Što je bakterizacija (inokulacija) leguminoza?

Unosom  prethodno selekcioniranih i najučinkovitijih sojeva kvržičnih bakterija na sjeme biljke, može se osigurati učinkovita nodulacija leguminoza od najranijih faza razvoja biljke i osigurati maksimalna učinkovitost vezanja atmosferskog dušika. Ovaj postupak naziva se bakterizacija (inokulacija) i iznimno je važna pod uvjetima koji prevladavaju u mnogim područjima budući da biljke često ne fiksiraju dovoljno dušika što je posljedica nepovoljnih uvjeta u tlu koji otežavaju preživljavanje kvržičnih bakterija.

Zašto je bakterizacija neophodna?

Bez bakterizacije, u tlima na kojima nikad nije prije uzgajana odgovarajuća leguminoza,  može doći do izostanka fiksacije obzirom da nema bakterija koje bi inficirale korijen. Na tlima gdje je usjev nedavno uzgajan, nativne (autohtone) bakterije mogu osigurati određeni nivo fiksacije, ali često te bakterije nisu odgovarajućih svojstava za postizanje većih prinosa.

Također, dulji prekomjerno vlažni ili sušni periodi mogu štetno djelovati na populaciju kvržičnih bakterija kao i kisela reakcija tla. Odgovarajući agrotehnički zahvati mogu  negativno djelovati u ranim fazama razvoja leguminoza što može reducirati proces nastanka kvržica na korijenu leguminoza.  Zbijeno tlo i niže temperature tla reduciraju nodulaciju i prema tome, bakterzacija postaje važnija za proizvodnju.

Koje su prednosti bakterizacije?

Povećanjem količine fiksiranog dušika, uzgajivači ostvaruju brojne kratkoročne i dugoročne koristi. Bakterizacijom se nadoknađuje nedostatak dušika bez potrebe za unošenjem mineralnog dušika. Obzirom da je dušik često ograničavajući faktor za postizanje visokih prinosa, bakterizacija osigurava ekonomski atraktivnu alternativu drugim izvorima dušika kao što su mineralna gnojiva. Primjena mineralnog dušika je skupa, zahtijeva utrošak vremena i može imati negativne ekološke posljedice. Biološka fiksacija dušika je vrlo učinkovita i količina vezanog dušika je direktno povezana sa rastom usjeva – ne dolazi do gubitaka i rasipanja. Bakterizacija otklanja rizik da će se fiksirati male količine dušika odnosno da će fiksacija izostati (zbog slabe zastupljenosti rizobija u tlu), ili da će proces biti neučinkovit (zbog loših karakteristika nativnih bakterijskih sojeva). Bakterizacijja također osigurava da infekcija korijena počinje ubrzo nakon nicanja, na taj način čineći dušik dostupnim biljkama u ranim fazama njihovog razvoja.

Rani nastanak kvržica (nodula) na korijenu graha dva tjedna nakon sjetve

Zbog čega je važna selekcija kvržičnih bakterija?

Svaki leguminozni usjev zahtijeva specifičnu vrstu kvržičnih bakterija koja jedino može stvoriti učinkovite kvržice na korijenu navedene biljne vrste. Na primjer, one vrste kvržičnih bakterija koje učinkovito noduliraju soju ne mogu stvoriti kvržice na lucerni. Za optimalne rezultate, mikrobna vrsta koja se koristi za pripremu preparata za bakterizaciju mora biti specifična za biljku domaćina, a čak i između učinkovitih sojeva određene bakterijske vrste neki će davati neusporedivo bolje rezultate od drugih.

Određeni bakterijski sojevi stvaraju kvržice koje osiguravaju male ili nikakve koristi za rast biljaka. Nativni (autohtoni)  sojevi u tlu su vrlo često takvih karakteristika. Proces selekcije novih i boljih sojeva zahtijevaju izolaciju bakterijskih sojeva iz kvržica i nakon toga testiranje njihove sposobnosti fiksacije dušika kao i niza drugih karakteristika o kojima ovisi uspjeh bakterizacije.

Primjenom mikrobioloških preparata (inokulanata) unose se visoko kvalitetni, selekcionirani bakterijski sojevi koji povećavaju sposobnost biljke za fiksacijom  većih količina atmosferskog dušika.

Bakterizacija soje različitim sojevima Bradyrhizobium japonicum iz kolekcije sojeva Zavoda za mikrobiologiju.

Vegetacijski pokus u plasteniku (Agronomski fakultet) . Provjera simbiozne učinkovitosti i kompatibilnosti sojeva kvržičnih bakterija sa različitim sortama graha

Selekcija sojeva kvržičnih bakterija za inokulaciju lucerne  uključuje provjeru simbiozne učinkovitosti  različitih sojeva u poljskim pokusima.

O čemu ovisi uspjeh bakterizacije?

Uspjeh bakterizacije ovisi o karakteristikama  sojeva kvržičnih bakterija koji se koriste za pripremu preparata, o sorti biljke domaćina, o agroekološkim uvjetima kao i o primijenjenim agrotehničkim zahvatima.

Sojevi kvržičnih  bakterija se međusobno značajno razlikuju po slijedećim svojstvima:

1. konkurentnoj sposobnosti (kompeticiji) komercijalnih sojeva iz cjepiva sa nativnim bakterijama u tlu ;
2. simbioznoj učinkovitosti odnosno po svom kapacitetu fiksacije dušika
3. po sposobnosti adaptacije na nepovoljne uvjete u tlu
4. po kompatibilnosti sa biljkom domaćinom

Neke bakterije mogu biti visoko kompetitivne i stvoriti kvržice na korijenu leguminoza, ali nemaju sposobnost fiksacije visokih doza dušika. U nekim slučajevima, kao što je slučaj sa nativnim (autohtonim) bakterijama, leguminozni usjevi mogu potrošiti velike količine energije za stvaranje kvržica u kojima se ne odvija proces fiksacije (tzv. neučinkovite kvržice). Ova činjenica dodatno naglašava potrebu za selekcijom komercijalnih sojeva.

Kako provjeriti učinkovitost bakterizacije i fiksacije dušika?

Praćenje utjecaja bakterizacije na fiksaciju dušika je jednostavan proces. Približno četiri do šest tjedana nakon sjetve, potrebno je pažljivo iskopati biljku. Kvržice su lagano pričvršćene za korijen biljke, tako da je potrebna pažnja kod odstranjivanja okolnog tla. Uranjanje korijena u vodu će olakšati postupak.

Pravilna primjena mikrobnog preparata (inokulanta) trebala bi rezultirati kvržicama koje se razvijaju na primarnom i lateralnom korijenju. Kako biljka sazrijeva, povećava se veličina i broj kvržica. Pojavljivanje svega nekoliko kvržica, može biti indikacija problema koji je posljedica biljnog stresa.

S druge strane, veliki broj kvržica nije garancija učinkovite fiksacije, obzirom da i nativne rizobije mogu stvoriti brojne kvržice. U kvržicama koje stvaraju nativne rizobije odvija se najčešće znatno slabija fiksacija dušika u odnosu na kvržice koje stvaraju komercijalni sojevi iz cjepiva.

Potrebno je prerezati kvržicu kako bi se procijenila učinkovitost fiksacije dušika. Ukoliko je kvržica na presjeku intenzivno crvene boje znači da je kvržica aktivna odnosno da se u njoj odvija proces fiksacije dušika. Ukoliko je na presjeku kvržica blijeda, bijele ili zelenkaste boje to znači da je kvržica neučinkovita i da se u njoj ili odvija vrlo slaba ili se uopće ne odvija fiksacija dušika. Crvena odnosno ružičasta boja potječe od leghemoglobina, pigmenta koji sadrži željezo i koji je neophodan za fiksaciju dušika. Kvržica mora biti crvena ako se u njoj odvija učinkovita fiksacija dušika.

Čak i bez vađenja korijena, određeni vizualni znakovi su prisutni. Na primjer, biljke mogu biti tamno zelene ili različite nijanse žućkaste boje. Svjetlije boje lišća mogu značiti nedostatnu opskrbu biljke dušikom što dovodi i do niskih zakržljalih biljaka.

Učinkovita (aktivna) kvržica u kojoj se odvija proces fiksacije atmosferskog dušika