Die rol van "biologiese kunsmis" in volhoubare landbou

RONEL HENDRIKS, ABM Afrika Divisie

Daar word gereeld gehoor hoe produsente trots verwys na die gebruik van “biologiese kunsmis” en hoe dit ‘n belangrike bousteen van hul volhoubare boerderypraktyk uitmaak. Die vraag is egter of weet produsente werklik wat die verskil tussen chemiese, organiese en biologiese kunsmis is en hoe hierdie mikroskopiese lewe in die grond die voordele bewerk wat hulle sien?

Biologiese kunsmis verwys na enige lewende (bio) grondmikrobe wat plantgroei stimuleer deur die opname en/of beskikbaarheid van voedingstowwe na die plant te verhoog. Buiten die voordele van verbeterde plantvoeding (en as ‘n resultaat, verhoogde opbrengs), kan hierdie mikrobes ook ‘n addisionele rol vervul by die onderdrukking van grondgedraagde siektes en die verbeterde grondstruktuur (waterhouvermoë) (Gentili en Jumpponen, 2005).

Die mees algemene grondmikrobes wat as biologiese kunsmis geklassifiseer word, is soos volg:

• Mikorhisale swamme (byvoorbeeld Glomus spp.)
• Endofitiese/wortelkoloniserende swamme (byvoorbeeld Trichoderma spp.)
• Stikstofbindende bakterieë (byvoorbeeld Rhizobium en Azospirillium)
• Fosfaat-vrystellende bakterieë (byvoorbeeld Bacillus en Pseudomonas)

Komplekse dinamika van die risosfeer

Grondmikrobes met ‘n biologiese kunsmiswerking leef hoofsaaklik in die risosfeer van plante, met ander woorde die 5 mm rondom die wortelstelsel wat onder direkte invloed van die wortelafskeidings (sekresies) is.

Interessant genoeg is die risosfeer se pH en chemie heeltemal onafhanklik van die grootmaatgrond as gevolg van hierdie unieke en komplekse omgewing wat deur die wortelafskeidings geskep word. Die risosfeer van verskillende gewasse verskil ook ten opsigte van pH en chemie (Foto 1).

Byvoorbeeld: Die risosfeer van sojabone het ‘n laer (suur) pH in vergelyking met dié van mielies wat ‘n meer alkaliese pH het (Li et al., 2007). Dus is, die unieke interaksie tussen die biologiese kunsmismikrobes wat in ‘n spesifieke gewas se risosfeer vestig en funksioneer, waarskynlik die belangrikste komponent wat die effektiwiteit waarmee die plant voedingstowwe uit die grond bekom en opneem, bepaal.

Van die verbindings wat deur plante in die risosfeer uitgeskei word, is voedingsryke komponente, soos suikers, aminosure, vitamiene en organiese sure. Tot 25% van ‘n plant se daaglikse fotosintaat (met ander woorde die eindprodukte van fotosintese) kan in die vorm van hierdie voedingsryke verbindings na die risosfeer gekanaliseer word (Dazzo, 2010).

Hoekom sal ‘n plant so ‘n groot komponent van sy daaglikse energie as’t ware mors op die risosfeer? Die antwoord is dat dit ‘n klein prys is om te betaal vir ‘n gesonde risosfeer. Die voordelige mikrobiese interaksies in ‘n gesonde risosfeer bevorder nie net die opname van voedingstowwe nie, maar verhoed ook siekte-organismes (patogene) om die wortelsone binne te dring en sodoende die siekterisiko vir die plant te verhoog.

Dit is ‘n interessante, dog belangrike, feit wat die produsent egter in ag moet neem – ‘n plant voed die mikrobes in die risosfeer en daar word dus nie eksterne “kos” benodig om hierdie mikrobes in stand te hou nie. Die mikro bes wat die voedselketting van die grootmaatgrond (met ander woorde alles buiten die risosfeer) uitmaak, is natuurlik ‘n ander saak.

Meganisme van biologiese kunsmis

Hoe bewerkstellig die voordelige risosfeerorganismes die verbeterde opname en/of beskikbaarheid van voedingstowwe na die plant? Daar is verskeie meganismes wat deur die verskillende groepe risosfeermikrobes ingespan word.

Die mees algemene meganismes sluit in:

• Produksie van groeistimulante/hormone wat onder meer wortel- en veral haarwortelontwikkeling bevorder. Dus verhoogde oppervlakte vir die opname van voedingstowwe (Foto 2).
• Produksie van organiese sure wat byvoorbeeld fosfate in oplossing bring en dus meer effektiewe opname fasiliteer.
• Omskakeling van atmosferiese stikstof na plantopneembare en -metaboliseerbare stikstof.

Stikstof en fosfaat is twee kritieke voedingselemente wat in baie gevalle die beperkende faktor is vir plantgroei en opbrengs. Stikstof is die bousteen van aminosure wat uiteindelik gebruik word vir die produksie van proteïene en ensieme. Dit is dus noodsaaklik vir optimale groei en fotosintese. Fosfaat is weer ‘n belangrike komponent van ‘n plant se energie (ATP) metabolisme.

‘n Belangrike vraag wat produsente het, is hoeveel van die kunsmis wat jy toedien word wel deur die plant opgeneem en benut?

Die algemene norm is dat 50% - 60% van die stikstofkomponent en 10% - 25% van die fosfaatkomponent, gedurende die seisoen waarin dit toegedien is, benut word. Die oorblywende fosfaat word dan oor die daaropvolgende vier tot vyf jaar beskikbaar gestel en benut (A. Finck, 1992).

Die vraag is dus, kan biologiese kunsmis ‘n betekenisvolle bydrae lewer tot die meer effektiewe benutting van jou kunsmis en opbrengs? Proefdata van verskeie betroubare instansies dui op opbrengsverhogings tussen 5% en 30% afhangend van die gewas en effektiwiteit van die spesifieke mikrobeplant-interaksie.

Eienskappe van ‘n goeie kwaliteit risosfeer-entstof

‘n Goeie kwaliteit risosfeer-entstof kan met goeie sukses as saadbehandeling toegedien word. Die vraag is egter hoe onderskei die produsent tussen ‘n goeie kwaliteit entstof wat ondersteun word deur onafhanklike proefdata, teenoor ‘n produk wat twyfelagtige resultate en moontlik risiko’s inhou?

Daar is ‘n paar riglyne wat die kwaliteit en sukses van hierdie entstowwe bepaal en wat produsente as maatstaf kan gebruik:

Die stam van die mikrobe wat gebruik word vir ‘n spesifieke gewas is baie belangrik
Sekere stamme van byvoorbeeld Bacillus subtilis vestig beter in die sojaplant serisosfeer as byvoorbeeld in dié van die mielieplant.‘n Produsent moet by sy verskafferseker maak dat die spesifieke stam van‘n bepaalde risosfeer-mikrobe wel getoetsis vir die eienskappe en spesifieke gewaswaarop dit gebruik gaan word.

Die formulering van die produk met betrekking tot die oorlewing van die aktiewe bestanddeel
Is die mikrobe in die produk sodanig beskerm (teen byvoorbeeld uitdroging) dat dit kan oorleef totdat die mikrobe in die risosfeer van die ontwikkelende kiemwortel gevestig is?

Die formulering van die produk met betrekking tot die interaksie daarvan met die saad
Is die mikrobe in die produk sodanig beskerm dat dit versoenbaar is met die chemie op die saad? Is die formulering en metode van toediening sodanig getoets dat dit nie die kiemkragtigheid van die saad benadeel nie?

Streng, onafhanklike toetsing van ‘n spesifieke produk en registrasie onder Wet 36 van 1947
Alle biologiese produkte wat in Suid-Afrika as “biologiese kunsmis” bemark word, word as Groep 2 Misstowwe (of
B-nommers) onder Wet 36 van 1947 geregistreer. Deur die registrasieproses onderwerp die Departement van Landbou, Bosbou en Visserye, produkte aan streng kwaliteitskontroles en onafhanklike veldproefdata wat die aannames wat deur ‘n verskaffer gemaak word, ondersteun.

Uiteindelik is dit raadsaam vir die produsent om enige biologiese entstof wat aan die bogenoemde vereistes voldoen, eers op ‘n kleiner skaal te proef en sodoende te bevestig dat die verwagte effektiwiteit wel verkry kan word vir die spesifieke gewas, kultivar en grondomgewing waar dit geïmplementeer word.

Addisionele voordele

Mikrobes met ‘n biologiese kunsmiswerking vervul inderdaad ‘n belangrike rol in die meer effektiewe benutting van voedingstowwe en dus die volhoubaarheid van bemestingspraktyke. Buiten die verhoogde benutting van voedingstowwe, is daar ook ‘n verskeidenheid van metaboliete wat deur hierdie mikrobes geproduseer word en wat ‘n voordelige effek op grond- en plantgesondheid het.

Sommige van die metaboliete word deur die plant opgeneem om sodoende verhoogde weerstand teen stres en sekere siektes te induseer, terwyl ander metaboliete ‘n direkte onderdrukking van patogene in die wortelsone bewerk.

Die navorsing en tegnologie in die veld van biologiese plant-mikrobe-interaksies neem eksponensieel toe en terselfdertyd is produsente ywerig om kennis daarvan in te samel en sodoende die voordele/resultate daarvan eerstehands te ervaar.

Deur ‘n goeie kennis van die basiese beginsels en riglyne wat gevolg moet word, kan die produsent biologiese risosfeer-entstowwe met sukses inspan tot voordeel van sy boerdery en sy sak.

Bronnelys

Dazzo, F.B. 2010. Microbial ecology: Plant-microbeinteractions. Retrieved from https://www.msu.edu/course/mmg/301/Lec39.pdf
Finck, A. (1992): Fertilizers and their efficient use. In: world fertilizer use manual. Halliday, D.J., Trenkel, M.E. and Wichmann, W. (eds). International Fertilizer Industry Association, Paris, France.
Li, L., Li, S.M., Sun, J.H., Zhou, L.L., Bao, X.G., Zhang, H.G. and Zhang, F.S. 2007. Diversity enhances agricultural productivity via rhizosphere phosphorus facilitation on phosphorus-deficient soils. PNAS 104: 11 192 - 11 196.
Gentili, F. and Jumpponen, A. 2005. Potential and possible uses of bacterial and fungal biofertilizers. In: Handbook of microbial biofertilizers. Rai, M.K. (ed). Food Products Press, pp. 1 - 28.