ningen for næringsstoffer
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
© Copyright 2024