Спецвозможности
Технологии

Микориза и ее влияние на полевые культуры

21.09.2020
2543
Микориза и ее влияние на полевые культуры фото, иллюстрация
В последние годы украинским аграриям предлагают как очередную составляющую повышения урожайности микоризные препараты. Информация, которую распространяют в Украине о роли микоризы в жизни растений и ее влиянии на сельскохозяйственные культуры, поступает почти исключительно от фирм, которые продают микоризные препараты. Поэтому сайт «Пропозиція» дает информацию из независимых источников - британских научных журналов.

 

 

 

 

 

Микоризные грибы - одни из важнейших почвенных микроорганизмов. Они формируют симбиоз с 90% видов растений, в частности, арбускулярная микориза - с 80% видов. Арбускулярная микориза - это симбиоз между растениями и грибами из отдела Гломовые. Последний делится на 5 семей: гломовые (с одним родом Glomus), акаулоспоровые (роды Acaulospora и Entrophospora), гигаспоровые (роды Gigaspora и Scutellospora) и недавно описанные археоспоровые и парагломовые. Арбускулярная микориза проникает в клетки растений, где, согласно представлениям ученых, происходит обмен: микоризные грибы получают от растения углеводороды, а растение от грибов - элементы питания. Ее гифы тянутся на расстояние до 9 см от корня растения. А общая концентрация гифов в поле может достигать 50 м на 1 г почвы.
 
Всего арбускулярную микоризу образуют около 150 видов грибов. Этот вид симбиоза возник ориентировочно 475 млн лет назад и без преувеличения позволил растениям завоевать сушу благодаря выдающейся роли в круговороте питательных элементов, в частности, фосфора, в почве. Дело в том, что в случае отсутствия микоризы элементы питания проникают в растения через корни путем диффузии, но диффузия фосфора в десять раз хуже, чем калия или аммиака и в 100 раз хуже, чем в нитратов. Кроме фосфора, как пишет «Журнал экологии» Британского экологического общества, арбускулярная микориза играет важную роль в питании растений азотом, медью и цинком.

Но сельское хозяйство часто отдает приоритет урожайности, и самый дешевый и самый легкий путь ее достичь - это внесение минудобрений. Последние нивелируют роль микоризных грибов в поглощении культурой питательных веществ, поэтому объемы колонизации этими грибами корни культурных растений снижаются.
 
Но микоризные грибы играют особенно важную роль в поглощении растением фосфора. А от 80 до 99% этого элемента труднодоступны для культуры. Так почему же не использовать эти полезные микроорганизмы, чтобы обеспечить культуру фосфором? И зачем вносить удобрения, которые будут оседать в почве мертвым грузом?
 
Пока немного фермеров придерживаются принципов консервации и имеют «живые» почвы, которые кишат полезной микробиотой. «Один из них не вносит фосфор уже целых 15 лет, и когда я рассмотрела корни пшеницы на его полях, я была приятно удивлена ​​тем, что оно было густо заселено симбиотическими микоризными грибами», - рассказывает технический менеджер американской фирмы «Broad-acre Farming Group» Наталья Гулбис. Она объяснила, что была удивлена ​​потому, что многие образцы с ферм, работающих по интенсивным технологиям, не имели никакого следа колонизации корневой системы микоризными грибами.

Арбускулярна мікориза під мікроскопом

Однако микоризе вредят не только минудобрения. Вспашка режет на куски сеть гифов микоризных грибов. Зато минимальная обработка почвы способствует микоризации. Плужная подошва сдерживает проникновение микоризных грибов в нижние слои почвы. Монокультура (особенно культур, не заселяющихся микоризой, в частности, капустных или новых сортов зерновых) снижает разнообразие почвенной микробиоты. Что и говорить о пестицидах, особенно фунгицидах. Поэтому одного лишь заселения почвы микоризными грибами мало - нужно менять технологии так, чтобы сохранить популяцию заселенных в почву грибов. С целью содействия заселению слоя почвы микоризой советуют вводить в севооборот культуры с глубокой корневой системой, покровные культуры.
 
Хотя концентрация арбускулярной микоризы уменьшается с глубиной, более половины ее биомассы в почве находится на глубине более 30 см. Она найдена на корнях акации и эвкалипта (на плантациях) на глубине до 8 м. Микоризу, которая находится глубже пахотного слоя почвы, часто упускают из вида, но это тоже важный компонент агроценоза. Из подпахотного слоя почвы растение берет от 10 до 80% питательных веществ, и этот процент возрастает, если верхний слой почвы сухой или беден питательными веществами. В этом некоторые ученые видят причину того, что иногда исследования не показывают увеличения урожайности после удобрения даже на бедных почвах. Обеспечение растениям доступа к питательным веществам, так же, как и влаги, из подпахотного слоя существенно повышает устойчивость агроценоза и позволяет растениям избежать неблагоприятных почвенно-климатических условий, например, засухи. И микориза играет здесь особенно важную роль, учитывая малое количество корней культур в подпахотном слое и сравнительно тяжелую его проницаемость для корней. Ведь она обладает уникальной способностью проникать даже в мельчайшие поры и проникать через плотный подпахотный слой почвы.

Разные виды арбускулярной микоризы по-разному снижают вымывание азота. Арбускулярная микориза стабилизирует производительность агроценоза путем повышения доступности азота. Она усваивает азот преимущественно в аммонийной форме, снижая мобильность этого элемента. Доля аммонийной формы в общем объеме азота в подпахотном слое растет, что усиливает роль арбускулярной микоризы, которая находится в этом слое, в мобилизации азота из подпахотного слоя для нужд культуры. Таким образом культура может получать доступ к азоту из грунтовых вод, который попал туда в результате вымывания из гранул минеральных удобрений. Так же микориза улучшает доступность фосфора для культуры, особенно на песчаных почвах. Кроме того, она способствует снижению потерь углерода из почвы и замедляет разложение органического вещества. Хотя арбускулятрная микориза в краткосрочной перспективе ускоряет разложение органики, в долгосрочной она имеет положительный эффект на накопление углерода в почве. Вследствие конкуренции со стороны арбускулярной микоризы за воду и питательные элементы уменьшается количество других микроорганизмов, которые разлагают элементы питания и потребляют воду.
 
В целом научные источники отмечают следующие положительные эффекты микоризации:
 
улучшение потребления элементов питания;
 
уменьшение потребности в минудобрениях;
 
повышение урожайности;
 
повышение устойчивости к вредоносным организмам;
 
повышение устойчивости к засухе, засолению;
 
снижение вредного воздействия тяжелых металлов;
 
улучшение структуры и водоудерживающей способности почвы и благодаря этому - снижение эрозии;
 
снижает интенсивность вымывания элементов питания из почвы;
 
повышает конкурентоспособность микоризованои культуры по отношению к сорнякам.

Так, устойчивость к вредителям и патогенам у культуры арбускулярная микориза улучшает путем стимулирования глубинных изменений в метаболизме растений. Она заставляет растения выделять растительные гормоны жасмонат и салициловую кислоту, которые являются ключевыми компонентами защитной системы растений, активируя защитные гены быстрее, чем это происходит у не микоризированных растений.

Более того, арбускулярная микориза участвует в еще более интересных взаимодействиях. Так, с ее помощью растения, пораженные тлей, могут связываться с не пораженными, вызывая у последних быстрый приток репеллентных веществ.
 
Она способствует и транспортировке алелопатического вещества юглон, которое подавляет развитие растений-конкурентов: последнее распространяется по большему объему почвы по сравнению с не микоризированной культурой. Микоризированная культура формирует крупные цветки, которые производят больше пыльцы.
 
На поверхности живых гифов микоризных грибов был найден гломалин, который выступает цементирующим элементом для частиц почвы, и таким образом микориза улучшает его структурность.

Также арбускулярна микориза противодействует разложению органического вещества наряду с минимальной обработкой почвы и экономным внесением минеральных удобрений. Ученые Свободного Университета Берлина и Берлинско-Бранденбургского Института биоразнообразия отмечают, что интенсивная пахота - это главный фактор снижения концентрации арбускулярной микоризы.
 
Эффект от микоризации сильно зависит от местных условий, в частности, как пишет британский «Журнал экологии», от доступности элементов питания и концентрации углекислого газа в атмосфере. Также растения, которым микориза обеспечила улучшенное питание, могут выступать приманкой для вредителей. Кроме того, заселение микоризы, нехарактерной для данной местности, может иметь такое же влияние на экосистему, как и заселение инвазивных видов. Разный эффект от микоризации снижает доверие к этой технологии со стороны фермеров.

Лучше откликаются на микоризацию растения семейства луковых, бобовых и пасленовых. Зато считается, что злаковые не откликаются на микоризацию. Это объясняется тем, что разветвленная корневая система злаковых обеспечивает достаточное поступление питательных элементов. Но эстонские ученые исследовали эффект микоризации яровой пшеницы и обнаружили, что лучше всего на нее отзываются старые сорта, а хуже всего - новые. При этом чем старше сорт, тем ниже потенциал урожайности, и наоборот. Установлено, что для сортов, выведенных до 1950 года, характерна устойчивая связь между микоризацией и урожайностью. А вот сорта, выведенные после 1950 года, реагируют на микоризацию по-разному.

Учеными Тартуского университета и Эстонского исследовательского института растениеводства установлено, что с уменьшением популяции арбускулярной микоризы снижается и урожайность. Более того, введение специальных маркеров - радиоактивных изотопов фосфора - показало, что аборигенные арбускулярные микоризные грибы вносят существенный вклад в питание пшеницы фосфором. А микоризация этими грибами привела к повышению урожайности пшеницы, увеличению содержания азота и фосфора в тканях растения и увеличению надземной массы культуры.
 

Перевел Богдан Малиновский, b.malinovskiy@univest-media.com

Ключевые слова: микориза

Интервью
экспорт
После подписания Соглашения о зоне свободной торговли с Канадой украинские аграрии получили шанс выйти на канадский рынок. Впрочем, положительный эффект станет ощутимым не сразу.
Ольга Вергелес, менеджер проекту CUTIS
Верховная Рада Украины 14 марта ратифицировала Соглашение о свободной торговле с Канадой. Теперь, чтобы соглашение вступило в силу, его должен подписать президент Украины, а также окончательно

1
0