Объяснение корневых выделений: как растения привлекают полезные почвенные микроорганизмы для более здорового роста

В почве растения не развиваются естественным образом. Напротив, они активно взаимодействуют с миллиардами микроорганизмов, обитающих в прикорневой зоне. Растения привлекают полезные микробы к своим корням с помощью особых химических соединений — корневых экссудатов, которые способствуют более эффективному усвоению питательных веществ и повышают прочность и устойчивость растений к стрессовым условиям, обеспечивая их здоровый рост. Это важное биологическое взаимодействие является ключевым элементом современного устойчивого сельского хозяйства, где понимание и поддержание почвенной биологии столь же критически важно, как и обеспечение растений питательными веществами. Кроме того, эта связь сохраняется благодаря оптимальному уровню органического вещества в почве, которое служит источником питания и средой обитания для почвенных микробных популяций, играющих важную роль в долгосрочной продуктивности почвы.

Знайте всё о корневых выделениях и объясните их функции, а также причины, по которым растения их выделяют.

Сложный коктейль из сахаров, аминокислот, белков, ферментов, органических кислот и сигнальных молекул непрерывно выделяется корнями в почву. В совокупности эти вещества, объединённые под названием корневые экзудаты, служат биологическими сигналами, регулирующими активность микроорганизмов в прикорневой зоне.

Растения не тратят свои ресурсы на привлечение к себе всех микроорганизмов, а отбирают лишь определённые группы полезных микробов, способствующих удовлетворению их потребностей в питательных веществах. Этот процесс протекает более эффективно в почвах с высоким содержанием органического вещества и, соответственно, с высоким уровнем биоразнообразия и биологической активности.

Выбор и привлечение полезных почвенных микробов — как это делают растения?

Во время роста растений спектр микроорганизмов, прикрепляющихся к корням, может изменяться под воздействием самих растений, что в определённой степени влияет на свойства находящихся в их окрестностях микроорганизмов. Это селективный процесс, позволяющий культурам привлекать полезные организмы — например, микробов, способствующих росту растений, — нейтрализовать патогены, вызывающие болезни, и повышать устойчивость к стрессовым факторам. Состав полезных микробов, привлекаемых к культурным растениям, зависит от их специфических потребностей и условий окружающей среды. Таким образом, каждая культура формирует собственный уникальный микробиом ризосферы в прикорневой зоне, который оказывает влияние на продуктивность растений и общее состояние почвы.

Растениеподдерживающие микроорганизмы (ПГПМ): перспективное решение для продления вегетационного периода

Многие из этих микроорганизмов, привлекаемых корнями растений, относятся к группе так называемых микробов, способствующих росту растений. Они повышают продуктивность сельскохозяйственных культур за счёт различных механизмов, включая растворимое усвоение питательных веществ, синтез фитогормонов, подавление биологических заболеваний и повышение устойчивости к стрессовым условиям. Как правило, это виды рода Bacillus, Pseudomonas и Trichoderma. Выполняемые ими функции играют важную роль в формировании здоровой микробиоты ризосферы и стабилизируют состав микробного сообщества, развивающегося вокруг корней растений. Многочисленные исследования продолжают подтверждать их связь с успешной приживаемостью растений и стабильностью урожайности.

Роль арбускулярных микоризных грибов

Одним из наиболее важных организмов, ассоциированных с корнями растений, являются арбускулярные микоризные грибы (АМГ). Они образуют симбиотические отношения с корнями различных растений; такая взаимовыгодная связь возникает, когда растения формируют сеть почвенных мицелиальных нитей — так называемую микоризу, — а полезные микроорганизмы развиваются совместно.

В рамках этого симбиоза арбускулярные микоризные грибы помогают растениям обеспечивать доступность таких элементов, как вода и питательные вещества, которые в противном случае они могли бы не получить. Они также способствуют повышению биологической активности почвы в прикорневой зоне — в микробиоме ризосферы — и улучшают агрегацию почвы. Если почва обладает достаточным содержанием органического вещества, то использование микоризных грибов, как ожидается, принесёт долгосрочные выгоды для почвы и урожая.

Значение органического вещества почвы для привлечения полезных микроорганизмов

Органическое вещество почвы оказывает значительное влияние на численность и разнообразие микробных популяций в почве. Многие микроорганизмы используют органические остатки в качестве основного источника энергии, что способствует формированию здорового микробного сообщества в сельскохозяйственной почве. Оптимальное содержание органического вещества почвы (ОВП), вероятно, приводит к более многочисленным популяциям полезных микробов, а это, в свою очередь, обеспечивает более активный и устойчивый микробиом ризосферы. Чем выше микробная активность, тем эффективнее осуществляется круговорот питательных веществ, улучшается агрегация почвенных частиц и функционируют биологические процессы корневой зоны, что способствует лучшему росту культурных растений и долгосрочному плодородию почвы.

Влияние Mycoryx на взаимоотношения между корнями растений и микробами

Novobac известен своим опытом в области биологического питания сельскохозяйственных культур, микробных технологий и решений для устойчивого сельского хозяйства, предоставляемых фермерам в самых сельскохозяйственных регионах по всему миру. Один из его биологических продуктов — инокулянт микоризы Novobac — позволяет вносить полезные арбускулярные микоризные грибы в прикорневую зону, тем самым способствуя формированию благоприятных взаимоотношений между культурой и микробным миром.

Mycoryx Способствует заселению корней, обеспечивает дополнительный источник микробиома ризосферы, повышает усвоение питательных веществ, улучшает поглощение воды и в целом усиливает функцию корневой системы. Продукт сосуществует с естественно присутствующими полезными микроорганизмами и микроорганизмами, стимулирующими рост растений, что создаёт более биологически активную зону вокруг корней. Микоризные технологии в настоящее время внедряются в программы устойчивого управления сельскохозяйственными культурами фермерами в Канаде, США, Мексике, Европе, Индии и других сельскохозяйственных регионах, стремящихся добиться оптимальной биологии почвы и долгосрочной продуктивности. Кроме того, нарушения соотношения микробных популяций могут способствовать биоаттракции полезных видов, которые благодаря корневым выделениям благоприятствуют росту культур.

Создание LTSP для выделения полезных микробов

Меры по формированию здоровой корневой системы и биологической активности почвы являются первым и важнейшим шагом на пути к успешной системе привлечения полезных микроорганизмов. Увеличение численности полезных микробов можно обеспечить за счёт внесения дополнительной органики, минимизации чрезмерной обработки почвы, перехода к системе покровного выращивания культур и применения биологических инокулянтов (при необходимости). Эти практики способны снизить риск изменений состава микробных сообществ и со временем способствовать формированию разнообразной структуры ризосферного микробиома.

Одна из лучших управленческих практик, позволяющая поддерживать уровень органического вещества в почве и способствующая повышению микробной активности и здоровью почвы в корневой зоне, является одной из наиболее важных методик управления. В сочетании с биологически ориентированными технологиями, такими как инокулянты, содержащие микоризные грибы (МАМ), производители могут создать условия для устойчивого привлечения микроорганизмов, повышения эффективности использования питательных веществ и долгосрочной устойчивости культур. Значение привлечения растениями полезных микроорганизмов в контексте устойчивого сельского хозяйства будет неуклонно возрастать по мере того, как аграрная отрасль движется в новых направлениях и разрабатывает решения, направленные на повышение продуктивности и улучшение состояния почв для будущих поколений.

Ссылка:

• Сюй, Юньцзянь, и др. «Микоризные грибы изменяют корневые выделения, формируя благоприятную микробиоту, способствующую росту растений». Functional Ecology, 37.3 (2023): 664–675.
• Лю, Хунвэй, и др. «Доказательства участия растений в привлечении полезных микробов для подавления почвенных патогенов». New Phytologist, т. 229, № 5 (2021): 2873–2885.