Для органического овощеводства необходимы стратегии управления почвой, которые улучшают углеродный баланс и подавляют почвенные заболевания. В случае с капустой особенно важно обеспечить борьбу с килой крестоцветных, и вот что предложили ученые.
Капуста, включая белокочанную, брюссельскую, брокколи и китайскую, выглядит привлекательной культурой для органического производства. Эти овощи обеспечивают необходимые компоненты питания, включая витамины, пищевые волокна и глюкозинолаты, обладают относительно коротким циклом вегетации и адаптируются к различным условиям окружающей среды.
Однако их продуктивность часто ограничивается килой капусты, вызываемой почвенным патогеном Plasmodiophora brassicae. Этот облигатный биотрофный простейший вызывает образование корневых галлов, ухудшая поглощение воды и питательных веществ, что приводит к потерям урожая на 10–15% в умеренных условиях и до 100% на сильно зараженных полях.
Традиционные меры борьбы, такие как известкование, севооборот и выведение устойчивых сортов, часто дают непостоянные результаты из-за изменчивости почвы и разнообразия патогенов. Химические стратегии несовместимы с системами органического земледелия, что требует применения биологически обоснованных подходов для подавления болезней.
Целью данного исследования ученых из Республики Корея и США было оценить влияние внесенных в почву микробиологически модифицированных гранул биоугля на чистый углеродный баланс экосистемы, урожайность и подавление килы крестоцветных при органическом выращивании китайской капусты. Они предположили, что эта интегрированная система биоугля и микробиологических гранул будет одновременно модулировать микробные сообщества ризосферы, повышать удержание углерода в почве и подавлять килу капусты в полевых условиях при органическом выращивании культуры.
Сертифицированные органические компоненты, включая биоуголь из рисовой шелухи, гуано и лимонную кислоту, использовались в соответствии с национальными стандартами органического земледелия Республики Корея. Биоуголь из рисовой шелухи был получен методом пиролиза сверху вниз, а гуано было предоставлено компанией NOUSBO Co., Ltd. (Сувон, Республика Корея). Для подкисления биоуголь обрабатывали 0,3 М раствором лимонной кислоты в соотношении 1:1,7 (масс./об.; биоуголь к раствору) и высушивали на воздухе при комнатной температуре. Полученный подкисленный биоуголь имел конечный pH 2,5 и впоследствии смешивали с гуано в соотношении 6:4 (масс./масс.).
Антагонистические штаммы бактерий, эффективные против Plasmodiophora brassicae, были отобраны в ходе предварительных биотестов в горшках.
Штаммы Pseudomonas fluorescens 22BCO027 и Bacillus megaterium 22BCO086, первоначально выделенные из сельскохозяйственных почв при выращивании китайской капусты (Brassica rapa ssp. pekinensis), были идентифицированы с помощью секвенирования гена 16S рРНК и подтверждены путем сравнения с базой данных NCBI GenBank.
Теперь в полевых условиях сравнивались три варианта обработки: гуано в качестве удобрения (контроль), ABPM 27 (инокулированный Pseudomonas fluorescens 22BCO027) и ABPM 86 (инокулированный Bacillus megaterium 22BCO086).
Внесение в почву ABPM 27 и ABPM 86 значительно увеличило секвестрацию углерода в почве на 29,1% и 22,4% соответственно, одновременно снизив совокупные выбросы парниковых газов в экспериментальных условиях. Это привело к положительным значениям NECB в 2,63 и 2,94 т CO₂ - экв/ га, что свидетельствует об усилении потенциала удержания углерода в исследуемой системе выращивания.
Помимо влияния на динамику углерода, ABPM 27 увеличил товарный урожай на 8,6% (77,4 т/га) и снизил заболеваемость килой на 46,2%.
Анализ ризосферной микрофлоры показал, что ABPM 27 способствовал позднесезонному микробному разнообразию и сохранению популяций полезных бактерий родов Bacillus spp. и Pseudomonas spp.
Эти результаты указывают на потенциальную многофункциональную роль микробиологически модифицированных биоугольных гранул в улучшении урожайности, удержании углерода и подавлении патогенов в условиях органического земледелия. Однако эти результаты основаны на полевом эксперименте, проведенном в течение одного сезона, поэтому требуют подтверждения в течение нескольких вегетационных сезонов и в различных условиях выращивания.