Rola mikroorganizmów w poprawie zdrowotności, zawartości skrobi i suchej masy bulw ziemniaka.

Ziemniak (Solanum tuberosum L.) jest rośliną, której wartość produkcyjna i technologiczna zależy nie tylko od wysokości plonu, lecz w dużej mierze od jakości bulw. W szczególności od zawartości suchej masy i skrobi w ziemniakach. Wysoka zawartość skrobi w bulwach ziemniaka decyduje o przydatności surowca do przetwórstwa, wpływa na cechy kulinarne, stabilność przechowalniczą oraz bezpośrednio przekłada się na opłacalność produkcji w gospodarstwach nastawionych na rynek przemysłowy i konsumpcyjny. Jak podkreślają Navarre i Pavek (2014), akumulacja suchej masy w bulwach ziemniaka jest wynikiem złożonych procesów fizjologicznych obejmujących fotosyntezę, transport i alokację asymilatów oraz sprawność systemu korzeniowego, a nie wyłącznie prostą konsekwencją nawożenia mineralnego.

W ostatnich latach rosnące zainteresowanie budzi rola mikroorganizmów glebowych i ryzosferowych jako elementów technologii wspierających wzrost, zdrowotność i jakość plonu ziemniaka. Szczególne znaczenie przypisuje się bakteriom promującym wzrost roślin (PGPR – plant growth-promoting rhizobacteria), do których należą m.in. bakterie z rodzaju Bacillus, oraz arbuskularnym grzybom mikoryzowym (AMF). Liczne naukowe opracowania przeglądowe wskazują, że mikroorganizmy te mogą oddziaływać na roślinę poprzez poprawę dostępności składników pokarmowych, modulację fitohormonów, ograniczenie stresów biotycznych i abiotycznych oraz stabilizację mikrobiomu ryzosfery (Backer et al., 2018).Jedną z najlepiej udokumentowanych grup mikroorganizmów stosowanych w uprawie ziemniaka są bakterie z rodzaju Bacillus. Ich znaczenie wynika z wysokiej zdolności do kolonizacji ryzosfery, odporności na warunki środowiskowe oraz szerokiego spektrum mechanizmów działania. Badania wykazały, że Bacillus subtilis oraz pokrewne gatunki mogą z powodzeniem ograniczać rozwój patogenów glebowych, w tym sprawców parcha zwykłego ziemniaka, poprzez konkurencję o nisze ekologiczne, produkcję metabolitów antagonistycznych oraz indukowanie odporności systemicznej roślin (Pieterse et al., 2014; Wang et al., 2019). Przykładem produktu opartego o tą bakterie jest preparat potato protect, dedykowany do skutecznej, naturalnej ochrony ziemniaków. Ograniczenie presji chorób prowadzi do zmniejszenia strat asymilatów na reakcje obronne rośliny, co sprzyja ich redystrybucji do bulw i w konsekwencji poprawie parametrów jakościowych.

Nawozowe produkty mikrobiologiczne
Nowoczesne rozwiązania bazujące na mikroorganizmach
oraz na substancjach odżywczych wspierających
ich działanie.

Istotnym elementem działania bakterii Bacillus jest również ich funkcja jako PGPR wpływających na odżywienie roślin. W ryzosferze ziemniaka bakterie te mogą uczestniczyć w udostępnianiu (solubilizacji) fosforu, produkcji sideroforów zwiększających dostępność żelaza oraz wytwarzaniu fitohormonów, takich jak auksyny, które stymulują rozwój systemu korzeniowego (Backer et al., 2018). Poprawa pobierania fosforu ma szczególne znaczenie w kontekście akumulacji skrobi, gdyż pierwiastek ten odgrywa kluczową rolę w metabolizmie energetycznym i procesach syntezy węglowodanów w bulwach ziemniaka (Navarre & Pavek, 2014). W obrębie rodzaju Bacillus szczególną uwagę zwraca Bacillus azotofixans, obecnie klasyfikowany jako Paenibacillus azotofixans. Gatunek ten został opisany jako wolnożyjąca bakteria zdolna do wiązania azotu atmosferycznego dzięki aktywności enzymu nitrogenazy oraz obecności genów nif, w tym nifH (Seldin et al., 1984; Rosado et al., 1998). W przeciwieństwie do symbiotycznych bakterii brodawkowych, P. azotofixans nie wymaga tworzenia wyspecjalizowanych struktur, a proces wiązania azotu zachodzi w glebie i strefie korzeniowej roślin. Badania genetyczne i genomowe potwierdziły funkcjonalność systemu wiązania azotu u Paenibacillus (Bacillus) azotofixans oraz jego zdolność do adaptacji do różnych warunków glebowych (Xie et al., 2014). W literaturze podkreśla się, że bakterie te mogą pełnić rolę biologicznego źródła azotu, szczególnie w systemach, gdzie dostępność azotu mineralnego jest ograniczona lub celowo redukowana w celu poprawy jakości plonu (Grady et al., 2016).

Choć bezpośrednie badania dotyczące wpływu P. azotofixans na zawartość suchej masy i skrobi w bulwach ziemniaka są ograniczone, mechanizm działania tego mikroorganizmu pozwala na logiczne powiązanie jego aktywności z jakością plonu. Stabilne, umiarkowane zaopatrzenie roślin w azot sprzyja utrzymaniu aktywnej fotosyntezy bez nadmiernego rozwoju części nadziemnej kosztem bulw. Jak wskazują autorzy zajmujący się fizjologią ziemniaka, nadmiar azotu mineralnego może prowadzić do obniżenia zawartości suchej masy i skrobi, podczas gdy zbilansowane odżywienie azotowe które zapewniają mikroorganizmy sprzyja efektywnemu wypełnianiu bulw (Navarre & Pavek, 2014). W tym kontekście biologiczne wiązanie azotu przez Paenibacillus azotofixans może wspierać metabolizm rośliny w sposób bardziej stabilny i fizjologicznie korzystny. Produkty firmy AGRARIUS: bi azot, bi system24 i bi complex max stanowią źródło wysoce efektywnego szczepu bakterii Paenibacillus azotofixans, który po aplikacji do gleby zwiększa jej zasobność w azot i fosfor oraz produkuje szereg związków stymulujących mikrobiotę autochtoniczną (występującą w glebie) oraz rośliny ziemniaka.

Równolegle do bakterii PGPR coraz więcej uwagi poświęca się roli arbuskularnych grzybów mikoryzowych (AMF) w uprawie ziemniaka. Liczne prace przeglądowe oraz badania doświadczalne wskazują, że AMF poprawiają pobieranie fosforu, cynku i żelaza, zwiększają tolerancję roślin na stres wodny oraz wpływają na bilans węglowy rośliny. W badaniach prowadzonych w ostatnich latach wykazano, że skuteczna kolonizacja systemu korzeniowego ziemniaka przez AMF może prowadzić do wzrostu zawartości skrobi i suchej masy w bulwach, zwłaszcza na stanowiskach o ograniczonej dostępności fosforu (Liu et al., 2025). Warto jednak podkreślić, że efektywność mikoryzy w ziemniaku jest silnie uzależniona od technologii uprawy. Intensywne zabiegi agrotechniczne, stosowanie fungicydów zaprawowych oraz wysokie dawki fosforu mogą ograniczać kolonizację korzeni przez AMF, a tym samym redukować potencjalne korzyści wynikające z tej symbiozy (Liu et al., 2025). Z tego względu zastosowanie preparatów biologicznych zawierających grzyby mikoryzowe powinno być integralnym elementem przemyślanej strategii agrotechnicznej.

Podsumowując, literatura naukowa jednoznacznie wskazuje, że mikroorganizmy takie jak Bacillus spp., w tym Paenibacillus azotofixans, oraz arbuskularne grzyby mikoryzowe mogą istotnie wspierać zdrowotność ziemniaka i efektywność jego odżywienia. Poprzez poprawę dostępności azotu i fosforu, stabilizację ryzosfery oraz ograniczenie stresów biotycznych i abiotycznych, mikroorganizmy te tworzą warunki sprzyjające efektywnej akumulacji suchej masy i skrobi w bulwach. Ich rola nie polega na zastępowaniu klasycznych elementów technologii uprawy, lecz na zwiększaniu sprawności fizjologicznej rośliny, co w warunkach polowych przekłada się na stabilniejszą jakość plonu i lepszą opłacalność produkcji.

Autor tekstu:
dr Małgorzata Hałat-Łaś
Specjalista ds. badań mikrobiologicznych