Siekiant optimizuoti dirvožemio sveikatos procesus ir išnaudoti naudingųjų dirvožemio mikroorganizmų pranašumus, svarbu suderinti strategijas, kurios skatina patogenų slopinimą, pavyzdžiui, tarpinius pasėlius ir tausojamąjį žemės dirbimą.

Mažinant cheminių pesticidų naudojimą, intensyviau ieškoma alternatyvių, dirvožemiui ir aplinkai nekenkiančių metodų, kurie leistų išlaikyti pasėlių produktyvumą, o kartu efektyviai kontroliuotų patogeninius dirvožemio mikroorganizmus.

Vieni pagrindinių per dirvožemį plintančių patogenų, darančių žalą javų pasėliams Lietuvoje, yra Fusarium genties mikroskopinių grybų rūšys, pavyzdžiui, F. culmorum ir F. graminearum. Šie grybai sukelia javų varpų fuzariozę, kukurūzų burbuolių ir šaknų / pašaknio puvinius, dėl kurių labai sumažėja derlius, o grūdai užteršiami mikotoksinais.

Kita ne mažiau svarbi per dirvožemį plintanti liga yra rapsų verticiliozė (Verticillium stripe), kurią sukelia Verticillium longisporum rūšies mikroskopiniai grybai. Jie užkrečia augalo šeimininko – rapsų šaknis ir sistemiškai kolonizuoja stiebus, kur galiausiai suformuoja mikroskleročius. Po derliaus nuėmimo vėl patekę į dirvą mikroskleročiai pereina į ramybės stadiją ir gali išlikti gyvybingi nuo kelių iki keliolikos metų. Todėl šie ligų sukėlėjai vis dar kelia rūpesčių ir iššūkių, ieškoma alternatyvių ir veiksmingų ne cheminių valdymo strategijų.

Pastaruoju metu populiarėja bearimė žemdirbystė. Tai – veiksmingas būdas ne tik taupyti gamybos sąnaudas, bet ir apsaugoti dirvožemį nuo erozijos, padidinti organinių medžiagų kiekį (apsaugant dirvožemyje naudingų mikorizinių grybų hifų tinklus nuo suardymo).

Naudingų ir patogeninių grybų konkurencijos tyrimai parodė, kad, taikant bearimį žemės dirbimą, labiau išplinta naudingieji grybai, o ne patogeniniai. Švedų mokslininkai nustatė, kad patogeninių grybų F. culmorum ir F. graminearum gausiau rasta artame dirvožemyje. Tačiau dauguma tyrimų rodo prieštaringus rezultatus, kad ilgalaikė bearimė žemdirbystė su pasėlių likučių išlaikymu dirvos paviršiuje, palyginti su arta žeme, gerokai padidina F. graminearum ir Fusarium moniliforme kiekį. Ko gero, patogenų gausa yra labiau siejama su bearimėje sistemoje paliktais pasėlių likučiais ar piktžolėmis, kurie yra ligų sukėlėjų šaltinis, todėl jiems sudaromos palankesnės sąlygos plisti.

Be to, žemės dirbimas gali paveikti ligas per mikroaplinkos pokyčius. Pavyzdžiui, minimalus žemės dirbimas padidina dirvožemio drėgmę ir sumažina dirvožemio temperatūrą, o šie pokyčiai slopina kai kurias ligas, pvz., šaknies puvinį. Tačiau žemės dirbimo poveikis augalų patogenams ir augalų ligoms yra vis dar neaiškus, nes tai gali priklausyti ir nuo pasėlių sekos, taikomos rotacijos ir kitų veiksnių.

Garstyčių nauda

Tarpinių augalų auginimas po derliaus nuėmimo yra investicija į dirvožemį. Tarpiniai pasėliai apsaugo jį nuo erozijos ir maisto medžiagų išplovimo į gruntinius vandenis, aprūpina kitus sėjomainos augalus biologiniu azotu, pagerina dirvožemio fizikines savybes, sumažina suslėgimą. Augalų įvairinimas sėjomainose taip pat skatina biologinę įvairovę, padeda kontroliuoti piktžolių, ligų ir kenkėjų plitimą. Baltosios garstyčios (Sinapis alba), auginamos kaip tarpinis pasėlis, atsižvelgiant į jų biofumigacinį aktyvumą, yra viena iš augalų patogenų gausos kontrolės galimybių. Nustatyta, kad baltosios garstyčios slopina įvairių grybinių patogenų plitimą dirvožemyje.

Baltosios garstyčios gali pagerinti dirvožemio fizines savybes, pavyzdžiui, sumažinti dirvožemio suslėgimą ir išlaikyti optimalų jo tankį augalams augti. Garstyčių biomasės įterpimas į dirvą taip pat gali padidinti maisto medžiagų, ypač azoto, prieinamumą po jų auginamam pasėliui. Be to, garstyčios, kaip tarpiniai pasėliai, skatina naudingųjų dirvožemio mikroorganizmų, tokių kaip Trichoderma spp., kurie slopina augalų patogenus, vystymąsi. Padidėjusi šių naudingų grybų gausa gali prisidėti prie bendros dirvožemio sveikatos ir ligų slopinimo.

Taikyti skirtingi žemės dirbimo būdai

Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centro (LAMMC) Žemdirbystės institute 2024 m. buvo tiriamos dirvožemio mikrobiotos funkcinio potencialo panaudojimo galimybės augalininkystės ūkių našumui didinti, pavyzdžiui, kokios įtakos dirvožemyje plintančių patogeninių grybų (F. culmorum, F. graminearum, Verticillium longisporum) gausai turi žemės dirbimo intensyvumas ir tarpiniai pasėliai.

Tyrimų lauke buvo taikoma keturių narių sėjomaina: žieminiai rapsai – žirniai – žieminiai kviečiai – vasariniai kviečiai. Tirti trys skirtingo intensyvumo žemės dirbimo būdai: įprastas žemės dirbimas – arimas 22–24 cm gyliu; minimalus žemės dirbimas – skutimas 8–10 cm gyliu ir žemė nedirbta, t. y. taikyta tiesioginė sėja.

Laukeliai su skirtingais žemės dirbimo būdais buvo padalinti į dvi dalis, iš kurių vienoje auginti tarpiniai pasėliai (baltosios garstyčios), kitoje dalyje neauginti. Lauko dalyje su tarpiniais pasėliais baltosios garstyčios sėtos 2 metus iš eilės: nuėmus žirnių ir žieminių kviečių derlių.

Mikroskopinių grybų kiekis

Dirvožemio mėginiai augalų patogenų tyrimams paimti birželio mėnesį ir, naudojant molekulinius metodus, nustatytas bendras mikroskopinių grybų, F. culmorum, F. graminearum ir V. longisporum DNR kiekis.

Vienų metų tyrimai parodė, kad Fusarium rūšies aptiktų patogeninių grybų gausa labiausiai sumažėjo dirvožemyje, kuriame buvo taikytas minimalus žemės dirbimas (skutimas). Baltųjų garstyčių tarpinio pasėlio auginimas tik šiek tiek sumažino abiejų Fusarium grybų rūšių gausumą tiesioginės sėjos laukeliuose ir F. graminearum – artuose. Šiek tiek padidėjo F. culmorum rūšies gausumas artuose laukeliuose su tarpiniais pasėliais. Rapsų verticiliozę sukeliančių V. longisporum rūšies grybų dirvožemyje neaptikta. Nors literatūroje daug rašoma apie baltųjų garstyčių patogenų slopinamąjį poveikį, tačiau mūsų atveju, praėjus septyniems mėnesiams po garstyčių įterpimo į dirvą, neatsiskleidė reikšmingas skirtumas dirvožemiuose su tarpiniu pasėliu ir be tarpinio slopinant F. culmorum, F. graminearum gausumą. Tačiau žemės dirbimo būdas turėjo reikšmingos įtakos patogenų kiekiui dirvožemyje.

Aptiktų grybų rūšių įvairovė

Atlikus dirvožemio metagenominę analizę ir išnagrinėjus taksonomijos rezultatus, aptikta 12 įvairias ligas sukeliančių patogeninių grybų genčių: Cyclospora (vaisių ir daržovių patogenas, sukeliantis ciklosporiazę, žmonių viduriavimą), Plectosphaerella (sukelia vytulius, daržo augalų: pomidorų, pipirų, arbūzų šaknų nekrozes), Dactylonectria (per dirvą plintantis, sukelia vynuogių angl. Black foot ligą), Fusarium (sukelia javų varpų fuzariozę, šaknies puvinį), Stachybotrys (juodasis pelėsis), Blastomyces (žmogaus patogenas, sukelia blastomikozę), Didymella (kolonizuoja žirnių, vikių, dobilų šaknis, sukelia askochitozę ir žirnių bei kviečių šaknų puvinį), Neocamarosporium (augalų patogenas, sukelia burokų fomozę ir stiebų nekrozę), Melampsora (sukelia Populus genties medžių ir kitų Salicaceae šeimos medžių lapų rūdis), Puccinia (sukelia lapų rūdis), Hyaloperonospora (pasėlių pelėsis) ir Pseudoperonospora (vandens pelėsis).

Tačiau rasta ir naudingųjų dirvožemio grybų, tokių kaip Penicillium arizonense (dėl gaminamų antrinių metabolitų veikia nuo grybelių, įskaitant poveikį nuo vėžio ir virusų), Clanostachys rosea (pasižymi stipriu biologiniu gebėjimu kontroliuoti daugybę grybinių augalų patogenų, nematodų ir vabzdžių), Emericellopsis terricola (veikia antimikrobiškai), Metarhizium anisopliae (veikia kaip biologinis pesticidas nuo vabalų lervų), Trichoderma polysporum (slopina patogeninių grybų augimą), Tuber microsphaerosporum (ektomikoriziniai grybai, sudaro simbiozę su medžiais ir krūmais), dumblių Dinobryon, Pedospumella, Chromulinospumella ir kt.

Tyrimų rezultatai parodė, kad dirvožemyje, kur augo garstyčios, patogeninių grybų rūšių identifikuota mažiau, o santykinė jų gausa artame ir skustame dirvožemyje buvo mažesnė. Nors tiesioginė sėja su garstyčių tarpiniu pasėliu sumažino patogeninių grybų rūšių skaičių, tačiau likusių patogenų aptikta santykinai gausiau.

Tyrimas bus tęsiamas ir šiais metais. Papildomai bus vertinama bakterijų ir kitų mikroorganizmų gausa ir funkcinis aktyvumas. Taip pat jau yra paimti dirvožemio mėginiai rudenį, po baltųjų garstyčių susmulkinimo, kai apie dvi savaites lakieji junginiai (izotiocianatai) išsilaiko dirvožemyje ir biofumigacija vyksta intensyviausiai. Tikimasi, kad kompleksinis tyrimas padės tiksliau atsakyti, kuris tyrimo variantas kaip ir kodėl veikia patogeninių grybų gausą.

***

Tarpiniai augalai pasirenkami pagal jų naudą ir yra skirstomi į miglinius (avižos, svidrės), pupinius (vikiai, žirniai, dobilai, liucernos), bastutinius (ridikai, garstyčios, judros, bastučiai, rapsai) ir kitus (linai, facelijos, grikiai).

***

Bastutinių šeimai priskiriami augalai gamina cheminius junginius gliukozinolatus, kurie, pažeidus augalo audinius, skyla į biologiškai aktyvius sieros turinčius junginius izotiocianatus. Šie junginiai veiksmingai slopina dirvožemyje plintančius patogenus, įskaitant Fusarium, Rhizoctonia ir Verticillium rūšis bei dirvožemyje plintančius nematodus.