Rola bakterii w odżywianiu roślin azotem

Azot jest najbardziej plonotwórczym makroskładnikiem w uprawie wszystkich roślin.Istotne znaczenie w transformacji jego połączeń przypisuje się mikroorganizmom, które dostarczają go roślinom w dostępnej formie jonów amonowych lub azotanowych.

W związku z sukcesywnym zmniejszaniem się zawartości materii organicznej w glebach uprawnych oraz wzrostem ich zakwaszenia wynikającym ze stosowania nawozów chemicznych poszukiwane są – zgodnie z zasadami rolnictwa zrównoważonego – środki biologiczne wspomagające rozwój oraz plonowanie roślin. Ciekawą alternatywą jest wykorzystanie bakterii stymulujących wzrost roślin, istotnie zwiększających ich biomasę oraz utrzymujących żyzność gleby. Do takich drobnoustrojów należą symbiotyczneniesymbiotyczne bakterie wiążące azot atmosferyczny

Pożyteczna symbioza

Wśród powszechnie znanych i docenianych przez praktykę rolniczą systemów zdolnych do wiązania azotu ważne miejsce zajmuje symbiotyczny układ tworzony przez rośliny bobowatebakterie z rodziny Rhizobiaceae.Należy nadmienić, iż symbioza taka jest swoista i tylko określony makrosymbiont– roślina wchodzi w symbiozę z określonym mikrosymbiontem – jest bakterią. Specyficzność reakcji między bakterią a gospodarzem roślinnym uwarunkowana jest wieloetapowym rozpoznaniem się obu partnerów. Pozytywny efekt tego rozpoznania prowadzi do ustalenia obecności bakterii w gospodarzu, a więc symbiozy np. bakterii z rodzaju Rhizobium, Sinorhizobium lub Bradyrhizobium (w naszym klimacie) z odpowiednią rośliną bobowatą, dzięki czemu możliwe jest wydajne wiązanie azotu.

Korzyści bez symbiozy

Coraz większego znaczeniagospodarce rolnej nabiera zagadnienie dotyczące wpływu różnych populacji mikroorganizmów glebowych na wzrostrozwój roślin. Oddziaływania pomiędzy roślinami i mikroorganizmami mogą mieć różny charakter. Obok istnienia mikroorganizmów wpływających niekorzystnie na roślinę lub takich, których wpływ pozostaje niezauważalny, duże znaczenie mają także drobnoustroje zaliczane do grupy bakterii promujących wzrost roślin, tzw. PGPR (ang. plant growth promoting rhizobacteria), wśród których znajdują się m.in. bakterie z rodzaju Azotobacter. Należą one do niesymbiotycznych bakterii wiążących azot atmosferyczny, bez konieczności wchodzenia w symbiozę z roślinami. Zawierają nitrogenazę – enzym, który redukuje azot atmosferyczny do jonu amonowego (NH4+).

Cechy bakterii Azotobacter

Przeciętnie liczba komórek Azotobacter sp. – w zależności od rodzaju gleby, a przede wszystkim jej wartości pH – waha się  w granicach 0–1000 jtk (jednostek tworzących kolonie) na gram. W glebach kwaśnych (o pH poniżej 6) mikroorganizmy te są nieobecne, bądź występują w bardzo małej liczbie. Dlatego w celu zwiększania ich populacji  proponuje się wapnowanie gleb, jak również stosowanie preparatów mikrobiologicznych zwiększających liczebność tych bakteriiglebie. Innym ważnym czynnikiem wpływającym na namnażanie Azotobacter sp. w glebie jest dostępność materii organicznej, zwłaszcza łatwo przyswajalnych źródeł węgla. Badania naukowe dowodzą, że bakterie z rodzaju Azotobacter stosowane doglebowo w uprawach zbóż, rzepaku, buraków, tytoniu, ziemniaków lub warzyw przyczyniają się do wzrostu plonu roślin. I to nie tylko poprzez dostarczanie roślinie azotu, ale również innych  składników mineralnych pochodzących z rozkładu związków organicznych, syntezy fitohormonów stymulujących rozwój roślin (np. auksyn, giberelin, cytokinin), indukowania odporności roślin na szkodnikipatogeny czy inne czynniki stresogenne.

Bakterie Azobacter sp. pod mikroskopem

Ochrona środowiska

 

Stwierdzono, że bakterie Azotobacter sp. wpływają na gospodarkę azotową nie tylko poprzez zdolność do biologicznego wiązania azotu, ale również poprzez zwiększenie jego pobierania przez rośliny, przykładowo w wyniku stymulacji rozwoju korzeni bocznych czy systemów transportujących jony N03- w roślinach. Badania dowodzą również, że bakterie wiążące azot atmosferyczny zmniejszają zapotrzebowanie roślin na nawozy azotowe. Ich pozytywny wpływ na wzrostrozwój roślin oraz żyzność gleby wydaje się wychodzić naprzeciw obecnej polityce rolnej naszego kraju, zgodnie z którą nad metody chemiczne upraw powinno się przedkładać metody biologiczne, przyjazne dla środowiska naturalnego.

Szacuje się, że proces biologicznego wiązania azotu atmosferycznego dostarcza corocznie do gleb uprawnych od 100 do 170 milionów ton tego pierwiastka. Przy czym biologiczne wiązania azotu przez mikroorganizmy wolno żyjące wynosi 10-50 kg na rok.

 

dr hab. Agnieszka Wolna-Maruwka, dr hab. Alicja Niewiadomska