Zemljišni mikroorganizmi – uloga i uticaj u poljoprivredi

Mikroorganizmi su veoma stara grupa organizama, negde oko 4 milijardi godina i imali su ulogu u formiranju života na Zemlji, a i danas učestvuju u njegovom održavanju. Sam naziv kaže, to su veoma mali organizmi, koji se ne mogu golim okom videti, jer su manji od 0,1 mm. Mikrobi predstavljaju veoma heterogenu grupu u svakom pogledu, oni obuhvataju najsitnije organizme – viruse veličine 0,01 mikrometara (virusi nemaju ćelijsku građu), ali obuhvataju i organizme vidljive golim okom (neke alge i gljive). Kao što je već rečeno, mikroorganizmi su heterogena grupa koja obuhvata viruse, bakterije, alge, gljive, lišajeve i protozoe. Oni imaju različit oblik, veličinu, građu i fiziologiju, ali se u njihovom proučavanju uglavnom koriste iste metode, dok su im zajedničke karakteristike: mala veličina tela, brz metabolizam, brzo razmnožavanje, rasprostranjenost po celom svetu - kosmopoliti. Mikroorganizmi koji nemaju ćelijsku građu su virusi, dok su mikroorganizmi sa prokariotskim tipom ćelija (nemaju organizovano jedro) bakterije i modrozelene alge, a sa eukariotskim tipom ćelija (imaju organizovano jedro) su protozoe, gljive, lišajevi, alge.

Zemljište (pedosfera) je obavezna komponenta svake biogeocenoze i predstavlja tanak površinski sloj zemljine kore. Zemljište nastaje procesom pedogeneze, usled dugotrajnog delovanja klimatskih, bioloških i reljefnih faktora na matičnu stenu. Zemljište je polidisperzni sistem i čine ga tri faze: čvrsta, tečna i gasovita faza. Tip i kvalitet zemljišta određuju mnogi faktori kao što su njegove fizičke osobine (veličina čestica), organski ostatak (humus, nastaje degradacijom životinjskih i biljnih otpadaka), voda i gasovi. Zemljište predstavlja životnu sredinu mnogih biljaka, životinja i mikroorganizama.

Zemljište kao životna sredina pruža najpovoljnije uslove za život skoro svih grupa mikroorganizama. Mikrobi koji se nalaze u zemljištu svojom aktivnošću utiču na osnovne karakteristike zemljišta, njegovu strukturu i plodnost. Zbog svega ovoga, mikroorganizmi koji žive u zemljištu se smatraju posebnom grupom i predstavljaju nerazdvojni činilac zemljišta. Tako zemljište predstavlja njihov rezervoar, pri čemu oni dospevaju i u druge životne sredine. Odnos mikroorganizama u zemljištu je uravnotežan i karakterističan za svaki tip zemljišta. Ukoliko se zemljište tretira pesticidima, obrađuje i koriste đubriva odnos mikroorganizama se narušava.To se manifestvuje promenom brojnosti, sastava i aktivnosti mikroorganizama. Ove karakteristike (brojnost i aktivnost mikroorganizama) karakterišu se kao plodnost zemljišta. U zemljištu mikroorganizmi imaju određeni raspored i on može da bude:
- horizontalni raspored mikroorganizama;
- vertikalni raspored mikroorganizama.

Horizontalni raspored mikroba u zemljištu podrazumeva njihovo prisustvo od polova ka ekvatoru. On je uslovljen najviše klimatskim faktorima. Na osnovu ovog rasporeda, utvrđeno je da su južnija zemljišta bogatija mikoorganizmima. Vertikalni raspored zemljišta se definiše kao raspored mikroorganizama po dubini zemljišta. Tako na primer, kada je organska materija zastupljenija na površini zemljišta, onda se mikroorganizmi nalaze bliže površini i tu je njihova brojnost veća.

Mikrobno naselje u zemljištu ima veoma važnu i veliku ulogu. Mikroorganizmi učestvuju u nastanku i stvaranju zemljišta (pedogenezi), kao i u njegovoj daljoj evoluciji. Svojom aktivnošću oni doprinose promenama u sredini, ali i prilagođavaju uslove svojim potrebama. Istovremeno su sposobni da se adaptiraju različitim uslovima sredine. Tako utiču, pored stvaranja i na održavanje sadašnjeg zemljišta. Oni se u zemljištu nalaze u ogromnim količinama, ali njihov precizan broj nije utvrđen. Na brojnost mikroba u zemljištu utiču mnogi faktori, kako ekološki, tako i mnogi drugi. Najveći uticaj imaju njegove fizičko – hemijske osobine, tip zemljišta, karakter vegetacije, temperatura, dostupnost vode i hranljivih materija, pH vrednosti i biotički faktori. Najveća brojnost mikroorganizama je u zemljištu koje ima visok sadržaj organskih materija, odnosno humusa. Nastanak humusa je uslovljen i aktivnošću mikroorganizama, pri čemu se od biljnih i životinjskih ostataka, procesima fermentacije, amonifikacije i saponifikacije dobijaju CO2, H2O, NH3, mineralne soli, druga organska jedinjenja i mikrobiološki proteini. Polimerizacijom i kondenzacijom dobija se organska materija koja se razlikuje od polaznih jedinjenja, a sadrži visok sadržaj humusnih kiselina pa se zato zove humus, a sam proces je humifikacija. Ove humusne kiseline se stvaraju od fenolnih azotnih jedinjenja. Pored toga što je humus veoma važan za brojnost, akrivnost i opstanak mikroorganizama u zemljištu, veoma je bitan i za rast i razvoj biljaka, kako samoniklih tako i poljoprivrednih kultura koje se na tom zemljištu uzgajaju.

U zemljištu su zastupljene različite vrste mikroorganizama. Najzastupljenije su bakterije, aktinomicete, gljive, alge i na kraju protozoe. Aktinomicete su zastupljene u manjem broju od bakterija i njihova uloga je u razgradnji kompleksnih organskih supstrata. Odlikuje ih produkcija antibiotika. Gljive koje se nalaze na površini zemljišta imaju ulogu u razgradnji celuloze, pektina, lignina, povezivanju čestica zemljišta. Zelene i silikatne alge imaju ulogu u formiranju zemljišta. Što se bakterija tiče, javljaju se i autotrofni i hetrotrofni predstavnici, aerobne i anaerobne bakterije koje mogu biti i mezofili, termofili. Njihova uloga je ogromna, svojom metaboličkom aktivnošću, celulolitskom, proteolitskom ili uzimanjem šećera tokom azotofiksacije imaju važnu ulogu u obogaćivanju zemljišta azotom (azot je makroelement koji utiče na različite metaboličke procese u biljci, takođe utiče i na vegetativni rast biljke). Mikroorganizmi u zemljištu su međusobno povezanim razlilčitim odnosima, ali su takođe, povezani i sa drugim stanovnicima zemljišta, algama, životinjama, biljkama (njihovim korenovim sistemom). Ovi odnosi su veoma složeni.

Odnosi između mikroorganizama su:
- neutralizam (bez efekata populacija jedne na drugu),
- amensalizam (jedna populacija suzbija drugu, ali ne trpi negativno dejstvo),
- parazitizam (jedna populacija nepovoljno deluje na drugu, ali zavisi od nje),
- komensalizam (jedna populacija ima korist iz zajednice, a druga nema ni korist, ni štetu),
- protokooperacija (obe populacije imaju korist, ali njihova veza nije obligatna),
- mutualizam (obe populacije imaju korist i ne mogu jedna bez druge).

Odnosi između mikroorganizama se dele u dve grupe i to su antagonizam i simbioza. Prilikom borbe za hranu, pogotovo ako ona nedostaje, dominiraju konkurencija i amensalizam. To može dovesti i do eliminacije jedne populacije. Prilagođeniji mikrobi mogu istisnuti one manje prilagođene. Simbiotski odnosi se manifestvuju različito i oni se razvijaju po tipu komensalizma.

Pored međusobnih odnosa mikroorganizama značajni su i njihovi odnosi sa zemljašnim životinjama, koji mogu biti pozitivni i negativni. Mikrobi životinjama mogu služiti kao hrana, ali oni mogu da stvaraju određene antibiotičke materije protiv određenih zemljišnih životinja (protozoe). Značajni su i odnosi između algi i mikroba, pri čemu su zasnovani na protokooperaciji i obe populacije imaju korist. Alge se primenjuju u poljoprivredi kao biostimulatori biljaka i mikroba, a i u vidu organskog đubriva, što omogućava manju upotrebu veštačkih đubriva koji imaju veliku primenu u savremenoj poljoprivredi. U samom zemljištu se aktiviraju mikrobiološki procesi, smanjuju se gubici mineralizovanog azota, zemljište se obogaćuje mikroelementima i drugim materijama. Odnosi između mikroorganizama i biljaka isto mogu biti pozitivni i negativni. Negativni odnosi se odnose na produkciju jedinjenja kojia imaju inhibitorno dejstvo na rast biljaka, ali i jedinjenja koja izazivaju različita oboljenja biljaka, koja mogu zahvatati nadzemni deo ili korenov sistem. Bakterije i drugi oblici mikroorganizama doprinose ishrani biljaka, što pospešuje rast i razvoj biljaka. Oni se razvijaju aktivno u zoni korenova i njihovoj blizini transformišu organska i mineralna jedinjenja zemljišta, snabdevajući biljke potrebnim elementima ishrane. Mikrobi stvaraju i 11 biološki aktivne materije – vitamine, aminokiseline, biljne hormone (auksine i gibereline) koji imaju ulogu u životu biljke, disanju, fotosintezi, oplođivanju, fosfornu i azotnu razmenu.

Rizosfera je zona oko korena biljaka, uključuje koren, zemljište na samom korenu i okolno zemljište koje je pod uticajem korena. To je gusto naseljena oblast u kojoj koren jedne biljke mora da se takmiči sa korenskim sistemima susednih biljaka za prostor, vodu i mineralne materije, kao i sa mikroorganizmima koji tu žive, uključujući bakterije, gljive i insekte koji se hrane bogatim izvorima organske materije. Stoga su interakcije koren-koren, koren–mikroorganizmi i koren–insekti u kontinuiranim procesima u ovoj biološki aktivnoj zemljišnoj zoni. Interakcije koren–koren i koren-mikroorganizmi mogu biti pozitivne (simbiotske) za biljku ili negativne za biljku uključujući interakcije sa parazitskim biljkama i patogenima (bakterije, gljive, insekti). Jedna od važnih uloga u određivanju kvantitativne i kvalitativne slike mikroorganizama u rizosferi pripada biljnoj vrsti, tj. uticaju koji biljna vrsta ima na različit sastav mikroorganizama u rizosferi biljaka gajenih na istom zemljištu.

Bioremedijacija predstavlja proces u kojem se koristi metabolitički potencijal mikroorganizama (bakterije, gljive i dr.) u cilju prečišćavanja kontaminiranih područja. Pri ovom procesu, mikroorganizmi posredstvom svojih enzima razgradjuju (metabolišu) organske kontaminante iz zemljišta ili voda i transformišu ih u krajnje netoksične proizvode, pre svega do ugljen dioksida i vode. Za uspešnije obavljanje procesa bioremedijacije, potrebno je poznavati karakteristike kontaminanta, lokaliteta i mikroorganizama. Bioremedijacija ima vaznu ulogu i u poljoprivredi. Savremena poljoprivreda veoma često podrazumeva korišćenje velike količine mineralnih đubriva i različite vrste pesticida koji dovode do zagađenja zemljišta. Bioremedijacija dovodi do prečišćavanja takvih područija i omogućava njihovo korišćenje na neki drugi način koji neće dovesti do ponovnog zagađenja.

Primenom fermentora i biostimulatora na bazi alge Ascophyllum nodosum pospešuje se rast i razvoj zemljišnih mikroorganizama, čime se povećava plodnost zemljišta, kao i podstiče rast i razvoj biljaka koje se gaje na datoj parceli. Sa druge strane primenom ovih preparata ne dolazi do zagađenja zemljišta jer su preparati organskog porekla nastali ekstrakcijom alge.

Biostimulatori na bazi algi