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

• Bodjebiologi
• Bodjebiotika
• Användning av jordbmksinokulanter
• Sammanfattning
• Tilläggsresurser

Bodjebiologi

Bodjebiologi är viktigt för att hålla jordbrukssystemen friska och produktiva. Levande jord är komplex. Den innehåller varelser som inte kan ses med blotta ögat, t.ex. bakterier, svampar, aktinomyceter, protozoer och nematoder, samt varelser som insekter och daggmaskar. Detta samhälle av organismer är sammanlänkat i en näringsväv som påverkar jordens kemiska och fysiska egenskaper. Vi bryr oss om dessa egenskaper eftersom de också påverkar växternas tillväxt och hälsa.

Mikroskopiska aktinomyceter i jorden. Vissa av dessa mikroorganismer producerar antibiotika.

Metoder som att tillsätta gödsel eller kompost till jorden, plantera täckgrödor och rotera grödor syftar alla till att återuppbygga och bibehålla jordens organiska material, återvinna och behålla näringsämnen och minska marksjukdomar. Dessa metoder är vanligtvis förknippade med ökad mikrobiell biomassa och ökad mångfald av markorganismer.

En frisk jord kan innehålla miljarder bakterier, svampar och andra mikroorganismer i en tesked. Beroende på markförhållandena ökar och minskar populationerna av dessa olika mikroorganismer. Vissa mikrobiella populationer ökar snabbt när färska täckgrödor eller andra växtrester tillförs jorden. Vissa mikrober kan till exempel använda de lätt tillgängliga kolkällorna från färska växtrester på samma sätt som människor använder kolhydrater. Dessa mikrober minskar i takt med att kolkällorna förbrukas, vilket leder till att andra mikrober som bryter ner mindre tillgängliga kolkällor som cellulosa och lignin ökar. Poängen är att det finns många inhemska mikroorganismer i marken som reagerar snabbt när förhållandena är gynnsamma för deras tillväxt.

Jordinokulanter

Dessa pinjefröplantans rötter är infekterade med mykorrhizasvampar som gör det möjligt för växten att få näring från en större volym jord.
(David Read, Oregon State University)

I takt med att vi fortsätter att inse att markbiologin spelar en viktig roll i växtodlingen, fortsätter intresset för jordinokulanter att öka. Inokulanter används av en mängd olika skäl. I vissa fall tillsätter vi markorganismer som har en känd gynnsam effekt. Vissa bakterier, t.ex. rhizobier, bildar ett symbiotiskt förhållande med vissa värdväxter, t.ex. baljväxter. Ett symbiotiskt förhållande är ett förhållande som är till ömsesidig nytta. I utbyte mot att växten förser den med kol från fotosyntesen och ger den ett hem kan bakterierna ”fixera” atmosfäriskt kväve till en form som växten kan använda. Vissa svampar, t.ex. mykorrhizasvampar, kan också bilda ett symbiotiskt förhållande med växter och samla in fosfor och andra näringsämnen så att växten kan använda dem. Vissa bakterier och svampar bildar inte ett symbiotiskt förhållande med växter, men när de tillsätts i jorden kan de främja växttillväxten, undertrycka växtpatogener eller både och.

Det enklaste sättet att tänka på jordinokulanter är att dela upp dem efter deras verkningsmekanism: biogödselmedel eller växttillväxtfrämjare, biopesticider och växtresistensstimulerande medel.

Biogödselmedel

Biogödselmedel innehåller levande mikroorganismer som, när de appliceras på fröet, växten eller jorden, bebor området runt rötterna (rhizosfären) eller lever i rötterna. Dessa mikroorganismer främjar växttillväxten genom att öka tillgången eller tillgängligheten av näringsämnen, genom att stimulera rottillväxten eller genom att hjälpa till med andra gynnsamma symbiotiska förhållanden. Biogödselmedel kallas också växttillväxtfrämjare.

Leguminer som klöver, ärter och bönor har rotkoloniserande rhizobakterier som kan öka tillgången på kväve för växten genom att fixera kväve från atmosfären. Varje baljväxt har en specifik rhizobakterie som fungerar bäst med den växten. Genom att inokulera baljväxtfröet med rätt bakterier säkerställs att baljväxten maximerar kvävetillgängligheten om kvävet i jorden är lågt Detta är särskilt viktigt om du inte har planterat baljväxtarten tidigare, eftersom rätt bakterier kanske inte finns i jorden.

Dessa sojabönsrötter har knölar som innehåller-
ing rhizobier som fixerar kväve för användning av växten.
(Peter Hartel, University of Georgia.)

Det finns också fritt levande, kvävefixerande bakterier som kan leverera kväve till spannmålsväxter som vete och majs. De lever i området precis runt roten (rhizosfären). I allmänhet är kvävefixeringen med både symbiotiska och fritt levande kvävefixerare högre i kvävefattiga jordar.

I många jordar finns näringsämnen som fosfor, kalium och järn i stora mängder men i former som växterna inte kan använda. Många bakterier och svampar kan göra dessa näringsämnen tillgängliga för växter genom att utsöndra organiska syror eller andra kemikalier (sideroforer) som löser upp mineralerna. Mykorrhizasvampar som lever i växternas rötter är välkända för sin förmåga att ge fosfor till växterna. Precis som i fallet med kvävefixerare är mykorrhizasvamparna mest effektiva när den tillgängliga fosforn i jorden är låg. När det finns tillräckligt med näringsämnen tillgängliga verkar växterna inte vilja byta ut sina surt förvärvade produkter från fotosyntesen mot mer näringsämnen.

Vissa bakterier och svampar producerar växttillväxthormoner som kan öka rottillväxten specifikt och växttillväxten i allmänhet. Ökad rottillväxt hjälper växten att utnyttja en större volym jord för näringsämnen och vatten och kan hjälpa växten att ”växa ur” angrepp av patogener. Svampar är till exempel kända för att producera gibberelliner som är viktiga för fröspridning och celltillväxt, och vissa bakterier kan minska mängden etylen, som är ett hormon som växter producerar under stress.

Biopesticider

En växtrot omgiven av en film av Bacillus subtilis (grön fluorescens) som svar på en infektion av en växtpatogen.
(Thimmaraju Rudrappa, University of Delaware)

Det finns många exempel på jordar som naturligt undertrycker växtskadegörare. Suppressiva jordar är resultatet av interaktioner mellan vissa mikroorganismer och skadedjursorganismer. Många av de vanligaste jordimpregneringsmedlen är formulerade med dessa suppressiva mikroorganismer och används som biopesticider eller biokontrollprodukter.

De flesta biopesticidorganismer fungerar antingen genom att producera ett ämne som hämmar eller dödar skadegöraren (antagonism) eller genom att minska tillgången på mat eller skydd för skadegöraren (konkurrens). Den mest använda biopesticiden är Bacillus thuringiensis, som producerar ett toxin som dödar jordlöpare och nematoder. Specifika stammar av Bacillus subtilis används ofta som svampmedel. Denna bakterie koloniserar växtrötter, konkurrerar med svampar om den nischen och förhindrar snabb tillväxt av svamppatogener.

Protozoer och nematoder som äter bakterier anses också spela en viktig roll i kontrollen av patogener (predation). Som i alla ekosystem tenderar både konkurrens och predation att hålla populationerna i balans.

Växtmotståndsstimulerande medel

Inom att verka som en direkt hämmare av växtpatogener, stimulerar vissa svampar och bakterier växten att aktivera sina egna försvarsmekanismer. Detta kallas inducerad systemisk resistens. Som svar på kemiska signaler från mikroorganismerna kan växterna ändra fysiologiska reaktioner så att de får färre symptom på patogenen. Det kan till exempel handla om att stärka sin cellvägg för att motstå infektion eller att frigöra antibiotika (t.ex. terpener) som minskar angreppet från patogenen. De kemiska signaler som går fram och tillbaka från mikroorganismer till växter är specifika; följaktligen kan mikroorganismer och den kemikalie som kan orsaka inducerad systemisk resistens hos en växtart inte fungera hos en annan.

Användning av jordinokulanter

Sedan tidigare finns det exempel på jordinokulanter som framgångsrikt förbättrar växttillväxten och grödans avkastning, men användningen av dem är fortfarande i sin linda. Hur framgångsrik en viss inokulant är beror på växtarten och sorten. Jordart, markfuktighet och temperaturförhållanden samt antalet patogener som finns i jorden runt växten påverkar också hur framgångsrika inokulanter kan vara. Slutligen, eftersom inokulanter innehåller levande organismer kan hur inokulanterna förberetts och applicerats påverka resultatet.

Mikrobiologer tror att framgången för en introducerad mikroorganism kan vara mer kopplad till dess förmåga att reproducera sig och etablera populationer i en viss nisch runt växtens rotzon än till antalet inokulerande mikroorganismer som appliceras. Införda mikroorganismer måste konkurrera med dem som redan finns i jorden och överleva predation från inhemska protozoer och nematoder. De måste hitta rätt födokälla och miljöförhållanden för att kunna överleva. Införda mikroorganismer kan utsättas för stress på grund av fluktuerande vattenförhållanden i marken, användning av gödningsmedel eller jordbrukskemikalier (både organiska och konventionella) och störningar i marken, t.ex. kultivering. På grund av alla dessa effekter kan det hända att introducerade mikroorganismer inte finns kvar särskilt länge i jorden. Därför är de positiva effekterna av en inokulant som ses på fältet ofta mindre än de som ses under laboratorie- eller växthusförhållanden. Det finns också fall där en applicering av en typ av bakterier eller svamp har gynnsamma effekter medan samtidig applicering av flera inte visar liknande effekter.

I allmänhet har fältförsök med inokulanter som påstås vara växttillväxtfrämjande eller växtresistensstimulerande medel haft blandade resultat. Till exempel visade data från bomulls- och sorghumförsök under flera år i Texas ingen skillnad i avkastning med två olika ”jordaktivator”-produkter. En annan undersökning visade ingen skillnad i foder, jordnötter, ris, sojabönor och tomater. Andra studier i Alabama har visat att flera stammar av Bacillus spp. minskade svampsjukdomar i gurkor och tomater, men resultaten var inte konsekventa för varje år av fältförsök (se ytterligare resurser nedan).

Inokulanter formuleras och säljs som pulver, granulat eller vätskor. Inert material som torvmossa används ofta som bärare för att hålla organismerna vid liv och underlätta appliceringen.

Det finns flera metoder för att applicera jordinokulanter. Dessa inkluderar att belägga frön eller plantor eller att applicera direkt på jorden. Direkt applicering i marken sker vid växtbasen nära växtrötterna. Olika formuleringar kräver olika appliceringsmetoder. Man bör följa tillverkarens rekommendationer för att ha störst chans till framgång. Du bör inte tillsätta några ytterligare produkter till inokulaterna före applicering, särskilt inte sådana som kan ha egenskaper som kan döda bakterier eller svampar.

Hållbarheten kan också vara ett problem. Eftersom formuleringarna innehåller levande organismer bör de förvaras svalt (helst i kylskåp) och, när de väl har blandats, användas så snabbt som möjligt. Att lämna inokulanter i bilen, på instrumentbrädan i en pickup, eller utomhus utsatta för sol, värme eller mycket kalla temperaturer kan döda en del av organismerna och minska deras effektivitet.

I USA är jordimpregneringsmedel registrerade för användning av USEPA. I Georgia måste de också godkännas av Georgia Department of Agriculture. Jordbruksdepartementet kräver tester för att visa att inokulanter inte riskerar att skada växter och bevis för att påståendena på etiketten är sanna. Användarna bör dock vara medvetna om att detta inte är en garanti för att inokulaterna kommer att fungera som det påstås.

För att köpa bör lantbrukare fråga sig själva om produktens påståenden. Det gamla talesättet ”Om det låter för bra för att vara sant är det förmodligen så” gäller fortfarande. Ställ dig själv flera frågor:

1. Försäkrar produkten att den löser allt? Fungerar den i alla situationer? Fungerar i alla jordar?
2. Är det några trovärdiga vetenskapliga data som presenteras eller är alla resultat baserade på vittnesmål?
3. Är det en trovärdig anledning till varför produkten fungerar?

Som med alla jordbruksprodukter bör användaren vara uppmärksam på grundläggande säkerhetsföreskrifter och följa anvisningarna på etiketten. Även om inokulantierna inte är patogener för människor och tillverkarna är skyldiga att vidta försiktighetsåtgärder för att förhindra kontaminering med andra mikroorganismer, bör användarna vidta försiktighetsåtgärder med sunt förnuft. Dessa inkluderar att inte andas in sprayer, att inte utsätta huden för inokulantblandningen och att tvätta händerna efter användning. Vissa bakterier som har positiva effekter i jorden kan infektera personer med nedsatt immunförsvar.

Sammanfattning

Användningen av jordinokulanter är lovande när det gäller användning i jordbrukssystem för att förbättra näringsstatusen, minska växtsjukdomar och skadegörare och öka avkastningen. Hanteringsmetoder som att rotera grödor, odla täckgrödor och tillsätta organiska gödselmedel och jordförbättringar ger dock liknande fördelar. Alla dessa metoder påverkar antalet och mångfalden av mikroorganismer i marken. Komplexiteten hos jordmånen och jordbruksproduktionssystemen gör det svårt att förutsäga om jordinokulanter kommer att fungera som förväntat. Utan lämpliga markförhållanden har laboratorieodlade inokulanter ofta svårt att konkurrera med inhemska mikroorganismpopulationer.

Ytterligare resurser

Soil Biology Primer. Tillgänglig online på
soils.usda.gov/sqi/concepts/soil_biology/biology.html .

Inokulering av foderutsäde av baljväxter. Tillgänglig online på
www.aces.edu/dept/forages/miscellaneous/Ino_Forage_Seed.pdf

Otraditionella jordtillsatser: Kan de förbättra växtproduktionen? Tillgänglig online på
lubbock.tamu.edu/soilfertility/pdfs/nontraditSoilAdditves.pdf

Användning av rhizobakterier för inducerad resistens. Tillgänglig online på
www.ag.auburn.edu/~kloepjw/.

Detta dokument stöddes av University of Georgia College of Agricultural and Environmental Sciences Cooperative Extension.

1 Samordnare för hållbart jordbruk, biologisk och jordbruksteknologi
2 Professor, mikrobiologi, odlings- och markvetenskap
3 Biträdande professor, IPM/hållbart jordbruk för husägare, växtpatologi
4 Agronom, Environmental Soil and Fertilizer, Crop and Soil Sciences

Status och revisionshistorik
Publicerad 13 augusti 2010
Publicerad med fullständig granskning 01 augusti 2013
Publicerad med fullständig granskning 02 augusti 2017