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

• Biologia solului
• Inoculanți de sol
• Utilizarea inoculanților de sol
• Rezumat
• Resurse suplimentare

Biologia solului

Biologia solului este importantă pentru menținerea sistemelor agricole sănătoase și productive. Solul viu este complex. El include creaturi care nu pot fi văzute cu ochiul liber, cum ar fi bacteriile, ciupercile, actinomicetele, protozoarele și nematodele, precum și creaturi cum ar fi insectele și viermii de pământ. Această comunitate de organisme este legată între ele într-o rețea alimentară care afectează proprietățile chimice și fizice ale solului. Ne pasă de aceste proprietăți pentru că ele afectează, de asemenea, creșterea și sănătatea plantelor.

Actinomicete microscopice în sol. Unele dintre aceste microorganisme produc antibiotice.

Practici cum ar fi adăugarea de gunoi de grajd sau de compost în sol, plantarea de culturi de acoperire și rotația culturilor au ca scop reconstrucția și menținerea materiei organice din sol, reciclarea și reținerea nutrienților și diminuarea bolilor solului. Aceste practici sunt de obicei asociate cu creșterea biomasei microbiene și a diversității organismelor din sol.

Un sol sănătos poate conține miliarde de bacterii, ciuperci și alte microorganisme într-o linguriță. În funcție de condițiile solului, populațiile acestor diferite microorganisme cresc și scad. Unele populații microbiene cresc rapid atunci când se adaugă în sol culturi de acoperire proaspete sau alte reziduuri vegetale. De exemplu, unii microbi sunt capabili să folosească sursele de carbon ușor disponibile din reziduurile vegetale proaspete, așa cum oamenii folosesc carbohidrații. Acești microbi scad pe măsură ce sursele de carbon se epuizează, determinând creșterea numărului altor microbi care descompun sursele de carbon mai puțin disponibile, cum ar fi celuloza și lignina. Ideea este că în sol există multe microorganisme native care răspund rapid atunci când condițiile sunt favorabile pentru dezvoltarea lor.

Inoculanți de sol

Aceste rădăcini de răsaduri de pin sunt infectate cu ciuperci micorizice care permit plantei să obțină nutrienți dintr-un volum mai mare de sol.
(David Read, Oregon State University)

Cum continuăm să recunoaștem că biologia solului joacă un rol important în producția vegetală, interesul pentru inoculanții din sol continuă să crească. Inoculanții sunt utilizați pentru o varietate de motive. În unele cazuri, adăugăm organisme de sol care au un efect benefic cunoscut. De exemplu, unele bacterii, cum ar fi rhizobia, formează o relație simbiotică cu anumite plante gazdă, cum ar fi leguminoasele. O relație simbiotică este o relație care este reciproc avantajoasă. În schimbul hranei plantei care îi furnizează carbon din fotosinteză și îi oferă un cămin, bacteria poate „fixa” azotul atmosferic într-o formă pe care planta o poate folosi. Unele ciuperci, cum ar fi mycorhizae, pot, de asemenea, să formeze o relație simbiotică cu plantele, recuperând fosforul și alte substanțe nutritive pentru ca acestea să le folosească. Unele bacterii și ciuperci nu formează o relație simbiotică cu plantele, dar, atunci când sunt adăugate în sol, pot promova creșterea plantelor, pot suprima agenții patogeni ai plantelor sau ambele.

Cel mai simplu mod de a ne gândi la inoculanții din sol este să îi împărțim în funcție de modul lor de acțiune: biofertilizatori sau promotori ai creșterii plantelor, biopesticide și stimulatori ai rezistenței plantelor.

Biofertilizatori

Biofertilizatorii conțin microorganisme vii care, atunci când sunt aplicate pe sămânță, plantă sau sol, locuiesc în zona din jurul rădăcinilor (rizosfera) sau trăiesc în rădăcini. Aceste microorganisme favorizează creșterea plantelor prin creșterea rezervei sau a disponibilității nutrienților, prin stimularea creșterii rădăcinilor sau prin sprijinirea altor relații simbiotice benefice. Biofertilizatorii sunt, de asemenea, numiți promotori de creștere a plantelor.

Leguminoasele, cum ar fi trifoiul, mazărea și fasolea, au rizobacterii care colonizează rădăcinile și care pot crește disponibilitatea azotului pentru plante prin fixarea azotului din atmosferă. Fiecare leguminoasă are o anumită rizobacterie care funcționează cel mai bine cu planta respectivă. Inocularea semințelor de leguminoase cu bacteriile corecte asigură că legumele vor maximiza disponibilitatea azotului dacă azotul din sol este scăzut Acest lucru este deosebit de important dacă nu ați mai plantat specia de leguminoase înainte, deoarece este posibil ca bacteriile corecte să nu fie prezente în sol.

Aceste rădăcini de soia au noduli care conțin-
rizobii care fixează azotul pentru a fi folosit de plante.
(Peter Hartel, Universitatea din Georgia.)

Există, de asemenea, bacterii cu viață liberă, fixatoare de azot, care pot furniza azot plantelor cerealiere, cum ar fi grâul și porumbul. Acestea trăiesc în zona din jurul rădăcinii (rizosfera). În general, fixarea azotului atât cu fixatorii de azot simbiotici, cât și cu cei care trăiesc liber, este mai mare în solurile sărace în azot.

În multe soluri, substanțele nutritive, cum ar fi fosforul, potasiul și fierul, sunt prezente în cantități mari, dar în forme pe care plantele nu le pot utiliza. Multe bacterii și ciuperci sunt capabile să pună acești nutrienți la dispoziția plantelor prin secreția de acizi organici sau alte substanțe chimice (siderofori) pentru a dizolva mineralele. Ciupercile micorizice care trăiesc în rădăcinile plantelor sunt bine cunoscute pentru capacitatea lor de a furniza fosfor plantelor. La fel ca în cazul fixatorilor de azot, ciupercile micorizice sunt mai eficiente atunci când fosforul disponibil în sol este scăzut. Atunci când sunt disponibili nutrienți adecvați, plantele nu par să dorească să schimbe produsele de fotosinteză câștigate cu greu pentru mai mulți nutrienți.

Câteva bacterii și ciuperci produc hormoni de creștere a plantelor care pot crește creșterea rădăcinilor în mod specific și creșterea plantelor în general. Creșterea creșterii rădăcinilor ajută planta să utilizeze un volum mai mare de sol pentru nutrienți și apă și poate ajuta planta să „depășească” atacurile agenților patogeni. De exemplu, se știe că ciupercile produc gibereline care sunt importante pentru germinarea semințelor și creșterea celulelor, iar unele bacterii pot reduce cantitatea de etilenă, care este un hormon pe care plantele îl produc în condiții de stres.

Biopesticide

Rădăcină de plantă înconjurată de o peliculă de Bacillus subtilis (fluorescență verde) ca răspuns la o infecție cu un agent patogen al plantelor.
(Thimmaraju Rudrappa, Universitatea din Delaware)

Există multe exemple de soluri care suprimă în mod natural dăunătorii plantelor. Solurile supresive sunt rezultatul interacțiunilor dintre anumite microorganisme și organismele dăunătoare. Mulți dintre cei mai comuni inoculanți de sol sunt formulați cu aceste microorganisme supresoare și sunt utilizați ca biopesticide sau produse de biocontrol.

Majoritatea organismelor biopesticide acționează fie prin producerea unei substanțe care inhibă sau ucide dăunătorul (antagonism), fie prin reducerea disponibilității hranei sau a adăpostului pentru agentul patogen (competiție). Cel mai utilizat biopesticid este Bacillus thuringiensis, care produce o toxină care ucide larvele de sol și nematozii. Tulpini specifice de Bacillus subtilis sunt utilizate pe scară largă ca fungicid. Această bacterie colonizează rădăcinile plantelor, intrând în competiție cu ciupercile pentru această nișă, și împiedică creșterea rapidă a agenților patogeni fungici.

Se crede că protozoarele și nematodele care mănâncă bacterii joacă, de asemenea, un rol important în controlul agenților patogeni (prădare). Ca în orice ecosistem, atât competiția, cât și prădarea tind să mențină populațiile în echilibru.

Stimulatori ai rezistenței plantelor

Pe lângă faptul că acționează ca un inhibitor direct al agenților patogeni ai plantelor, unele ciuperci și bacterii stimulează planta să își activeze propriile mecanisme de apărare. Acest lucru se numește rezistență sistemică indusă. Ca răspuns la semnalele chimice ale microorganismelor, plantele pot modifica răspunsurile fiziologice astfel încât să existe mai puține simptome ale agentului patogen. Aceasta poate include întărirea peretelui său celular pentru a rezista la infecție sau eliberarea de antibiotice (cum ar fi terpenele) care reduc atacul agentului patogen. Semnalele chimice care trec de la microorganisme la plante sunt specifice; în consecință, microorganismele și substanțele chimice care pot provoca o rezistență sistemică indusă la o specie de plante pot să nu funcționeze la o altă specie.

Utilizarea inoculanților din sol

Chiar dacă există exemple de inoculanți din sol care îmbunătățesc cu succes creșterea plantelor și randamentul culturilor, utilizarea lor este încă în fază incipientă. Succesul unui anumit inoculant va depinde de specia de plante și de cultivare. Tipul de sol, condițiile de umiditate și temperatură ale solului, precum și numărul de agenți patogeni prezenți în solul din jurul plantei vor afecta, de asemenea, succesul inoculanților. În cele din urmă, deoarece inoculanții conțin organisme vii, modul în care au fost pregătiți și aplicați inoculanții poate afecta rezultatul.

Microbiologii consideră că succesul unui microorganism introdus poate fi mai mult legat de capacitatea sa de a se reproduce și de a stabili populații într-o anumită nișă din jurul zonei radiculare a plantei decât de numărul de microorganisme inoculante aplicate. Microorganismele introduse trebuie să concureze cu cele deja existente în sol și să supraviețuiască prădătorilor din partea protozoarelor și nematozilor nativi. Acestea trebuie să găsească sursa de hrană și condițiile de mediu adecvate pentru a supraviețui. Microorganismele introduse pot fi stresate de condițiile fluctuante ale apei din sol, de utilizarea de îngrășăminte sau de substanțe agrochimice (atât organice, cât și convenționale) și de perturbarea solului, cum ar fi cultivarea. Din cauza tuturor acestor efecte, este posibil ca microorganismele introduse să nu persiste foarte mult timp în sol; astfel, efectele benefice ale unui inoculant observate în câmp sunt adesea mai mici decât cele observate în condiții de laborator sau în seră. Există, de asemenea, cazuri în care o aplicare a unui singur tip de bacterii sau ciuperci va avea efecte benefice, în timp ce co-aplicarea mai multor tipuri de bacterii sau ciuperci nu prezintă efecte similare.

În general, testele în câmp ale inoculanților care pretind a fi promotori ai creșterii plantelor sau stimulatori ai rezistenței plantelor au rezultate mixte. De exemplu, datele privind testele efectuate pe bumbac și sorg pe parcursul mai multor ani în Texas nu au arătat nicio diferență în ceea ce privește randamentele cu două produse „activatoare de sol” diferite. Un alt studiu nu a observat nicio diferență la furaje, arahide, orez, soia și roșii. Alte studii din Alabama au arătat că mai multe tulpini de Bacillus spp. au diminuat bolile fungice la castraveți și roșii; cu toate acestea, rezultatele nu au fost consecvente pentru fiecare an de teste pe teren (a se vedea Resurse suplimentare de mai jos).

Inoculanții sunt formulați și vânduți sub formă de pulberi, granule sau lichide. Materialele inerte, cum ar fi mușchiul de turbă, sunt adesea folosite ca suport pentru a menține organismele în viață și pentru a ajuta la aplicare.

Există mai multe metode de aplicare a inoculanților de sol. Acestea includ acoperirea semințelor sau a răsadurilor sau aplicarea directă în sol. Aplicațiile directe în sol se fac la baza plantei, în apropierea rădăcinilor plantei. Diferite formulări necesită diferite metode de aplicare. Recomandările producătorului trebuie respectate pentru a avea cele mai bune șanse de succes. Nu ar trebui să adăugați niciun produs suplimentar la inoculanți înainte de aplicare, în special cei care ar putea avea proprietăți care pot ucide bacteriile sau ciupercile.

Viabilitatea la raft poate fi, de asemenea, o problemă. Deoarece formulările conțin organisme vii, acestea trebuie păstrate într-un loc răcoros (de preferință în frigider) și, odată amestecate, trebuie folosite cât mai repede posibil. Lăsarea inoculanților în mașină, pe tabloul de bord al unei camionete sau afară, expuși la soare, la căldură sau la temperaturi foarte scăzute, poate ucide o parte din organisme și le poate reduce eficacitatea.

În Statele Unite, inoculanții de sol sunt înregistrați pentru utilizare de către USEPA. În Georgia, aceștia trebuie să fie, de asemenea, aprobați de Departamentul de Agricultură din Georgia. Departamentul de Agricultură solicită efectuarea de teste pentru a demonstra că inoculanții nu sunt susceptibili de a dăuna plantelor și dovezi că afirmațiile de pe etichetă sunt adevărate. Cu toate acestea, utilizatorii trebuie să știe că acest lucru nu reprezintă o garanție că inoculanții vor funcționa așa cum se afirmă.

Înainte de a cumpăra, fermierii ar trebui să se întrebe despre afirmațiile despre produse. Vechiul adagiu, „Dacă sună prea frumos ca să fie adevărat, probabil că este”, este încă valabil. Puneți-vă câteva întrebări:

1. Pretinde produsul că rezolvă totul? Funcționează în toate situațiile? Funcționează în toate solurile?
2. Există date științifice credibile prezentate sau toate rezultatele se bazează doar pe mărturii?
3. Se oferă un motiv credibil pentru care produsul funcționează?

Ca și în cazul oricărui produs agricol, utilizatorul trebuie să acorde atenție măsurilor de siguranță de bază și să respecte instrucțiunile de pe etichetă. Deși inoculanții nu sunt agenți patogeni pentru om și producătorii sunt obligați să ia măsuri de precauție pentru a preveni contaminarea cu alte microorganisme, utilizatorii ar trebui să ia măsuri de precauție de bun simț. Acestea includ să nu respire spray-urile, să nu expună pielea la amestecul de inoculant și să se spele pe mâini după utilizare. Unele bacterii care au efecte benefice în sol pot infecta persoanele cu sistemul imunitar compromis.

Rezumat

Utilizarea inoculanților din sol este promițătoare pentru utilizarea în sistemele agricole pentru îmbunătățirea stării nutritive, reducerea bolilor și dăunătorilor plantelor și îmbunătățirea randamentelor. Cu toate acestea, practicile de gestionare, cum ar fi rotația culturilor, cultivarea culturilor de acoperire și adăugarea de îngrășăminte organice și amendamente ale solului oferă beneficii similare. Toate aceste practici afectează numărul și diversitatea microorganismelor din sol. Complexitatea solului și a sistemelor de producție agricolă face dificil de prezis dacă inoculanții de sol vor avea performanțele așteptate. În lipsa unor condiții de sol adecvate, inoculanții crescuți în laborator au adesea dificultăți în a concura cu populațiile de microorganisme native.

Resurse suplimentare

Soil Biology Primer. Disponibil online la
soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html .

Inocularea semințelor de leguminoase furajere. Disponibil online la
www.aces.edu/dept/forages/miscellaneous/Ino_Forage_Seed.pdf

Non-Traditional Soil Additives: Pot îmbunătăți producția vegetală? Disponibil online la
lubbock.tamu.edu/soilfertility/pdfs/nontraditionalSoilAdditves.pdf

Aplicarea de rizobacterii pentru rezistența indusă. Disponibil online la
www.ag.auburn.edu/~kloepjw/.

Acest document a fost susținut de University of Georgia College of Agricultural and Environmental Sciences Cooperative Extension.

1 Coordonator pentru agricultură durabilă, Inginerie biologică și agricolă
2 Profesor, Microbiologie, Științe ale culturilor și solului
3 Profesor asistent, IPM pentru proprietarii de case/Agricultură durabilă, Fitopatologie
4 Agronom de extensie, Solul și îngrășămintele de mediu, Științele culturilor și solului

Status și istoric de revizuire
Publicat la 13 aug. 2010
Publicat cu revizuire completă la 01 aug. 2013
Publicat cu revizuire completă la 02 aug. 2017

.