Jak mikroorganizmy w glebie pomagają roślinom pobierać minerały

Mikroorganizmy w glebie odgrywają istotną rolę w obiegu składników mineralnych, budowie jej struktury oraz żyzności. Ponadto dzięki swojemu działaniu wspomagają rośliny w pobieraniu składników odżywczych z gleby i zwiększają efektywność ich wykorzystania przez rośliny.

W prawidłowo funkcjonującej glebie to właśnie mikroorganizmy ją zasiedlające odgrywają istotną rolę w stałym zaopatrywaniu roślin w składniki mineralne, które pochodzą z mikrobiologicznego rozkładu materii organicznej oraz nierozpuszczalnych w wodzie soli mineralnych. Bez mikroorganizmów niemożliwe byłoby stosowanie nawozów naturalnych i organicznych. A największą zaletą tych nawozów jest uwalnianie składników mineralnych zależne od warunków pogodowych i nasilenia wegetacji roślin. Poniżej przedstawiam przykłady, jak mikroorganizmy w glebie pomagają roślinom pobierać składniki odżywcze.

Jakie mikroorganizmy występują w glebie i jakie pełnią funkcje

Jeden gram gleby może zawierać choćby do 7 mln różnych mikroorganizmów, wśród których dominują bakterie, w tym promieniowce oraz grzyby. Poza nimi glebę zasiedlać mogą drożdże, cyjanobakterie i mikroalgi, a także protisty (pierwotniaki). Każda z tych grup organizmów pełni w glebie określoną funkcję.

• Najliczniejszą grupę mikroorganizmów w glebie stanowią bakterie, które wykonują większość procesów biochemicznych w niej zachodzących. To bakterie wydzielają enzymy odpowiedzialne za rozkład materii organicznej oraz minerałów. Ponadto biorą udział w przemianach związków azotowych (nitryfikacji i denitryfikacji). Niektóre z nich zdolne są do wiązania azotu atmosferycznego i przekształcania go w formy dostępne dla roślin. Oprócz tego wydzielają inne związki chemiczne, które pośrednio lub bezpośrednio regulują wzrost roślin.
• Promieniowce (Actinomycetes) są spokrewnione z bakteriami (nie mają jądra komórkowego, tworzą rząd Gram-dodatnich bakterii). Jednakże z uwagi na wzrost w postaci nitkowatych struktur podobne są do grzybów. One także rozkładają materię organiczną a ponadto pełnią istotną rolę w procesie humifikacji, czyli tworzenia próchnicy glebowej.
• Grzyby zasiedlające glebę formują grzybnię, która oprócz rozkładu materii organicznej stabilizuje strukturę gleby. Ponadto strzępki niektórych gatunków grzybów symbiotycznych pełnią funkcje transportowe, pomagając w przemieszczaniu składników odżywczych pomiędzy roślinami.

Przy okazji warto wspomnieć o protistach. Pełnią one specyficzną rolę, ponieważ żerując na bakteriach glebowych przyspieszają uwalnianie składników odżywczych z biomasy bakteryjnej i czynią je dostępnymi dla roślin. Ponadto ich żerowanie w naturalny sposób stymuluje aktywność i rozwój bakterii glebowych.

Rozkład materii organicznej przez mikroorganimy glebowe

W nowoczesnym rolnictwie ważnym źródłem składników mineralnych dla roślin są resztki pożniwne, które zawierają znaczne ilości makro- i mikroelementów. A to właśnie mikroorganizmy glebowe rozkładają materię organiczną, zapewniając roślinom stały dopływ niezbędnych składników odżywczych.

Wspierając życie mikrobiologiczne i organizmy glebotwórcze, takie jak dżdżownice, możemy stworzyć samowystarczalny ekosystem, który poprawi strukturę gleby, obieg składników odżywczych i odporność roślin. Na przykład w jednej tonie słomy pszenicznej znajduje się 5–7 kg azotu, 1–1,5 kg fosforu, 10–15 kg potasu a także około 3 kg wapnia, 2 kg magnezu oraz znaczne ilości krzemu w formie krzemionki.
Jednakże by efektywnie wykorzystać te składniki, konieczne jest ich uwolnienie. Zadanie to wykonują mikroorganizmy obecne w glebie.

Jednakże na wielu intensywnie użytkowanych polach, nawożonych głównie mineralnie bardzo często dochodzi do zaburzenia struktury mikrobiomu glebowego. Wynika to m.in. z zakwaszenia gleby, spadku zawartości próchnicy glebowej czy zniszczenia struktury gruzełkowej gleby. Wskutek tego w glebie spada liczebność pożytecznych bakterii a także grzybów mykoryzowych zaś zaczynają dominować grzyby, wśród których mocno rozwijają się grzyby patogeniczne. Ta zmiana wśród mikroorganizmów glebowych prowadzi do tego, iż resztki roślinne zaczynają gnić zamiast podlegać procesom humifikacji, prowadzących do odbudowy próchnicy glebowej. Ponadto takie resztki stanowią rezerwuar chorób, które porażają uprawy w kolejnych sezonach.

Dlatego w takich sytuacjach konieczne okazuje się stosowanie (introdukowanie) mikroorganizmów, które przyspieszają rozkład resztek roślinnych i ich humifikację. W tym celu można posłużyć się licznymi już na rynku preparatami zawierającymi bakterie z rodzajów Bacillus, Pseudomonas, a także różnego rodzaju grzyby niepatogeniczne (np. Trichoderma, Penicillium). Przykładami takich produktów są: Bactim Słoma, bi Słoma, Synergia Split, Humizator, Covert WG czy różne produkty typu Efektywne Mikroorganizmy. Poza mineralizacją i humifikacją resztek pożniwnych, hamują one rozwój obecnych w glebie organizmów patogenicznych.

Ponadto mikroorganizmy rozkładające materiały organiczne odpowiadają za przemiany i uwalnianie związków mineralnych z nawozów naturalnych oraz nawozów organicznych i mineralno-organicznych. Zastosowanie takich nawozów pozwala na zrównoważoną podaż składników odżywczych do roślin, dzięki czemu ogranicza się ryzyko przenawożenia upraw.

Mikroorganizmy w glebie pomagają roślinom pobierać minerały, uwalniają związane składniki i odbudowują próchnicę glebową

fot. agrofoto.pl TheJanekTV

Udostępnianie niedostępnych form minerałów przez mikroorganizmy żyjące w glebie

W glebach użytkowanych rolniczo część składników pokarmowych jest niedostępna dla roślin. Zjawisko to dotyczy najważniejszych pierwiastków, takich jak azot, fosfor, potas czy żelazo.

Azot

Niedostępny bezpośrednio dla roślin azot glebowy ma zwykle formę związków organicznych np. białek. Dopiero ich rozkład, czyli proteoliza, amonifikacja i nitryfikacja czynią je bezpośrednio dostępnymi dla roślin. Jednakże największy rezerwuar azotu, z którego rośliny nie mogą korzystać, jest powietrze. Zawiera ono ponad 78% tego pierwiastka. Jednakże niektóre mikroorganizmy zdolne są do asymilacji tego pierwiastka i przekształcania go do formy amonowej, która wbudowywana jest w aminokwasy lub w przypadku bakterii brodawkowych lub endofitycznych przekazywana do tkanek roślinnych. I to właśnie bakterie brodawkowe, wolnożyjące bakterie glebowe takie jak Azotobacter czy Azospirillum oraz bakterie endofityczne (np. Gluconacetobacter diazotrophicus, Methylobacterium symbioticum) wykorzystywane są w rolnictwie do wiązania azotu atmosferycznego.

Rolnicy mogą w tej chwili zaopatrzyć się w szereg preparatów należących do każdej z tych trzech kategorii. Ponadto warto dodać, iż zdolność do zaopatrywania roślin w azot mają także niektóre grzyby tworzące mikoryzy z roślinami wrzosowatymi np. z borówką wysoką lub z ozdobnymi rododendronami czy wrzosami. Ponadto taką zdolność wykazywać mogą niektóre szczepy grzybów owadobójczych z rodzaju Beauveria, np. wchodzący w skład preparatu Naturalis grzyb Beauveria bassiana szczep ATCC 74040. Grzyb ten, podobnie jak grzyby mykoryzowe, formuje strzępki także w glebie, gdzie atakuje bytujące larwy owadów. Jednocześnie jego strzępki wrastają do korzeni roślin, w których następuje wymiana związków azotowych pobieranych przez grzyby na cukier produkowany przez roślinę.

Fosfor

Podobnie jest w wypadku fosforu, który łatwo ulega uwstecznieniu jonami wapnia lub glinu. Za sprawą niektórych mikroorganizmów glebowych następuje rozpuszczanie związków fosforu poprzez bezpośrednie działanie kwasów organicznych wydzielanych do gleby przez mikroorganizmy. Ponadto bakterie wydzielają ditlenek węgla, który zakwasza środowisko glebowe i przyczynia się do rozpuszczania soli fosforanowych. Trzeba zaznaczyć, iż część fosforu w glebie ma formę związków organicznych, które także nie są bezpośrednio dostępne dla roślin. Mikroorganizmy glebowe powodują rozkład związków organicznych, tym samym uwalniają jony fosforanowe.

Warto przy tym wspomnieć o grzybach mykoryzowych, które wchodzą w symbiozę z niektórymi roślinami uprawnymi. One także mają zdolność absorbcji fosforu w formie ortofosforanów (Pi) z trudnodostępnych związków (np. z żelazem, glinem czy materią organiczną) dzięki specyficznych transporterów fosforanowych. Fosfor ten jest transportowany w grzybni w formie polifosforanów i magazynowany w strukturach lipidowych. Następnie grzyb przekazuje go do roślin w regulowanym procesie wymiany. W zamian otrzymuje on węglowodany oraz lipidy. Ponadto grzyby te dostarczają roślinom wodę, dzięki czemu lepiej znoszą one warunki niedoboru wody.

Zdolność do rozpuszczania związków fosforu mają m.in. bakterie należące do rodzajów: Bacillus, Paenibacillus, Pseudomonas i inne. Są one składnikami wielu dostępnych na rynku produktów mikrobiologicznych.

Potas

Mikroorganizmy mogą także uwalniać potas z soli mineralnych oraz z glinokrzemianów dzięki wydzielanych do gleby kwasów organicznych.

Żelazo

Mikroorganizmy ułatwiają także pobieranie przez rośliny żelaza z gleby za pośrednictwem związków białkowych – sideroforów. Związki te wiążą się z jonami żelaza, które znajdują się w glebie w formie niedostępnej dla roślin. Związane bakteryjnymi sideroforami jony żelaza mogą być pobrane przez rośliny. Z drugiej strony jony żelaza związane bakteryjnymi sideroforami są niedostępne dla żyjących w glebie grzybów powodujących choroby roślin. Dzięki temu utrudniają ich rozwój i potencjał w porażaniu roślin. Takie adekwatności wykazują bakterie Bacillus, Pseudomonas i inne.

Jak mikroorganizmy w glebie wpływają na jej strukturę

Korzenie roślin do prawidłowego rozwoju potrzebują nie tylko wody czy składników mineralnych. Niemniej ważna jest struktura gleby, która zapewnia nie tylko wyżej wymienione elementy, ale także dostarcza niezbędnego do oddychania powietrza. A to właśnie mikroorganizmy glebowe są fundamentem budowy gruzełkowatej struktury gleby. Wydzielane przez nie związki organiczne (polisacharydy, proteiny) pełnią funkcję lepiszcza. Skleja ono ze sobą mineralne i organiczne cząsteczki gleby oraz komórki bakteryjne i strzępki grzybów. W ten sposób powstają gruzełki, z których następnie formowane są agregaty glebowe zapewniające odpowiednią strukturę gleby.

Dzięki temu korzenie roślin mają ułatwioną penetrację i lepszy dostęp do wody i składników odżywczych. Ponadto, dzięki budowaniu porowatej struktury gleby, poprawiona jest infiltracja, retencja i dostępność wody. Ułatwione jest też kiełkowanie nasion z powodu mniejszego zaskorupienia powierzchni gleby. Mikroorganizmy odpowiadają także za formowanie próchnicy glebowej.

Jak widać, same funkcje wspomagające odżywianie roślin jakie pełnią mikroorganizmy w glebie są bardzo zróżnicowane. Jednakże ich rola w prawidłowo funkcjonujących glebach jest znacznie szersza. To także regulowanie procesów życiowych, opóźnianie procesów starzenia czy indukowanie odporności na czynniki stresowe. Nie można zapominać też o ograniczaniu występowania i rozwoju patogenów oraz szkodników.