Azot jest najważniejszym składnikiem pokarmowym dla wszystkich upraw. Niestety, ten z powietrza (N2) jest niedostępny dla roślin. Korzystają z niego tylko rośliny motylkowe z pomocą bakterii symbiotycznych z rodzaju Rhizobium. W związku z tym od ponad 120 lat trwają prace badawcze nad możliwością wykorzystania azotu atmosferycznego do odżywiania upraw. Przełomem w tej dziedzinie są wolnożyjące bakterie Azotobacter. Jak działają i dlaczego są tak skuteczne? Helena Moralejo Gárate/Ceres Biotics, Iwona Polewska Jankowiak, Krzysztof Zachaj

Wolnożyjące bakterie Azotobacter mają wyjątkową zdolność wiązania niedostępnego dla roślin azotu atmosferycznego (N2) do amoniaku (NH3), który wykorzystują one do budowy aminokwasów i białek. Proces wiązania pierwiastka odbywa się z pomocą enzymu nitrogenazy. W preparacie Rhizosum N plus znajduje się specjalnie wyselekcjonowany szczep bakterii Azotobacter salinestris. Ponadto produkt zawiera mangan i żelazo oraz 80% substancji organicznej (w suchej masie).

Bionawóz o potrójnym sposobie działania

Rhizosum N Plus to poprawiający właściwości gleb bionawóz o potrójnym sposobie działania – promuje wzrost roślin na 3 poziomach, w tkankach roślinnych oraz w glebie:

• jako endoft dolistny (kolonizujący powierzchnię i tkanki wewnętrzne liści),
• jako endoft korzenia (kolonizujący powierzchnię i tkanki wewnętrzne korzenia),
• w ryzosferze (obszarze gleby wokół korzeni). Ten wyjątkowy, potrójny tryb działania sprawia, że Rhizosum N plus jest bardziej wydajny, elastyczny i wszechstronny w porównaniu do innych bionawozów na bazie mikroorganizmów, które są przeznaczone wyłącznie do stosowania na liście.

Co ważne, na liściach wszystkie kolonizatory bakterii Azotobacter salinestris mają szerokie spektrum metaboliczne – do wzrostu i wiązania N wykorzystują wiele źródeł węgla i składników odżywczych (głównie alkohole cukrowe i mikroelementy, m.in. żelazo i molibden). W przypadku wykorzystywania przez bakterie tylko jednego źródła węgla takiego jak metanol, kolonizacja nie będzie pomyślna, gdy zostanie ono wyczerpane. W rzeczywistości w typowych okresach stresu (np. susza, zimno, mróz) bakterie, które spożywają tylko metanol, nie będą kolonizować i wiązać azotu, ponieważ uwalnianie tego alkoholu jest zahamowane. Ponadto bakteryjne wiązanie N, aby przebiegało optymalnie, wymaga nie tylko źródła węgla, ale także innych elementów z tkanek roślinnych, takich jak żelazo i molibden. Istotne jest to, że bakterie Azotobacter salinestris mogą zwiększać grubość swojej ściany bakteryjnej, co skutkuje powstaniem formy przetrwalnikowej zwanej cystą. To rodzaj torbieli, która chroni bakterie przed niekorzystnymi warunkami środowiskowymi, takimi jak ekstremalne temperatury czy niedobór składników odżywczych. Ta oporna forma bakterii zapewnia przetrwanie zimy i ekstremalnie wysokich temperatur latem oraz pozwala na mieszanie szczepu Azotobacter salinestris z wieloma powszechnie stosowanymi w uprawach warzywniczych agrochemikaliami, takimi jak herbicydy, insektycydy, fungicydy (z wyjątkiem preparatów miedziowych), i nawozami dolistnymi. W prowadzonych w Polsce doświadczeniach bakterie Azotobacter salinestris zawarte w preparacie Rhizosum N plus wiązały średnio 50–70 kg N/ha, a w wyjątkowo sprzyjających warunkach – wysoka zawartość próchnicy, wysokie pH gleby i długi okres wegetacji – nawet ponad 100 kg N/ha.

Tak skuteczny, ponieważ…

Szczep Azotobacter salinestris jest tak skuteczny, ponieważ:

• działa natychmiast po aplikacji – w ciągu kilku godzin następuje penetracja i kolonizacja liści roślin oraz ryzosfery i systemu korzeniowego, wytwarzany jest bioflm i zaczyna się wiązanie azotu oraz dostarczanie go roślinom,
• wykazuje optymalną zdolność adaptacji do wysokiego zasolenia (NaCl), co jest ważne w przypadku stanowisk, na których zastosowano wyższe dawki nawozów, szczególnie w okresach defcytu wody,
• działa w szerokim zakresie pH – 5,0–9 (optymalny to 5,5–8,5),
• charakteryzuje się wysoką tolerancją na węglan wapnia (CaCO₃) – < 20 g/l – w wodzie do oprysku,
• bakterie są aktywne i wiążą azot z powietrza w szerokim zakresie temperatur (4–35ºC),
• bierze udział w syntezie hormonów wzrostu, szczególnie IAA – auksyny, gibereliny i cytokininy, stymulując wzrost roślin,
• obniża poziomu etylenu, a w konsekwencji zmniejsza stres roślin,
• wykazuje dobrą kompatybilność z najczęściej stosowanymi agrochemikaliami i nawozami (Uwaga! Nie wolno stosować go z fungicydami miedziowymi).

Tabela 1. Zawartość azotu w glebie (mg/l) w okresie wegetacji po zastosowaniu nawozów stabilizujących przemiany N w glebie, Instytut Agronomiczny Fertico, 2019 rok Tabela 2. Liczebność bakterii Azotobacter sp. na liściach ogórka wyrażona jako liczba jednostek tworzących kolonie w 1 g świeżej masy liści (jtk/g), Instytut Ogrodnictwa, 2022 rok Tabela 3. Zawartość makroskładników w liściach ogórka po zastosowaniu preparatu Rhizosum N Plus pod koniec wegetacji roślin, Instytut Ogrodnictwa, 2022 rok Tabela 4. Wpływ Rhizosum N plus na plonowanie ziemniaków jadalnych odmiany Michalina, IUNG, RZD Kępa, 2021 rok

Regulowana równowaga

Związek między Azotobacter salinestris a roślinami uprawnymi jest ściśle regulowaną równowagą, która pozwala na odżywianie upraw azotem i przetrwanie szczepu. System wiązania azotu Azotobacter salinestris jest aktywowany natychmiast po dotarciu do tkanek roślinnych. Tam bakteryjny enzym nitrogenaza może wiązać N do amoniaku (NH₃) przy użyciu wydzielin roślinnych – produktów fotosyntezy (źródła węgla i mikroelementy), a utrwalona forma azotu amonowego może być pobierana przez roślinę bezpośrednio poprzez syntetazę glutaminy do syntezy białek roślinnych. Gdy rośliny nie potrzebują więcej amoniaku do biosyntezy białka roślinnego, szlak metaboliczny syntetazy glutaminowej rośliny jest blokowany, a związany amoniak zaczyna gromadzić się w otoczeniu Azotobacter salinestris.

Ta utrwalona akumulacja amoniaku NH3 dezaktywuje enzym azotazę, ponieważ nie jest konieczna do syntezy większej ilości NH3. Kiedy rośliny ponownie potrzebują azotu i zaczyna się pobieranie amoniaku, nitrogenaza Azotobacter salinestris jest znów aktywowana w celu wiązania N i dostarczenia amoniaku (NH3) do biosyntezy białek roślinnych. Ten mechanizm zapewnia pełne bezpieczeństwo stosowania Rhizosum N plus w uprawach warzywniczych (ogórek, pomidor, kapusta, kalafor, brokuł, cebula, marchew, pietruszka, burak czerwony, papryka itd.), ponieważ gwarantuje dobre zaopatrzenie roślin w azot na optymalnym poziomie oraz na zgromadzenie jego rezerw w glebie na start wiosennej wegetacji w następnym sezonie uprawy.