• Mahunarke
  • 16.12.2017. 10:30

Fiksacija dušika: Simbioza biljaka i bakterija

Fiksacija dušika je simbiotski odnos između biljke i mikroorganizama fiksatora dušika, koji u procesu simbioze obavljaju vezivanje dušika, koji u zemlju dolazi iz zraka (atmosfere).

Foto: Foxy Tigre / Flickr
  • 1.168
  • 74
  • 1

Kemijski element dušik je vrlo važan u razvoju biljaka, jer utječe na fotosintezu, veličinu ploda i lisne površine, dužinu života lista i metabolizam iona. Treba napomenuti da zdravlje i pravilan razvoj biljaka ovise od fiziološke ravnoteže, pa ako dođe njenog poremećaja (promjena boje lista, slabiji rast, pjege na plodovima), onda je ugroženo zdravlje biljke, a samim tim i urod, objašnjava dipl.inž. Ivana Trifković.

Dušik povećava otpornost biljaka na bolesti

Da bi se biljke normalno razvijale, u hranjivom supstratu ili u zemljištu treba se nalaziti dovoljna koncentracija dušika. Taj kemijski element potiče rast biljaka, a on je sastavni dio mnogih spojeva značajnih za životne procese, bjelančevina, nukleinske kiseline i drugih. Dušik povećava otpornost biljaka na niske i visoke temperature, bolesti i patogene, jer utječe na metabolizam biljke od koje ovisi ishrana uzročnika bolesti odnosno patogena.

Podjela biljaka prema nitrofilnosti

Potrebe pojednih biljnih vrsta za dušikom su različite, pa se prema nitrofilnosti biljke mogu podijeliti na:

  • vrste koje nastanjuju zemljišta siromašna dušikom (poljska djetelina, žuta lucerna);
  • vrste koje nastanjuju zemljišta bogata dušikom (bunika, pomoćnica, štirevi);
  • vrste koje nastanjuju zemljišta umjereno opskrbljena dušikom.

Višak dušika teže se primjenjuje

Važno je kazati da isključivo optimalna ishrana biljaka dušikom ima pozitivan utjecaj na usjeve, pa u zemljištu ne smije biti manjka, ali ni viška dušika. Štetnost suficita dušika se teže može primijetiti, zato što ona ne uzrokuje uvijek vidljive promjene na biljci već potiče prekomjerni razvoj korijena, stabla i lista. Zbog viška dušika biljke su pretjerano bujne, stabljika im pretjerano raste u visinu, dolazi do pojačanog bokorenja, biljke neujednačeno i sporije sazrijevaju, korijen postaje kraći, deblji i osjetljiviji na zemljišni sušu. Negativan utjecaj prekomjerne upotrebe dušika povećava i troškove nabave gnojiva, a s druge strane višak dušika, može dovesti do zagađenja životne sredine nitratima.

Zbog nedostatka dušika biljke sporije rastu

Nedostatak dušika usporava rast i razvoj biljaka, stablo je niže, a grane su tanje, bokorenje je slabije, biljke su s jednom stabljikom i kratkim klasom, smanjen je rast listova, a pošto je dušik strukturalni dio klorofila na starijem lišću može doći do kloroze (žutila). Pošto je dušik u biljkama dobro pokretljiv i premješta se iz starijih organa u mlađe, njegov nedostatak će se najprije pokazatii na najstarijem lišću, a ako deficit dušika traje duže prvo odumire vrh lista, a zatim i ivice i na kraju propada cijeli list. Nedostatak tog elementa različito utječe na rast korijena, jer je grananje korijena slabije, dok se s druge strane korijenov sustav izdužuje, pa je ukupna masa korijenovog sustava manja, nego kod biljaka koje su optimalno opskrbljene dušikom.

Fiksatori dušika pospješuju apsorpciju dušika iz zraka

Osim gnojidbom, biljke mogu biti opskrbljene dušikom i putem fiksacije dušika. To je simbiotski odnos između biljke i mikroorganizama fiksatora dušika, koji u procesu simbioze obavljaju vezivanje dušik, koji u zemlju dolazi iz zraka (atmosfere). Fiksacija dušika je u stvari redukcijski proces prevođenja plinovitog oblika dušika iz zraka u formu koja je biljkama dostupna, a to je amonijakova forma dušika. Mogućnost fiksacije imaju biljke iz familije Fabaceae, to jest mahunarke ili leguminoze, među kojima su grašak, grah, lucerna, soja, djetelina, grahorica.

Bakterije od biljaka uzimaju šećere, a daju amonijakov dušik

Na korijenu mahunarki razvijaju se kvržične bakterije. One koriste šećere, koje biljke proizvode procesom fotosinteze, i za uzvrat bakterije svog domaćina opsrkbljuju amonijakovom formom dušika. Taj oblik simbioze povoljan je i za biljku (domaćina) i za bakterije. Da bi fiksacija uspjela neophodan je poseban soj bakterije, što znači da nemaju sve bakterije sposobnost fiksacije dušika. U ulozi fiksatora dušika mogu se naći bakterije iz roda Rhizobium, a one na korijenu mahunarki razvijaju čvoriće - kvržice u kojima žive bakterije fiksatori dušika.

Bakterije iz roda Rhizobium na korijenu lupine (Lotus Salvinia.de / Flickr)

Broj bakterija varira od soja i vrste usjeva

Kvržične bakterije se razvijaju u području korijenovog vrata i sekundarnim žilicama do dubine oko 15 cm - 20 cm. Njihov broj varira ovisno od soja bakterije i usjeva na kojem se razvijaju, a na to također utječu i drugi faktori (vlažnost, temperatura, pH vrijednost to jest kiselost zemljišta, fizičke i kemijske osobine, prisustvo kisika odnosno aeracija zemljišta. Stručnjaci tvrde da se djelovanjem fiksatora dušika prinos usjeva povećava za oko 20%.

Kako dodati fiksatore dušika?

Bakterije fiksatori dušika mogu se dodati neposredno pred sjetvu tretiranjem biljaka preparatima koji ih sadrže, s tim da se najbolji rezultati kod žitarica postižu zarazom (inokulacijuom) sjemena jednogodišnijih biljaka, pri čemu bakterije prate rast mladih korjenčića. S druge strane, kod povrćarskih kultura najbolji učinak se postiže umakanjem korijena rasada i sadnica u tekuću kulturu fiksatora dušika.

Kod primjene fiksatora dušika smanjiti upotrebu gnojiva

Kada su fiksatori dušika primijenjeni u usjevu, tada je neophodno za 30%-40% smanjiti unos dušičnih gnojiva. Primjena preparata treba biti izvedena brzo i u tami, tako što se sadržaj iz pakiranja miješa s malom količinom vode i nanosi na sjeme ili umače sadnica, da bakterije ne bi bile uništene. Kod uspješne simbioze i uspostavljanja fiksacijske aktivnosti, u središnjem dijeliu kvržice uočava se crveno polje. Nakon formiranja kvržica biljke su sposobne same osigurati dovoljne količine dušika, tako da se primjena dušičnih gnojiva u usjevu leguminoza izbjegava, zato što višak dušika može usporiti ili zaustaviti taj proces, spriječiti formiranje kvržica i smanjiti vezivanje dušika iz atmosfere.

Fiksacijom dušika smanjiti troškove nabave gnojiva

Na učinkovitost fiksacije dušika utječe mnoštvo faktora, a najviše stanje zraka i stanje zemljišta. Pored primarne uloge fiksacije dušika, većina tih bakterija ima sposobnost izvlačenja fosfora i kalija iz kristalne rešetke minerala u zemljištu, a njihovim prebacivanjem u zemljišnu otopinu čini ih dostupnim biljkama.

Suvremena poljoprivredna praksa i tehnologija u velikoj mjeri se bave fenomenom fiksacije dušika i njegovom što češćom primjenom, jer bi se uspostavljanjem ovakvog simbiotskog odnosa i na drugim kulturama (ne samo mahunarkama) smanjili troškovi nabave dušičnih gnojiva i istovremeno poboljšala kvaliteta bjelančevina ovih kultura.

Foto: Foxy Tigre / Flickr


Autor

Marinko Tica

Marinko Tica

Marinko je profesor književnosti s višegodišnjim novinarskim iskustvom u elektronskim medijima. Osobito je zainteresiran za teme i zbivanja u agraru, a zamjenik je urednika na Agroklubu.

Izdvojeni tekstovi

Izdvojeni oglasi