Словник агронома / Агроекологія

Симбіоз

Симбіоз — тривале співіснування організмів різних видів, за якого обидва партнери отримують вигоду. Класичний агрономічний приклад — бобово-ризобіальний симбіоз: бульбочкові бактерії роду Rhizobium оселяються в коренях бобових, зв’язують молекулярний азот повітря й передають його рослині, а натомість живляться вуглеводами фотосинтезу.

Схема бобово-ризобіального симбіозу Ланцюг із чотирьох кроків: бобова рослина виділяє флавоноїди, ризобії інфікують корінь і утворюють бульбочки, фермент нітрогеназа перетворює азот повітря на аміак, рослина отримує доступний азот. Зворотна стрілка показує потік вуглеводів від рослини до бактерій. Бобово-ризобіальний симбіоз Атмосфера: N₂ — 78 % повітря

Бобова рослина корінь виділяє флавоноїди — хімічний сигнал

Ризобії інфікують корінь, формують бульбочки

Нітрогеназа N₂ → NH₃ у бульбочці, потребує енергії

Азот рослині амінокислоти, білок, урожай 50–200 кг N/га

сигнал розпізнано фіксація N₂ асиміляція

зворотний потік: вуглеводи фотосинтезу — «плата» бактеріям Рожевий зріз бульбочки (леггемоглобін) означає, що симбіоз працює
Азот повітря рослина засвоїти не може: розірвати потрійний зв’язок N≡N здатен лише бактеріальний фермент нітрогеназа всередині бульбочки. За цю роботу рослина віддає партнеру до 20 % свого фотосинтату. Схема: ЦІІАТ.

Як працює бобово-ризобіальна пара

Корінь бобової культури виділяє флавоноїди, на які реагують специфічні штами ризобій. Бактерії проникають через кореневі волоски, і рослина будує для них бульбочку — орган з обмеженим доступом кисню, бо нітрогеназа інактивується вільним O₂. Захищає фермент леггемоглобін, який і надає розрізу бульбочки характерного рожевого кольору.

Це важливо: Симбіоз чутливий до кислотності й вологи. За pH нижче 5,5 ризобії гинуть, тому на кислих ґрунтах інокуляція без вапнування марна. Бактеріальний препарат бояться прямого сонця й пересихання: обробляти насіння треба в затінку й висівати протягом кількох годин. Оптимум фіксації — pH 6,5–7,0 і вологий, добре аерований шар 0–20 см.

Інші симбіози в агроценозі

Бобові — не єдиний випадок. Арбускулярна мікориза сполучає гіфи грибів із коренями більшості культур і подає рослині фосфор та мікроелементи з об’єму ґрунту, недосяжного для кореневих волосків. Ендофітні бактерії живуть у тканинах злаків і продукують фітогормони, за дією близькі до регуляторів росту. Асоціативні азотфіксатори працюють у ризосфері без бульбочок, даючи скромніші, але стабільні 15–30 кг N/га.

Практичне значення для сівозміни

Бобовий попередник лишає в ґрунті кореневі й пожнивні рештки з вузьким співвідношенням C:N, які швидко переробляють редуценти, поповнюючи запас доступного азоту для наступної культури. Це прямо здешевлює азотне живлення й покращує структуру ґрунту. Тому бобові вводять і як товарну культуру, і як компонент сумішей покривних культур.

Часті питання

Чи потрібна інокуляція, якщо соя вже росла на полі?

Так, у переважній більшості випадків. Популяція ризобій у ґрунті зменшується з кожним роком після бобової культури, а частина місцевих штамів малоактивна: бульбочки утворює, а азоту фіксує мало. Заводський інокулянт дає гарантовану кількість активних клітин саме потрібного виду. Відмовитися можна хіба що на полі, де соя була рік-два тому й давала рясні рожеві бульбочки, але навіть тоді це компроміс, а не правило.

Як перевірити, чи працює симбіоз?

Викопайте (не висмикуйте) кілька рослин у фазі бутонізації-цвітіння разом із грудкою ґрунту й обережно відмийте корінь. Рахують бульбочки: на сої нормою вважають від 10–15 штук на рослину, переважно на головному корені. Далі бульбочку розрізають: рожевий або червонуватий зріз означає активну нітрогеназу, білий чи зелений — симбіоз не працює. Додаткова ознака зі сторони листка — рівномірно зелений колір без хлорозу нижнього ярусу.

Чи можна поєднувати інокулянт із протруйником?

Можна, але лише за підтвердженої сумісності препаратів і з дотриманням черговості. Спочатку на насіння наносять протруйник, дають підсохнути, і тільки потім — бактеріальний компонент, безпосередньо перед сівбою. Фунгіцидні діючі речовини здатні пригнічувати ризобії, тому за одночасного змішування частина клітин гине. Якщо розрив у часі неможливий, обирають рідкі інокулянти з захисним середовищем або вносять бактерії в борозну.

Скільки азоту реально лишається наступній культурі?

Значно менше, ніж рослина зафіксувала за сезон: більшу частину азоту вивозять із поля разом із зерном. Після сої в ґрунті лишається приблизно 30–60 кг N/га в рештках, після багаторічних бобових на зелену масу — помітно більше. Цей азот стає доступним не одразу, а в міру мінералізації решток протягом наступних місяців. Тому бобовий попередник зменшує дозу азоту під озиму пшеницю, але не скасовує її повністю.