Δημιουργία ενός ακμάζοντος μικροβιώματος εδάφους
20 Απριλίου 2024
Το έδαφος είναι ένα εξαιρετικό, υποτιμημένο και παρεξηγημένο οικοσύστημα. Η υγεία του εδάφους όχι μόνο στηρίζει την αγροτική παραγωγικότητα, αλλά επηρεάζει επίσης τη λειτουργία της λεκάνης απορροής, την ποιότητα του νερού και τον κύκλο του ατμοσφαιρικού νερού, ο οποίος αποτελεί τον βασικό παράγοντα του κλίματος της γης. Η αφθονία, η ζωτικότητα και η ποικιλομορφία της ζωής στο έδαφος συνδέονται με την αφθονία, τη ζωτικότητα και την ποικιλομορφία σχεδόν κάθε άλλου ζωντανού οργανισμού, συμπεριλαμβανομένων των πτηνών στον ουρανό και των ζώων που ζουν σε ποτάμια, λίμνες και στα παράλια της θάλασσας. Με λίγα λόγια, για να θεραπεύσουμε τον πλανήτη, πρέπει να θεραπεύσουμε το έδαφός μας. Για να θεραπεύσουμε το έδαφος, πρέπει να το κατανοήσουμε.
Μερικές φορές τα πιο μικρά πράγματα μπορούν να έχουν τις μεγαλύτερες επιπτώσεις. Παράλληλα με την έρευνα για το μικροβίωμα του ανθρώπινου εντέρου, η κατανόηση και η υποστήριξη της λειτουργίας του μικροβιώματος του εδάφους αναγνωρίζεται ολοένα και περισσότερο ως το μέλλον της γεωργίας. Τα μικρόβια, πολύ μικρά για να είναι ορατά με γυμνό μάτι, είναι θεμελιώδη για σχεδόν κάθε διεργασία που λαμβάνει χώρα στο έδαφος. Κύρια μεταξύ αυτών είναι ο σχηματισμός σταθερών στο νερό συσσωματωμάτων. Τα συσσωματώματα παρέχουν τη δομή «ψίχουλων» που καθιστά το έδαφος πορώδες και εύθρυπτο, σαν σφουγγάρι, επιτρέποντας στο νερό να διεισδύσει και να αποθηκευτεί για μελλοντική χρήση. Η καλή δομή διευκολύνει επίσης την ανάπτυξη των ριζών των φυτών. Η συσσωμάτωση του εδάφους απαιτεί πολλή δουλειά από την πλευρά των μικροβίων - και αυτό απαιτεί έναν τόνο ενέργειας. Ποια μορφή ενέργειας χρησιμοποιούν τα μικρόβια του εδάφους... και πώς την αποκτούν;
Η ενέργεια για την ανάπτυξη του εδάφους προέρχεται από τη φωτοσύνθεση, η οποία λαμβάνει χώρα στους χλωροπλάστες των πράσινων φύλλων. Κατά τη φωτοσύνθεση, η φωτεινή ενέργεια από τον ήλιο, το διοξείδιο του άνθρακα από τον αέρα και το νερό από το έδαφος μετατρέπονται σε βιοχημική ενέργεια με τη μορφή σακχάρων. Μερικά από αυτά τα σάκχαρα, σε συνδυασμό με ένα ισχυρό μείγμα φυτικών σημάτων με βάση τον άνθρακα, μεταφέρονται στην μικροβιακή κοινότητα του εδάφους με τη μορφή ριζικών εκκρίσεων. Η όλη διαδικασία ονομάζεται Οδός Υγρού Άνθρακα ( www.amazingcarbon.com )
Όλα αυτά αποτελούν μέρος ενός ενάρετου κύκλου. Τα εκκρίματα των ριζών παρέχουν ενέργεια και μηνύματα στα μικρόβια που όχι μόνο σχηματίζουν συσσωματώματα, αλλά και διαλυτοποιούν και μεταφέρουν θρεπτικά συστατικά των φυτών. Όσο πιο εκτεταμένες είναι οι ρίζες και όσο πιο γρήγορη είναι η ροή των εκκρίσεων, τόσο πιο άφθονα είναι τα μικρόβια, τόσο ταχύτερη είναι η βελτίωση της δομής του εδάφους, τόσο καλύτερη είναι η διείσδυση και τόσο υψηλότερη είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών, όλα αυτά συνδυάζονται για να βελτιώσουν τις συνθήκες για την ανάπτυξη των φυτών. Το καλά συσσωματωμένο έδαφος είναι επίσης λιγότερο επιρρεπές στη διάβρωση ή/και την υπερχείλιση. Η κίνηση του νερού προς τα κάτω στο έδαφος και όχι οριζόντια στην επιφάνεια του εδάφους παρέχει μια διαρκή βασική ροή καθαρού φιλτραρισμένου νερού προς ποτάμια και ρυάκια.
ΑΛΛΑ ... είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η δημιουργία εδάφους ΔΕΝ συμβαίνει εάν μεγάλες ποσότητες υδατοδιαλυτού αζώτου ή φωσφόρου τοποθετηθούν σε κοντινή απόσταση από τους σπόρους. Η άμεση διαθεσιμότητα αυτών των βασικών στοιχείων μειώνει την ανάγκη των φυτών να παρέχουν ριζικά εκκρίματα για την υποστήριξη μικροβίων που δεσμεύουν το άζωτο ή/και διαλυτοποιούν τον φώσφορο. Η μειωμένη ριζική έκκριση έχει πολλές ακούσιες συνέπειες. Μία από αυτές είναι ότι τα μικρόβια που κανονικά θα παρήγαγαν κόλλες και κόμμεα για να σχηματίσουν σταθερά στο νερό συσσωματώματα δεν υποστηρίζονται. Το έδαφος χάνει τη δομή του και συμπιέζεται. Καμία ποσότητα εφαρμοζόμενου θρεπτικού συστατικού δεν μπορεί να αντισταθμίσει τη συμπύκνωση του εδάφους. Μια εναλλακτική προσέγγιση είναι η εφαρμογή χαμηλής δόσης βιολογικού διεγερτικού στους σπόρους πριν από τη φύτευση. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ενίσχυση της ροής των ριζικών εκκρίσεων, βελτιώνοντας τη δομή του εδάφους στη ριζόσφαιρα. Τα βιοδιεγερτικά περιλαμβάνουν φυσικά προϊόντα όπως βερμιλιούχο υγρό, εκχύλισμα κομπόστ και ζυμωμένα φύκια.
Από πού προέρχονται τα ωφέλιμα μικρόβια;
Ένας από τους λόγους για τους οποίους τα βιοδιεγερτικά μπορούν να είναι πολύ αποτελεσματικά όταν τοποθετούνται σε σπόρους είναι ότι η πλειονότητα των μικροβίων στη ριζόσφαιρα (το έδαφος που περιβάλλει τις ρίζες των φυτών) προέρχεται από σπόρους φυτών και όχι από το ίδιο το έδαφος. Οι σπόροι περιέχουν εκατοντάδες είδη βακτηρίων, αρχαίων, μυκήτων και πρώτιστων. Όταν ένας σπόρος βλαστάνει, τα μικρόβια πολλαπλασιάζονται και μετακινούνται στις νέες ρίζες και στο έδαφος που περιβάλλει τις ρίζες. Το φυτό σχηματίζει το δικό του μικροβίωμα, σαφώς διαφορετικό από το μικροβίωμα του χώματος. Η παρουσία μικροβιακών διεγερτικών μπορεί να ενισχύσει αυτή τη διαδικασία. Καθώς το φυτό αναπτύσσεται και αναπτύσσεται, τα μικρόβια που προήλθαν από τον σπόρο συνεχίζουν να πολλαπλασιάζονται και να αποικίζουν τους νεοσχηματισμένους μίσχους, φύλλα και άνθη. Τα μικρόβια τελικά ενσωματώνονται πίσω στους σπόρους σε ετοιμότητα για την επόμενη γενιά.
Όπως συμβαίνει με τα υδατοδιαλυτά λιπάσματα με άζωτο ή/και φώσφορο, τα μυκητοκτόνα και τα εντομοκτόνα που εφαρμόζονται με σπόρους διαταράσσουν την εξαιρετικά σημαντική επικοινωνία που λαμβάνει χώρα κανονικά μεταξύ των βλαστάνοντων σπόρων και των μικροβίων τους. Η πιο αποτελεσματική προστασία από παράσιτα και ασθένειες είναι ένα ακμάζον οικοσύστημα εδάφους που υποστηρίζει συμβιωτικούς οργανισμούς όπως μυκορριζικούς μύκητες και μια μεγάλη ποικιλία ασπόνδυλων, συμπεριλαμβανομένων των γαιοσκωλήκων και των ωφέλιμων εντόμων.
Γιατί είναι σημαντική η ποικιλομορφία των φυτών;
Τα μικρόβια λειτουργούν καλύτερα σε ομάδες (κοινοπραξίες) που αντιπροσωπεύουν μια μεγάλη ποικιλία λειτουργικών χαρακτηριστικών. Το μικροβίωμα της ριζόσφαιρας που δημιουργείται από τις ρίζες των φυτών είναι σαφώς διαφορετικό για κάθε φυτική οικογένεια. Ως εκ τούτου, όσο μεγαλύτερη είναι η ποικιλομορφία των φυτικών οικογενειών στις καλλιέργειες, τα βοσκοτόπια και την κηπουρική, τόσο μεγαλύτερη είναι η ποικιλομορφία των μικροβίων και τόσο πιο ισχυρό είναι ολόκληρο το οικοσύστημα.
Φυτά από διαφορετικές οικογένειες μοιράζονται ωφέλιμα μικρόβια όταν οι ρίζες τους αναμειγνύονται. Όσο μεγαλύτερη ποικιλομορφία έχουμε στα φυτά μας, τόσο πιο υγιές θα είναι το οικοσύστημα και τόσο πιο γρήγορα θα αναγεννηθεί το έδαφος. Φωτογραφία από τον Sam Schinckel.
Είναι δύσκολο να χτίσεις ένα σπίτι μόνο με υδραυλικούς ή ηλεκτρολόγους ή ξυλουργούς ή χτίστες. Ένα πιο γρήγορο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί συγκεντρώνοντας μια ομάδα με ποικίλες δεξιότητες. Και αυτό συμβαίνει και με τα εδάφη. Οι παραδόσεις για την κατασκευή του εδάφους έρχονται με τα φυτά. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των οικογενειών που εκπροσωπούνται σε μια φυτική κοινότητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η βάση δεξιοτήτων και τόσο καλύτερη είναι η λειτουργία του εδάφους.
Τα αποτελέσματα του Πειράματος Βιοποικιλότητας της Τζένα έδειξαν ότι το έδαφος κάτω από φυτικές κοινότητες που αποτελούνται από τουλάχιστον τέσσερις φυτικές οικογένειες ήταν σημαντικά βαθύτερο και καλύτερα δομημένο, με υψηλότερη θρεπτική κατάσταση και βελτιωμένη ικανότητα συγκράτησης νερού, σε σύγκριση με το ίδιο έδαφος κάτω από χαμηλή ποικιλομορφία φυτών. Η ποικιλομορφία των φυτών αύξησε επίσης τη δέσμευση και τη σταθεροποίηση του άνθρακα στο έδαφος και οδήγησε σε αυξήσεις στους ωφέλιμους μύκητες του εδάφους.
Γιατί είναι σημαντικοί οι μύκητες του εδάφους;
Ενώ τα βακτήρια παίζουν ζωτικής σημασίας ρόλους στο έδαφος, εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από μύκητες που σχετίζονται με τα φυτά για την παροχή ενέργειας από τις ρίζες των φυτών. Υπάρχουν πολλά είδη μυκήτων του εδάφους. Μερικοί σχετίζονται με τους σπόρους και αποτελούν μέρος του εγγενούς μικροβιώματος του φυτού, άλλοι είναι ευκαιριακά σαπροτρόφα, ενώ άλλοι, όπως οι μυκορριζικοί μύκητες, είναι υποχρεωτικά συμβιωτικά που ζουν στο έδαφος. Ανεξάρτητα από τον τύπο, όλες οι μορφές ωφέλιμων μυκήτων που σχετίζονται με τα φυτά μεταφέρουν ενέργεια στις βακτηριακές κοινότητες που εμπλέκονται στην πρόσληψη θρεπτικών συστατικών και στην αντοχή στο στρες. Οι μύκητες του εδάφους είναι επίσης θεμελιώδεις για τον σχηματισμό σταθερών στο νερό συσσωματωμάτων.
Οι μυκορριζικοί μύκητες έχουν ιδιαίτερη σημασία. Αυτοί οι συμβιωτικοί οργανισμοί παρέχουν την υποδομή για την εμπορία αγαθών και υπηρεσιών κάτω από το έδαφος. Τα φυτά που συνδέονται μέσω κοινών μυκορριζικών δικτύων είναι σε θέση να ανταλλάσσουν μέταλλα, ιχνοστοιχεία, ενέργεια και βιοχημικά σήματα. Οι μυκορριζικοί μύκητες μεταφέρουν επίσης νερό στα φυτά σε περιόδους ξηρασίας. Οι μυκητιακές υφές εκτείνονται πέρα από τις ρίζες των φυτών και έχουν πρόσβαση σε μικροπόρους που είναι πολύ μικροί για να διεισδύσουν οι ρίζες. Η ποικιλομορφία των φυτών διεγείρει τον αποικισμό από μυκορριζικούς μύκητες.
Μικροβιακή Επαγωγή και Επιδράσεις Κληρονομιάς
Η μικροβιακή επαγωγή είναι η φυσική μετακίνηση μικροβίων από το ένα φυτό στο άλλο. Αυτό μπορεί να συμβεί όταν οι ρίζες φυτών από διαφορετικές φυτικές οικογένειες αναμειγνύονται στον ίδιο χώρο και χρόνο (π.χ. πολυειδικές καλύψεις και χορτονομές και φυτεύσεις μεσαίων σειρών σε δενδρώδεις και αμπελουργικές καλλιέργειες). Η μικροβιακή επαγωγή έχει επίσης παρατηρηθεί όταν διαφορετικά είδη φυτών διαδέχονται το ένα το άλλο διαδοχικά. Αυτό ονομάζεται «φαινόμενο κληρονομιάς». Μικρόβια, ιδίως μύκητες, που άφησαν πίσω τους προηγούμενα φυτά, μπορούν να ανιχνευθούν στις ρίζες των τρεχόντων φυτών και, εάν είναι ωφέλιμα, μπορεί να παραμείνουν επ' αόριστον. Πράγματι, παρατηρείται συχνά ότι τα βοσκοτόπια, οι καλλιέργειες, τα αμπέλια, τα δέντρα, ακόμη και τα αυτοφυή φυτά, αναπτύσσονται πιο άφθονα μετά από μια πολυειδική κάλυψη.
Η μικροβιακή κοινότητα που συναντά ένα φυτό στο στάδιο της βλάστησης μπορεί να έχει μεγάλη επίδραση στην επακόλουθη ανάπτυξη, μέσω μηχανισμών που περιλαμβάνουν την πρόσληψη θρεπτικών συστατικών, την αντοχή σε παράσιτα και ασθένειες και την ανοχή των φυτών σε στρες όπως η ξηρασία. Η δημιουργία ευκαιριών για τα φυτά να αποκτήσουν μικρόβια από γειτονικά φυτά από διαφορετικές οικογένειες ή κληρονομημένα μικρόβια από προηγούμενες πολυειδικές καλύψεις μπορεί να βελτιώσει την παραγωγικότητα και την ανθεκτικότητα. Όσο πιο συχνά καλλιεργούνται πολυειδικά φυτά, τόσο καλύτερο είναι το αποτέλεσμα. Η αντικατάσταση ενός μείγματος θερμής εποχής με ένα μείγμα ψυχρής εποχής και στη συνέχεια ενός άλλου μείγματος θερμής εποχής και ούτω καθεξής, με διαφορετικά είδη σε διαφορετικό μέρος κάθε φορά, αυξάνει τη μικροβιακή ποικιλομορφία σε ολόκληρη τη φυτική κοινότητα και όλα τα φυτά γίνονται πιο εύρωστα.
Σε βοσκοτόπια, γίνεται ολοένα και πιο συνηθισμένο τα ετήσια φυτά να σπέρνονται μαζί με πολυετή φυτά, ώστε να παρέχεται υψηλή μικροβιακή ποικιλομορφία στο έδαφος στα αρχικά στάδια εγκατάστασης. Τα ετήσια φυτά τελικά εξαφανίζονται, αλλά η πρώιμη ποικιλομορφία δίνει ώθηση στο μικροβίωμα του εδάφους και το βοηθά να ξεκινήσει καλά. Είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι θα παραμείνουν τουλάχιστον τέσσερις οικογένειες πολυετών φυτών μόλις τελειώσουν τα ετήσια.
Άλλοι παράγοντες που συμβάλλουν στη σταδιακή βελτίωση των αποτελεσμάτων σε ποικίλες φυτικές κοινότητες περιλαμβάνουν την εμβάθυνση των εδαφών, την καλύτερη συσσωμάτωση, την ενισχυμένη διείσδυση, την υψηλότερη κατακράτηση υγρασίας και την αυξημένη αφθονία γαιοσκωλήκων. Αυτά τα οφέλη είναι σωρευτικά και δημιουργούν βρόχους θετικής ανάδρασης.
Υπό συνεχείς καλλιέργειες σιταριού, καλαμποκιού ή σόγιας, ή πολυετών βοσκών που περιέχουν μόνο χόρτα, η μικροβιακή ποικιλομορφία του εδάφους, η υγεία των φυτών και η λειτουργία του εδάφους συχνά μειώνονται με την πάροδο του χρόνου. Επιπλέον, το μικροβίωμα πολλών από τις σημερινές ποικιλίες φυτών έχει απλοποιηθεί από δεκαετίες υπερβολικής χρήσης λιπασμάτων και φυτοφαρμάκων. Ποιος θα μπορούσε να γνωρίζει ότι οι μονοκαλλιέργειες ήταν τόσο επιζήμιες για την υγεία του εδάφους; Στις προσπάθειές μας να απλοποιήσουμε τη γεωργική παραγωγή, έχουμε μειώσει την πολυπλοκότητα που δίνει στο έδαφος τη ζωτικότητά του.
Η αποκατάσταση του πλούτου και της ζωντάνιας στο υπόγειο εδαφικό οικοσύστημα μέσω της υπέργειας φυτικής ποικιλομορφίας, σε συνδυασμό με τη μείωση των εισροών τοξικών χημικών ουσιών, είναι θεμελιώδης για τη βελτίωση της παραγωγικότητας και της ανθεκτικότητας των γεωργικών συστημάτων και, τελικά, της ανθρώπινης και πλανητικής υγείας.
(Αριστερά)
Βελτιωμένη εδαφοκάλυψη στη μεσαία σειρά του αμπελώνα μετά από
πολυειδική καλλιέργεια (16 είδη, 7 οικογένειες) σε
σύγκριση με (δεξιά) προαιρετική κάλυψη το προηγούμενο έτος. Φωτογραφία : Ian Adam, Dabblebrook Wines, Νότια Αυστραλία
Αυτό το άρθρο εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην 10η έκδοση του Οδηγού Πόρων για την Υγεία του Εδάφους του Green Cover.
Συγγραφέας
