Анаэробные условия запускают механизм вирулентности у обычно безобидных почвенных бактерий. Понимание этого процесса — ключ к контролю над ситуацией.
Микроорганизмы, ответственные за гниение клубней в условиях переувлажнения
Гниение клубней картофеля в условиях затопления или сильного переувлажнения в первую очередь вызвано бактериями и грибами, способными активно развиваться в анаэробной или микроаэрофильной (с низким содержанием кислорода) среде.
Грибковая сухая гниль: За сухую гниль ответственны различные виды грибов рода Fusarium, включая F. sambucinum, F. solani, F. oxysporum, F. culmorum, F. coeruleum, F. equiseti, F. graminearum и F. crookwellense. Эти патогены могут вызывать гниение клубней как в поле, так и при хранении.
Оомицеты (грибоподобные микроорганизмы): Некоторые оомицеты, такие как Phytophthora erythroseptica, вызывают розовую гниль картофеля. Виды Pythium также ассоциируются с корневыми гнилями в условиях высокой влажности почвы.
Наибольшие проблемы при переувлажнении создает бактериальная мягкая (мокрая) гниль: Основными возбудителями являются виды родов Pectobacterium и Dickeya. К ним относятся такие виды, как Pectobacterium atrosepticum, Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, Pectobacterium polonicum, Pectobacterium brasiliense и Pectobacterium parmentieri, а также Dickeya solani. Эти бактерии вызывают характерное мокрое, быстро прогрессирующее гниение тканей клубня.
Образующаяся белая, кремовая или бежевая слизь представляет собой суспензию из огромного количества бактериальных клеток, продуктов разрушения растительных тканей и полимеров экзополисахаридов, выделяемых бактериями. Отсутствие характерного коричневого или черного окрашивания (что могло бы указывать на грибную инфекцию) и специфический гнилостный запах являются типичными признаками именно бактериальной природы гнили
Важно отличать это заболевание от других гнилей, которые могут проявляться в похожих условиях.
Фузариозная сухая гниль (Fusarium spp.): Характеризуется сухим трухлявым поражением ткани, часто с образованием пустот, подушечек мицелия розового, желтого или белого цвета. Образование слизи не типично.
Фитофтороз (Phytophthora infestans): Вызывает твердую, зернистую бурую гниль. При затоплении и вторичном заражении бактериями может развиваться смешанная гниль, но первичным симптомом фитофтороза является не размягчение, а именно побурение и уплотнение ткани.
Насколько опасны оставшиеся в почве патогены и продукты, образующиеся в процессе и после гниения при переувлажнении?
Дефицит кислорода в переувлажненной почве активирует анаэробные процессы в растениях, что приводит к накоплению и выделению токсичных веществ, таких как органические кислоты, спирты (например, этанол). Эти метаболиты могут привлекать патогены к ослабленным растениям. Но после восстановления аэрации почвы эти продукты быстро утилизируется микроорганизмами и не представляют опасности для последующих культур.
Наибольшее опасение как правило вызывают оставшиеся в почве гнилые клубни, слизь от них оставшаяся.
Прямого негативного влияния самой по себе слизи на химические или физические свойства почвы в долгосрочной перспективе не будет.
Сама слизистая масса - легкоразлагаемый органический субстрат. После восстановления аэрации почвы она быстро (в течение нескольких недель) утилизируется сапротрофной микрофлорой (бактериями, грибами) до углекислого газа, воды и простых минеральных соединений.
Опасность представляет не слизь, а жизнеспособные клетки бактерий Pectobacterium и Dickeya, которые в этой слизи находятся в огромном количестве и которые после ее разложения продолжают существовать в почве.
После исчерпания легкодоступного питательного субстрата (разрушенного клубня и самой слизи) популяция патогена не исчезает. Бактерии переходят в состояние покоя или переходят к сапротрофному образу жизни на мелких органических остатках, конкурируя с другой микрофлорой.
Зараженная почва становится резервуаром инфекции. В следующем сезоне при посадке восприимчивой культуры (картофель, томат, лук и др.) и при наступлении благоприятных условий (переувлажнение, повреждения корней) сохранившиеся бактерии получают возможность инфицировать новые растения.
Бактерии родов Pectobacterium и Dickeya - факультативные анаэробы. При наличии кислорода они используют аэробное дыхание как наиболее эффективный путь генерации энергии (АТФ). В условиях отсутствия кислорода (анаэробиоз) они переключаются на ферментативное брожение.
Таким образом, наличие кислорода не только не убивает их, но и является предпочтительным условием для их роста и размножения вне растения-хозяина. В аэробных условиях в почве или на поверхности растительных остатков они ведут сапротрофный образ жизни.
Вот что важно. Отсутствие кислорода (анаэробные условия) является мощным сигналом, повышающим вирулентность (степень способности патогена вызывать заболевание или гибель растений) бактерий.
В условиях низкого содержания кислорода происходит массовая экспрессия генов, кодирующих пектолитические ферменты. Бактерия переходит из сапротрофного (потребление мертвых растительных остаков) состояния в "агрессивное патогенное", запуская массивное разрушение растительных тканей для получения питательных веществ.
В аэробных условиях патогены существуют в почве, но их вирулентность подавлена. Они могут колонизировать поверхность растения или даже проникать в него, но не вызывают масштабных разрушений.
В анаэробных условиях (затопление, переувлажнение, уплотнение почвы) кислородный голод служит для бактерии сигналом "атаковать". Происходит взрывная активация генов вирулентности, приводящая к быстрому размягчению тканей и развитию характерной слизистой гнили.
Меры борьбы с возбудителем мягкой гнили
Практический вывод: основная мера профилактики бактериальных мягких гнилей — это недопущение анаэробных условий. Любые агротехнические приемы, улучшающие аэрацию и дренаж почвы, работают не столько на прямое "уничтожение" патогена, сколько на подавление его вирулентности, переводя его в относительно безопасное сапротрофное состояние.
Для улучшения структуры почвы важна биологическая активность, такая как деятельность дождевых червей, корни растений и грибы. Такую активность увеличивают органические удобрения, сидераты или покровные культуры.
Сама по себе органика снижает вирулентность патогенов:
Увеличению пористости почвы может способствовать внесение разрыхляющих материалов, например песка.
В научных источниках есть информация, что против патогенов мягкой гнили используются микроорганизмы Pseudomonas fluorescens, Bacillus amyloliquefaciens, Serratia plymuthica, различные виды Streptomyces и Ochrobactrum. Снижению общего количество разных патогенов доказанно способствуют внесение в почву препаратов сенной палочки и триходермы.
Учитывая, что эти патогены в обычных условиях ведут сапротрофный образ жизни, то можно использовать любых микроорганизмов сапрофитов. Они будут конкурировать с патогенами за питание, тем самым косвенно снижать их количество.
Увеличение биоразнообразия микроорганизмов тоже ведет к снижению вирулентности патогенов.
Посев разных видов растений позволяет увеличить биоразнообразие микроорганизмов:
Другой простой способ увеличить биоразнообразие - использование экстракта подстилки и верхнего слоя почвы естественных экосистем: леса, луга, степи. Нужно добавить в ведро воды пару горстей подстилки с почвой и интенсивно помешать. Этой водой сразу полить почву.
В комментариях расскажите был ли у вас опыт оздоровления почвы после сгнившего в ней картофеля?
Если на канале вам попадается что то интересное, включите уведомления о новых публикациях.