V., Svoboda P. (2011) Protein biostimulant foliar uptake modelling: the impact of climatic conditions. AIChE J. 58:2010-2019
- Polo J., Barroso R., Rodenas J., Azcon-Bieto J., Caceres R., Marfa O. (2006) Porcine hemoglobin hydrolysate as a biostimulant for lettuce plants subjected to conditions of thermal stress. Hort Technology 16:483-487
- Zhou Z., Zhou J., Li R., Wang H., Wang J. (2007) Effect of exogenous amino acids on Cu uptake and translocation in maize seedlings. Plant Soil 292:105-117
- https://www.businesswire.com/news/home/20200128005559/en/Global-Plant-Biostimulants-Market-Analysis-Trends-Forecasts
| Autor članka: | |
|---|---|
| dr.sc. David Gluhić, dipl.ing.agronomije Autor velikog broja članaka na temu gnojidbe poljoprivrednih kultura. Zaljubljenik u poljoprivrednu proizvodnju još od malih nogu. Nepresušni izvor savjeta kako pravilnom gnojidbom ostvariti veći i bolji prinos. Kontakt (mob.): 098/435-129 e-mail: david.gluhic@gnojidba.info |  |