Gleby w Polsce nie są szczególnie łatwym warsztatem pracy. Większość z nich stanowią gleby lekkie, piaszczyste, naturalnie ubogie w próchnicę. Dodatkowo powszechnie stosowane praktyki wyniszczają mikroorganizmy glebowe, a to właśnie one przyspieszają rozkład materii organicznej, zwiększają dostępność składników pokarmowych, niszczą organizmy chorobotwórcze oraz przyspieszają wzrost roślin.

Mikroorganizmy najlepiej czują się w uregulowanym pH, dlatego stworzyliśmy Caltech Life, gdzie bakterie glebowe razem z wapnem nawozowym stanowią wyjątkowe narzędzie do szybkiej i skutecznej poprawy struktury i jakości gleby.

Stosowanie bionawozów przynosi największe korzyści na stanowiskach ubogich w składniki pokarmowe, gdzie obserwuje się duży wzrost produkcyjności pod wpływem bakterii Bacillus spp. Rozwój roślin zwiększa się i przyspiesza na stanowiskach coraz bardziej żyznych o intensywnym charakterze gospodarowania. Według badań polowych przeprowadzonych w intensywnych warunkach agrotechnicznych na polach pod uprawą ziemniaków, wprowadzenie bakterii Bacillus subtilis i amyloliquefaciens do ryzosfery podniosło plonowanie bulw o 2 – 8%, zwiększając efektywność zastosowanego nawożenia mineralnego. Podobne rezultaty zanotowano na stanowiskach produkcji rzepaku oraz pszenicy, wzrost plonu 8-15%, wzrost przyswajalności składników pokarmowych aż do 30%.

Według Kokalis-Burelle i in. 2006, przyjmuje się, że minimalna ilość bakterii przypadająca na pojedynczy korzeń rośliny wynosi 104 CFU. Ilość ta wywołuje istotny wpływ na wzrost oraz plonowanie roślin. Wysoka aktywność bakterii Bacillus spp. utrzymuje się ponad 6 miesięcy od terminu wysiewu.

Caltech  Life to naturalny nawóz wapniowy (50% CaO) w formie węglanu z dodatkiem bakterii z rodzaju Bacillus spp w ilości aż 106 (CFU)/g nawozu (jednostek tworzących kolonie z ang. CFU – Colony – Forming Unit).  Nawóz powstaje z przerobu skał wapiennych, na początku poddawany jest kruszeniu, dosuszaniu oraz mieleniu, co gwarantuje jego wysoką reaktywność i rewelacyjną skuteczność. Podczas granulacji dodawane są szczepy bakterii Bacillus spp w formie przetrwalnikowej. Nawóz stosować można przedsiewnie oraz pogłównie w uprawach rolniczych, ogrodnictwie, sadownictwie, leśnictwie, na trwałych  użytkach  zielonych oraz w rolnictwie ekologicznym.

Caltech life wyraźnie poprawia właściwości fizyczne, strukturę  i  żyzność  gleb,  zwiększa tempo odkwaszania gleby (wspomagające działanie bakterii Bacillus). Udział bakterii zapewnia asymilację azotu do gleby i w ten sposób wspomaga proces zwiększania dostępności wytrąconych fosforanów trójwapniowych, a także przyspiesza proces tworzenia próchnicy (bakterie zwiększają tempo mineralizacji, wapń niezbędny jest w procesie humifikacji). Bakterie na drodze metabolicznej wytwarzają także auksyny, hormony regulujące wzrost. Udział bakterii w ryzosferze ogranicza rozwój organizmów chorobotwórczych (bakterii oraz grzybów).

Caltech life wykorzystuje połączenie właściwości aż trzech szczepów bakterii, które stanowią silne konsorcjum, gdzie każda z bakterii pełni określoną rolę, jednocześnie wspierając pozostałe dwie.

Bacillus subtilis

Występują w górnych warstwach gleby, tworząc symbiotyczny związek z gatunkiem Azotobacter (mikroorganizmy asymilujące azot atmosferyczny);

Produkują fitohormony (auksyny) zwiększając rozmiar oraz aktywność systemu korzeniowego (wyższa zdolność do pobierania wody, składników mineralnych);

Wytwarzają enzym fitazę (nie występuje w roślinach), wykazujący zdolność rozkładu fitynianów – organicznych połączeń fosforu nie pobieranych przez korzeń do form mineralnych, stanowiąc dodatkowe źródło o charakterze nawozowym (Borriss 2011).

Wykazują działanie antygrzybowe jako biofungicyd, forma przetrwalna pozwala przetrwać ekstremalne ciepło.

Szczepy wykazują ponadto działanie bioremediacyjne względem metali ciężkich (przez produkcję sideroforów – bacillobaktyna absorbując metale ciężkie) (Goswami 2016).

Bacillus licheniformis

Wykazują aktywność w szerokim zakresie pH (3,6 – 10,0), a także w wysokich temperaturach
(do 100oC). Ich występowanie wpływa na biostymulację, czyli produkcję fitohormonów i przyspieszenie wzrostu oraz  zdecydowane zwiększenie plonu, w zależności od rośliny nawet do 30%.

Bacillus amyloliquefciens

Zwiększa tolerancję korzeni na stres abiotyczny, pozwalając roślinom takim jak kukurydza tolerować wysokie stężenia soli i jednocześnie zmniejszając ich stężenie w tkance roślinnej, zwalcza niektóre patogeny korzeni roślin: Ralstonia solanacearum, Rhizoctonia solani, Pythium, Alternaria tenuissima, Fusarium. Wytwarza enzym fitazę jak B. subtilis.

Jak działa mechanizm podwyższania pH gleby dzięki Caltech Life?

Bakterie z rodzaju Bacillus spp. mają zdolność do redukcji azotu azotanowego NO3 do jonów amonowych HN4+ (dysymilacja azotu) oraz  denitryfikacji azotu na szlaku oddechowym (ŠImek, 2002). Procesy te wpływają na reakcję środowiska glebowego, powodując wzrost pH gleby. Pierwszy zachodzi w środowisku o niskiej koncentracji tlenu (Silver et al., 2001):

NO3→ NO2 → HN4+

Redukcja azotu z udziałem bakterii Bacillus spp do jonu amonowego NH4+ jest zjawiskiem korzystnym, zapobiegającym stratom azotu mineralnego glebowego na drodze przemieszczania w głąb profilu wraz z wodą infiltrującą bądź utracie jako azotu cząsteczkowego N2 na drodze procesu denitryfikacji (Rutting i in. 2011). Powstanie jonu amonowego (słabej zasady amonowej) powoduje dodatkowo wzrost pH gleby (rys. 1).

Denitryfikacja jest procesem polegającym na redukcji azotanów do azotu (Firestone, 1982). Proces zachodzi w warunkach beztlenowych i jest silnie hamowany przez dostęp tlenu. Podczas reakcji redukcji jonu azotanowego NO3 do gazowej formy N2 powstaje wzrost zasadowości, redukcja 1 g N – NO3 zapewnia powstanie zasadowości równoważnej 3,57 g CaCO3 (Niżyńska 2005). Jednymi z wielu bakterii denitryfikujących są bakterie Bacillus  licheniformis (Verbaendert et al., 2011), mające wpływ na podnoszenie pH gleby. Bakterie na drodze procesu amonifikacji – odłączania grup aminowych od szkieletu węglowego, powodują krótkotrwałe podniesienie pH, dzięki obecności tych grup. Utrzymanie dynamiki procesów powstawania kationów azotowych zapewnia stan podwyższonego pH  w glebie.

Rys. 1 Wpływ dodatku mikroorganizmów na efektywność podwyższania pH gleby

 

W jaki sposób Caltech Life wpływa na zwiększenie plonów?

Główny mechanizm zwiększania  przyrostów biomasy roślin to wydzielanie hormonów wzrostu pobudzających rośliny oraz zwiększenie ilości korzeni przypadających na jednostkę objętości gleby, a poprzez to wyższa zdolność do zasilania części nadziemnych w wodę oraz składniki mineralne.

W warunkach naturalnych wzrost i rozwój roślin często jest wspomagany jest przez mikroorganizmy tzw. bakterie promujące wzrost roślin . Nazwą tą określamy wszystkie grupy bakterii, które poprzez różnorodne mechanizmy pozytywnie oddziaływają na rozwój roślin (Napora et al., 2015).

Bezpośrednia stymulacja wzrostu roślin polega na produkcji hormonów roślinnych. Hormony roślinne możemy podzielić na: cytokininy, auksyny, gibereliny. Cytokininy regulują także wzrost pędu głównego i pędów bocznych oraz korzenia głównego i korzeni bocznych. Auksyny stymulują kiełkowanie nasion i bulw, inicjują tworzenie korzeni. Gibereliny odpowiadają za przerwanie spoczynku i kiełkowanie nasion, wzrost łodygi na długość, kwitnięcie i rozwój kwiatów, wzrost korzenia i włośników korzeniowych, żywotność pyłku, rozwój owoców.

Według Arkhipovej (2005) zaszczepienie sałaty bakteriami B. subtilis, które wytwarzają cytokininy spowodowało wzrost masy pędu i korzeni o 30% w ciągu 8 dni.

W badaniach Egorshina (2012) z nasion inokulowanych w B. subtilis wyrosła pszenica o większej długości korzenia w porównaniu do kontroli o 14%, zaś długość pędu była większa o 17% w porównaniu do kontroli (Przykład Rys 2).

Według wyników Lim et al., (2009) B. licheniformis i B. subtilis stymulują kiełkowanie nasion i wzrost korzeni czerwonej papryki, pomidora, zielonej cebuli i szpinaku. Wykazano, że B. licheniformis i B. subtilis wytwarzają auksyny, substancje przeciwgrzybowe, siderofory i są zdolne do rozpuszczania fosforanów.

Rys. 2  Wzrost korzeni pszenicy pod wpływem dodatku mikroorganizmów do strefy korzeniowej; po lewej stronie reakcja systemu korzeniowego pod wpływem mikroorganizmów, po prawej kontrola

 

Rys. 3 Siewki buraka cukrowego

Rys. 4 Korzenie marchwi; z lewej brak dodatku mikroorganizmów, z prawej dodatek mikroorganizmów

 

Rys. 5 Test laboratoryjny – ograniczenie rozwoju grzybni w obecności bakterii Bacillus spp. szalki z lewej w dwóch kolumnach przedstawiają rozwój grzybni, szalki z prawej oznaczone w ramce – brak rozwoju grzybni

Jak stosować Caltech Life?

  • Podstawowa dawka od 250 do 500 kg/ha przedsiewnie oraz pogłównie;
  • Zaleca się ilość od 500 do 1000 kg/ha (wyższą dawkę zaleca się dla gleb mozaikowych o niskim pH);
  • Wysiew równomierny po powierzchni pola przy użyciu dostępnych rozsiewaczy
  • Może być stosowany przez cały rok w zależności od potrzeb, organizacji prac polowych i zabiegów agrotechnicznych;
  • Optymalny termin: od wiosny do jesieni, z pominięciem okresów przymrozków, mrozu oraz pokrywy śnieżnej

Jesteś zainteresowany produktem? Zapraszamy do sklepu

Literatura

  1. Arkhipova, T. N., Veselov, S. U., Melentiev, A. I., Martynenko, E. V., & Kudoyarova, G. R. (2005). Ability of bacterium Bacillus subtilis to produce cytokinins and to influence the growth and endogenous hormone content of lettuce plants. Plant and Soil, 272(1-2), 201-209
  2. Borriss Rainer, 2011: Use of Plant-AssociatedBacillusStrainsas Biofertilizers and Biocontrol Agentsin Agriculture. Bacterial Genetics/Institute of Biology, Humboldt University Berlin, Chausseestr. 117, 10155 Berlin, Germany
  3. Egorshina, A. A., Khairullin, R. M., Sakhabutdinova, A. R., & Luk’Yantsev, M. A. (2012). Involvement of phytohormones in the development of interaction between wheat seedlings and endophytic Bacillus subtilis strain 11BM. Russian Journal of Plant Physiology, 59(1), 134-140.
  4. Firestone, M. K. (1982). Biological denitrification. Nitrogen in agricultural soils, 22, 289-326.
  5. Goswami D., Thakker J.N., Dhandhukia P.C. 2016: Portraying mechanics of plant growth promoting bacteria PGPR; a review Cogent Food Agriculture 2, 1127500.
  6. Kokalis-Burelle N, J.W. Kloepper, M.S. Reddy, 2006: Plant growth-promoting rhizobacteria as transplant amendments and their effects on indigenous rhizosphere microorganisms. Applied Soil Ecology 31, 91–100.
  7. Lim, J. H., & Kim, S. D. (2009). Synergistic plant growth promotion by the indigenous auxins-producing PGPR Bacillus subtilis AH18 and Bacillus licheniforims K11. Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 52(5), 531-538.
  8. Napora, A., Kacprzak, M., Nowak, K., & Grobelak, A. (2015). Wpływ bakterii endofitycznych na promowanie wzrostu roślin w warunkach stresowych. Postępy Biochemii, 398-402.
  9. Niżyńska Aleksandra, 2005: Denitryfikacja azotanów w wodach podziemnych. Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska. Wrocław. Praca doktorska.
  10. Rutting T. P. Boeckx, C. Muller, and L. Klemedtsson, 2011: Assessment of the importance of dissimilatory nitrate reduction to ammonium for the terrestrial nitrogen cycle. Biogeosciences, 8, 1779–1791.
  11. Silver, W. L., Herman, D. J., & Firestone, M. K. (2001). Dissimilatory nitrate reduction to ammonium in upland tropical forest soils. Ecology, 82(9), 2410-2416
  12. ŠImek, M., & Cooper, J. E. (2002). The influence of soil pH on denitrification: progress towards the understanding of this interaction over the last 50 years. European Journal of Soil Science, 53(3), 345-354.
  13. Verbaendert, I., Boon, N., De Vos, P., & Heylen, K. (2011). Denitrification is a common feature among members of the genus Bacillus. Systematic and Applied Microbiology, 34(5), 385-391
  14. Yao A.V., Bochow H., Karimov S., Boturov S., Sanginboy S., Sharipov K.A., 2005: Effect of FZB 24® Bacillus subtilis as a biofertilizer on cotton yields in field tests. Archives of Phytopathology and Plant Protection, 39 (4); 323 – 328.

Autorzy

mgr Anna Danylczenko

dr Tomasz Niedziński