Konferencja „Biologiczna inteligencja roślin i gleby” zorganizowana przez firmę Andermatt Polska była okazją nie tylko do prześledzenia nowinek technologicznych dla upraw precyzyjnych. Duży nacisk położono także na kwestię optymalizacji odporności roślin oraz roli analiz podłoża i materiału roślinnego w nowoczesnych systemach uprawy.
Optymalizacja odporności roślin
Temat budowania i optymalizowania odporności roślin poruszyła dr Kirsten Leiss (fot. 1) z Uniwersytetu w Wageningen. Skoncentrowała się na uprawach szklarniowych, ale jak podkreśliła, część z rozwiązań można z powodzeniem stosować w produkcji tunelowej i w otwartym gruncie. Wyjaśniała, że rośliny wytworzyły własne mechanizmy obronne oparte na fitohormonach i w tym kontekście omówiła dwa z nich – kwas jasmonowy i kwas salicylowy. Kwas jasmonowy jest aktywowany głównie w odpowiedzi na żerowanie owadów oraz patogenów nekrotroficznych, m.in. szarej pleśni. Kwas salicylowy odpowiada za obronę przed patogenami biotroficznymi, np. mączniakiem prawdziwym truskawki. W zależności od presji agrofagów, reakcja obronna może mieć charakter lokalny lub systemiczny, w tym drugim przypadku sygnał fitohormonalny przemieszcza się w roślinie i aktywuje obronę w innych organach.
Badania dr Kirsten Leiss obejmowały m.in. truskawki. Jednorazowe zastosowanie kwasu jasmonowego wyraźnie ograniczało uszkodzenia powodowane przez wciornastki. W doświadczeniach z pomidorami przy wyższych stężeniach kwasu zaobserwowano jednak spadek biomasy, co może wskazywać, że jest to potencjalny „koszt” wyzwolenia reakcji obronnej. W przypadku truskawek odmian powtarzających owocowanie regularne aplikacje kwasu jasmonowego – co trzy tygodnie przez cały sezon – w znacznym stopniu ograniczały presję wciornastków, przędziorków, mączlików i mszyc i nie odnotowano negatywnego wpływu na plon handlowy ani na jakość owoców.
Próby z wykorzystaniem kwasu salicylowego prowadzono na roślinach ozdobnych – tulipanach (przeciwko Fusarium spp.) i gerberach (przeciw mączniakowi prawdziwemu) – i skuteczność metody zależała od odmiany (przetestowano ich ok. 80), co potwierdziło, że genotyp jest jednym z kluczowych czynników warunkujących odporność roślin.
Dr Leiss podkreśliła, że odporność roślin silnie uzależniona jest też od warunków środowiskowych, a mają na nią wpływ np. jakość i ciągłość doświetlania, poziom nawożenia azotem oraz rodzaj podłoża. Efekt indukcji odporności zawsze należy analizować w kontekście konkretnego systemu uprawy i dominującego zagrożenia.
Prelegentka zaprezentowała także ośmioletni projekt, którego celem było opracowanie „odpornego systemu uprawy” truskawek, a był realizowany wspólnie z plantatorami i uzyskał finansowanie holenderskiego ministerstwa rolnictwa. Oparto go na czterech filarach, którymi były higiena (m.in. produkcja z nasion), uprawa pod osłonami, wykorzystanie odmian o podwyższonej tolerancji oraz intensywne wdrażanie biologicznej ochrony (wraz z systemem roślin będących „bankiem” pożytecznych organizmów w szklarniach).
W ramach doświadczeń w Uniwersytecie w Wageningen wykorzystano także, wspomniane wcześniej, biosensory Vita firmy Vivent Biosignals. W kontrolowanych doświadczeniach analizowano sygnały elektryczne roślin zaatakowanych przez wciornastki i mączniak prawdziwy. W pierwszych testach model predykcyjny pozwolił zidentyfikować rośliny porażone z dokładnością do ok. 75%, jeszcze przed pojawieniem się wyraźnych objawów wizualnych. W podsumowaniu prelegentka poinformowała, że celem badań jest opracowanie narzędzi, które pozwolą mierzyć odporność roślin w czasie rzeczywistym, co w przyszłości mogłoby umożliwić ocenę skuteczności preparatów mających w założeniu ją wzmacniać.
Analizy podłoży i materiału roślinnego
Frank Hoeberichts (fot. 2) z grupy laboratoriów Eurofins omówił znaczenie analiz podłoży i materiału roślinnego, ze szczególnym uwzględnieniem monitorowania mikrobiomu w glebach i podłożach. Są to aspekty niezwykle ważne w kontekście rolnictwa precyzyjnego i upraw szklarniowych i tunelowych.
Prelegent omówił kilka istotnych dla sukcesu uprawy czynników. Pierwszym była jakość wody – przedstawił np. różnice pomiędzy deszczówką a wodą studzienną – i wyjaśniał, że w czasie ubiegłorocznej suszy producenci w Holandii byli zmuszeni przechodzić na wodę głębinową, która zawierała znaczne ilości sodu i wodorowęglanów. Nieuwzględnienie tych elementów przy komponowaniu pożywki mogło prowadzić do zaburzeń równowagi składników pokarmowych. Ten przykład pokazał, że jakość wody używanej do fertygacji i nawadniania wymaga regularnej kontroli.
Następnie odwołał się do przykładu z uprawy malin, który pokazywał zależność pomiędzy parametrami podłoża a stanem odżywienia roślin. W badaniach podłoża stwierdzono podwyższone pH oraz obniżoną dostępność mikroelementów – żelaza, manganu i cynku, a analiza liści potwierdziła ich deficyt w roślinie. Specjalista podkreślił, że analizy strefy korzeniowej i tkanek roślinnych powinny być prowadzone równolegle i się uzupełniać, gdyż zestawienie tych danych pozwala na właściwą interpretację określonych nieprawidłowości.
Zwrócił również uwagę na rosnące znaczenie roli mikrobiomu w nowoczesnym ogrodnictwie – nie tylko w uprawach glebowych, ale również w produkcji w podłożach. Podał przykład doświadczeń prowadzonych w Uniwersytecie w Wageningen, z których wynika, że używana wełna mineralna zasiedlona pożytecznymi mikroorganizmami może ograniczać rozwój patogenu po sztucznej jego inokulacji. Po sterylizacji podłoża efekt ten zanikał, natomiast po ponownym zasiedleniu mikroorganizmami pożytecznymi – powracał. Według Franka Hoeberichtsa, wskazuje to, że czynniki biologiczne mogą pełnić ważną funkcję ochronną nawet w podłożach jałowych.
Specjalista omówił także analizę fosfolipidowych kwasów tłuszczowych (PLFA), która pozwala na określenie całkowitej biomasy mikroorganizmów i oszacowanie udziału w niej bakterii, grzybów, promieniowców. Badania zawartości mikrobiomu w podłożu w uprawie pomidorów wykazały, że w podłożu kokosowym w toku sezonu w znacznym stopniu się on rozwija, podczas gdy w wełnie mineralnej zmiany te były znacznie mniejsze i grupą dominującą pozostawały bakterie. Jak przekazał, różnorodność biologiczna w podłożach kokosowych może być zbliżona do tej obserwowanej w glebowych uprawach szklarniowych w systemie ekologicznym.
Mikrobiom można także profilować poprzez analizę DNA, co umożliwia identyfikację określonych taksonów bakterii i grzybów w podłożu. Wyniki badan przytoczone przez specjalistę pokazały, że różnice w strukturze mikrobiomu zależą od przyjętej technologii uprawy. Analiza DNA pozwala na wykrywanie obecności patogenów oraz identyfikację potencjalnie korzystnych mikroorganizmów, a także umożliwia ocenę różnorodności biologicznej.
Frank Hoeberichts przyznał, że również w tym zakresie większym wyzwaniem od zebrania danych jest ich prawidłowa interpretacja i obecnie trwają prace nad zbudowaniem systemów oceny jakości podłoża.
Optymalizacja zamiast maksymalizacji
W debacie (fot. 3) podsumowującej wydarzenie wzięli udział prof. Hazem M. Kalaji, dr Andrzej Kurenda, Leszek Urbanik oraz plantator Mateusz Kośka. Prof. Kalaji wyjaśniał, że Plantish oraz technologie omawiane na konferencji stanowią zmianę paradygmatu sterowania warunkami w szklarni bądź tunelu na rzecz sterowania samą rośliną. Na podstawie danych zbieranych z roślin można lepiej zarządzać uprawami. Produkcja owoców jagodowych jest dziedziną, w której tego typu rozwiązania mogą znaleźć szczególne miejsce. Leszek Urbanik ocenił, że zwłaszcza w przypadku produkcji deserowych truskawek i malin odejście od uprawy otwartym gruncie na rzecz osłon jest właściwie nieuniknione.
Jak uważa Mateusz Kośka, który prowadzi gospodarstwo w technologii podłoża mikrobiomowego, w jego uprawach wspomniany system Vita może być przydatny, bowiem obecnie nawożenie opiera na wynikach wykonywanej co dwa tygodnie analizy podłoża oraz na lustracji plantacji. Dzięki zastosowaniu wspomnianych czujników można pewne procesy decyzyjne skrócić i reagować szybciej, otrzymując dane w czasie rzeczywistym.
Dr Andrzej Kurenda przekazał, że widzi duży potencjał dla czujników Vita w uprawie truskawek w tunelach. Wdrażając je i integrując można w znacznym stopniu poprawić efektywność nawadniania i nawożenia. W przyszłości firma chciałaby opracować system autonomiczny, w którym to rośliny będą mogły „decydować”, kiedy i ile składników pokarmowych należy im podać. W dwóch lokalizacjach w Holandii trwają obecnie testy systemu Plant-Driven Irrigation,w którym nawadnianie następuje na podstawie sygnały odbierane z roślin przez czujniki.
Prelegenci rozróżnili także pojęcie optymalnej i maksymalnej produkcji roślinnej i wskazali, że w nowoczesnych systemach uprawy należy dążyć do produkcji optymalnej i zrównoważonej, a nie do maksymalizacji plonów, która w perspektywie kilku sezonów zwykle prowadzi do obniżenia wyników, większej presji patogenów oraz wzrostu kosztów.
