jest trzecim makroelementem niezbędnym do wzrostu i rozwoju roślin. Pierwiastek ten odgrywa istotną rolę w wielu procesach fizjologicznych i metabolicznych zachodzących w roślinie.
Potas (K) bierze udział w:
Odpowiednia ilość potasu (K) jest niezbędna roślinom między innymi do:
Potas (K) warunkuje również odporność roślin na:
Zwykle objawy niedoboru potasu występują początkowo na dolnych liściach rośliny i przesuwają się ku górze wraz ze wzrostem nasilenia niedoboru. Przejawiają się:
Szybkie wyczerpywanie się składników pokarmowych z gleby spowodowane intensywną uprawą roślin, w połączeniu z brakiem skutecznych zabiegów uzupełniania potasu spowodowało rosnący niedobór tego pierwiastka w glebie. Aby przezwyciężyć te ograniczenia i utrzymać odpowiednią zawartość K, warunkującą utrzymanie produkcji roślinnej na optymalnym poziomie koniecznym staje się stosowanie biopreparatów mikrobiologicznych, opartych na mikroorganizmach z gatunku Bacillus mucilaginosus, które odgrywają kluczową rolę w naturalnym cyklu potasu i w szybkiej solubilizacji (rozpuszczaniu) nierozpuszczalnych minerałów zawierających potas.
W glebach średnich i ciężkich, uznanych za zasobne w K, ponad 50% tego pierwiastka pobieranego przez rośliny w postaci kationów (K+) występuje w formie niedostępnej. Najczęściej występuje on bowiem w postaci niedostępnych dla roślin glinokrzemianów i krzemianów, jak również wchodzi w skład żywej i martwej biomasy mikroorganizmów glebowych.
W obliczu Europejskiej Strategii Bioróżnorodności (2020) wykorzystanie pożytecznych mikroorganizmów zdolnych do rozpuszczenia rodzimych minerałów potasu, a tym samym przekształcania ich w formę możliwą do pobrania przez rośliny to doskonała alternatywa dla nawozów syntetycznych.
Niedobory tego ważnego makroskładnika w glebie świadczyć może wiele cech morfologicznych roślin, między innymi takich jak:
Wykazano, że omawiane bakterie zdolne są również do udostępniania roślinom jonów fosforanowych (H2PO4- - dostępne formy fosforu) z nierozpuszczalnych minerałów fosforowych występujących w glebie (efektywnie rozpuszczają trudnodostępne formy fosforu), takich jak:
Całkowita zawartość fosforu w glebach uprawnych wynosi od 500 do 800 mg P/kg, jednakże jednie od 0,03 do do 0,5 mg P/kg gleby występuje jako przyswajalny fosfor dla roślin (co stanowi odpowiednik 0,00375%-0,01% fosforu zawartego w glebie do możliwego do pobrania przez rośliny).
Bakterie należące do gatunku Bacillus mucilaginosus cechują zdolności między innymi do udostępniania roślinom jonów potasu z trudno rozpuszczalnych minerałów krzemianowych występujących w glebie, co jest świetnym uzupełnieniem form mineralnych (np. nawozów potasowych). Niniejszy mechanizm oparty jest na wydzielaniu przez bakterie kwasów (kwasy organiczne oraz enzymy) cytrynowego, winowego i szczawiowego, które solubilizują (rozpuszczają) minerały K.
Efektywność tego procesu związana jest z pozakomórkową produkcją polisacharydów (wielocukrów) przez Bacillus mucilaginosus. Polisacharydy umożliwiają tworzenie kompleksów bakterie-minerały K, dodatkowo silnie adsorbują produkowane przez Bacillus mucilaginosus kwasy organiczne, co prowadzi do tworzenia w pobliżu minerałów obszarów o wysokich stężeniach kwasów, to z kolei ułatwia ich solubilizację (degradację) i przejście w formę przyswajalną dla roślin (K+).
Produkcja kwasów organicznych przez omawiane bakterie przyczynia się również do uwalniania dostępnych dla roślin jonów fosforanowych (H2PO4-) z nierozpuszczalnych minerałów fosforowych występujących w glebie.
Bakterie B. mucilaginosus zaliczane są do grupy mikroorganizmów promujących wzrost roślin (PGPR – Plant Growth Promoting Rhizobacteria) (Schemat 1). Produkcja przez bakterie PGPR fitohormonów (auksyn, cytokinin i giberelin) oraz obniżenie stężenia etylenu w roślinach skutkuje przyrostem masy korzeni. Roślina przylega wówczas do gleby większą powierzchnią, co prowadzi do bardziej efektywnego pobierania składników odżywczych.
Bacillus sp. ograniczają lub zapobiegają również rozwojowi niektórych patogenów roślinnych. Proces ten polega na produkcji bakteriocyn, antybiotyków oraz sideroforów, które blokują pobieranie żelaza z gleby przez patogeny, jak również konkurencji o niszę ekologiczną, czy syntezie enzymów rozkładających ścianę komórkową grzybów chorobotwórczych.
Obecność bakterii Bacillus sp. w ryzosferze roślin prowadzi do stanu nazywanego indukowaną odpornością systemiczną (ISR), czyli stanu zwiększonej odporności roślin na większość typów patogenów i szkodników, takich jak wirusy, bakterie, grzyby, nicienie i owady. Raz wzbudzona odporność zapewnia ochronę całej rośliny nawet przez większą część jej życia.
Jedną z cech która sprawia, że mikroorganizmy (szczepy bakterii) te są chętnie wykorzystywane w produkcji roślinnej (w uzupełnieniu nawozów mineralnych) jest zdolność do produkcji endospor (form przetrwalnych), które umożliwiają im przeżycie w trudnych warunkach środowiskowych (susza, przymrozki, zbyt wysoka temperatura, brak substancji odżywczych itp.). Dlatego też preparaty mikrobiologiczne produkowane na bazie bakterii Bacillus sp. cechuje długi okres trwałości. Również po wprowadzeniu ich do gleby w momencie zapanowania niekorzystnych warunków proces sporulacji zapewnia im przetrwanie, jak również ponowne namnożenie w miarę stabilizacji warunków środowiskowych. Ponadto Bacillus sp. charakteryzują się dużą szybkością wzrostu i wydajnym systemem syntezy białek zewnątrzkomórkowych, odgrywających istotna rolę m.in. w niszczeniu patogenów roślinnych.
Zarówno mechanizm rozpuszczania potasu i fosforu przez B. mucilaginosus, jak również inne ich właściwości przyczyniające się do promowania wzrostu roślin zależą od wielu czynników, takich jak:
Omawiane bakterie, to mikroorganizmy tlenowe, dla których optymalna temperatura wzrostu wynosi około 25oC, natomiast pH jest zbliżone do wartości 7, dlatego w takich warunkach wyżej wspomniane procesy będą zachodziły najintensywniej (patrz zalecenia stosowania na dole strony).
Wykazano, że zaprawianie nasion i sadzonek roślin, jak również doglebowa aplikacja Bacillus mucilaginosus poprzez stymulację wzrostu korzeni lub/i wydłużania się włośników, spowodowane większą dostępnością potasu, jak również fosforu przyczynia się do zwiększenia kiełkowania, wigoru siewek, wzrostu roślin, a tym samym plonu roślin.
Stosowanie bakterii B. mucilaginosus w uprawach roślin o znaczeniu gospodarczym (m.in. kukurydzy, pszenicy, ziemniaków, soi, sorgo), jak również warzyw (m.in. pomidorów, fasoli, ogórków) może powodować 13-15% wzrostu dostępności potasu w glebie. Ponadto bakterie solubilizujące fosfor mogą powodować wzrost jego zawartości w glebie nawet o 40 kg w czystej formie na 1 hektar, co w obu przypadkach przekłada się na wzrost plonów roślin nawet o 20%.
Biorąc pod uwagę powyższe, preparaty bakteryjne przekształcające nieprzyswajalne formy fosforu do postaci łatwo dostępnych, może być stosowany z powodzeniem jako perfekcyjne uzupełnienie mineralnego nawożenia fosforowego i potasowego.
Właściwości biochemiczne Bacillus mucilaginosus sprawiają, że niniejsze bakterie mogą znaleźć zastosowanie w poprawie stanu zdrowia gleb ubogich w potas lub/i fosfor, co ma ogromne znaczenie dla zrównoważonego rolnictwa.
Mechanizm rozpuszczania potasu i fosforu przez mikroorganizmy jest jednakże złożonym procesem, na który wpływa wiele czynników, w szczególności stan odżywienia gleby i jej odczyn. Dlatego w celu optymalizacji działania Bacillus mucilaginosus istotna jest kontrola składu chemicznego gleby, stosowanie odpowiednio zbilansowanego nawożenia organicznego oraz regulacja pH gleby.
Z punktu widzenia rolnictwa precyzyjnego, ochrony środowiska, jak również ochrony zdrowia ludzi i zwierząt stosowanie Bacillus mucilaginosus jest doskonałą alternatywą dla nawozów syntetycznych, umożliwiającą dodatkowo ograniczenie zużycia chemicznych środków ochrony roślin.
Autorka: Dr hab. Agnieszka Wolna-Maruwka prof. UPP
Jednym z preparatów dostępnych na rynku jest Free PK od firmy Gaiago. Preparat z wysokim stężeniem bakterii Bacillus mucilaginosus (JTK na litr produktu) pozwala osiągnąć bardzo dobre efekty, takie jak:
Dawka produktu:
Free PK jest przeznaczone do stosowania we wszystkich uprawach rolniczych i ogrodniczych:
Skład produktu
Bacillus mucilaginosus CFU / l: min. 6 x 10^10
