Zwiększenie produktywności gleb przy użyciu mniejszej ilości nawozów
Synonimem nowoczesnego rolnictwa stało się stosowanie nawozów sztucznych, które dostarczają roślinom uprawnym niezbędnych do wzrostu składników odżywczych. Niestety, wiele naszych upraw – i równie wielu rolników – stało się nadmiernie uzależnionych od ich stosowania. Co więcej, nadużywanie tego typu środków doprowadziło do skażenia gleby, w niektórych przypadkach prawie uniemożliwiając uprawę roślin bez użycia szkodliwych dla środowiska nawozów. „Dużym wyzwaniem jest znalezienie rozwiązań, które pozwolą rolnikom zwiększyć plony, a jednocześnie zmniejszyć zapotrzebowanie na nawozy”, twierdzi Lionel Dupuy, naukowiec zatrudniony w ośrodku badawczym Neiker, misją którego jest poprawa sytuacji w sektorach produkcji roślinnej, hodowli zwierząt i leśnictwa w Kraju Basków. Według Dupuya i zespołu z instytutu Neiker odpowiedzią nie może być stworzenie kolejnego, lepszego nawozu, ale raczej zadbanie o zdrowie gleby. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu SENSOILS (Sensing soil processes for improved crop nitrogen bioavailability) mogli stworzyć dokładnie takie rozwiązanie, jakie sobie założyli.
Dynamika korzeni roślin i mikroorganizmów glebowych
Główną osią prac w projekcie, który otrzymał dofinansowanie z Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych, były intensywne badania nad dynamiką korzeni roślin uprawnych i mikroorganizmów glebowych. „Koncentrowaliśmy się na ryzosferze, warstwie gleby, która wypełnia przestrzeń wokół korzenia, gdzie ma miejsce bardzo duża aktywność biologiczna”, wyjaśnia Dupuy. Naukowcy mieli nadzieję, że dzięki lepszemu zrozumieniu, jak powstaje ryzosfera i jak pomaga ona w przepływie składników odżywczych z gleby do korzeni roślin, w praktyce będą w stanie stworzyć glebę lepszej jakości. Jednak, co w przypadku badań nie jest rzadkością, nie wszystko zawsze idzie zgodnie z planem. „Po pierwsze, okazało się, że mikroorganizmy, które wybraliśmy do badań, bardzo powoli się namnażały, co mocno utrudniło przeprowadzenie ich transformacji genetycznej”, twierdzi Dupuy. „Nawet wykorzystanie powszechniej występującego typu mikroorganizmów okazało się trudniejsze, niż początkowo zakładaliśmy”.
Obserwacja zmian składu gleby
Z jednej strony, wyzwania te wymusiły na zespole projektu ograniczenie ogólnego zakresu badań, ale z drugiej strony pozwoliły na zajęcie się najbardziej obiecującymi pomysłami – wśród których było na przykład prowadzenie analiz mikroskopowych na żywo bezpośrednio w porach gleby. „Dzięki tej zdolności możemy obserwować zmiany w składzie chemicznym gleby, co w zasadzie pozwala nam zobaczyć rzeczywiste działanie ryzosfery”, podkreśla Dupuy. Jednym z mechanizmów, jaki zaobserwowali, było to, jak bakterie koordynowały swoją migrację przez pory gleby, przemieszczając się w formie kolonii. Zdaniem Dupuya odkrycie to jest ważne, ponieważ może otworzyć drzwi do opracowania rozwiązań ukierunkowanych na utrzymanie populacji pożytecznych mikroorganizmów wokół korzeni, co ostatecznie doprowadzi do stworzenia zdrowszych upraw, które będą wolne od uzależnienia od nawozów.
Sztuczna gleba
Dysponując tą nową wiedzą, zespół projektu przeszedł do opracowania szeregu sztucznych materiałów glebowych, które mogą pełnić rolę czujników i rejestrować zmiany chemiczne zachodzące w glebie. „Nasze badania wykazały, że poprzez stworzenie sztucznych gleb i zastosowanie innowacyjnych technologii obrazowania możemy śledzić interakcje mikrooroganizmów i ich wpływ na korzenie roślin uprawnych oraz skład chemiczny samej gleby”, zauważa Dupuy. Uczony nie ukrywa, że te wyniki są niezmiernie ważne, ale jednocześnie kwestie te wymagają jeszcze ogromu dalszej pracy. „Projekt SENSOILS to tylko początek, a jego rezultaty zapewnią naszemu laboratorium paliwo do pracy na najbliższą przyszłość”, podsumowuje badacz. „Nie mam jednak wątpliwości, że nasze wysiłki w kierunku zrozumienia ekosystemów glebowych doprowadzą ostatecznie do stworzenia nowych rozwiązań, które staną się podstawą bardziej zrównoważonego i wydajnego rolnictwa przyszłości”.
Słowa kluczowe
SENSOILS, rolnicy, rolnictwo, nawozy, gleba, mikroorganizmy, uprawy, ryzosfera
