Iekšējā spēka atraisīšana: globāls ceļvedis augsnes mikrobioma uzlabošanā

Augsne zem mūsu kājām ir daudz vairāk nekā tikai zeme. Tā ir rosīga ekosistēma, sarežģīta un dinamiska mikroorganismu kopiena, ko kopā sauc par augsnes mikrobiomu. Šis neredzamais darbaspēks spēlē būtisku lomu augu veselībā, barības vielu ciklā un kopējā vides ilgtspējā. Augsnes mikrobioma izpratne un uzlabošana ir būtiska, lai nodrošinātu pārtikas drošību, mazinātu klimata pārmaiņas un veidotu noturīgas lauksaimniecības sistēmas visā pasaulē.

Kas ir augsnes mikrobioms?

Augsnes mikrobioms ietver visus augsnē dzīvojošos mikroorganismus, tostarp baktērijas, sēnes, arhejus, vīrusus, protozojus un nematodes. Šie organismi mijiedarbojas cits ar citu un ar augu saknēm sarežģītā attiecību tīklā, ietekmējot visu, sākot no barības vielu pieejamības līdz slimību nomākšanai.

• Baktērijas: Tie ir visizplatītākie mikroorganismi augsnē, kas atbild par plašu funkciju klāstu, tostarp slāpekļa fiksāciju, organisko vielu sadalīšanu un fosfora šķīdināšanu. Piemēram, Rhizobium baktērijas veido simbiotiskas attiecības ar pākšaugiem, pārvēršot atmosfēras slāpekli augiem izmantojamā formā, kas ir kritiski svarīgs process daudzviet pasaulē, sākot ar sojas audzēšanu Brazīlijā un beidzot ar pākšaugu audzēšanu Indijā.
• Sēnes: Sēnēm ir izšķiroša loma barības vielu apritē, sadalīšanās procesos un augu aizsardzībā. Mikorizas sēnes, piemēram, veido simbiotiskas asociācijas ar augu saknēm, paplašinot sakņu sistēmas sasniedzamību un uzlabojot barības vielu un ūdens uzņemšanu. Arbuskulārās mikorizas sēnes (AMF) ir īpaši svarīgas augsnēs ar zemu fosfora saturu, kas raksturīgas daļai Āfrikas un Austrālijas.
• Arheji: Lai gan bieži tiek ignorēti, arheji arvien vairāk tiek atzīti par svarīgiem dalībniekiem augsnes procesos, īpaši ekstremālos apstākļos. Tie var piedalīties slāpekļa ciklā un organisko vielu noārdīšanā.
• Vīrusi: Vīrusi, tostarp bakteriofāgi, kas inficē baktērijas, var būtiski ietekmēt augsnes mikrobioma sastāvu un aktivitāti.
• Protozoji un nematodes: Šie mikroskopiskie organismi barojas ar baktērijām un sēnēm, regulējot to populācijas un atbrīvojot barības vielas atpakaļ augsnē.

Kāpēc augsnes mikrobioma uzlabošana ir svarīga?

Veselīgs un daudzveidīgs augsnes mikrobioms sniedz daudzas priekšrocības:

• Uzlabots barības vielu cikls: Mikroorganismi noārda organiskās vielas, atbrīvojot būtiskas barības vielas, piemēram, slāpekli, fosforu un kāliju, formās, kuras augi var viegli absorbēt. Tas samazina nepieciešamību pēc sintētiskajiem mēslošanas līdzekļiem, mazinot ietekmi uz vidi un veicinot ilgtspējīgu lauksaimniecību. Piemēram, bioloģiskās lauksaimniecības sistēmās Eiropā un Ziemeļamerikā tiek izmantoti segaugi un komposts, lai stimulētu mikrobu aktivitāti un uzlabotu barības vielu pieejamību.
• Veicināta augu augšana: Daži mikrobi ražo augu augšanas hormonus, piemēram, auksīnus un giberelīnus, kas stimulē sakņu attīstību un kopējo augu augšanu. Tas var palielināt ražu un uzlabot kultūraugu kvalitāti. Dienvidaustrumāzijā arvien populārāka kļūst labvēlīgo mikrobu, piemēram, augu augšanu veicinošo rizobaktēriju (PGPR), izmantošana, lai uzlabotu rīsu ražošanu.
• Slimību nomākšana: Labvēlīgie mikrobi var pārspēt vai tieši inhibēt augu patogēnus, samazinot slimību biežumu un nepieciešamību pēc ķīmiskiem pesticīdiem. Trichoderma sēnes, piemēram, tiek plaši izmantotas kā biokontroles aģenti pret dažādiem sēnīšu patogēniem.
• Paaugstināta stresa tolerance: Mikrobi var palīdzēt augiem paciest vides stresus, piemēram, sausumu, sāļumu un smago metālu piesārņojumu. Piemēram, pētījumos Tuvo Austrumu sausajos reģionos tiek pētīta endofītu (mikrobu, kas dzīvo augu audos) izmantošana, lai uzlabotu augu izdzīvošanu un augšanu sausuma apstākļos.
• Uzlabota augsnes struktūra: Mikrobu aktivitāte veicina stabilu augsnes agregātu veidošanos, uzlabojot augsnes struktūru, ūdens infiltrāciju un aerāciju. Tas veicina sakņu augšanu un samazina augsnes eroziju.
• Oglekļa piesaiste: Veselīgs augsnes mikrobioms var uzlabot oglekļa piesaisti augsnē, palīdzot mazināt klimata pārmaiņas. Mikrobi noārda organiskās vielas, pārveidojot tās stabilās oglekļa formās, kuras var uzglabāt augsnē ilgstoši.

Augsnes mikrobioma uzlabošanas stratēģijas: globāla perspektīva

Ir vairākas efektīvas stratēģijas augsnes mikrobioma uzlabošanai, kas piemērojamas dažādām lauksaimniecības sistēmām un ģeogrāfiskām vietām:

1. Ķīmisko vielu samazināšana

Sintētiskie mēslošanas līdzekļi, pesticīdi un herbicīdi var negatīvi ietekmēt augsnes mikrobiomu, samazinot tā daudzveidību un funkcionalitāti. Šo ķīmisko vielu lietošanas samazināšana vai izslēgšana ir būtiska, lai veicinātu veselīgu augsnes ekosistēmu. Integrētās augu aizsardzības (IPM) stratēģijas, kas uzsver bioloģisko kontroli un citas neķīmiskas kaitēkļu apkarošanas metodes, kļūst arvien populārākas visā pasaulē.

2. Organisko vielu iestrādāšana

Pievienojot augsnei organiskās vielas, piemēram, kompostu, kūtsmēslus, segaugus un augu atliekas, tiek nodrošināta barība un enerģija augsnes mikroorganismiem, stimulējot to augšanu un aktivitāti. Dažādiem organisko vielu veidiem ir atšķirīga ietekme uz mikrobiomu, tāpēc ir svarīgi izvēlēties pareizos materiālus konkrētai augsnei un kultūraugam. Piemēram:

• Komposts: Komposts ir bagātīgs labvēlīgo mikrobu un barības vielu avots. Dažādas kompostēšanas metodes, piemēram, vermikompostēšana (izmantojot sliekas), var vēl vairāk uzlabot komposta mikrobu daudzveidību un kvalitāti. Daudzviet Āzijā tradicionālās kompostēšanas prakses tiek modernizētas, lai uzlabotu efektivitāti un samazinātu ietekmi uz vidi.
• Kūtsmēsli: Kūtsmēsli no mājlopiem var būt vērtīgs organisko vielu un barības vielu avots. Tomēr ir svarīgi kompostēt vai pareizi apsaimniekot kūtsmēslus, lai samazinātu patogēnu un barības vielu noplūdes risku.
• Segaugi: Segaugi ir augi, kas tiek audzēti īpaši, lai uzlabotu augsnes veselību. Tie var pievienot augsnei organiskās vielas, nomākt nezāles un novērst augsnes eroziju. Pākšaugu segaugi, piemēram, āboliņš un vīķi, var arī fiksēt slāpekli augsnē. Dienvidamerikā segaugi arvien biežāk tiek izmantoti, lai uzlabotu augsnes veselību sojas un kukurūzas audzēšanas sistēmās.
• Augu atliekas: Atstājot augu atliekas uz augsnes virsmas pēc ražas novākšanas, var nodrošināt barību augsnes mikroorganismiem un aizsargāt augsni no erozijas. Tomēr ir svarīgi pareizi apsaimniekot augu atliekas, lai novērstu kaitēkļu un slimību uzkrāšanos.

3. Bezaršanas vai samazinātas augsnes apstrādes praktizēšana

Augsnes apstrāde var izjaukt augsnes struktūru un kaitēt augsnes mikroorganismiem. Bezaršanas vai samazinātas augsnes apstrādes prakses samazina augsnes traucējumus, veicinot stabilāku un daudzveidīgāku augsnes mikrobiomu. Bezaršanas lauksaimniecība tiek plaši praktizēta Ziemeļamerikā un Dienvidamerikā, un tās ieviešana pieaug arī citās pasaules daļās.

4. Augseka

Kultūru rotācija var palīdzēt pārtraukt kaitēkļu un slimību ciklus un uzlabot augsnes veselību. Dažādām kultūrām ir atšķirīga ietekme uz augsnes mikrobiomu, tāpēc kultūru rotācija var veicināt daudzveidīgāku un līdzsvarotāku mikrobu kopienu. Tradicionālajās augsekas sistēmās Āfrikā un Āzijā jau sen ir atzītas priekšrocības, ko sniedz pākšaugu rotācija ar citiem kultūraugiem augsnes auglības uzlabošanai.

5. Inokulācija ar labvēlīgajiem mikrobiem

Ievadot augsnē labvēlīgos mikrobus, izmantojot biomēslojumu vai biopesticīdus, var uzlabot specifiskas augsnes mikrobioma funkcijas, piemēram, slāpekļa fiksāciju vai slimību nomākšanu. Biomēslojums, kas satur Rhizobium baktērijas, mikorizas sēnes vai citus labvēlīgus mikrobus, ir komerciāli pieejams daudzās valstīs un tiek izmantots, lai uzlabotu ražu un samazinātu nepieciešamību pēc sintētiskajiem mēslošanas līdzekļiem. Indijā valdība veicina biomēslojuma izmantošanu, lai uzlabotu augsnes veselību un samazinātu lauksaimniecības ietekmi uz vidi.

6. Augsnes pH pārvaldība

Augsnes pH būtiski ietekmē mikrobu aktivitāti. Optimāla augsnes pH līmeņa uzturēšana (parasti no 6.0 līdz 7.0) ir izšķiroša, lai atbalstītu veselīgu augsnes mikrobiomu. Augsnes testēšana un ielabošana ar kaļķi vai sēru var palīdzēt pielāgot augsnes pH atbilstošam diapazonam.

7. Augsnes drenāžas uzlabošana

Pārmitras augsnes var ierobežot skābekļa pieejamību, kavējot labvēlīgo aerobo mikroorganismu augšanu. Uzlabojot augsnes drenāžu, var radīt labvēlīgāku vidi daudzveidīgam un aktīvam augsnes mikrobiomam.

8. Integrētā barības vielu pārvaldība

Apvienojot organiskos un neorganiskos barības vielu avotus, var nodrošināt līdzsvarotu barības vielu piegādi gan augiem, gan augsnes mikroorganismiem. Integrētās barības vielu pārvaldības stratēģiju mērķis ir optimizēt barības vielu izmantošanas efektivitāti un samazināt ietekmi uz vidi.

Gadījumu izpēte: augsnes mikrobioma uzlabošana darbībā

Šeit ir daži piemēri, kā augsnes mikrobioma uzlabošana tiek veiksmīgi izmantota dažādās pasaules daļās:

• Brazīlija: Bezaršanas lauksaimniecība ar segaugiem tiek plaši praktizēta Brazīlijas sojas audzēšanas apgabalos. Šī sistēma uzlabo augsnes veselību, samazina augsnes eroziju un veicina oglekļa piesaisti. Pētnieki arī pēta biomēslojuma, kas satur slāpekli fiksējošas baktērijas, izmantošanu, lai samazinātu nepieciešamību pēc sintētiskajiem slāpekļa mēslošanas līdzekļiem.
• Indija: Indijas valdība veicina biomēslojuma un bioloģiskās lauksaimniecības prakses izmantošanu, lai uzlabotu augsnes veselību un samazinātu lauksaimniecības ietekmi uz vidi. Lauksaimnieki tiek arī mudināti pieņemt integrētās barības vielu pārvaldības stratēģijas, kas apvieno organiskos un neorganiskos barības vielu avotus.
• Kenija: Kenijā mazie lauksaimnieki izmanto saudzējošās lauksaimniecības prakses, piemēram, bezaršanas lauksaimniecību, segaugus un augseku, lai uzlabotu augsnes veselību un palielinātu ražu. Viņi arī izmanto vietēji ražotu kompostu un kūtsmēslus, lai uzlabotu augsnes auglību.
• Nīderlande: Nīderlande ir līdere ilgtspējīgas lauksaimniecības jomā un aktīvi veicina augsnes mikrobioma uzlabošanas stratēģiju izmantošanu. Lauksaimnieki izmanto segaugus, kompostu un biomēslojumu, lai uzlabotu augsnes veselību un samazinātu nepieciešamību pēc sintētiskajiem izejmateriāliem.

Izaicinājumi un iespējas

Lai gan augsnes mikrobioma uzlabošanas priekšrocības ir skaidras, pastāv arī daži izaicinājumi tās plašai ieviešanai:

• Sarežģītība: Augsnes mikrobioms ir sarežģīta un dinamiska sistēma, un var būt grūti paredzēt, kā dažādas apsaimniekošanas prakses to ietekmēs.
• Konteksta specifika: Optimālās stratēģijas augsnes mikrobioma uzlabošanai atšķirsies atkarībā no augsnes tipa, klimata, kultūrauga un apsaimniekošanas praksēm.
• Informētības trūkums: Daudzi lauksaimnieki nav informēti par augsnes mikrobioma nozīmi vai to, kā to efektīvi pārvaldīt.
• Izmaksas: Dažas augsnes mikrobioma uzlabošanas stratēģijas, piemēram, biomēslojuma izmantošana, var būt dārgas.

Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, pastāv arī nozīmīgas iespējas veicināt augsnes mikrobioma uzlabošanu visā pasaulē:

• Pētniecība un attīstība: Ir nepieciešama turpmāka pētniecība, lai labāk izprastu augsnes mikrobiomu un izstrādātu efektīvākas un pieejamākas augsnes mikrobioma uzlabošanas stratēģijas.
• Izglītība un konsultācijas: Lauksaimniekiem ir nepieciešama piekļuve informācijai un apmācībai par augsnes mikrobioma pārvaldību.
• Politikas atbalsts: Valdības var piedalīties augsnes mikrobioma uzlabošanas veicināšanā, nodrošinot stimulus lauksaimniekiem pieņemt ilgtspējīgas lauksaimniecības prakses.
• Privātā sektora inovācijas: Privātais sektors var izstrādāt un tirgot inovatīvus augsnes mikrobioma uzlabošanas produktus un pakalpojumus.

Praktiski ieteikumi lauksaimniekiem un praktiķiem visā pasaulē

Šeit ir daži praktiski soļi, ko varat veikt, lai uzlabotu augsnes mikrobiomu savās lauksaimniecības sistēmās:

• Veiciet augsnes analīzes: Regulāra augsnes testēšana var sniegt vērtīgu informāciju par jūsu augsnes barības vielu saturu, pH un organiskās vielas līmeni.
• Samaziniet ķīmisko vielu lietošanu: Samaziniet vai izslēdziet sintētisko mēslošanas līdzekļu, pesticīdu un herbicīdu lietošanu.
• Iestrādājiet organiskās vielas: Pievienojiet augsnei kompostu, kūtsmēslus, segaugus vai augu atliekas.
• Praktizējiet bezaršanu vai samazinātu augsnes apstrādi: Samaziniet augsnes traucējumus.
• Rotējiet kultūras: Rotējiet kultūras, lai pārtrauktu kaitēkļu un slimību ciklus un uzlabotu augsnes veselību.
• Apsveriet biomēslojuma izmantošanu: Izpētiet iespēju izmantot biomēslojumu, kas satur labvēlīgus mikrobus.
• Pārvaldiet augsnes pH: Uzturiet optimālu augsnes pH līmeni.
• Uzlabojiet augsnes drenāžu: Nodrošiniet labu augsnes drenāžu.
• Meklējiet ekspertu padomu: Konsultējieties ar augsnes zinātniekiem vai lauksaimniecības konsultantiem, lai saņemtu pielāgotus padomus.

Noslēgums: nākotne, ko virza veselīga augsne

Augsnes mikrobioms ir būtiska veselīgu un ilgtspējīgu lauksaimniecības sistēmu sastāvdaļa. Izprotot un uzlabojot augsnes mikrobiomu, mēs varam uzlabot barības vielu apriti, veicināt augu augšanu, nomākt slimības, palielināt stresa toleranci, uzlabot augsnes struktūru un piesaistīt oglekli. Augsnes mikrobioma uzlabošana nav tikai tendence; tā ir fundamentāla pāreja uz ilgtspējīgāku un noturīgāku pārtikas sistēmu. Pieņemot ilgtspējīgas lauksaimniecības prakses un aptverot augsnes mikrobioma spēku, mēs varam veidot veselīgāku planētu un pārtikas ziņā drošāku nākotni visiem. Attīstoties lauksaimniecības praksēm, augsnes veselības un mikrobioma uzlabošanas prioritizēšana būs vitāli svarīga, lai sasniegtu globālos ilgtspējības mērķus.

Ceļš uz pilnīgu augsnes mikrobioma potenciāla izmantošanu prasa sadarbību, nepārtrauktu pētniecību un zināšanu apmaiņu pāri ģeogrāfiskām robežām. Strādāsim kopā, lai atraisītu iekšējo spēku un veidotu nākotni, ko virza veselīga augsne.