Rhizosféra odkrývá svá tajemství

Kořeny plodin výraznou měrou stimulují intenzitu aktivity půdního edafonu. Houby a bakterie vzájemně působí na rostlinu, tato interakce vede k prospěšným aktivitám.

Rostliny svojí činností vykazují přínosné, biologicky významné aktivity. Mohou měnit své prostředí na fyzikální, chemické a biologické úrovni v jejich nadzemní části, ale také v rhizosféře, tedy v bezprostřední blízkosti kořenů. „Standardně se uvádí, že 10 % sloučenin uhlíku, které rostlina produkuje během svého života fotosyntézou, se uvolňuje kořeny do půdy. Avšak tento podíl může dosáhnout až 30 %“, vysvětluje ve své práci Philippe Hinsinger z Národního ústavu zemědělského výzkumu (INRA) v Montpellier, jehož názory v tomto článku přinášíme. Tyto kořenové exudáty stimulují aktivitu půdních mikroorganismů, čehož rostlina využívá ke svému prospěchu. Podíváme-li se na živiny. Například fosfor je v půdě vystaven procesům, které se odehrávají v rhizosféře a umožňují jeho zpřístupnění pro rostliny. Ačkoli je tento prvek v půdě přítomen, většina fosforu není pro rostliny přístupná a díky jeho malé mobilitě je jeho chemismus v rhizosféře ve svých důsledcích velmi důležitý.
„V půdě je 20 až 40 % fosforu přítomno v organické podobě. Ke zpřístupnění fosforu je nutná mineralizace, na které se mikroorganismy podílejí pomocí enzymů, tzv. fosfatáz. Rostlina, aby zvýšila množství dostupného fosforu je  schopna stimulovat aktivitu těchto mikroorganismů v těsné blízkosti kořene.“ Samotná rostlina může produkovat fosfatázy na svých kořenech, avšak s menší účinností než mikroorganismy. Kořenové exudáty také podporují výskyt hub, které jsou schopny vytvářet mykorhizu (viz níže) pro zlepšení zakořenění rostliny do půdy a intenzivnější absorpci živin.

Ochrana proti chorobám a škůdcům

„Vzhledem ke slabým vyhlídkám na zásoby fosfátů ve světě, které budou vyčerpány během několika desetiletí, se půdní organismy stávají důležitou součástí mobilizace fosforu pro výživu rostlin“, uvádí Daniel Wipf, vědec z Národního ústavu zemědělského výzkumu (INRA) v Dijonu.

Kořeny jsou schopné aktivovat  společenství, která jsou s nimi spojená, molekulárními stimuly: s cílem zlepšit výživný stav rostlin  ochránit rostliny před patogeny, například skupinou bakterií PGPR (plant growth promoting rhizobacteria).  
Železo je stopový prvek vykazující významnou důležitost pro metabolické procesy rostlin. V souvislosti s železem lze mezi jednotlivými půdními  mikroorganismy pozorovat konkurenční prostředí. Bakterie rhizosféry stimulované kořenovými exudáty jsou schopny uvolňovat do prostředí komplexy železa (siderofory). Díky tomu je tento prvek dostupný pro samotné bakterie, ale již ne pro jiné mikroorganismy, nad kterými mají tímto bakterie převahu, včetně patogenních. Kromě této nepřímé kontroly telurických patogenů produkují bakterie v blízkosti kořenů antibiotika, která snižují virulenci patogenů.

Rostlina má tedy schopnost reagovat na napadení škůdci v rhizosféře.

„Kořeny mohou vylučovat těkavé látky, které jsou schopné se rozšířit do půdy na velké vzdálenosti."

Jak uvádí Philippe Hinsinger, pokusy realizované v Americe ukázaly, že kukuřice po napadení larvami některých druhů hmyzu, vykazuje významné obranné mechanismy v podobě produkce specifických látek. Produkované plynné molekuly jsou zachyceny entomofágními hlísticemi, které se dostanou ke kořenům, aby mohly požírat larvy. Mohli bychom mluvit o způsobu komunikace rostlin s jejich spojenci - hlísticemi. Philippe Hinsinger je takto vnímá a přináší další příklady. „Luskoviny vysílají molekulární signály symbiotickým bakteriím pro tvorbu hlízek, ve kterých se může vázat vzdušný dusík. Mikroorganismy indukované rostlinami (PGPR) produkují růstové hormony, které podporují rozvětvení a prodloužení kořenů nebo mykorhizního mycelia.“

Lepidlo zlepšující strukturní vlastnosti a stabilitu půdy

Glykoproteiny produkované kořeny a některými mikroorganismy mohou pozitivně ovlivnit strukturu půdy. Tvoří sliz, který slouží proti vysychání. „Tyto makromolekuly mění vlastnosti půdní vody a udržují těsný kontakt mezi kořeny a půdou, což podporuje tok vody a živin. Mechanismus se liší podle rostlinného druhu, ale je dobře  patrný u obilovin, kde můžeme spatřit ochrannou vrstvu, která se drží na kořenech“, poukazuje Philippe Hinsinger. Tento sliz působí jako lepidlo stmelující minerální částice půdy.

Přispívá ke strukturní stabilitě půdy, která tak může lépe odolat erozi, rozpadu částic a sesuvu. U mykorhizních hub je tento typ molekuly nazýván glomalin. Tento sliz ovlivňuje působení kořenů, které udržují již existující strukturní pórovitost půdy. Mykorhiza si zaslouží samostatnou kapitolu. Symbióza mezi houbou a kořeny se vyskytuje u většiny rostlin, s výjimkou merlíkovitých (cukrová řepa, špenát...) a brukvovitých (řepka, hořčice ...). „Rostlina poskytuje houbě růstové látky a houba na oplátku dodává rostlině živiny a vodu a umožňuje rozšíření kořenového systému až o 7 cm od kořenů, informuje Jean-François Vian, akademický a výzkumný pracovník z Vyššího zemědělského ústavu (ISARA Lyon). Houbová vlákna (hyfy) jsou rovněž schopna využít mikroporézní prostředí půdy, které je kořenům rostlin nedostupné.“

„Na gram půdy připadá 2,5 až 20 m hyf, upřesňuje Daniel Wipf. Primární úlohou arbuskulárních mykorhíz (situace kdy houba proniká buňkami kořene do rostlin), které se vyskytují u 80% rostlinných druhů, je zvětšit objem využité půdy a tím zvýšit schopnost rostlin zachytit vodu a živiny 40 až 1 000 krát.“ Faktem zůstává, že kořeny zabírají v nejlepším případě několik procent objemu půdy.

Zvýšená kapacita využití půdy pomocí mykorhizy

Kromě zlepšení výživného stavu rostlin se mykorhiza podílí na ochraně před abiotickým stresem (nedostatek vody, sucho), ale také před biotickým. „Za předpokladu, že mykorhiza byla vytvořena před nástupem stresu, může tato synergie konkurovat půdními patogenům a  představuje výbornou bariérou proti napadení kořenů, informuje Daniel Wipf. Síť houbových vláken přispívá ke stabilizaci půdy před vyplavováním a erozí, stejně jako vylučováním glykoproteinů, které působí jako prospěšné lepidlo v půdě."

Nižší aktivita mykorhizy v podmínkách nevhodných osevních postupů

Lze konstatovat, že v konvenčním pěstování může docházet vlivem nevhodného osevního sledu k eliminaci pozitivní mykorhizy. Osevní postupy, kde kombinujeme luskoviny a pšenici nebo len a čirok představují aktivní mykorhizaci, která zvyšuje produkci biomasy. Racionálně zvolené osevní sledy je uzpůsobit vzhledem k použité plodině, odrůdě a půdně-klimatickému prostředí.
Výsledky se liší podle regionů.

Slabá účinnost mykorhizace je patrná především u nových odrůd, jejichž schopnost vytvářet aktivní mykorhizu se částečně vytratila. „Rostliny byly selektovány na základě schopnosti absorbovat živiny v neomezujících podmínkách, bez ohledu na půdní organismy", podotýká Daniel Wipf. Švýcarští vědci změřili účinky mykorhizace u jedenácti starých odrůd pšenice (před rokem 1975) a jedenácti nových odrůd (po roce 1975). Nárůst mykorhizy byl pozorován u osmi z jedenácti starých odrůd a pouze u jedné z jedenácti moderních odrůd“, uvádí vědec. Aktuálně se šlechtitelé začínají o toto téma intenzivněji zajímat a spolupracují s výzkumnými organizacemi specializujícími se na mykrohizu. Zatím se však nebere v úvahu schopnost aktivní mykorhizace jako selekční faktor.

Půda bez pokryvu pěstování nesvědčí

Cestou k  lepšímu dosažení prospěšných interakcí v rhizosféře je vyvarování se holé půdy.

„Je zcela nezbytné pokrýt půdu, aby neustále obsahovala kořeny“, poznamenává Virginie Riou ze zemědělské komory z regionu Pays de la Loire. „ Kořeny podstatnou měrou zasahují do trofického řetězce půdy“, dodává Jean- François Vian. z Vyššího zemědělského ústavu (ISARA Lyon). Zásadní je odpovídajícím způsobem vybrat vegetační pokryv a střídání vhodných plodin.

„U meziplodin je třeba se vyhnout pokryvům složených pouze z brukvovitých - hořčice, brukev řepák atd., protože jejich účinek je negativní na produkci mykorhizy. Pokryv obsahující alespoň malou část luskovin je vždy prospěšný“, radí Jean-François Vian.

Trávy jsou také zajímavé díky jejich provázanému kořenovému systému, který prospívá správné struktuře půdy.

Snížení mechanického narušení

Pokud v osevním postupu příliš často zrcadlíme plodiny čeledi brukvovité (řepka) a merlíkovité (řepa) dochází k nepříznivým jevům z hlediska tvorby mykorhizy.
„Přítomnost luskovin je užitečná, protože rhizospherická aktivita, kterou vytvářejí, je zajímavá pro stimulaci všech společenstev půdních organismů“, upřesňuje Jean-François Vian. Při hospodaření s půdou je ideální co nejvíce snížit mechanické narušení půdy.

„Společenství rhizosféry je bohatší v neorané půdě, a zejména při technologii přímého setí, což je prospěšné pro rozvoj mykorhizy." To však neznamená, že se mykorhiza v zorané půdě nevyskytuje. V bezorebných systémech je  mykorhiza schopna kolonizovat rostliny dříve, objasňuje odborník. Někdy jsou však principy špatně realizované minimalizační technologie, horší než jednou provedená orba. „Některé vstupy, zejména fungicidy (stejně jako minerální hnojiva), je účelné používat racionálním způsobem, aby fungování rhizosféry bylo optimální."