Как микоризные грибы почвы улучшают здоровье корней картофеля и развитие клубней

Часто встречающаяся и весьма разочаровывающая проблема многих картофелеводов — внешне привлекательная зелёная крона, правильное внесение удобрений и при этом низкая урожайность, мелкий размер или низкое качество клубней. В большинстве случаев дело не в «лучшем» микоризном удобрении — просто его слишком мало. Настоящая причина кроется под землёй: неблагоприятная деятельность корневой зоны, низкая микробиологическая активность почвы и иммобилизация питательных веществ ограничивают способность корней картофеля эффективно усваивать доступные элементы питания. Среди всех питательных веществ фосфор играет одну из ключевых ролей — он определяет закладку клубней, плотность корневой системы, ранний рост растений и их общий тургор. Избыточная известкование или чрезмерное внесение удобрений лишь снижают степень усвоения фосфора растениями, если этот элемент недоступен в почве. В результате наблюдается слабое усвоение фосфора, замедленный рост корней и недостаточно развитые клубни картофеля.

Во многих почвах, используемых для выращивания картофеля, особенно в уплотнённых и сильно удобренных, полезная деятельность почвенных организмов может снижать способность корневой системы транспортировать питательные вещества. Высокая концентрация фосфатов при отсутствии активности ризосферы приводит к тому, что связанный фосфор в почве становится недоступным для растений. Это вызывает серьёзные проблемы с ростом корней у картофеля и, соответственно, непосредственно влияет на его урожайность. После начала вегетации можно вносить удобрения, содержащие микоризные грибы, однако, если не применять соответствующие биологические процессы мобилизации фосфора, значительная часть этих вложений может остаться невостребованной. Поэтому современные фермеры всё чаще проявляют интерес к внедрению устойчивых технологий возделывания картофеля, предусматривающих усиление микоризного населения почвы при выращивании картофеля и естественное повышение общей плодородности почвы. В следующих разделах мы расскажем о том, как использовать микоризные грибы — строители корневой системы.

Как дефицит фосфора влияет на развитие клубней картофеля

Однако дефицит фосфора приводит к замедлению ранних стадий роста картофеля. Этот элемент необходим для транспорта энергии в растении, формирования корневой системы и образования здоровых клубней. Первые заметные признаки недостатка фосфора — ограниченный рост растений, поникшие стебли, возможное посинение старейших листьев, задержка смыкания кроны и слабое закладывание клубней. Поражённые растения могут давать снижение урожайности или очень мелкие клубни, что делает их урожай слишком низким и, как следствие, непригодным для реализации.

Некоторые симптомы дефицита фосфора обусловлены тем, что почва может не содержать фосфора по самым разным причинам. Доступный питательный элемент может оказаться «заключённым» в почве вследствие низкой биологической активности и уплотнения почвы, нарушения баланса питательных веществ (подкисления или подщелачивания) либо высокой концентрации солей в почве. Это особенно характерно для почв с низким содержанием органического вещества и микроорганизмов. По мере снижения здоровья почвенной микробиоты замедляется естественный круговорот питательных веществ, и картофельные растения оказываются неспособны усваивать фосфор в наиболее критические периоды роста.

Низкая подвижность фосфора также замедляет рост корней. Неразвитые корни не способны эффективно добывать воду и питательные вещества из более глубоких слоёв почвы. Это порочный круг: слабые корни ухудшают поглощение питательных веществ, а недостаточное их усвоение, в свою очередь, тормозит рост клубней. Низкая урожайность картофеля, приводящая к высокому проценту некачественных клубней, может быть обусловлена не только дефицитом органических удобрений, но и, возможно, подземными биологическими проблемами — в этом случае именно они являются причиной.

Скрытая роль почвенных грибов в производстве картофеля

Здоровая почва, в которой растут картофельные кусты, буквально кишит жизнью — это способствует доступности питательных веществ для корней и обеспечивает их хорошее развитие. Среди наиболее важных компонентов — грибы, обитающие в почве, особенно те, которые естественным образом селятся на корнях растений; их называют микоризными грибами, а также фосфорными удобрениями на основе микоризных грибов. Эти грибы устанавливают симбиотические отношения с картофелем благодаря мицелию — микроскопическим грибным нитям, которые прорастают за пределы корневой системы растения и распространяются в окружающую почву. Благодаря этому значительно повышается способность растения усваивать питательные вещества и воду из тех зон, куда не проникают корни.

В картофелеводстве это имеет крайне важное значение: при дефиците калия микоризные грибы, участвующие в формировании корневой системы, играют ключевую роль в усвоении фосфора. Кроме того, фосфор — мобильный элемент в почве, и в периоды интенсивного роста корни не всегда способны полностью его поглощать. Поэтому в случае полезных грибов решение заключается в биологической мобилизации фосфора. Грибные сети способны захватывать фосфор с очень обширной площади почвы и транспортировать его непосредственно в те ткани растения, которые нуждаются в этом элементе.

Это способствует формированию активной ризосферы и усиливает её развитие вокруг развивающихся растений картофеля. По мере увеличения численности грибов повышается и общая биологическая активность почвы.

Почему слабая корневая система приводит к плохому росту клубней

Большинство проблем с урожайностью картофеля начинается с недостаточного и неоптимального формирования корневой системы в ранний период вегетации. Способность к развитию мощной корневой системы является ключевым фактором для формирования клубней. Если зона корнеобитания растений слишком мелкая или их корни ослаблены, они не способны эффективно усваивать фосфор, а также другие необходимые элементы — фосфор, калий и микроэлементы — через микоризные грибы.

Некоторые симптомы дефицита фосфора — низкая активность корневой зоны почвы — вероятно обусловлены сочетанием уплотнённых почв, чрезмерного применения синтетических удобрений, недостаточного содержания органического вещества в почве и ограниченного микробного разнообразия. При этих же условиях снижается численность полезных грибов и бактерий, а также ухудшается естественная способность почвы транспортировать питательные вещества. В результате уменьшается колонизация корней, и картофельные растения оказываются неспособными справляться со стрессовыми условиями.

Если это воздействие ограничено, скорость образования клубней существенно замедляется. Продолжительная реакция растений может приводить к дальнейшему нарастанию листовой массы при неэффективном преобразовании энергии в качество формирующихся картофелин. Неполный размер, задержка созревания и снижение качества урожая — распространённые проблемы, с которыми сталкиваются производители. В некоторых регионах на ранних этапах вегетации растения могут выглядеть здоровыми и жизнеспособными, однако позднее в сезон их клубни плохо развиваются из‑за того, что корневая система не способна обеспечить достаточное поступление питательных веществ для удовлетворения постоянно возрастающих потребностей.

Следовательно, естественным способом повышения урожайности картофеля является улучшение состояния его корней. Хотя корни также помогают удерживать растение в почве, крепкие корни обеспечивают более эффективное поглощение питательных веществ и, вероятно, лучшую устойчивость к засухе, болезням и более высокую эффективность использования питательных элементов на протяжении всего вегетационного периода.

Как полезные почвенные грибы естественным образом повышают усвоение фосфора

Грибы способствуют естественному транспорту питательных веществ в почве благодаря спорам Rhizophagus irregularis. После того как картофель заражается в центральной части, грибы прорастают из корней в крошечные поры почвы, недоступные для корней картофеля. Это грибные нити, которые поглощают питательные вещества — прежде всего фосфор — и передают их растению, получая взамен растительные сахара в качестве «вторичного вознаграждения».

Это помогает существенно мобилизовать питательные вещества, особенно фосфор, в почвах, где они недоступны для биологического роста. Со временем полезные грибы высвобождают эти питательные вещества к корням; тогда как при использовании химических удобрений они могут закрепляться в почве. Это позволит избежать их связывания и способствовать более эффективному управлению плодородием почвы в долгосрочной перспективе.

Биологическое земледелие может принести производителям ряд преимуществ, проявляющихся уже на уровне поля: более прочные стебли, крупные и глубоко развитые корни, более однородные клубни. В зонах активного действия грибов наблюдаются более благоприятные условия влажности благодаря укреплению структуры почвы и повышению активности органического вещества в почве и т. д.

Существенным преимуществом является то, что полезно почвенные микоризные грибы Мы будем и впредь обеспечивать усвоение питательных веществ, в том числе фосфора, микоризными грибами на протяжении всего сезона. Вместо применения только растительных удобрений с микоризными грибами формируется живая «подводная система питания», что в долгосрочной перспективе позволит сделать производство картофеля более устойчивым, с меньшими затратами и в большем соответствии с экологическими требованиями.

Создание более благоприятной почвенной биологии для картофелеводства

Так что дело не только в том, чтобы вносить больше удобрений ради повышения урожайности картофеля. Современные фермеры обращаются к улучшению почвенной биологии, применяя порошок микоризных грибов и активируя микробную деятельность, чтобы укрепить здоровье и продуктивность почвы. Хорошее состояние почвы обеспечивает более эффективное снабжение растений питательными веществами, увеличение численности микроорганизмов и усиление круговорота питательных элементов.

Наиболее практичным подходом к улучшению микробного состояния почвы является внесение органических удобрений для картофеля с использованием таких методов, как компостирование, посев покровных культур и заделка растительных остатков. Благодаря активной деятельности ризосферы на протяжении всего сезона важнейшие микроорганизмы получают питание благодаря применению высококачественного микоризного удобрения.

Менее интенсивные, но сбалансированные методы обработки почвы также могут способствовать естественному сохранению существующих почвенных грибов. Неповреждённая деятельность корневой зоны и целостность грибных гиф оказывают положительное влияние на повышение уровня органического углерода в почве. Современные системы производства картофеля, направленные на повышение устойчивости, как правило, включают технологии, снижающие степень обработки почвы, а также биологические инокулянты, обеспечивающие поддержание полезной микрофлоры.

Сбалансированный полив также играет важную роль. Чрезмерно сухие почвы снижают микробную активность, а переувлажнённые почвы могут уменьшить доступ кислорода для полезных микроорганизмов. Обратите внимание: оптимальный уровень влажности почвы обеспечивает благоприятные условия для заселения корней, а также для транспорта азота и других питательных веществ.

Наконец, управление плодородием сельскохозяйственных культур является важным фактором достижения более эффективного управления почвенным плодородием с помощью удобрений на основе микоризных грибов. Разнообразие почвенных микроорганизмов и снижение стресса в почвах достигаются за счёт чередования картофеля с бобовыми культурами и органическими покровными растениями. Со временем эти практики позволят создать более здоровые почвы, способные поддерживать рост более качественных клубней без необходимости применения искусственных средств.

Практические биологические решения для повышения урожайности картофеля

Как использовать микоризные грибы — усилители корнеобразования? Среди производителей наблюдается растущая тенденция интеграции продуктов на основе полезных грибов в программы удобрения, что позволяет в долгосрочной перспективе повышать урожайность картофеля. Такие решения обеспечивают более эффективное использование питательных веществ и снижают необходимость в применении больших доз фосфорных удобрений.

Инокулянты — это фунгициды, применяемые на растении, которые начинают развиваться в непосредственной близости от формирующихся корней. Ранняя колонизация корней имеет решающее значение, поскольку в период раннего вегетативного роста и стадии закладки клубней наблюдается стремительный рост потребности в фосфоре. Растения способны «взаимодействовать» с грибами, благодаря чему в течение вегетационного периода получают более эффективное обеспечение питательными веществами и водой.

По данным многих фермеров, применение порошка микоризных грибов при посадке картофеля способствует более быстрому закреплению посевов, повышает однородность клубней и укрепляет корневую систему. Со временем качество почвы неуклонно улучшается благодаря биологическому подходу — естественному наращиванию микробной массы и улучшению структуры почвы, чего невозможно добиться с помощью химических средств.

По мере роста цен на органические удобрения для картофеля и ухудшения состояния почв эта тенденция, связанная с биологическим усвоением фосфора микоризными грибами, приобретает всё большее значение во всём мире для поддержания продуктивности картофелеводства. Опора на активную почвенную биологию предоставляет фермерам подход, делающий их хозяйство гораздо более стабильным и устойчивым к долгосрочному производству.

Достижение долгосрочного успеха за счёт управления плодородием почвы

Сезонное внесение удобрений — лишь небольшая составляющая общей картины успешного производства картофеля. Долгосрочная продуктивность требует поддержания биологического состояния почвы, развития корневой системы и баланса питательных веществ на протяжении всего вегетационного периода. В условиях стресса поле с хорошим микробным здоровьем почвы, а также с оптимальной циркуляцией питательных веществ и высокой водоудерживающей способностью, даже при слабом формировании клубней, сохраняет стабильные показатели урожайности.

Комбинированное применение таких практик управления плодородием почвы, как сбалансированное удобрение, внесение органических веществ, уменьшение уплотнения почвы, севооборот и поддержание популяций полезных грибов, будет способствовать совершенствованию управления плодородием почвы. Эти стратегии можно использовать совместно для повышения активности корневой зоны и устранения фиксации фосфора и азота, которая часто препятствует усвоению питательных веществ.

Однако в настоящее время это ценное средство повышения усвоения фосфора естественным образом, что уже подтверждается всё большим числом производителей, переходящих на устойчивые методы выращивания картофеля. Такие биологические системы способствуют увеличению доступности питательных веществ для растений за счёт более активной деятельности ризосферы и лучшей колонизации корней, тем самым оптимизируя поглощение питательных веществ и формируя более здоровые почвы к следующему вегетационному периоду.

Если картофелевод сталкивается с трудностями — на корнеплодах образуется мало клубней, хотя он и регулярно вносит удобрения, — увеличение дозы органических удобрений, применяемых под картофель, вряд ли поможет исправить ситуацию. Настоящее решение заключается в улучшении биологии почвы и формировании более развитой корневой системы — а это возможно за счёт восстановления почвенной микробиоты, благодаря полезным почвенным микоризным грибам.

Ссылка:

• Чифетете, Вараидзо У., и Джоанна Ф. Деймс. «Микоризные вмешательства для устойчивого производства картофеля в Африке». Frontiers in Sustainable Food Systems, 4 (2020): 593053.
• Патхак, Дипмала, Рафик Лоне и К. К. Коул. «Ассоциация арбускулярных микоризных грибов (AMF) и ризобактерий, способствующих росту растений (PGPR), у картофеля (Solanum tuberosum L.): краткий обзор». Пробиотики и здоровье растений (2017): 401–420.