Mikroorganizmy glebowe - czy warto je poznać?

W trosce o zdrowie gleby i środowiska naturalnego, istotne jest podejmowanie skutecznych działań rekultywacyjnych. Dzięki zastosowaniu preparatów mikrobiologicznych oraz promowania naturalnych procesów glebowych, możemy wzmacniać strukturę gleby, zwiększać jej żyzność i promować zdrowy rozwój roślin.

Spis treści

• Wstęp
• Jak zatem pomóc glebie, a w rezultacie roślinom i sobie samym?
• Szczepionki bakteryjne i promieniowce
• Grzyby strzępkowe
• Preparaty mikrobiologiczne
• Podsumowanie

Wstęp

Gleba to powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej. Jest ona wytworem długotrwałych procesów odbywających się na powierzchni Ziemi. Wytworzenie 2-3 cm warstwy gleby trwa około 200 - 1000 lat. Tworzenie się gleby następuje w wyniku wietrzenia skał pod wpływem czynników klimatycznych oraz działalności organizmów żywych. Rozdrobniony materiał skalny ma zdolność zatrzymywania wody i powietrza. Sprzyja to rozwojowi roślin, które utrwalają glebę. Szczątki roślinne oraz szczątki i odchody zwierzęce są rozkładane przez drobnoustroje glebowe, co prowadzi do zwiększenia ilości próchnicy i wzbogaca glebę w związki mineralne.

Wzorcowy skład gleby to: składniki organiczne - 5% , woda - 25%, powietrze - 25%, składniki mineralne - 45%. Niestety jednak takich gleb w Polsce jest bardzo mało. Przeważnie zawartość materii organicznej nie przekracza 3%, a w większości przypadków gleb uprawnych nie zawiera nawet 1%. Takie gleby nie posiadają odpowiedniej struktury, nie mają zdolności do utrzymywania wody i składników pokarmowych lub są glebami bardzo zlewnymi i tracą zdolność do przesiąkania wody. W związku z tym nie są napowietrzane oraz stanowią niekorzystne środowisko do wzrostu i rozwoju roślin.

Gleby istnieją i utrzymują swoje cechy dzięki organizmom glebowym, które można uznać za żywą warstwę skorupy ziemskiej. Ich ilość jest w dużym stopniu ograniczana poprzez niewłaściwą agrotechnikę oraz duże ilości chemicznych substancji pochodzących z nawozów mineralnych i środków ochrony roślin.

Ostatnie kilka lat pokazuje, jak zmieniają się warunki uprawy roślin. Zmiany klimatu, stepowienie dużych obszarów (szczególnie centralnej Polski), degradacja struktury gleby oraz zmniejszająca się ilość materii organicznej wprowadzanej do gleby (zabieranie z pola słomy, ograniczenie stosowania obornika), stosowanie świeżego (nieprzekompostowanego) obornika bydlęcego i pomiotu ptasiego, niekorzystnie wpływa na strukturę gleby. Przejawia się to nieprawidłowymi stosunkami powietrzno-wodnymi, brakiem struktury gruzełkowej, niezdolnością do zatrzymywania składników mineralnych, zubożeniem życia biologicznego (brakiem pożytecznej mikroflory i nadmiernym rozwojem fitopatogenów).

Jak zatem pomóc glebie, a w rezultacie roślinom i sobie samym?

Działania mające na celu ochronę gleb, przeważnie sprowadzają się do przeciwdziałania erozji, utrzymania właściwych stosunków wodnych oraz zahamowania przenikania do gleb zanieczyszczeń. Podstawowym warunkiem osiągnięcia tego celu jest to, żeby pracochłonne, energochłonne zabiegi zastąpić naturalną samoregulacją biologiczną i jej wspomaganiem za pomocą wapnowania formami węglanowymi, podnoszenia pH gleb nadmiernie zakwaszonych, stosowania kwasów humusowych i preparatów bakteryjnych celem rozkładu resztek pożniwnych, dostarczania roślinom składników odżywczych i utrzymania odpowiedniego stanu fitosanitarnego gleby.

Sadzenie zadrzewień śródpolnych zwiększa wilgotność powietrza, a tym samym zmniejsza parowanie z gleb. Wpływa regulująco na temperaturę, reguluje stosunki wodne w glebie. Korzystna jest również uprawa gatunków próchnico-twórczych (polonów i zazielenień - głównie roślin motylkowych).

Podstawowym warunkiem uzyskania wysokiej aktywności biologicznej gleby jest jej zasobność w składniki pokarmowe. Bardzo ważne jest wzbogacanie rekultywowanego gruntu w odpowiednią ilość substancji organicznej. Cel ten można osiągnąć, stosując również przekompostowany obornik, kompost, torf, słomę, nawozy zielone i gnojowicę. Wielkość dawki powinna być porównywalna z wysoką dawką obornika 50 t/ha.

Rekultywacja biologiczna

Rekultywację biologiczną można przyśpieszyć przez sztuczne zasiedlenie podłoża preparatami zawierającymi szczepy bakterii np. Azotobacter, Rhizobium, Bacillus i in. oraz niepatogeniczne grzyby i promieniowce wyizolowane z żyznej gleby. Stwierdzono również, że bakterie produkując kwasy organiczne, wpływają na uwolnienie potasu ze skaleni, a bakterie glinokrzemianowe mają zdolność rozpuszczania glinokrzemianów i uwalniania z nich potasu. W ten sposób roślinom wyższym mogą zostać udostępnione nie tylko P i K, ale także Ca, Mg i inne składniki.

Mikroorganizmy wydzielają do środowiska glebowego różnorodne enzymy, ale najważniejsze dla przemian zachodzących w środowisku uprawnym są te, które biorą udział w degradacji celulozy i innych składników komórek roślinnych oraz w przemianach azotu, fosforu czy siarki. Degradacja polimerów węglowodanowych, azotowych i innych wymaga wieloskładnikowych systemów enzymatycznych produkowanych przez różne grupy drobnoustrojów. Enzymy glebowe są naturalnymi mediatorami i katalizatorami wielu procesów glebowych.

Jest to m.in.:

• rozkład uwalnianej do gleby podczas wegetacji roślin substancji organicznej
• reakcje powstawania i rozkładu próchnicy glebowej
• uwalnianie i udostępnianie roślinom substancji mineralnych
• detoksykacja ksenobiotyków
• nitryfikacja i denitryfikacja

Rola enzymów w glebie

W badaniach enzymatycznych gleby poszukuje się enzymów, których aktywność może służyć jako „wskaźnik żyzności gleby”. Wiarygodną ocenę jakości gleby mogą dać badania aktywności szeregów enzymów, liczebności wybranych grup mikroorganizmów, zawartość form substancji organicznej (węglowej i azotowej), które pozwolą ocenić zmiany zdolności kompleksu glebowego zachodzące pod wpływem uprawy, nawożenia, warunków klimatycznych, czynników antropogenicznych – pestycydów i metali ciężkich.

Aktywność biologiczna w glebie związana jest z czynnością wielu enzymów (dehydrogenaz) lub systemów enzymatycznych, powszechnie występujących w drobnoustrojach glebowych. Czynne dehydrogenazy występują w glebie jako integralna część nienaruszonych komórek. Oznaczanie aktywności tych enzymów w glebie jest wskaźnikiem intensywności metabolizmu oddechowego mikroorganizmów glebowych, głównie bakterii i promieniowców. Obserwowano ścisłą zależność pomiędzy aktywnością dehydrogenaz oraz zawartością materii organicznej, żyznością gleby i liczebnością drobnoustrojów glebowych.

Aktywność fosfataz w środowisku glebowym odzwierciedla aktywność enzymów związanych z koloidami glebowymi i substancjami humusowymi, wolnymi fosfatazami w roztworze glebowym oraz fosfatazami związanymi z żywymi i martwymi komórkami roślin, oraz mikroorganizmów. Asymilacja fosforu organicznego z gleby przez rośliny i mikroorganizmy odbywa się przy udziale fosfataz. Fosfatazy mogą być dobrym wskaźnikiem mineralizacji fosforu organicznego oraz aktywności biologicznej gleby. Wśród bakterii pobierających wolny azot z powietrza glebowego wyróżnia się bakterie symbiotyczne i niesymbiotyczne. Te pierwsze (brodawkowe) żyją  symbiozie z roślinami motylkowymi, tworząc w ich korzeniach brodawki. Pobierają one z rośliny węglowodany, a dostarczają jej związków azotu. Największą rolę spośród bakterii brodawkowych spełnia rodzaj Rhizobium, w którym wyróżnia się gatunki przystosowane do współżycia z poszczególnymi rodzajami lub grupami roślin motylkowatych.

Szczepionki bakteryjne i promieniowce

Bakterie brodawkowe należą do tlenowych i najlepiej rozwijają się w glebach dobrze natlenionych, a rozwój ich ustaje przy całkowitym braku tlenu. Rozwijają się w glebach przy odpowiedniej ich wilgotności, bowiem w suchych rośliny wytwarzają słaby system korzeniowy i stopień zakażenia bakteriami brodawkowymi też jest słaby. W tych przypadkach dobre rezultaty daje szczepienie gleby specjalną szczepionką, zawierającą tzw. aktywne szczepy bakterii Rhizobium (np. bi symbio, bi soya, bi lupin, bi bean). Badania naukowe wykazują że Rhizobia, prócz giberelin, produkują także kwas indoli­looctowy (IAA), któ­ry należy do naturalnych hormonów z grupy auksyn. IAA wydzielany przez bakterie brodawko­we wpływa na działanie auksyn roślinnych podczas wzrostu korzenia, przez stymulację podziału i wydłużenia komórek roślinnych oraz przy­czynia się do pobudzenia tworzenia korzeni przybyszowych i bocznych.

Badania dowodzą, że pozytywny wpływ szczepionek zawierających w swoim składzie bakterie wiążące azot atmosferyczny polega również na hamo­waniu efektów działania fitopatogenicznych mikroorganizmów. Produkty bakteryjne zyskują coraz większe uznanie w produkcji rolniczej i ogrodniczej, ale poza bakteriami warto również zwrócić uwagę na inne mikroorganizmy.

Taką grupą są promieniowce, które należą do znanej od dawna grupy Gram-dodatnich bakterii. Powszechnie występują one w glebie, kompostach oraz w wodzie, osadach dennych itp. gdzie przyczyniają się do degradacji resztek roślinnych i zwierzęcych, a także związków trudno rozkładalnych takich jak: chityna, lignina, wyższe kwasy tłuszczowe, sterydy, celuloza czy też kwasy huminowe. W środowisku naturalnym promieniowce rozprzestrzeniają się poprzez zarodniki (spory). Przez długie lata nie budziły one większego zainteresowania. Sytuacja ta zmieniła się, gdy odkryto, że produkują (głównie z rodzaju Streptomyces) ponad 90% stosowanych w lecznictwie naturalnych antybiotyków. Poza antybiotykami promieniowce syntezują różnorodne związki korzystne dla rozwoju roślin oraz geosminę nadającą glebie charakterystyczny przyjemny zapach.

Oczywiście jest bardzo wiele rodzajów tych mikroorganizmów, niektóre są wykorzystywane w medycynie, a niektóre stanowią bardzo ważny elementy funkcjonowania życia biologicznego w glebie.

Rola promieniowców

Promieniowce odgrywają istotną rolę w użyźnianiu i mineralizacji gleb oraz w degradacji związków trudno rozkładalnych. W glebach wykorzystywanych rolniczo, szczególnie w warstwie ornej oraz w ściółce leśnej, dominują gatunki należące do rodzaju Streptomyces (około 90%). Powszechnie występują także promieniowce z rodzaju Rhodococcus, Arthrobacter i Micrococcus, zdolne do degradacji wielu ksenobiotyków. Mikroorganizmy te są saprotrofami zdolnymi do degradacji wielu trudno ulegających rozkładowi substancji, wśród nich ligniny, chityny, pektyny, keratyny, kompleksów aromatycznych i kwasów huminowych. Charakteryzują się wysoką aktywnością w rozkładzie i mineralizacji substancji organicznych. Ten proces jest dla nich podstawowym źródłem energii oraz azotu i węgla do budowy własnych komórek.

Promieniowce glebowe mają zdolność do przeprowadzania wielu procesów, jak redukcja siarczanów do siarkowodoru, azotanów do azotynów, rozkładają pektyny oraz liczne związki organiczne, a także białka z uwolnieniem azotu do podłoża. Produkty rozkładu tych związków mogą być wykorzystane przez inne mikroorganizmy lub rośliny wyższe. Promieniowce, w szczególności gatunki termofilne, są również stałymi składnikami mikroflory kompostu czy obornika. W czasie rozwoju na materiale organicznym wytwarzają pseudogrzybnię powietrzną, która intensywnie degraduje polimeryczne związki organiczne: celulozę, lignocelulozę, ligniny oraz materiał trudno degradowalny. Jest to możliwe dzięki wytwarzaniu przez te bakterie wielu enzymów: cellulaz, chitynaz i ksylanaz. Ponadto, promieniowce są producentami enzymów biorących udział w lizie ścian komórkowych mikroorganizmów (bakterii i grzybów), np. lizozymu, hydrolaz peptydylopeptydowych, glukanaz, mannanaz oraz chitynaz. Promieniowce są mikroorganizmami, które bardzo licznie zasiedlają warstwę próchniczną gleby. Ich obecność w środowisku glebowym jest ściśle uzależniona m.in. od właściwości chemicznych, fizycznych oraz fizykochemicznych gleby.

Grzyby strzępkowe

Kolejną grupą mikroorganizmów wchodzących w skład szczepionek mikrobiologicz­nych są grzyby strzępkowe z rodzaju Trichoderma sp. Grzyby Trichoderma są znane powszechnie jako mikroorganizmy wspomagające wzrost i chroniące rośliny przed czynnikami stresowymi, głównie organizmami chorobotwórczymi. Dzięki produkcji licznych enzymów znajdują one również zastosowanie w przemyśle paszowym, spożywczym, piwowarstwie, przemyśle winiarskim, produkcji bioetanolu, w przemyśle tekstylnym czy papierniczym.

Tak wielkie zainteresowanie grzybami z rodzaju Trichoderma upatruje się w ich wszechstronnym działaniu. Grzyby te są niezwykle powszechne w naturze. Mają zdolność do zasiedlania bardzo zróżnicowanych środowisk. Dają się bardzo łatwo izolować z gleby, drewna oraz innych form materii organicznej.

Grzyby Trichoderma odznaczają się zdolnością do utylizacji różnorodnych składników pokarmowych, a także do modyfikacji mikroflory ryzosfery roślin poprzez intensywną kolonizację korzeni oraz dzięki silnej agresywności wobec patogenicznych grzybów. Niektóre szczepy mogą przetrwać na korzeniach nawet 18 miesięcy.

Właściwości Trichodermy

Dzięki swoim właściwościom litycznym w stosunku do patogenów roślinnych wykorzystywane są w uprawie wielu roślin. Grzyby te mają zdolności do produkcji antybiotyków oraz pasożytniczego oddziaływania w stosunku do patogenów roślinnych oraz charakte­ryzują się dużą szybkością wzrostu, obfitym zarodnikowaniem, tworzeniem antybiotyków peptydowych, produkcją enzymów celuloli­tycznych i hydrolitycznych. Grzyby Trichoderma, stosu­je się do produkcji biopreparatów znajdu­jących zastosowanie w ochronie środowiska glebowego oraz indukowaniu odporności roślin poprzez zaprawianie nasion, bulw, ce­bul oraz opryskiwaniu nadziemnych części roślin. Izolaty Trichoderma mają korzystny wpływ na wzrost roślin po­przez zwiększenie tolerancji na stresy abio­tyczne oraz stymulację systemu korzeniowe­go. Przyczynia się to do polepszenia pobie­rania wody oraz składników pokarmowych.

Działanie Trichoderma polega na: intensywnej produkcji enzymów litycznych, konkurencji o składniki pokarmowe i przestrzeń z innymi mikroorganizmami, zdolności do modyfikacji warunków środowiskowych np.: stwarzaniu niedogodnych warunków dla rozwoju innych grzybów (a z drugiej strony pozwalają na uwalnianie niedostępnych składników pokarmowych), stymulacji wzrostu roślin i indukcji odporności w roślinach.

Kolonizacja korzeni

Niektóre szczepy Trichoderma są zdolne do produkcji sideroforów (niskocząsteczkowych związków chelatujących żelazo), wychwytujących ze środowiska jony żelaza, przez co hamowany jest wzrost innych grzybów. Grzyby Trichoderma są zazwyczaj związane ze strefą korzeniową roślin. Niektórzy autorzy twierdzą, iż mają zdolność do kolonizacji korzeni roślin dzięki mechanizmowi podobnemu jak u grzybów mikoryzowych.

Kolonizacja korzeni przez Trichoderma, jest często związana ze stymulacją wzrostu i plonowania roślin, ze zwiększonym pobieraniem składników pokarmowych oraz odpornością na abiotyczne stresy. Wykazano, że Trichoderma jest zdolna do produkcji związków przyspieszających kiełkowanie nasion. Wiele szczepów tych grzybów może również wytwarzać słabe kwasy organiczne, takie jak: kwas glukonowy, cytrynowy czy kumarynowy, dzięki którym uwalniane są jony fosforu czy mikroelementy i udostępniane roślinom.

Intensywna kolonizacja korzeni ma także wpływ na indukowanie odporności systemicznej w roślinach przez grzyby Trichoderma.

Firma Agrarius już od kilku lat posiada w swojej ofercie innowacyjne preparaty polecane do stosowania na gleby zarówno te w dobrej kulturze (wspomagają uprawę i wzrost roślin), jak i przede wszystkim na gleby problematyczne. Na szczególną uwagę zasługują tutaj preparaty tzw. funkcyjne, oparte na pojedynczych szczepach bakterii stworzone do sprawowania określonych funkcji w glebie wspierających jej odpowiednią strukturę i zasobność.

Preparaty mikrobiologiczne

Seria bi produktów - jedyne na rynku polskim wysokiej jakości preparaty bakteryjne o ukierunkowanym działaniu, oparte na pojedynczych, starannie wyselekcjonowanych szczepach mikroorganizmów pochodzących z naszej strefy klimatycznej. Preparaty te są w formie sypkiej, co powoduje ich stabilność i łatwość przechowywania. Ponadto zawierają bardzo wysoką ilość bakterii tworzących kolonie w każdym gramie preparatu. (1-5x10⁹JTK w 1 g produktu):

Bi protect

bi protect – preparat zawiera w swym składzie bakterię Bacillus subtilis, która bierze czynny udział w rozkładzie roślinnej materii organicznej. Bakteria ta wytwarza naturalne antybiotyki, a białka tych bakterii zwiększają wilgotność w obrębie systemu korzeniowego, pokrywają go dodatkowym śluzem oraz stabilizują koloidy glebowe. Bakteria ta redukuje liczbę chorobotwórczych grzybów i bakterii w glebie, przyczyniając się do polepszenia stanu fitosanitarnego w uprawach Bacillus subtilis. Jest ponadto bakterią bardzo szybko się namnażającą więc poprzez konkurencję o pokarm i miejsce w stosunku do innych, chorobotwórczych patogenów eliminuje je w naturalny sposób ze środowiska glebowego, nie zaburzając, a wręcz wspomagając rozwój pożytecznych mikroorganizmów glebowych. Działanie preparatu zostało potwierdzone przez wieloletnie badania (UR w Krakowie, IUNG w Puławach, IOR-PIB Poznań) i obserwacje polowe.

Bi azot

bi azot – jedyny na rynku polskim preparat zawierający bakterię Bacillus azotofixans, bardzo aktywną, zdolną do przemiany azotu atmosferycznego w łatwo dostępne dla roślin związki azotowe. Wiadomo, że bakterie azotowe mogą wiązać nawet do 50 kg azotu na 1 ha powierzchni uprawnej.

Bi fosfor

bi fosfor – fosfor, podobnie jak azot, bierze udział we wszystkich procesach życiowych zachodzących w roślinie. Niestety udział w naszym kraju gleb o niskiej lub bardzo niskiej zawartości fosforu przyswajalnego wynosi aż 40%. W związku z tym nieoceniona jest działalność bakterii rozpuszczających fosforany uwstecznione, czyli bakterii fosforowych, dlatego też w ostatnich latach szczepy mikroorganizmów fosforowych uważa się za tzw. bionawóz. Bacillus megaterium, znajdująca się w preparacie bi fosfor, która zastosowana wiosną na glebę poprawia jej zasobność w formy fosforu przyswajalne dla roślin. Jego stosowanie pozwala zyskać aż 20-40 kg fosforu w czystej formie na 1 hektar.

Wszystkie trzy preparaty posiadają certyfikat IUNG do stosowania w uprawach ekologicznych.

Szczepionki bakteryjne do roślin bobowatych

Firma Agrarius posiada w swojej ofercie również szczepionki bakteryjne dla roślin bobowatych, takie jak: bi symbio, bi soya, bi bean i bi lupin. Nowością są preparaty doglebowe, takie jak: bi safe i bi versum kompleksowo działające na poprawę żyzności gleby i jej stanu biologicznego, zawierające bakterie, grzyby i promieniowce wyizolowane z żyznej gleby.

W ofercie Agrarius można również znaleźć bakterie dedykowane jako dodatek do kompostu – bi compost i do obornika – bi clean.

Warto wspomnieć też o innych produktach pojawiających się na rynku, posiadających doskonałe właściwości poprawiające warunki glebowe. Takimi produktami są nawozy wapniowe, przeważnie granulowane, z dodatkiem kwasów humusowych i konkretnych rodzajów bakterii. Oprócz bardzo ważnej roli, jaką spełnia wapnowanie, wprowadzamy do gleby równocześnie niezbędne kwasy humusowe (powodują one skuteczną i szybką poprawę jej stanu) oraz bakterie glebowe. Takim produktem jest np.: bi calc+, który posiada rejestrację MRiRW, a także certyfikat do stosowania w uprawach ekologicznych.

Podsumowanie

Podsumowując, ochrona i rekultywacja gleb to kluczowe działania dla utrzymania ich zdrowia i produktywności. Dzięki odpowiednim zabiegom, takim jak stosowanie preparatów mikrobiologicznych, sadzenie zadrzewień śródpolnych czy wprowadzanie naturalnych procesów biologicznych, możemy poprawić strukturę gleby, zwiększyć jej zasobność w składniki odżywcze i stworzyć korzystne środowisko dla rozwoju roślin. Wdrażanie takich praktyk może przynieść pozytywne efekty dla rolnictwa, środowiska naturalnego oraz ludzkiego zdrowia.

Spodobała ci się nasza treść, ale masz pytania? Jesteśmy tutaj, aby ci pomóc.
Kliknij TUTAJ i skontaktuj się z nami!