Augalininkystės ūkiuose naudojami bakteriniai preparatai populiarėja visame pasaulyje dėl ekologiškos galimybės išnaudoti dirvožemio maisto medžiagų potencialą. Svarbiausias bakterinių preparatų bruožas yra tas, kad jie visiškai nekenksmingi žmonėms, aplinkai ir leidžia sumažinti ūkių chemizavimą neprarandant augalų produktyvumo.
Bakteriniai preparatai ne tik didina judriųjų ir augalams prieinamų maisto medžiagų kiekį, bet veikia kaip dygimo-augimo aktyvatoriai, gerina dirvožemio fitosanitarines sąlygas, didina augalų atsparumą ligoms. Pasaulyje labiausiai paplitę azotą fiksuojančių bakterijų preparatai.
Biologinė azoto fiksacija
Gamtoje, aplink kiekvieno augalo šaknis gyvena azotą fiksuojančios bakterijos. Bakterijos maitina augalus surištu atmosferos azotu mainais į šaknų išskiriamas maistines medžiagas. Pupinių augalų šaknų sistemą užkrėtus gumbelinėmis bakterijomis (nitraginu) prasideda gumbelių formavimasis. Draugiškai su augalu šaknų gumbeliuose gyvenančios bakterijos labai aktyviai kaupia atmosferos azotą, taip patenkindamos 70–90 proc. augalo azoto poreikio. Taip vyksta simbiozinė azoto fiksacija.
Augalų šaknų sistemą užkrėtus laisvai gyvenančiomis azotą fiksuojančiomis bakterijomis, ant šaknų gumbeliai nesusidaro. Bakterijos gyvena augalų šaknų zonoje, minta jų išskyromis ir 30–60 proc. tenkina augalo azoto poreikius. Taip vyksta asociatyvi azoto fiksacija. Nors ūkinėje veikloje nusistovėjusi nuomonė, kad gumbelinės bakterijos aktyviai fiksuoja atmosferos azotą tik simbiozėje su pupiniais augalais, tačiau moksliniai tyrimai įrodė teigiamą šių bakterijų poveikį ir kitų rūšių augalams.
Nitragino įtaka: sojos šaknys žydėjimo metu
Gumbelinės bakterijos sėkmingai apsigyvena ne pupinių augalų šaknų zonoje, o asociatyvi biologinio azoto fiksacija 25–50 proc. tenkina augalų azoto poreikius. Mokslinių ir praktinių tyrimų duomenimis, taikant sėklų apvėlimą (inokuliavimą) azotą fiksuojančių bakterijų preparatais, įvairūs augalai sukaupia atmosferos azoto nuo 20 iki 180 kg ha-1 per vegetaciją. Natūralios ekosistemos pasaulyje per metus sukaupia 170–200 mln. tonų biologinio azoto. Palyginimui galima paminėti, jog cheminiu būdu pagamintos azoto trąšos sudaro tik apie 5 proc. šio kiekio.
Azotą fiksuojančių bakterijų poveikis labai svarbus augalų dygimo bei aktyvaus augimo periodais. Augalai tolygiai maitinasi azotu, pasėlis būna lygesnis, neperauga, todėl neišgula. Ištirta, kad bakterijų gaminamas azotas įvairiais augimo tarpsniais augalui atiduodamas skirtingu intensyvumu. Daugiausia azoto iš šaknų gumbelių į augalus patenka butonizacijos pabaigoje ir žydėjimo pradžioje. Azoto fiksacijos intensyvumas priklauso nuo auginamų augalų rūšies, auginimo sąlygų ir daugybės kitų veiksnių.
Bakteriniai preparatai pailgina augalų vegetaciją
Nuolat naudojamos cheminės trąšos ir pesticidai sumažina dirvožemio mikroorganizmų ir azotą fiksuojančių bakterijų skaičių iki kritinės ribos. Dėl šios priežasties natūralus augalų apsirūpinimas azotu tampa neįmanomas. Išvada paprasta: augalų šaknų sistemą užkrėsti azotą fiksuojančiomis bakterijomis – tinkamiausias sprendimas, siekiant išsaugoti derlingumą, kai visiškai nenaudojamos ar mažai naudojamos cheminės trąšos. Derėtų prisiminti, kad azoto fiksacijos intensyvumas priklauso ne tik nuo augalo rūšies, bet ir nuo veislės savybių. Biologinio azoto kaupimo tyrimai parodė, kad tos pačios rūšies skirtingų veislių augaluose šis rodiklis skiriasi nuo kelių iki kelių šimtų kartų.
Gumbelinės bakterijos – rizobijos
Pupiniai augalai turi savybę apsirūpinti azotu sudarydami simbiozę su gumbelinėmis bakterijomis, kurios fiksuoja atmosferos azotą ir paverčia jį prieinamu augalams. Simbiozės dėka pupiniai augalai ekonomiškai naudoja dirvožemio azotą, o jų liekanose sukauptas biologinis azotas yra geras priešsėlis kitiems augalams.
Augalų užkrėtimas gumbelinėmis bakterijomis veikia kaip infekcija. Užsikrėtimo bakterijomis vietoje ant jaunų augalo šaknų susiformuoja gumbeliai, kuriuose bakterijos labai sparčiai dauginasi ir įsikuria augalo šeimininko ląstelių citoplazmoje. Aktyvių, azotą fiksuojančių gumbelių pjūvis būna rausvos ar rožinės spalvos. Gumbeliuose, kurių spalva nepakitusi arba žalsva, azoto fiksacija nevyksta.
Simbiozinių ryšių tarp augalo ir bakterijų sėkmė priklauso ne tik nuo dirvožemio savybių, bet ir nuo ūkio chemizacijos lygio, bakterijų gyvybingumo preparate bei bakterijų kamieninių ląstelių suderinamumo su apkrečiamo augalo rūšimi bei veisle. Kiekvienai pupinių augalų rūšiai tinka tik jiems būdingi gumbelinių bakterijų kamienai: Rhizobium, Вradyrhizobium, Sinorhizbium, Mesorhizobium, Аzorhizobium ir kitos rizobijų rūšys.
Visuose dirvožemiuose galima aptikti gumbelinių bakterijų, tačiau laukinių rizobijų kamienai su kultūriniais augalais dėl nesuderinamumo simbiozę sudaro retai. Gumbelinių bakterijų efektyvumas labai priklauso nuo dirvožemio sąlygų, ypač nuo pH ir su juo susijusių reiškinių. Dėl dirvožemio rūgštumo sutrumpėję augalų šakniaplaukiai negali sudaryti aktyvios simbiozės net su kultūriniais rizobijų kamienais, arba susiformavę gumbeliai labai anksti sunyksta. Simbiozės efektyvumui taip pat labai svarbu augalams prieinamų fosforo ir kalio formų kiekis dirvožemyje. Trūkstant fosforo ir kalio, gumbelinės bakterijos užkrečia augalą šeimininką, patekdamos į šaknis, tačiau gumbeliai nesiformuoja ir azoto fiksacija nevyksta. Šiaurės ir Pietų Amerikos tyrėjai nurodo, kad nepalankios dirvožemio sąlygos yra pagrindinė gumbelinių bakterijų kamienų neefektyvumo priežastis.
Nitraginas – bakterijų preparatas
Gumbelinių bakterijų inokuliantas ūkiniam vartojimui pirmą kartą pagamintas 1896 metais Vokietijoje. Laboratorijoje išauginta gumbelinių bakterijų kultūra buvo pavadinta nitraginu, o sėklų apvėlimas gumbelinių bakterijų inokuliantu – nitraginizacija. Dabar pasaulyje galima įsigyti įvairių formų ir rūšių nitragino: sauso (anglies ar durpių pagrindu), skysto (vandens ar tirpalo pagrindu), tiršto (drebučių pagrindu). Nitraginas plačiai naudojamas ir Lietuvos ekologinių ūkių asociacijos narių laukuose, kur išbandomos įvairios preparato pritaikymo technologijos.
Nitraginu vadinami ne tik gumbelinių, bet ir asociatyvių azotą fiksuojančių bakterijų preparatai, todėl perkant reikia išsiaiškinti preparato sudėtį. Technologiniu požiūriu patogiausias yra sausas (ypač granuliuotas) nitraginas, tačiau jis labiau tinka asociatyvioms azotą fiksuojančioms bakterijoms.
Gumbelinės bakterijos neturi savybės sudaryti sporų. Dėl šios priežasties jos labai jautrios drėgmės praradimui, o džiovinimo metu beveik neįmanoma išsaugoti gyvybingų ląstelių. Skystuose preparatuose gumbelinės bakterijos ilgiau išlaiko gyvybingumą ir apvėlimo proceso metu geriau pasiskirsto ant sėklų.
Aktyvi pupinio augalo ir gumbelinių bakterijų simbiozė (nuotr. PennState Live)
Būtina atkreipti dėmesį, kad gumbelinės bakterijos ne tik jautrios drėgmės praradimui, bet ir negali išgyventi be deguonies, todėl negalima nitragino sandėliuoti uždaroje taroje.
Pramoniniu būdu gaminant bakterinius preparatus, svarbiausia išsaugoti kuo daugiau gyvybingų ląstelių nuo pagaminimo iki sėklų apvėlimo ir sėjos. Gamybos stadijoje labai svarbu gamintojo kvalifikacija ir atsakomybė. Nitraginas turi būti gaminamas tik iš efektyvių bakterijų kamienų, išlaikant tinkamas kolonijas sudarančių ląstelių skaičių preparate.
Nitragino įtaka: sojos vegetacijos pabaigoje
Labai svarbu gumbelinių bakterijų galiojimo terminas. Nitragine gyvybingų gumbelinių bakterijų ląstelių skaičius ima mažėti jau po 5 savaičių, o uždaroje taroje (nekvėpuodamos) jos tegali išgyventi kiek ilgiau negu parą. Dėl šių priežasčių nitraginas daugelyje šalių gaminamas tik vietinei rinkai. Tik JAV ir Brazilijos gamintojams pavyko atrasti ilgiau galiojančio nitragino gamybos technologiją. Renkantis inokulianto tiekėją (gamintoją), svarbu pasitikėjimas ir kitų vartotojų rekomendacijos. Tiekėjai privalo išsamiai konsultuoti apie preparato poveikį ir jo naudojimą.
Būtina atkreipti dėmesį, kad praktikoje yra daugybė veiksnių ir technologijų, lemiančių pupinių augalų ir gumbelinių bakterijų simbiozės efektyvumą. Tai ne tik jau minėtos dirvožemio sąlygos, bet ir augalo ir bakterijos suderinamumas, preparato transportavimo bei laikymo sąlygos, cheminių medžiagų ir natūralių inhibitorių veiksmingumas, sėklų apvėlimo technologija. Bakteriniai preparatai nėra brangūs, o sėklų apvėlimo technologija nereikalauja ypatingos įrangos ar lėšų.
Dr. Loreta MOTUZIENĖ
Saulius DANIULIS, Lietuvos ekologinių ūkių asociacija
