Kasvien ritsosfäärimikrobiston monimuotoisuus ja sen hyödyntäminen

Abstract

Kasvien juurten vaikutusalueella, ritsosfäärissä, on runsas ja monimuotoinen maaperämikrobisto. Ritsosfääri eroaa ympäröivästä maasta monilta epäorgaanisilta ja orgaanisilta ominaisuuksiltaan. Juuret erittävät erilaisina juurieritteinä eli eksudaatteina noin 10 prosenttia kasvin yhteyttämästä hiilestä. Mikrobiston on helpompi käyttää hyväkseen juurieritteitä kuin maan orgaanista ainesta, ja siksi ritsosfäärin mikrobiaktiivisuus on yleensä ympäröivää maata suurempi. Osa juurieritteistä on mikrobiston kannalta haitallisia, ja toisaalta ritsosfäärin mikrobistosta voi olla haittaa myös kasville. Kasvin kasvun kannalta hyödyllisiä ovat typen- ja fosforinsaannissa avustavat symbionttiset mikrobit ja muut ravinteiden ottoa tehostavat mikrobit. Kasvia hyödyttävät myös mikrobit, jotka tuottavat kasvua edistäviä yhdisteitä, sekä kasvitauteja estävät tai tukahduttavat mikrobit. Kasvien vaikutus maaperän mikrobiyhteisöjen rakenteeseen on voimakas. Juurieritteet määräävät paljolti ritsosfäärin mikrobien määrän ja laadun, ja mikrobiyhteisö onkin ritsosfäärissä erilainen kuin sen ulkopuolella. Juurten läheisyydessä mikrobiyhteisön lajikirjo on moninaisempi kuin juuren vaikutusalueen ulkopuolella. Juurieritteiden lisäksi ritsosfäärimikrobiston koostumukseen vaikuttavat kasvupaikan maaperän ominaisuudet ja sen luontaisen mikrobiston yhteisökoostumus. Myös siemenen mukana kulkeutuvilla mikrobeilla sekä mikrobeja syövillä alkueläimillä ja sukkulamadoilla voi olla merkitystä ritsosfäärin mikrobistoon. Kasvin yksi- ja monivuotisuus näkyy juuriston koossa ja kasvudynamiikassa kasvukauden aikana, jolloin se heijastuu myös ritsosfäärimikrobistoon. Peltomaan kykyä vastustaa tautimikrobeja voidaan vahvistaa lyhytaikaisesti komposti- ja katemateriaalien avulla ja lisäämällä maahan antagonistisia mikrobipreparaatteja. Pysyvämpi vaikutus saadaan, kun peltoympäristöä monimuotoistetaan viljelykierron avulla. Ritsosfäärimaan mikrobiyhteisöön on mahdollista vaikuttaa kasvilajivalinnalla, esimerkiksi ottamalla viljelyyn erikoiskasveja.

In the rhizosphere, soil microbial community is abundant and diverse. The rhizosphere differs from the surrounding soil by many inorganic and organic characteristics. The roots secrete various root exudates, which make up 10 % of the assimilated carbon. The root exudates are more easily utilized by microbes than the soil organic matter. That is why the microbial activity in the rhizosphere is usually grater the in the bulk soil. Some part of the root exudates may be harmful for microbes and, vice versa, some rhizosphere microbes may have harmful effects to the plants. For the crop growth, the most beneficial microbes are symbiotic microbes or other ones that improve plant nutrient (e.g. nitrogen or phosphorus) uptake. Other plant growth promoting microbes and antagonistic or suppressive biocontrol microbes are beneficial to the crop growth, as well. The impact of plants on soil microbial community structure is great. The root exudates largely determine the amount and quality of rhizosphere microbes. Typically, microbial community is different and more diverse in the rhizosphere than in the bulk soil. In addition to the root exudates, the rhizosphere microbial community composition is influenced by the site specific characteristics and initial microbial community. The microbes attached to the seeds and predatory microfauna may have an impact on soil microbial communities, too. The size and growth dynamics of root systems are different with annual and perennial crop species and this is reflected to the rhizosphere microbial communities. The applications of different compost and mulch materials or antagonistic microbial preparations may give a transient ability of arable soil to resist pathogenic microbes. More permanent impact can be reached, if the agroecosystem is being diversified by crop rotation. It is possible to influence the soil microbial community by choosing certain crop species e.g. by cultivating special crops.