Skrivnost žive zemlje

Učinkovite poti za sprejem hranil v regenerativnem kmetijstvu

Življenje v tleh ima temeljno vlogo pri kroženju hranil in njihovem sprejemanju v rastlinah. Če je talno življenje poškodovano ali šibko, rastline ne dobijo vseh hranil, ki jih potrebujejo, tudi če v tla dodamo velike količine gnojil. Dejansko ima uporaba gnojil pomembno vlogo pri zmanjševanju mikrobne biomase in raznolikosti v tleh. Tradicionalno se uči, da rastline sprejemajo hranila iz talne raztopine v obliki anorganskih ionov s preprostimi fizikalno-kemijskimi procesi, kot sta osmoza ali aktivni transport. Vloga mikroorganizmov v tleh je degradirana na razgradnjo organskih snovi. Vendar ta pristop obravnava rastline kot razmeroma pasivne akterje in ne upošteva kompleksnih učinkov mikrobioma tal ter večplastnega dialoga med rastlinami in mikroorganizmi.

Mikrobiom kot sistem za prenos hranil

Raziskave v zadnjih desetletjih so pokazale, da imajo mikrobi veliko pomembnejšo vlogo pri sprejemanju hranil, kot je veljalo prej. Rastline in mikroorganizmi v tleh sodelujejo v tesnem simbiotičnem odnosu. Nekatere vrste bakterij in gliv prenašajo hranila v rastlino. Endofitske bakterije in mikorizne glive na primer pomagajo pri sprejemanju fosforja, dušika in mikrohranil, medtem ko bakterije, ki vežejo dušik, zagotavljajo atmosferski dušik, druge bakterije pa mobilizirajo hranila, vezana v tleh. Rastline aktivno uravnavajo te odnose, s koreninskimi eksudati hranijo koristne mikrobe in uravnavajo procese s hormonskimi signali.

Sprejemanje hranil: živ, dinamičen proces

V zdravih tleh vnos hranil ni le ionska difuzija, temveč je rezultat živega, dinamičnega ekosistema. Fizikalno-kemijske lastnosti rastline, mikrobov in tal skupaj določajo, koliko hranil doseže korenine. Bolj ko so tla živa in raznolika, več je poti za sprejem hranil in rastline so bolj odporne proti stresom. Zato sodobno trajnostno kmetovanje temelji na ohranjanju in podpiranju biološke aktivnosti tal, ne le na kemičnem dopolnjevanju hranil.

Podrobneje si oglejmo odnose med tlemi, mikroorganizmi in rastlinami, ki so veliko bolj zapleteni, kot kažejo učbeniki.

Cikel rizofagov: hranila iz notranjosti korenine

Rizofagni cikel je razmeroma nov pristop, pri katerem rastline ne le sprejemajo hranila v obliki ionov, raztopljenih v vlagi v tleh, temveč tudi aktivno „uporabljajo” mikrobe, ki jih obdajajo. V tem procesu se bakterije in glive neprekinjeno gibljejo med tlemi in notranjostjo korenine. James White, raziskovalec z univerze Rutgers v ZDA, je opisal postopek (10.3390/microorganisms6030095), kar popolnoma spremeni naše razmišljanje o sprejemanju hranil v rastlinah.

Mikrobi živijo v tleh in zbirajo hranila: dušik, fosfor in različne mikroelemente (železo, cink, mangan itd.). Okoli konice korenine rastlina izloča sladkorje in druge snovi (koreninski eksudati), ki privabljajo te mikrobe. Nekateri od teh mikrobov vstopijo tudi v najmlajše celice korenine, v prostor med celično steno in celično membrano.

Pri tem rastlina proizvaja reaktivne oblike kisika - v bistvu blag „oksidativni stres” -, ki delno uniči mikrobe. Pri tem se sprostijo hranila, ki jih rastlina lahko uporabi. Vsi mikrobi niso popolnoma uničeni: tisti, ki preživijo, trikrat izgubijo celično steno, nato pa se z rastjo koreninskih laskov skozi konice laskov vrnejo v tla, kjer se lahko obnovijo s hranili.

Ta cikel lahko pojasni, zakaj mnoge rastline dobro rastejo tudi takrat, ko je v tleh malo raztopljenih hranil. Ta proces morda ni značilen le za bakterije, temveč tudi za nekatere glive in kvasovke. Za zdaj še ne vemo natančno, kolikšen delež hranil prispeva rastlina, vendar John Kempf, strokovnjak za regenerativno kmetijstvo, pravi, da je rizofagni cikel najpomembnejši proces sprejemanja hranil v zdravih tleh z dobro delujočim mikrobiomom. To daje povsem nov pogled na odnos med življenjem v tleh in oskrbo rastlin s hranili, zlasti v kontekstu biološkega in regenerativnega kmetovanja.

Mikoriza: več hranil v zameno za ogljik

Mikorizne glive imajo izredno pomembno vlogo pri sprejemanju hranil v rastlinah, saj glivna vlakna tvorijo simbiozo s koreninami in večkratno povečajo površino, ki je v stiku s tlemi. Te glive prodrejo v medcelični prostor med rastlinskimi celicami ali neposredno v koreninske celice. To rastlinam olajša dostop do ključnih makroelementov, kot sta fosfor in dušik, ki sta bistvena za rast korenin in poganjkov ter večji pridelek. Mikoriza podpira tudi vnos pomembnih mikrohranil, kot so cink, baker in mangan, ki imajo ključno vlogo pri presnovi rastlin in odpornosti na stres. V zameno rastlina glivam zagotavlja sladkorje in druge organske snovi, ki nastanejo med fotosintezo. Bakterije, povezane z glivami, ta učinek še povečajo, saj mineralizirajo organska hranila, raztapljajo fosfate in jih prek glivnih vlaken usmerjajo k rastlini.

A mikorrhiza gobe poleg ravnanja s hranili pripomorejo tudi k absorpciji vode, tako da rastline bolje preživijo sušna obdobja. Imajo tudi vlogo pri ravnovesju ogljika v tleh, saj gobe vežejo in stabilizirajo organske snovi, kar izboljša rodovitnost in dolgoročno zdravje tal. Mikoriza proizvajaprispevajo tudi k izgradnji strukture tal.: glivna vlakna in korenine skupaj tvorijo močne in stabilne agregate, ki izboljšujejo gibanje vode in zraka v tleh ter zmanjšujejo nevarnost površinske erozije.

Ocenjuje se, da lahko približno 80-90% kopenskih rastlin tvori takšno simbiozo. Na trgu so na voljo številni mikorizni izdelki, ki jih lahko uporabimo za inokulacijo naših tal, vendar lahko te glive gojimo tudi naravno, tako kot lahko iz moke in vode naredimo kvas. Mikorizne glive so še posebej občutljive na motnje v tleh. Zanje lahko ustvarimo neprekinjeno življenjsko okolje, če zmanjšamo motnje v tleh na najmanjšo možno mero in zagotovimo stalen, raznolik koreninski sistem rastlin. Mikorizne glive iz rastlinskih korenin zgradijo obsežne mreže hif, ki jih običajna obdelava tal fizično poruši, kar povzroči razpad hif in zmanjša razpoložljivo populacijo gliv v tleh. Sistemi brez obdelave tal pa ohranijo obstoječe mreže hif, kar omogoča hitrejšo in intenzivnejšo kolonizacijo korenin glavnega posevka. Številne študije so pokazale, da so sistemi brez obdelave tal bolj kolonizirani z arbuskularnimi mikoriznimi glivami (AMF), kar izboljša sprejem hranil in vode.

Pokrivne rastline ohranjajo populacije mikoriznih gliv tudi v odsotnosti glavnega posevka, saj služijo kot stalna živa gostiteljska rastlina. Različne pokrivne rastline različno podpirajo mikorizne glive: žita in stročnice so na splošno dobri gostitelji, medtem ko lahko nekatere kapusnice s svojimi bioaktivnimi snovmi zavirajo rast gliv. Prisotnost neprekinjenega koreninskega sistema poveča inokulum gliv v tleh, tako da se lahko naslednji glavni posevek hitreje in intenzivneje naseljuje.

Kombinacija brez obdelave tal in ustreznih pokrovnih rastlin ustvarja idealno okolje za mikorizne glive: mreža tal ostaja nedotaknjena, poleg tega pa je vedno na voljo živa gostiteljska rastlina, s katero se glive hranijo. Posledično se bodo korenine glavnega posevka močneje naseljevale, izboljšal se bo vnos fosforja in drugih mikrohranil, povečala se bo odpornost na sušo, struktura tal pa bo zaradi združevalnega učinka hif gliv bolj stabilna.

Vezava dušika pri metuljih: naravni vir N

Sposobnost metuljnic, da vežejo dušik, je znana že od sredine 19. stoletja. Leta 1886 Hellriegel in . Wilfarth V Nemčiji je dokazal, da lahko stročnice, kot sta grah in detelja, uporabljajo atmosferski dušik brez vira dušika v tleh in da je ta proces podprt z dušikom, ki živi v nodulih, ki se tvorijo na koreninah rastlin. Rhizobium je povezana z bakterijami. Bakterije, ki naseljujejo koreninske gomolje, pretvarjajo dušik iz ozračja v amonijak, ki ga lahko rastlina neposredno uporabi. S tem procesom lahko metuljnice znatno zmanjšajo potrebo po gnojilih, hkrati pa izboljšajo vsebnost dušika v tleh, kar koristi naslednjemu pridelku.

Nastajanje koreninskih vozlov in intenzivnost vezave dušika sta odvisna od rastlinske vrste, podnebnih razmer in kakovosti talnega mikrobioma. Zdravi, aktivni Rhizobium metulji lahko sami proizvedejo do 50-80% svojih skupnih potreb po dušiku. S tem se poveča tudi rodovitnost tal, saj dušik, ki ga vežejo metulji v organski snovi v tleh dolgoročno ostati cenovno dostopna. Za kmete to pomeni, da uvedba metuljnic v kolobar ne zagotavlja le oskrbe z dušikom, temveč tudi dolgoročno zmanjšuje stroške in prispeva k razvoju zdravih in odpornih pridelkov.

Podjetje LoginECO v Srbiji na primer zagotavlja ves dušik za svojo 3250 hektarov veliko kmetijo z gojenjem metuljev v kolobarju. Vendar pa na ekološko certificirani kmetiji zaradi puhanja tal z rednim gnojenjem ne morejo bistveno izboljšati strukture tal.

Kaj to pomeni v praksi v regenerativnem kmetijstvu?

A Združenje kmetov za obnovo tal člani oblikujejo svoje rastlinske mešanice za odeje, tako da vedno vključujejo rastline metuljev. Najpogostejše med njimi so ostrica, vijolični grahor, konjski fižol, peščeni fižol, aleksandrijski grahor, krmni grah, ki so lahko v mešanico vključeni v razmerju od 30 do več kot 60%, odvisno od sposobnosti vezave dušika.

Napredna metoda vključevanja metuljev je uporaba medvrstnih posevkov. V tem primeru se npr. motovilec poseje v enem prehodu z eno ali več metuljnicami (npr. z ozimno pšenico in grahom). Ob koncu rastne sezone, ko rastlina dozori, se del dušika, ki ga je vezala metuljnica, sprosti in ga lahko prevzame motovilec. S tem se ne le prihranijo stroški hranil, temveč se na isti površini lahko pridelujeta dva različna pridelka.

Življenje v tleh je osnova za oskrbo rastlin s hranili. V rizofagnem ciklu bakterije in glive sproščajo hranila v korenini, mikorizne glive s svojo obsežno mrežo hif povečajo vnos vode ter makro- in mikrohranil in hkrati stabilizirajo strukturo tal, metuljnice pa vežejo atmosferski dušik, bogatijo tla in zmanjšujejo potrebe po gnojenju.

Ta kompleksen, živ sistem tal omogoča rastlinam, da učinkovito absorbirajo hranila, prenašajo sušo in dajejo večji pridelek. Ključ do regenerativnega kmetovanja je podpiranje biološke aktivnosti tal: zmanjšanje motenj, vzdrževanje pokrovnih posevkov in ustvarjanje zdravih tal z aktivnim mikrobiomom, ki bo dolgoročno služil kmetiji.

AVTOR: VÍG VITÁLIA • EKOLOGINJA ZA TLA, VODJA IZOBRAŽEVALNEGA PROGRAMA ZDRUŽENJA KMETOV ZA OBNOVO TLA, USTANOVITELJICA TERRAVITKA