TEMA: BIOLOGI
39 Plantevækst I – rødder og rodzonens betydning
Interaktioner i rodzonen og betydningen for næringsstoffer
Mykorrhizasvampe står for størstedelen af P-optagelsen hos majs og kan sammen med andre
mikroorganismer bidrage til en mere bæredygtig majsdyrkning.
Forskningsspecialist Iver Jakobsen1, seniorforsker Mette Grønlund, videnskabelig assistent Simon Fiil Svane2 &
ph.d.-studerende Fabio Battini3
1
DTU Kemiteknik
2
Københavns Universitet, Plante- og Miljøvidenskab
3
Pisa Universitet og DTU Kemiteknik
[email protected]
bidrage til at forøge tilgængeligheden. Det drejer sig om de
symbiotiske arbuskulære mykorrhiza (AM)-svampe og om
heterotrofe svampe og bakterier,
de såkaldt P-mobiliserende mikroorganismer (PMM).
Fosfat-transportproteiner i
rodoverfladen udtømmer effektivt fosfat opløst i jordvandet
omkring rødderne (figur 1, den
midterste hvide zone), og røddernes adgang til P er herefter
begrænset af en relativ langsom
frigørelse af P fra jordens for-
De kendte reserver af råfosfat
forventes at være opbrugt inden
for 100-300 år og fosfor(P)-gødning kan blive en mangelvare
og dyrt i indkøb. Der kan spares
på P-gødningen, hvis det bliver
muligt at udnytte jordens lager
af gødnings-P samt i højere grad
at tilbageføre og udnytte P i restprodukter fra spildevandsrensning og bioenergiproduktion.
De nævnte P-puljer er generelt
svært tilgængelige for planterne, men mikroorganismer i og
omkring planterødderne kan
Planterod
skellige P puljer. AM-svampene
koloniserer cellerne i rodbarken
og har et mycelium, som breder
sig langt ud i jorden og dermed
giver adgang til fosfor i det jordvolumen, der ligger uden for
rhizosfæren (figur 1). I modsætning til AM-svampe, er PMM i
stand til at udskille syrer og fosfataser, som kan frigøre P fra
uorganiske og organiske P forbindelser (figur 1).
En kombineret og styret
udnyttelse af AM-svampe og
PMM kan vise sig at være vigtig
Jordvolumen
Rhizosfære
Rodhår
P-optagelse
Rodudsondringer
Sukker
Organiske syrer
H -ioner
+
Diffusion
Rhizosfæremikroorganismer
Organiske syrer
Desorption
Solubilisering
Jordvæske P
(Pi og Po)
Absorberet P (Pi)
Mineralsk P (Pi)
H+ - ioner
Sideroforer
Sideroforer
Mineralisering
Fosfataser
Fosfataser
Solubilisering
Organisk P (Po)
Mykorrhizasvampe
Figur 1. Skematisk fremstilling af rhizosfære-processer, som påvirker tilgængeligheden af fosfor i jord. Foto i højre side viser en rod med
rodhår og mycelium af mykorrhizasvampe.
2015
174
Se PowerPoint-show med indlæg på www.plantekongres.dk
TEMA: BIOLOGI
Plantevækst I – rødder og rodzonens betydning
for at effektivisere udnyttelsen
af jordens P-puljer. Potentialet
illustreres her med resultater fra
forsøg med majs. Majsrødder er
altid koloniseret af AM-svampe,
men det er vigtigt, at det foregår tidligt, hvor majsvæksten er
mest følsom for fosformangel.
Den tidlige rod-kolonisering
afhænger af jordens indhold
af sporer og mycelium af AMsvampe på såtidspunktet. Her
er det vigtigt at vælge en AMafgrøde som forfrugt, f.eks. kløvergræs, samt at minimere mekanisk jordbearbejdning, som
vil forstyrre det ellers intakte
AM-mycelium i jorden. Potteforsøg ved DTU har vist, at
AM-svampe bidrager til P-optagelsen allerede 14 dage efter
såning.
Majs vokser dårligt ved lave fosfortal (Pt<2), hvis rødderne ikke er koloniseret med
AM-svampe, hvorimod man
ofte ser en vækstdepression
ved Pt >4-5 (figur 2). I en modelplante for græs, Brachypodium disctachyon, kunne en tilsvarende vækstdepression ved
højt Pt ophæves af en forhøjet
atmosfærisk CO2 koncentration. Det er derfor sandsynligt,
at vækstdepressionen skyldes
svampens forbrug af plantens
kulhydrater, når svampen ikke
bidrager med ekstra P til planten.
I den forbindelse er det overraskende, at selv ved det høje Pniveau blev omkring halvdelen
af plantens samlede P-optagelse
leveret via AM-svampens mycelium. Den ’skjulte’ P-optagelse via svampen kan måles,
når jorden i et rodfrit jordvolumen er mærket med radioaktivt
P. AM-svampene kan altså have
en væsentlig andel i P-optagelsen, selv når de ikke har nogen
Figur 2. Mykorrhiza øger væksten af to majs-linjer (Oh43 og Hp301) ved lave fosfortal og
har en negativ effekt ved høje fosfortal. NM: uden mykorrhiza; AM: med mykorrhiza.
Figur 3. To ud af tre PMM-bakterier (B1-B3) isoleret fra mykorrhizasvampe øger væksten af
majs dyrket uden mykorrhiza (NM), men bakterierne har ikke nogen klar effekt hos planter
med mykorrhiza (AM).
effekt på den totale P-optagelse eller på væksten. Der er en
stor sorts- og genotypevariation
i omfanget af AM-kolonisering
hos majs, og DTU-forsøgene
har påvist en betydelig variation
i AM-svampes effekt på væksten af 6 indavlede majslinjer og
i tolerancen over for et lavt P-niveau (figur 2 viser resultater for
to af linjerne). Samlet set tyder
resultaterne på, at der eksisterer
et forædlingsperspektiv for optimering af AM-effekten.
Nye europæiske forsøg bekræfter AM-svampes betydning
for P-optagelsen hos majs under
markforhold: en mutation i den
AM-specifikke P transportvej
medførte en stærkt reduceret P
optagelse, en AM-stimulerende
efterafgrøde havde en gunstig
effekt på væksten af efterfølgen-
Se PowerPoint-show med indlæg på www.plantekongres.dk
de majs og podning med AMsvampe og med PMM-bakterier
havde begge en positiv effekt. I
den sammenhæng har DTU-forsøg vist, at to ud af tre PMMbakteriestammer, isoleret fra
AM-svampesporer, stimulerede væksten af majs dyrket uden
AM-svampe. Hos AM-planter
var der ikke nogen tydelig effekt af bakterierne (figur 3). Mekanismerne søges identificeret i
igangværende forskning.
■
2015
175
39