Julia W. Gaskin1, Peter Hartel2, Elizabeth Little3, Glen Harris4

• Biologie půdy
• Půdní inokulanty
• Použití půdních inokulantů
• Shrnutí
• Další zdroje

Biologie půdy

Biologie půdy je důležitá pro udržení zdravých a produktivních zemědělských systémů. Živá půda je složitá. Zahrnuje tvory, které nelze vidět pouhým okem, jako jsou bakterie, houby, aktinomycety, prvoci a hlístice, a také tvory, jako je hmyz a žížaly. Toto společenství organismů je propojeno do potravní sítě, která ovlivňuje chemické a fyzikální vlastnosti půdy. Tyto vlastnosti nás zajímají, protože ovlivňují také růst a zdraví rostlin.

Mikroskopické aktinomycety v půdě. Některé z těchto mikroorganismů produkují antibiotika.

Praktiky, jako je přidávání hnoje nebo kompostů do půdy, výsadba krycích plodin a střídání plodin, jsou zaměřeny na obnovu a udržení organické hmoty v půdě, recyklaci a zadržování živin a snížení výskytu půdních chorob. Tyto postupy jsou obvykle spojeny se zvýšením mikrobiální biomasy a zvýšením rozmanitosti půdních organismů.

Zdravá půda může obsahovat miliardy bakterií, hub a dalších mikroorganismů v jedné čajové lžičce. V závislosti na půdních podmínkách populace těchto různých mikroorganismů stoupá a klesá. Některé mikrobiální populace se rychle zvyšují, když se do půdy přidají čerstvé krycí plodiny nebo jiné rostlinné zbytky. Někteří mikrobi jsou například schopni využívat snadno dostupné zdroje uhlíku z čerstvých rostlinných zbytků podobně jako lidé využívají sacharidy. Těchto mikrobů ubývá, jak se zdroje uhlíku spotřebovávají, což způsobuje, že přibývá jiných mikrobů, kteří rozkládají méně dostupné zdroje uhlíku, jako je celulóza a lignin. Jde o to, že v půdě je mnoho původních mikroorganismů, které rychle reagují, když jsou podmínky příznivé pro jejich růst.

Půdní inokulanty

Tyto kořeny sazenic borovice jsou infikovány mykorhizními houbami, které umožňují rostlině získávat živiny z většího objemu půdy.
(David Read, Oregon State University)

Jak si stále uvědomujeme, že biologie půdy hraje důležitou roli v produkci plodin, zájem o půdní inokulanty stále roste. Inokulanty se používají z různých důvodů. V některých případech přidáváme do půdy organismy, které mají známý příznivý účinek. Například některé bakterie, jako například rhizobia, vytvářejí symbiotický vztah s některými hostitelskými rostlinami, například s luskovinami. Symbiotický vztah je vztah, který je vzájemně prospěšný. Na oplátku za to, že ji rostlina zásobuje uhlíkem z fotosyntézy a poskytuje jí domov, může bakterie „fixovat“ atmosférický dusík do formy, kterou může rostlina využít. Některé houby, jako například mykorhizy, mohou také vytvářet symbiotický vztah s rostlinami a odčerpávat fosfor a další živiny, které rostlina může využít. Některé bakterie a houby nevytvářejí s rostlinami symbiotický vztah, ale po přidání do půdy mohou podporovat růst rostlin, potlačovat rostlinné patogeny nebo obojí.

Nejjednodušší způsob, jak uvažovat o půdních inokulantech, je rozdělit je podle způsobu jejich působení: biohnojiva nebo stimulátory růstu rostlin, biopesticidy a stimulátory odolnosti rostlin.

Biohnojiva

Biohnojiva obsahují živé mikroorganismy, které po aplikaci na osivo, rostlinu nebo půdu osídlují okolí kořenů (rhizosféru) nebo žijí v kořenech. Tyto mikroorganismy podporují růst rostlin tím, že zvyšují přísun nebo dostupnost živin, stimulují růst kořenů nebo napomáhají jiným prospěšným symbiotickým vztahům. Biohnojiva se také nazývají stimulátory růstu rostlin.

Leguminózy, jako je jetel, hrách a fazole, mají rhizobakterie kolonizující kořeny, které mohou zvýšit dostupnost dusíku pro rostlinu tím, že fixují dusík z atmosféry. Každá luštěnina má specifickou rhizobakterii, která s danou rostlinou nejlépe spolupracuje. Očkování osiva luskoviny správnými bakteriemi zajistí, že luskovina maximalizuje dostupnost dusíku, pokud je dusíku v půdě málo To je důležité zejména v případě, že jste daný druh luskoviny předtím nesázeli, protože správné bakterie nemusí být v půdě přítomny.

Tyto kořeny sóji mají uzlíky obsahující
rhizobie, které fixují dusík pro využití rostlinou.
(Peter Hartel, University of Georgia.)

Existují také volně žijící bakterie vázající dusík, které mohou dodávat dusík obilninám, jako je pšenice a kukuřice. Žijí v oblasti těsně kolem kořenů (rhizosféra). Obecně platí, že fixace dusíku symbiotickými i volně žijícími dusík vázajícími bakteriemi je vyšší v půdách chudých na dusík.

V mnoha půdách jsou živiny, jako je fosfor, draslík a železo, přítomny ve velkém množství, ale ve formách, které rostliny nemohou využít. Mnoho bakterií a hub dokáže tyto živiny zpřístupnit rostlinám tím, že vylučují organické kyseliny nebo jiné chemické látky (siderofory), které tyto minerály rozpouštějí. Mykorhizní houby, které žijí v kořenech rostlin, jsou dobře známy svou schopností poskytovat rostlinám fosfor. Stejně jako v případě fixátorů dusíku jsou mykorhizní houby nejúčinnější, když je v půdě málo dostupného fosforu. Když je k dispozici dostatek živin, zdá se, že rostliny nechtějí vyměnit své těžce získané produkty fotosyntézy za další živiny.

Některé bakterie a houby produkují růstové hormony rostlin, které mohou zvýšit růst konkrétně kořenů a růst rostlin obecně. Zvýšený růst kořenů pomáhá rostlině využít větší objem půdy pro živiny a vodu a může rostlině pomoci „přerůst“ útoky patogenů. Je například známo, že houby produkují gibereliny, které jsou důležité pro klíčení semen a růst buněk, a některé bakterie mohou snížit množství etylenu, což je hormon, který rostliny produkují při stresu.

Biopesticidy

Kořen rostliny obklopený filmem Bacillus subtilis (zelená fluorescence) v reakci na infekci rostlinným patogenem.
(Thimmaraju Rudrappa, University of Delaware)

Existuje mnoho příkladů půd, které přirozeně potlačují škůdce rostlin. Supresivní půdy jsou výsledkem interakcí mezi určitými mikroorganismy a organismy škůdců. Mnohé z nejběžnějších půdních inokulantů mají složení s těmito supresivními mikroorganismy a používají se jako biopesticidy nebo biokontrolní přípravky.

Většina biopesticidních organismů působí tak, že buď produkuje látku, která inhibuje nebo zabíjí škůdce (antagonismus), nebo snižuje dostupnost potravy nebo úkrytu pro patogen (konkurence). Nejpoužívanějším biopesticidem je Bacillus thuringiensis, který produkuje toxin, jenž hubí půdní hlístice a háďátka. Specifické kmeny Bacillus subtilis se hojně používají jako fungicid. Tato bakterie kolonizuje kořeny rostlin, soutěží s houbami o tuto niku a zabraňuje rychlému růstu houbových patogenů.

Předpokládá se, že důležitou roli v kontrole patogenů (predaci) hrají také prvoci a hlístice, kteří se živí bakteriemi. Stejně jako v každém ekosystému mají konkurence i predace tendenci udržovat populace v rovnováze.

Stimulátory odolnosti rostlin

Kromě toho, že působí jako přímý inhibitor rostlinných patogenů, některé houby a bakterie stimulují rostlinu k aktivaci vlastních obranných mechanismů. Tomu se říká indukovaná systémová rezistence. V reakci na chemické signály od mikroorganismů mohou rostliny změnit fyziologické reakce tak, že se u nich projeví méně příznaků patogenu. To může zahrnovat posílení její buněčné stěny, aby odolala infekci, nebo uvolňování antibiotik (např. terpenů), která snižují napadení patogeny. Chemické signály, které přechází od mikroorganismů k rostlinám tam a zpět, jsou specifické; v důsledku toho mikroorganismy a chemické látky, které mohou způsobit indukovanou systémovou rezistenci u jednoho rostlinného druhu, nemusí fungovat u jiného.

Použití půdních inokulantů

Přestože existují příklady půdních inokulantů, které úspěšně zlepšují růst rostlin a výnosy plodin, jejich použití je stále v plenkách. Úspěšnost konkrétního inokulantu závisí na druhu a odrůdě rostliny. Typ půdy, vlhkostní a teplotní podmínky půdy a také množství patogenů přítomných v půdě v okolí rostliny rovněž ovlivní, jak úspěšné mohou inokulanty být. A konečně, protože inokulanty obsahují živé organismy, může výsledek ovlivnit i způsob, jakým byly inokulanty připraveny a aplikovány.

Mikrobiologové se domnívají, že úspěch vneseného mikroorganismu může více souviset s jeho schopností rozmnožovat se a vytvářet populace v určité nice kolem kořenové zóny rostliny než s počtem aplikovaných inokulantních mikroorganismů. Zavedené mikroorganismy musí konkurovat těm, které již v půdě jsou, a přežít predaci ze strany původních prvoků a hlístic. Musí najít vhodný zdroj potravy a podmínky prostředí, aby přežily. Zavedené mikroorganismy mohou být stresovány kolísajícími vodními podmínkami v půdě, používáním hnojiv nebo agrochemikálií (organických i konvenčních) a narušením půdy, jako je například kultivace. V důsledku všech těchto vlivů nemusí zavlečené mikroorganismy v půdě přetrvávat příliš dlouho; příznivé účinky inokulantu pozorované na poli jsou proto často menší než účinky pozorované v laboratorních nebo skleníkových podmínkách. Existují také případy, kdy aplikace jednoho typu bakterií nebo hub bude mít příznivé účinky, zatímco společná aplikace několika nevykazuje podobné účinky.

Všeobecně mají polní pokusy s inokulanty, které se prohlašují za stimulátory růstu rostlin nebo stimulátory odolnosti rostlin, smíšené výsledky. Například údaje z několikaletých pokusů s bavlnou a čirokem v Texasu neprokázaly žádný rozdíl ve výnosech při použití dvou různých přípravků „půdních aktivátorů“. Jiná studie nezaznamenala žádný rozdíl u pícnin, podzemnice olejné, rýže, sóji a rajčat. Jiné studie v Alabamě prokázaly, že několik kmenů Bacillus spp. snížilo výskyt houbových chorob u okurek a rajčat; výsledky však nebyly v jednotlivých letech polních pokusů konzistentní (viz Další zdroje níže).

Inokulanty jsou formulovány a prodávány jako prášky, granule nebo kapaliny. Jako nosič se často používají inertní materiály, jako je rašelinový mech, který udržuje organismy při životě a usnadňuje aplikaci.

Existuje několik metod aplikace půdních inokulantů. Patří mezi ně obalování semen nebo sazenic nebo aplikace přímo do půdy. Přímá aplikace do půdy se provádí u báze rostlin v blízkosti kořenů rostlin. Různé přípravky vyžadují různé metody aplikace. Pro dosažení co největšího úspěchu je třeba dodržovat doporučení výrobce. Před aplikací byste neměli k inokulantům přidávat žádné další přípravky, zejména ty, které by mohly mít vlastnosti, jež mohou ničit bakterie nebo houby.

Problémem může být také skladovatelnost. Protože přípravky obsahují živé organismy, měly by být uchovávány na chladném místě (nejlépe v chladničce) a po namíchání by měly být co nejrychleji použity. Ponechání inokulantů v autě, na palubní desce pickupu nebo venku vystavených slunci, teplu nebo velmi nízkým teplotám může některé organismy zahubit a snížit jejich účinnost.

V USA jsou půdní inokulanty registrovány pro použití agenturou USEPA. V Georgii musí být rovněž schváleny ministerstvem zemědělství Georgie. Ministerstvo zemědělství vyžaduje testování, které prokáže, že inokulanty pravděpodobně nepoškodí rostliny, a důkaz, že tvrzení na etiketě jsou pravdivá. Uživatelé by však měli vědět, že to není zárukou, že inokulanty budou fungovat tak, jak je deklarováno.

Před nákupem by se zemědělci měli zajímat o tvrzení o výrobku. Stále platí staré přísloví: „Pokud to zní příliš dobře, než aby to byla pravda, pravděpodobně to pravda je“. Položte si několik otázek:

1. Tvrdí se, že výrobek vyřeší vše? Funguje ve všech situacích? Funguje ve všech půdách?“
2. Předkládají se nějaké věrohodné vědecké údaje, nebo jsou všechny výsledky založeny na referencích?“
3. Uvádí se věrohodný důvod, proč výrobek funguje?“

Jako u každého zemědělského výrobku by měl uživatel dbát na základní bezpečnostní opatření a dodržovat pokyny na etiketě. Přestože očkovací látky nejsou lidskými patogeny a výrobci jsou povinni přijmout preventivní opatření, aby zabránili kontaminaci jinými mikroorganismy, uživatelé by měli dodržovat opatření zdravého rozumu. Mezi ně patří nevdechovat postřiky, nevystavovat kůži působení směsi očkovacích látek a po použití si umýt ruce. Některé bakterie, které mají v půdě příznivé účinky, mohou infikovat osoby s oslabeným imunitním systémem.

Shrnutí

Použití půdních inokulantů slibuje využití v zemědělských systémech pro zlepšení stavu živin, omezení chorob a škůdců rostlin a zlepšení výnosů. Podobné výhody však přinášejí i způsoby hospodaření, jako je střídání plodin, pěstování krycích plodin a přidávání organických hnojiv a půdních doplňků. Všechny tyto postupy ovlivňují počet a rozmanitost mikroorganismů v půdě. Vzhledem ke složitosti půdy a zemědělských výrobních systémů je obtížné předpovědět, zda budou půdní inokulanty fungovat podle očekávání. Bez vhodných půdních podmínek mají laboratorně vypěstované inokulanty často potíže konkurovat původním populacím mikroorganismů.

Další zdroje

Příručka půdní biologie. Dostupné online na
soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html .

Inoculation of Legume Forage Seed. Dostupné online na
www.aces.edu/dept/forages/miscellaneous/Ino_Forage_Seed.pdf

Netradiční půdní přísady: Mohou zlepšit produkci plodin? Dostupné online na
lubbock.tamu.edu/soilfertility/pdfs/nontraditSoilAdditves.pdf

Aplikace rhizobakterií pro indukovanou rezistenci. Dostupné online na
www.ag.auburn.edu/~kloepjw/.

Tento dokument vznikl za podpory University of Georgia College of Agricultural and Environmental Sciences Cooperative Extension.

1 Koordinátor udržitelného zemědělství, biologické a zemědělské inženýrství
2 Profesor, mikrobiologie, vědy o plodinách a půdě
3 Odborný asistent, domácí IPM/udržitelné zemědělství, patologie rostlin
4 Extension Agronom, Environmental Soil and Fertilizer, Crop and Soil Sciences

Stav a historie revizí
Publikováno 13. 8. 2010
Publikováno s plnou recenzí 01. 8. 2013
Publikováno s plnou recenzí 02. 8. 2017