Korisni efekti mikrobijalnih biostimulatora za biljke

Proizvodnja mikrobnih biostimulatora se najčešće obavlja gajenjem mikroorganizama na različitim hranljivim podlogama. Dobijena mikrobna biomasa i metabolički proizvodi se formulišu kao tečni mikrobni preparati (u stabilizovanoj podlozi), kao suvi proizvodi (liofilizacijom) ili se inkorporiraju u specifičan nosač (celuloza, dekstroza, ekspandirani glineni agregat, itd.) ili u suspenziju.

Mikrobni biostimulatori se primenjuju na seme, zemljište (direktno ili putem navodnjavanja i fertigacije) ili na biljke u toku rasta. Iako mehanizmi delovanja mikrobnih biostimulatora na biljke nisu u potpunosti razjašnjeni, postoje ubedljivi dokazi o njihovom pozitivnom uticaju na rast biljaka. Danas je prihvaćeno da su njihovi efekti posledica stimulacije različitih procesa, od kojih su glavni sledeći:

• biološka fiksacija azota
• mobilizacija nerastvorljivih fosfata;
• proizvodnja jedinjenja koja heliraju gvožđe;
• proizvodnja hormona i kontrola fitohormonskog statusa.

Korisni efekti bakterija i rizobakterija na biljke

Biološka fiksacija azota je jedan od najpoznatijih efekata simbiotskih (Rhizobium spp.) i nekih drugih mikroorganizama (Azotobacter spp., Azospirillum spp., Bacillus polymyxa, Gluconoacetobacter diazotrophicus, Burkholderia spp., itd.). Atmosferski azot (N2, 78%) je nedostupan biljkama zbog izuzetno stabilne trostruke veze između dva atoma azota. Pomenuti mikroorganizmi, putem enzima nitrogenaze, imaju sposobnost da konvertuju atmosferski azot u amonijumovu formu (NH4+) dostupnu biljkama.

Uloga simbiotske fiksacije azota u ishrani leguminoza azotom je odavno poznata. Od većeg aktuelnog interesa je sposobnost slobodnoživućih mikroorganizama da podrže ishranu drugih poljoprivrednih kultura azotom. Dostupne informacije u tom pogledu su još uvek ograničene, ali se pretpostavlja da pod povoljnim uslovima mikrobni biostimulatori koji sadrže slobodnoživuće fiksatore azota mogu da obogate zemljište sa 2–3 kg azota po dekaru.

Još jedan mehanizam kojim rizosferne bakterije (PGPR) stimulišu rast biljaka je povećanje dostupnosti fosfora i gvožđa u zemljištu. Iako je ukupni sadržaj fosfora u zemljištu obično visok, samo 0,1% od toga je dostupno biljkama zbog hemijske fiksacije i male rastvorljivosti. Mikroorganizmi omogućavaju biološku transformaciju nerastvorljivih neorganskih i organskih fosfata u forme dostupne biljkama. Oni sintetišu i oslobađaju u zemljišnu sredinu organske kiseline i fosfatne enzime (fosfatazu i fitazu). Organske kiseline povećavaju dostupnost neorganskih fosfata, dok fosfatni enzimi povećavaju dostupnost organskih fosfata. Glavni PGPR koji imaju ovu sposobnost pripadaju rodovima Burkholderia, Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Agrobacterium, Achromobacter, Streptomyces, Micrococcus, Erwinia, itd. Ovi mikroorganizmi kolektivno proizvode organske kiseline male molekulske mase koje zakiseljavaju zemljišni rastvor i na taj način povećavaju rastvorljivost fosfatnih jona iz jedinjenja koja sadrže fosfor. Rastvaranjem nerastvorljivih fosfata, mikroorganizmi mogu indirektno da asimiliraju značajan deo P iz zemljišnog rastvora. Nakon smrti mikrobnih ćelija, fosfor koji se u njima nalazi se oslobađa, što omogućava njegov unos i od strane biljaka i od strane drugih zemljišnih organizama.

Mikroorganizmi koji rastvaraju fosfate ispoljavaju širok spektar metaboličkih funkcija u različitim sredinama, što dovodi do značajno većeg rasta biljaka, poboljšanja zemljišnih svojstava i povećane biološke aktivnosti. Ovi mikroorganizmi takođe učestvuju u fiksaciji atmosferskog azota, ubrzavaju dostupnost drugih mikronutrijenata; proizvode biljne hormone kao što su auksini, citokinini i giberelini; oslobađaju siderofore, cijanovodoničnu kiselinu, enzime i/ili fungicidna jedinjenja kao što su hitinaza, celulaza, proteaza, koji obezbeđuju antagonizam prema fitopatogenim mikroorganizmina.

Veliki deo gvožđa u zemljištima neutralne ili alkalne reakcije je u formi nedostupnoj biljkama, kao što je jon gvožđa(III) Fe(III). Biljke imaju dve strategije za unos gvožđa: strategija 1 povećanjem njegove rastvorljivosti, praćeno redukcijom u jon gvožđa(II) Fe(II) u membranama korenskih ćelija, i strategija 2 (uglavnom kod vrsta žitarica) putem eksudacije fitosiderofora koji formiraju helatne komplekse sa Fe(III). Rizosferni mikroorganizmi, slično žitaricama, mogu da olakšaju unos gvožđa od strane biljaka putem sinteze mikrobih siderofora (helatnih jedinjenja male molekulske mase). Bakterije uglavnom proizvode tri grupe siderofora – kateholate, hidroksamate i karboksilate, dok zemljišne gljive proizvode četiri grupe: ferihrome, koprogene, fuzarinine i rodotorulnu kiselinu. Bez obzira na njihovu prirodu, oni formiraju rastvorljive komplekse gvožđa(III) koji učestvuju u asimilaciji gvožđa i njegovom unosu od strane biljaka. Pretpostavlja se da se kompleks Fe(III)–siderofor formira na površini minerala, prenosi u zemljišni rastvor i postaje dostupan za unos od strane drugih organizama. Uloga siderofora nije ograničena samo na povećanje bioraspoloživosti Fe, već uključuje i sposobnost da formiraju komplekse sa drugim esencijalnim elementima (tj. Mo, Mn, Co i Ni) u sredini, poboljšavajući njihov mikrobni unos.

Treći mehanizam kojim mikroorganizmi utiču na biljke je povezan sa proizvodnjom biljnih hormona (ili regulatora rasta), kao i sa kontrolom hormonskog statusa biljaka. Poznato je da fitohormoni kao što su auksini, giberelini, citokinini, etilen, abscizinska kiselina i drugi regulišu brojne fiziološke i morfološke procese u biljkama.

Više puta je utvrđeno da se emisija etilena smanjuje kod inokulisanih biljaka. Etilen je poznat kao hormon starenja. Njegov prekursor u biljkama je 1-aminociklopropan-1-karboksilna kiselina (ACC). Pod uslovima stresa, proizvodnja etilena se povećava, ograničava rast i stimuliše starenje biljaka. ACC deaminaza, koju proizvode mikroorganizmi, ima sposobnost da smanji nivo etilena u inokulisanim biljkama i da povrati procese rasta.

Korisni efekti arbuskularnih mikoriznih gljiva na biljke

Mikoriza (ekto- i arbuskularna) je simbioza između korena 80% kopnenih biljaka i mikoriznih gljiva. Arbuskularna mikoriza može da igra značajnu ulogu u mineralnoj ishrani biljaka jer formira mrežu hifa koja u velikoj meri povećava zapreminu i kontaktnu površinu korena u zemljištu.

Stvaranje mikorizosfere oko korena dodavanjem mikoriznih proizvoda u zemljište

Poznato je da koren biljaka zauzima ne više od 5–10% unutrašnje zapremine zemljišta; stoga, veliki deo hranljivih materija leži van njihovog dosega. Hife gljiva su tanje od debljine "radnog korena" (0,2–0,3 mm), zbog čega imaju veći kapacitet penetracije u zemljištu i samim tim veći pristup hranljivim materijama i vodi u zemljištu. Kada se uspešno inokulišu mikorizni proizvodi, formira se "mikorizosfera", koja olakšava snabdevanje fosforom, teško dostupnim korenu, i nizom mikronutrijenata. Glomus spp. je najrasprostranjeniji rod arbuskularnih mikoriznih gljiva, koji uključuje vrste sa širokom i užom specjalizacijom prema specifičnim biljnim vrstama.

Spisak odobrenih proizvoda za organsko đubrenje u okviru Ekosheme 3

Pomenuti korisni efekti mikroorganizama pružaju osnovu preduzećima da razvijaju i nude odgovarajuće mikrobne biostimulatore na agri-tržištu. Neki od mikrobih proizvoda odobrenih u Bugarskoj sa najavljenim kapacitetom fiksacije azota prikazani su u tabeli.

Mikrobni biostimulatori uključeni u Spisak odobrenih proizvoda u Bugarskoj (2022)