На сегодняшний день микоризы очень редко используются для сельскохозяйственных культур в открытом грунте, и еще реже - в насаждениях винограда. Тем не менее, все больше и больше исследований подтверждают бесчисленные преимущества, которые эти грибы могут предложить почве, растениям и ягодам, произведенным микоризированными растениями.
На самые главные вопросы о микоризе отвечает агроном, эксперт в области биологии Джакомо Мастрозимини (Giacomo Mastrosimini).
Что такое микориза?
Основным организмом, живущим непосредственно под поверхностью нашей почвы, является грибок под названием микориза (от греческих слов «гриб» и «корень», т.е. «грибокорень»), образующий симбиоз с растениями-хозяевами. Давно установлено, что грибы микоризы важны или даже необходимы для продуктивности растений. Микоризы живут на корнях более 80% видов растений Земли, включая большинство трав и цветов, злаков, бобовых, деревьев, фруктов и овощей, папоротников и мхов.
Микоризы не могут производить свою собственную пищу, поэтому они прикрепляются к растению-хозяину и получают от него сахара в обмен на питательные вещества и воду. Этот процесс, в свою очередь, улучшает рост растения-хозяина и способствует его быстрому укоренению и качественному развитию корневой системы.
Микориза представляет собой растительную систему с тысячами тонких корней, тоньше человеческого волоса, питающих растение-хозяин во взаимовыгодном симбиозе с такими элементами, как азот, фосфор, цинк и многими другими питательными веществами. Грибы Mycorrhizae также играют роль в защите корней растений-хозяев от вредоносных заболеваний.
Какие и сколько видов микоризы существуют?
Микоризы в основном делятся на две группы: «эктомикоризы» и «эндомикоризы».
Первые колонизируют внешнюю часть корней и ответственны за микоризацию большинства растений, представляющих интерес для леса. Их также легко отличить, потому что многие из них дают начало всем нам знакомым лесным грибам, которые мы с удовольствием едим.
Вторая группа — «эндомикоризные» — в свою очередь делится на орхидные и арбускулярные микоризы. Арбускулярные микоризы имеют наибольшее значение для сельскохозяйственной деятельности, так как вступают в симбиоз с культурными растениями, как древесными, так и травянистыми. Они играют важную роль в улучшении функций растений, поэтому также наиболее изучены.
Арбускулярные микоризы образуют сети, способные соединять между собой несколько растений. Когда говорят, что растения посредством корней вступают в связь друг с другом, они делают это благодаря микоризе, которая размножается и развивает корневую сеть. Кроме того, этим грибам иногда удается ассоциироваться с некоторыми группами бактерий, с которыми они могут действовать в синергетической форме.
Дает ли все это положительные результаты в хозяйственной деятельности человека?
Да, потому что существует достаточное количество научных исследований, показывающих, что микориза способствует усвоению питательных веществ, в том числе фосфора, серы и аммония у сельскохозяйственных культур.
Кроме того, нельзя недооценивать, что микоризные растения более устойчивы к абиотическим стрессам (холод и засуха) и биотическим (грибковым или бактериальным заболеваниям). Эти дружественные для растений грибы способствуют улучшению агрегации почвенных частиц и, следовательно, улучшению структуры почвы. Это происходит благодаря гломалину: гликопротеину, недавно открытому и изучаемому всего несколько лет. Гломалин способен агрегировать частицы почвы и образовывать гломерулярные частицы, которые способствуют улучшению структуры почвы.
Все это означает улучшение пористости почвы, аэрацию и облегчение роста и развития корней. Следует также принять во внимание, что гломалин, однажды произведенный, разлагается естественным образом от 7 до 40 лет. Знание этого шага важно, потому что это означает, что даже в случае гибели микоризы гломалин остается.
Воздействие микоризных растений также можно увидеть и в ягодах винограда. Кусты с микоризой дают виноград с ягодами с большим количеством биоактивных веществ (нутрицевтиков), таких как полифенолы и антоцианы.
И последнее, но не менее важное: микориза помогает уменьшить выделение из почвы закиси азота, парникового газа, который образуется после внесения азотных удобрений.
Фото Красохиной С.И.
Таким образом, использование микоризы представляет собой инвестиции в производство будущего. Какие микоризы чаще всего используются для плодовых культур и винограда?
Как упоминалось выше, арбускулярная микориза (АМ-грибы) является наиболее важной и в основном используется в сельском хозяйстве. Среди них мы находим следующие виды:
- Glomus mosseae;
- Glomus aggregatum;
- Glomus intraradices;
- Glomus entunicatum;
- Glomus deserticola;
- Glomus clarum;
- Glomus monosporum.
Встречающиеся в продаже препараты обычно содержат только одну из упомянутых микориз, и среди них наиболее продаваемыми являются Glomus Intraradices и Glomus mosseae, потому что они наиболее легко воспроизводимы и демонстрируют наилучшую производительность.
Однако надо учитывать один чрезвычайно важный момент: когда вы помещаете микоризу в почву, ей придется иметь дело с уже существующей, «автохтонной» микробиотой этой почвы. То есть новой микоризе придется взаимодействовать с другими местными микроорганизмами и микоризой, которые, очевидно, будут противостоять пришельцам.
Этот шаг представляет собой критическую проблему для использования микоризы в открытом грунте. Чтобы решить эту проблему, мы обычно используем продукты, в состав которых входят «консорциумы» микоризы. Другими словами, как можно больше видов микоризы, поэтому, если один вид умрет, то появится другой.
В качестве альтернативы выбирается один вид микоризы, обладающий специфическими характеристиками для улучшения определенного аспекта, например, засоления (как вариант, Glomus deserticola), или другого типа стресса. Принцип консорциума микроорганизмов вообще и микоризы в частности работает так: распределите более одного вида, чтобы в почвенной микробиоте каждый из них мог развиваться более или менее положительно и показать хотя бы один результат.
Сколько времени требуется, чтобы оценить результаты с момента внесения в почву микоризы?
Если говорить о винограднике и деревьях, то желательно подождать месяц.
Процесс выглядит следующим образом:
Фаза 1: распространение спор в почве;
Фаза 2: прорастание микоризы;
Фаза 3: микоризация корней растения;
Фаза 4: визуализация первых положительных эффектов.
Есть ли еще подходящие моменты для внесения микоризы, это нужно делать один или несколько раз?
Фото Красохиной С.И.
Обычно наиболее подходящим периодом для внесения микоризы является посадка или пересадка, потому что таким образом мы можем способствовать непосредственному контакту микоризы с корнями, чтобы смягчить стресс, которому растение подвергается при посадке/пересадке.
Тем не менее, также возможно произвести другие внесения микоризы в течение нескольких лет после закладки насаждений. В окружающей среде, отличной от естественной, то есть на винограднике или в саду, безусловно, подкормка микоризой несколько раз принесет больше пользы. Наша цель, однако, состоит в том, чтобы гарантировать, что микориза может размножаться сама по себе.
А если в междурядьях винограда используется залужение, то для улучшения структуры некоторых почв насколько может быть уместной ассоциация трав и микоризы?
Микоризы являются облигатными гостями, то есть могут жить только в том случае, если сумеют микоризировать корень растения. Гриб и растение вступают в симбиоз: микориза извлекает из почвы ионы фосфора, аммония и другие микроэлементы и транспортирует их к корню растения, взамен от растения по липидным цепям получает жирные кислоты, а значит, и энергию, которая позволяет ему выжить.
Чтобы быть более точным, следует отметить, что фосфор в почве содержится в изобилии, но он неподвижен (нерастворим) и не может быть усвоен растениями. Микориза растворяет нерастворимый фосфор, передавая его растению.
Следовательно, чем больше корней в почве, тем больше может развиваться микориза. Будь то корни кустов винограда, натуральные или специально высеянные растительные смеси трав - это не имеет значения. Как упоминалось ранее, помимо улучшения усвоения питательных веществ, микориза вырабатывает гломалин, очень важное вещество для улучшения структуры почвы.
Есть ли действия, которые не рекомендуются? Например, если я использую микоризу, то что я должен избегать, дабы не поставить под угрозу жизнь микоризы?
Крайне не рекомендуется использовать почвенные фунгициды, потому что микориза — это грибок, который погибнет.
Еще одна мера предосторожности — уменьшить внесение фосфора в почву, потому что растение (для питания микоризы) должно вкладывать дополнительную энергию. Все это растение делает очень охотно, когда микориза «отдает должок», облегчая поглощение.
Фосфор - элемент, который, как уже было сказано, растение может усваивать с трудом. Поэтому в почвах с очень низким содержанием фосфора и аммония растение решает установить «родство» с микоризой.
Растению лучше вложить немного больше энергии в обмен на элемент, который оно обычно не может поглотить. Когда же вместо этого мы переходим к фертигации фосфором и нитратами, наше растение, способное гораздо легче усваивать эти элементы, решает подавить микоризу.
Поэтому в почвах, где вносят слишком много фосфорных удобрений, симбиоза между корнем и микоризой не происходит. Микориза без обмена погибает, и это также является причиной того, что микробиота почвы с течением времени имеет тенденцию к деградации и снижению плодородия.
Есть ли негативные последствия внесения микоризы?
Обычно на ранних стадиях может быть зафиксирована небольшая регрессия роста растений, т. е. в период, когда микориза «заражает» корни. Однако через очень короткое время растение получает выгоду, и в конце вегетационного цикла растение с микоризой показывает большую силу роста и развития, чем растение без внесения микоризы.
Может ли вспашка также представлять опасность для микоризы?
Пока это точно не доказано, но скорее всего да. Если вы хотите представить себе гипотетический технический протокол, гарантирующий, что микориза живет как можно дольше, а также будет работать на протяжении всей жизни виноградника за счет одного радикального внесения, то вам необходимо следующее:
- свести к минимуму вспашку на винограднике;
- стимулировать залужение;
- повысить доступность воды;
- создать хорошие экологические условия для роста и развития кустов винограда;
- минимизировать использование фосфора.
Читайте здесь: Травы в виноградарстве – альтернатива обработке почвы
Поэтому для того, чтобы микориза жила и размножалась, необходимо пересмотреть систему управления вашим виноградником в направлении передовой практики земледелия.
Микориза и виноград: научные исследования
Фото Красохиной С.И
Как почвенные грибы могут снизить потребность в удобрениях и улучшить рост виноградной лозы.
Предыдущие исследования показали, что рост и развитие кустов винограда могут сильно зависеть от АМ-грибов. Было доказано, что инокуляции АМ-грибами увеличивают длину побегов и поглощение фосфора некоторыми сортами винного винограда, такими как Пино Нуар.
Исследования также показали, что в царстве растений виды и сорта реагируют по-разному, и некоторые из них сильнее реагируют на AM-грибы, чем другие.
Кроме того, было установлено, что грибы могут особенно способствовать росту растений в условиях с низким содержанием питательных веществ и могут снизить потребность в химических удобрениях.
Более того, после того, как АМ-грибы прижились, они самообновляются.
В отличие от удобрений, которые часто требуют повторного внесения, АМ-грибы являются живыми организмами и должны быть саморегенерирующими, что создает потенциал для сокращения затрат на удобрения и экономии денег на их стоимости.
AM-грибы обычно свободно живут и развиваются в природных ландшафтах, но методы обработки почвы могут нарушить сеть гиф и уменьшить плотность и видовое богатство грибов в почве. Тем не менее, инокулянты культивируемых АМ-грибов имеются в продаже, и их можно использовать для восстановления сообщества почвенных грибов и максимизации пользы для сельскохозяйственных культур.
Однако прежде чем микоризы станут широко использоваться на виноградниках, необходимо решить множество вопросов, таких как источник микоризы, реакция сорта, время применения, тип почвы и многое другое.
В Университете штата Вашингтон (WSU), США, было проведено исследование с целью лучше понять влияние внесения микоризы на производство технического винограда.
В исследованиях была изучена реакция роста сортов Шардоне и Мерло при четырех вариантах опыта:
- Контрольный вариант (без обработки);
- Внесение АМ-грибов;
- Фосфорное удобрение;
- Внесение АМ-грибов + фосфор.
Долгосрочная цель исследования состоит в том, чтобы понять эффективность микоризы в отношении роста кустов винограда, чтобы обосновать стратегии устойчивого возделывания виноградников.
Чтобы изучить эффективность микоризы (MycoBloom) на рост виноградной лозы, черенки сортов Шардоне и Мерло выращивали в теплицах, в 4-литровых емкостях в течение пяти месяцев. Фосфорные удобрения вносили, когда на побегах было по три-четыре настоящих листа, и все варианты включали подкормку удобрениями и микроэлементами NPK 15-0-15. С оидиумом боролись опрыскиванием минеральными маслами.
Были собраны данные о росте виноградной лозы, включая длину побегов, количество листьев, количество побегов, содержание хлорофилла, биомассу побегов и корней. Также измеряли процент колонизации корней АМ-грибами.
Реакция виноградного растения
Фосфор - важный для роста виноградной лозы макроэлемент - наиболее усваивается растениями при рН почвы от 6,5 до 7,5 и выше 8,5. Хотя уровень фосфора в почве 10,4 ppm считается более чем достаточным для роста винограда, черенки, выращенные в горшках, могут быстро исчерпать питательные вещества. В этом проекте все черенки винограда, обработанные фосфором, показали значительную реакцию на все обработки, что указывало на низкий уровень фосфора в горшках.
Полученные результаты:
1. Виноградные черенки, обработанные фосфорным удобрением (вариант 3), имели самые длинные побеги при всех обработках.
2. В отсутствие фосфорных удобрений побеги и Мерло, и Шардоне выросли выше с АМ-грибами по сравнению с контролем, но эффект был более выраженным для Мерло.
3. Черенки Мерло, обработанные как АМ-грибами, так и фосфором (вариант 4), имели значительно большую биомассу корней и соотношение корней и побегов по сравнению с другими видами обработки.
4. Шардоне и Мерло продемонстрировали повышенное содержание фосфора в листве в варианте 2 (с АМ-грибами).
5. Оба сорта показали более низкую колонизацию корней АМ-грибами при варианте 4, где добавлялись АМ-грибы и фосфор.
Более сильная реакция сорта Мерло
В целом, черенки Мерло продемонстрировали более сильную реакцию роста на обработку Ам-грибами AM и обработку фосфором по сравнению с черенками сорта Шардоне (см. рисунок ниже). Это сортовое различие подчеркивает важность идентичности растения-хозяина и возможные различия в распределении ресурсов между разными сортами винограда.
Это исследование показало, что АМ-грибы могут быть полезны для общей биомассы сорта Мерло и помогают виноградным лозам поглощать фосфор в отсутствие удобрений.
Комбинированная обработка (вариант 4) значительно увеличила корневую биомассу Мерло, когда в почву было добавлено фосфорное удобрение. Начальный всплеск роста наблюдался через 60 дней после посадки при комбинированной обработке лоз Мерло, но не при обработке Шардоне.
Растения Мерло и Шардоне в конце эксперимента также продемонстрировали повышенное содержание фосфора в листьях в варианте с внесением AM-грибов по сравнению с контрольными растениями (без обработки).
В то время как исследование в теплице обеспечило идеальные условия для выращивания с достаточным количеством воды, света и оптимальной температурой, кусты винограда в поле обычно растут в более стрессовых условиях, где они, вероятно, будут вести себя немного иначе.
Таким образом, это первые этапы исследования, и в 2021 году было начато и в настоящее время продолжается подобное исследование непосредственно в поле при тех же вариантах опыта, что и в теплицах, с целью сравнения эффектов от теплицы с эффектами, наблюдаемыми в полевых условиях.
В виноградарстве АМ-грибы могут стать ценным инструментом для тех производителей, кто стремится сократить затраты. Грибы демонстрируют потенциал для сокращения применения фосфорных удобрений и затрат на первоначальное развитие высаженных саженцев винограда.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы расширить список изучаемых сортов винограда и изучить реакцию виноградного растения на различные виды АМ-грибов и их смеси.
