В чем польза от микоризы?

В чем польза от микоризы?

Десять лет назад вы не слышали о «блогосфере». Теперь этот термин везде. Но вы, вероятно, не слышали о сфере, где находитесь на протяжении всей своей жизни: «педосфера» — тонкая оболочка, окружающая поверхность Земли, где встречаются почвы и где активны почвообразующие процессы. Пришло время изменить эту ситуацию.

Пожалуй, самое большое место для устойчивого образа жизни 7 миллиардов человек на планете расположено сразу под ногами — живая почва, где мы выращиваем нашу пищу. Тонкий слой живой почвы является «кожей» Земли и, как своя собственная кожа, она постоянно меняется и формируется. Она состоит из почвы, существующих на границе атмосферы (воздуха внутри и над землей), литосферы (земной коры), гидросферы (вода внутри, на и ниже почвы) и биосферы (все живые организмы ).

Почва является домом для самой густонаселенной общины на семи континентах — почва микро-биома. Девяносто процентов всех организмов живут в земле. Там может быть 10000-50000 видов в менее, чем чайной ложке почвы. В той же чайной ложке почвы микробов больше, чем людей на Земле. В горстке здоровой почвы, только бактериальное сообщество содержит больше биоразнообразия, чем можно найти у всех животных бассейна Амазонки.

Этот скрытый мир представляет фундамент земной жизни на этой планете; это источник почти всех наших продуктов питания. То, как мы растим пищу, как мы используем ресурс почвы делает этот ресурс неустойчивым. У нас есть растущая проблема. Массовое повреждение происходит в сельскохозяйственных почвах, на которых питаются большинство микроорганизмов, из-за чрезмерного использования определенных химических веществ, обработки почвы, рецидивирующей нивы, эрозии почвы и неточного добавления органического вещества. Половина обитаемых земель Земли обрабатывается. Мы теряем почву и органическое вещество с угрожающей скоростью. Исследования показывают устойчивое глобальное истощение почвы с течением времени и серьезный застой в урожайности. Большинство квинтиллионов микробов, которые процветают в здоровой почве, были приведены в нерабочее состояние или устранены в деградированных почвах, и уже не в состоянии делать то, что они сделали в течение сотен миллионов лет — сохранение цикла питательных веществ и воды для растений и регулирование климата.

Так что мы не только остановили естественные процессы улавливания углерода в пахотных земель, но и наше сельское хозяйство стало одной из основных причин нестабильности климата. Наша нынешняя глобальная продовольственная система, от производства удобрений к хранению и упаковке пищевых продуктов, несет ответственность за до одной трети всех выбросов парниковых газов, вызванных деятельностью человека. Это также больше, чем вклад всех легковых и грузовых автомобилей в транспортном секторе и составляет около одной пятой всех выбросов парниковых газов в глобальном масштабе. Удивительно, но в эпоху, когда наука стремительно развивается, общая экология почвы до сих пор хранит множество тайн. Самая большая неизученная граница, возможно, под нами. Возможно, сказанное Леонардо да Винчи 500 лет назад, верно и сегодня: «Мы знаем больше о движении небесных тел, чем о почве под ногами».

Наше понятие сельского хозяйства может быть довольно ограниченным понятием. Слово сельское хозяйство пришло от двух латинских корней — agri, родительный ager «поле» и cultura, cultivation «возделываниe» в смысле вспашка. Но живая почва гораздо больше, чем поле. И сельское хозяйство гораздо больше, чем пахать поле.

Мы должны смотреть ниже поверхности. Решение лежит глубже — на основе понимания почвы в контексте живой системы, которая сочетает в себе минералы, органические вещества, воду, воздух и живые организмы.

Фото 2. Деградация сельскохозяйственного поля

Фото 2. Деградация сельскохозяйственного поля.

Однако существует хорошая новость. Мы сделали технологические достижения и можем делать экономически и политически осуществимые шаги прямо сейчас, чтобы пополнить почву — в частности природные микроорганизмы, которые обеспечивают циклы питательных веществ и воды для сельскохозяйственных культур, улучшение здоровья корней, построение структуры почвы и регулирование климата путем секвестрации огромного количества углерода.

Почва недооценена

По многим расчетам, живая почва является наиболее ценным компонентом экосистемы Земли, обеспечивая экологические услуги, такие как регулирование климата, смягчение последствий засухи и наводнений, предотвращение эрозии почв и фильтрации воды, которые оцениваются в триллионы долларов каждый год. Почва является важной формой природного капитала, который продолжает давать нам массивное значение. Естественная перспектива капитализма устанавливает экономическую ценность в окружающей среде. Это перспектива, которая учитывает стоимости предоставления услуг природы — климата, пищи, воды, энергии и безопасности в области здравоохранения. Если мы не деградируем почвы, они смогут давать устойчивый поток ценных экосистемных услуг и в далеком будущем. Микроскопические бактерии и грибы под ногами имеют реальную экономическую ценность, оцениваемую в триллионы долларов. Для того, чтобы создать устойчивое сельскохозяйственное будущее, почва должна быть последним местом, где мы вынуждены деградировать ресурсы и первым местом, где мы ищем вдохновения.

Тем не менее, мы склонны считать этот большой источник природного капитала, как само собой разумеющийся. Он не посылает нам счет, так же, как наше сердце, которое перекачивает изо дня в день, предоставляя нам услугу в поддержании жизни. Почва работает для нас, а мы не заплатили ей за работу. Услуги, которые она предоставляет никогда не обнаруживаются в системах бухгалтерского учета современного агробизнеса. На самом деле, мы не приняли это во внимание и исключили безоглядно на многих землях. Слишком долго мы принимали почву как само собой разумеющееся и, откровенно говоря, относились к ней, как к грязи.

Большинство людей в развитых странах сегодня полностью вне контакта с почвой; а это — источник нашей пищи, интегральной связи с качеством окружающей среды, климатом и наше будущее. Это так легко забыть, что мы не можем существовать без сложной экологической системы, содержащейся в живой почве. Это наш окончательный источник здоровья. Теперь мы читаем все больше и больше о человеческом микро-биоме — сообществах микроорганизмов, найденных на нашем теле, в наших носовых ходах, полостях рта, горла, кожи, желудочно-кишечном тракте, мочеполовой системе и имеющих решающее значение для нашего здоровья. Мы покрыты и заполнены микроорганизмами: человеческое тело содержит более чем в 10 раз больше микробных клеток, чем человеческих клеток (все вместе они весят около трех фунтов — так же, как наш мозг). Так почему же мы так удивлены, узнав, что растения также зависят от бактерий в почве, чтобы сохранить свое здоровье и бодрость? Некоторые бактерии представляют угрозу для нас в виде заболеваний, но подавляющее большинство из них имеют жизненно важное значение. Микроорганизмы переваривают пищу, регулируют наши системы и защищают от смертельных патогенов, то же почвенные бактерии для растений.

Возникающая промышленность

Биологическое сельское хозяйство, основанное на живой почве уже предоставляет продукцию для клиентов в двух разных категориях.

Продукция Био-рождаемости — на $ 500 млн. К ним относятся инокуляты, которые позволяют эффективно использовать питательные вещества и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Продукция Био-пестицидов — на $ 1,5 млрд. К ним относятся Био-гербициды, био-фунгициды и био-инсектициды.

Примером продукции Био-удобрений является продукция, содержащая Rhizobium бактерии и обеспечивающая превращение N2 атмосферного азота в органическую форму, которая может быть использована растениями; в буквальном смысле — генерацию азотных удобрений из «воздуха».

Благотворные бактерии ризобии уже давно доступны в качестве инокулята для бобовых культур и обычно применяются в виде жидкости или торфа для инфицирования семян. Почти 80 процентов земной атмосферы составляет азот, но, несмотря на большое количество, растения не в состоянии использовать его в виде газа. Симбиотические азотфиксирующие бактерии, связанные с корнями бобовых культур способны принимать значительные количества огромного бассейна атмосферного азота и превращать его в органическую форму, доступную для растений. Используя хорошие азотфиксирующие культуры, можно добавить 200-300 фунтов азота в акр почвы.

Корень - поперечное сечение, показывающее микоризные ткани

Фото 3. Корень — поперечное сечение, показывающее микоризные ткани.

До появления химических удобрений, фермеры не могли поддерживать высокую урожайность, год за годом высевая одни и те же культуры на том же поле. Такая практика будет производить почвы, лишенные плодородия. В прежние времена, фермеры были осторожны при составлении севооборотов, включая в практику управления азотфиксирующие бобовые и зернобобовые культуры, которые добавили плодородие и органическое вещество в почву.

Азотофиксирующие организмы эволюционировали миллионы лет назад и помогли растениям колонизировать земли. Эти ранние растения, закрепившись изначально на скальных выступах окружающих моря, помогли создать почву на поверхности земли. С древних времен и до последних десятилетий, эти организмы почвы не рассматривались как важные партнеры в повышении продуктивности почв. Но они являются одними из наиболее важных инструментов поддержания плодородия. Денежные и экологические издержки химических азотных удобрений все чаще делают биологические подходы более привлекательными для фермеров.

Микоризные гифы

Фото 4. Микоризные гифы

Биологическое управление азотом направлено на обеспечение культур достаточным количеством азота в нужное время, избегая истощения ресурсов и загрязнения окружающей среды азотом. Стратегии включают в себя использование биологических инокулянтов при выращивании покровных культур и бобовых культур, которые используют азотфиксирующие бактерии ризобии, чтобы помочь пополнить азот в почве экспортированный с урожаем. Аналогичным образом, соевые бобы высевают, чтобы оптимизировать количество фиксации азота в течение периода вегетации, захватив дополнительное количество азота, который позже в севообороте становится доступным для кукурузы.

Девяносто процентов растений не имеют корней.

Это может быть откровением для большинства людей, что почти все растения в их естественной среде не имеют корней. Строго говоря, они имеют «микоризы» (произносится как май-кор-рай-зe), который буквально означает «гриб корни» (рисунок 3). Да, 90 процентов в мире видов растений образуют микоризы в их родной среде обитания. В этих «симбиотических» или взаимовыгодных отношениях нет ничего нового. Микоризные грибы, которые образуют микоризные отношения с корнями растений на протяжении более, чем 460 млн. лет, соединяют растения с почвой. В ненарушенных естественных средах обитания эти микоризные грибы размножаются на корнях растений и распространяются в окружающую почву в качестве большой массы крошечных абсорбирующих нитей. Растения используют свои фотосинтезирующие листья, чтобы обеспечить потребности микоризных грибов в углероде, в то время как микоризные грибы возвращают пользу в виде питательных веществ и воды для растений.

Микоризные грибы большая причина тому, что природные места обитания являются здоровыми и продуктивными без искусственных входов удобрений и орошения. Почему это важно для фермеров? Система возделывания культур, управляемая микоризой может быть более устойчивой для повышения урожайности и эффективности. Сотни научных работ и независимых полевых испытаний показали значение почвенных микоризных грибов. Микориза увеличивает поглощение растением воды и питательных веществ через крошечные нити, которые простираются далеко за пределы корней растения.

Споры и фрагменты корня как пропагулы

Фото 5. Споры и фрагменты корня как пропагулы.

В одном грамме почвы, вы можете найти целых 50 метров этих «гиф», которые транспорти-руют воду и питательные вещества (рисунок 4). Эти микоризные нити функционируют, как желудок для растения-хозяина. Они растворяют и поглощают минеральные питательные вещества в почве, чтобы кормить растения. В результате они могут значительно повысить урожайность, а также, предотвратить эрозию почвы, секвестировать углерод и обеспечить множество других преимуществ.

Микоризные грибы, которые «переваривают» питательные вещества для растений являются общими для корней растений в естественных областях, как хлоропласты в листьях растений. Если вы помните свой школьный курс биологии, хлоропласты захватывают энергию света солнца в процессе фотосинтеза и сохраняют ее, освобождая кислород из воды. Итак, возвращаясь к основам, хлоропласты, микроорганизмы и почвенные микоризные грибы являются истинными созидателями. Нам нужно узнать их лучше. Наше незнание важной роли почвенных микроорганизмов дала Земле большую боль в желудке. Йогурт в настоящее время популярен для восстановления фауны и флоры в наших собственных пищеварительных трактах. Точно также мы можем добавить микоризную прививку к посевному материалу в почву, как «пробиотик», для восстановления здоровья пищеварительной системы растений.

Возьмем в качестве примера одну из основных, глобальных культур — сою. Самый быстрый, самый эффективный способ для восстановления истощенных популяций микоризы в соевых акрах является применение коммерческого микоризного инокулянта к семенам при посеве. Преимущества максимальны, когда микоризные грибы колонизируют корни в начале жизни растения, что можно достичь также обработкой семян микоризным инокулянтом или внесением его в борозды. В идеальных условиях это происходит сразу же после того, как семена прорастают. Активными компонентами прививки являются пропагулы микоризы в виде спор и колонизируемые фрагменты корня (рисунок 5). Когда один из этих колонизаторов прикасается или расположен в непосредственной близости к живой ткани корня — в этом случае с тканью проросших семян — они приводятся в действие ничтожно малым количеством специализированных корневых экссудатов и начинается процесс микоризной колонизации. Вскоре вновь колонизированные корневые клетки начинают посылать крошечные нити из корней молодого растения. Эти нити затем начинают поглощать и транспортировать влагу и питательные вещества из окружающей почвы обратно к корням хозяина урожая. Этот абсорбирующий веб также помогает предотвратить выщелачивание растворимых питательных веществ в грунтовые воды, близлежащие ручьи, озера и другие водные среды.

Есть все более и более сильные стимулы для сокращения использования удобрений, которые продолжают значительно расти в цене. Например, оставшиеся фосфора в мире рудных месторождений, которые могут быть ограничены экономически по добыче и переработке в удобрения, и в конечном итоге сталкиваются с истощением. Таким образом, будущее увеличение производства продуктов питания должно быть достигнуто без соответствующего подталкивания к использованию удобрений.

В типичном традиционном сельском хозяйстве каждый год теряется более, чем 50 процентов от стоимости применяемых к культурам удобрений, которые обычно посевы никогда не получают. Тем не менее, эта «потерянная» часть воздействует на наши воду и воздух. Полевые испытания соевых бобов, кукурузы и других культур показывают значительное улучшение эффективности в поглощении удобрений и питании растений при использовании микоризы. В недавнем трехлетнем испытании с картофелем, микоризная привика обеспечила значительное повышение урожайности и доходов при применении только половины количества фосфорных удобрений, используемых в обычной практике — 60 фунтов на акр, вместо 120.

Соя с микоризой вдали по сравнению с контролем на переднем плане

Фото 6. Соя с микоризой вдали по сравнению с контролем на переднем плане.

Початки: левый, правый - с микоризой, другие - без

Фото 7. Початки: левый, правый — с микоризой, другие — без.

Микоризная инокуляция позволяет снизить совокупные входы удобрений, так как увеличение корневой массы будет охватывать больше почвенных ресурсов и, в случае фосфора, прежде чем он становится нерастворимым, и в случае азота, прежде чем он улетучится и/или просочится в грунтовые воды в качестве азотистой кислоты. Микоризы также производят специальные ферменты, которые улучшают доступ культур к другим важным питательным веществам почвы, таким как железо, кальций, магний, цинк и органическим формам азота.

Мировой спрос на продукты питания, как ожидается, увеличится от 70 до 80 процентов к 2050 году и человеческое население, согласно прогнозам, превысит 9 млрд. По мере того как средний класс в развивающихся странах растет, стремление к более высоким формам белка, вероятно, увеличится, как и дальнейшее повышение требований к почве. Например, производство мяса, как ожидается, удвоится к 2050 году; один фунт говядины требует 5-10 фунтов кормовой кукурузы.

Большая экономия при помощи крошечных организмов

Широкое применение микоризы может увеличить прибыль за счет повышения урожайности культур и сразу же произвести экономию затрат на удобрения и воду. В случае соевых бобов, независимые полевые исследования показывают, что прививка микоризных грибов может привести к повышению урожайности на 5-20 процентов. В текущих рыночных ценах, такие улучшения доходности представляют собой дополнительные доходы от трех до пяти раз больше, чем стоимость применения посевного материала. На рынке с годовой стоимостью $ 43 млрд, это означает дополнительную прибыль до $ 7-8 млрд для США в N сои для фермеров (рисунок 6). Кроме того, применение микоризы совместимо с обычными методами выращивания сои и не требует каких-либо серьезных новых капиталовложений. К тому же повышение урожайности, дополнительная экономия могут быть реализованы за счет снижения ввода: основное удобрение требуемое в производстве сои и фосфор, могут быть значительно сокращены.

Традиционная стратегия для соевых культур заключается в избыточном использовании фосфорных удобрений. Фактическое поглощение в лучшем случае, как правило, около 20 процентов. Большая часть остального фосфора, несмотря на то, что много остается в почве, становится химически нерастворимой и недоступной для урожая. Но микоризные привив-ки, благодаря более эффективному поглощению могут значительно увеличить количество фосфорных удобрений фактически использованных на урожай. Существуют сотни исследований, показывающих повышенную эффективность в поглощении фосфора для широкого диапазона культур, инокулированных микоризными грибами. Точное улучшение будет меняться в зависимости от урожая, химического состава почвы, климата и агротехники. Кроме того, микоризные грибы вырабатывают ферменты, которые позволяют им изменить химические связи привязывания фосфора, который стал недоступен для культур. Что касается экономии средств в воде, многочисленные научные исследования на протяжении десятилетий показали, что микориза повышает эффективность поглощения воды для растений и повышает устойчивость растений к засухе, играя ключевую роль в эпоху нестабильности климата. Фермерам всего мира придется перейти на выращивание более выгодных, выносливых для климата культур и методов ведения сельского хозяйства. Микоризы дают стократные увеличения в абсорбционной зоне корней, чтобы извлечь влагу и поддержать рост растений, часто позволяя предотвратить стресс до следующего дождя. Во время Midwest засухи 2012 года, фермеры в Айове, которые засеяли часть кукурузного поля с микоризой получили 190 бушелей кукурузы на акр, в то время как кукуруза без микоризы дала только 70 бушелей (рисунок 7). В дождливом году разница в доходности будет меньше, но микоризные грибы могут помочь предотвратить катастрофические потери в сухие годы. Микориза может выступать в качестве своего рода страхования от засухи, поскольку фермеры не могут противостоять не предсказуемым последствиям изменения климата.

Органический клей

Микоризные грибы выполняют еще одну важную роль, которую производители обычно не рассчитывают в ежегодном P & L (хотя, что меняется): улавливание углерода. Микоризы улавливали углерода в течение сотен миллионов лет. Недавно было обнаружено, что гифы покрыты клейким гликолем белка под названием glomalin, и до 30-40 процентов от молекулы glomalin представляет собой углерод. Почва Земли содержит больше углерода, чем все растения и атмосфера вместе и было рассчитано, что на glomalin может приходиться как минимум одна треть от этого количества! Недавнее исследование показало, что, вопреки распространенному мнению, большая часть углерода, который изолируется в северных бореальных лесах в Канаде и в России (так называемая «тайга») происходит от микоризных грибов, а не из органических остатков, таких как разлагающиеся древесины, иглы, мох и листья. Большинство видов грибов действуют как деструкторы, выявляя чистый выброс СО2 в атмосферу, но микоризные грибы являются заметным исключением. Они действуют как механизм для быстрого переноса углерода из воздуха в почву. Glomalin также функционирует как своего рода «суперклей почвы,» помогая связывать частицы почвы вместе в крошечные агрегаты. Эти агрегаты удерживают влагу и улучшают почву, что делает ее более суглинистой, богатой питательными веществами и менее подверженной эрозии. Поскольку старые гифы умирают их glomalin остается в почве в течение многих лет. Микробиологи в настоящее время работают, чтобы понять его химическую природу и сопоставить ему последовательность генов.

Прочный фундамент

С полным основанием находим, не существует никаких сомнений в том, что п о ч в а является основой земной жизни на нашей планете, и мы уже вскрыли убедительные экономические и экологические причины, чтобы восполнять этот критический ресурс. Это то направление, в котором мы должны двигаться для решения продовольственной безопасности и кризисов изменения климата, стоящих в настоящее время перед человечеством,. Настало время, чтобы продолжить концепцию здоровья человека на основе питания, полученного на биологически богатых почвах, поддерживаемых теми же природными системами, что сохранили земную жизнь и человечество на протяжении миллионов лет.

В следующий раз, когда вы едите морковь, подумайте минуту:

глубоко слаженная система потребовалась, чтобы вырастить ее — почва, дождь, солнце, воздух и микроорганизмы — и помните, что вы стоите на живой почве.

Похожие статьи:
Итак что же такое микориза? И зачем она ореху?Микори́за (греч. μύκης - гриб и ρίζα - корень) (грибокорень) - симбиотическая ассоциация мицелия гриба с корнями высших растений
0
328

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!