Восстановление почвенных микробиомов в тепличных системах стало предметом исследования

Высокие концентрации солей и азота в почвах теплиц могут затруднять восстановление здорового почвенного микробиома после событий, очищающих почву от микроорганизмов. К такому выводу пришли микробные экологи из Колледжа сельскохозяйственных наук Университета штата Пенсильвания.

Эти результаты важны для плодородия почв, а следовательно, для здоровья и урожайности сельскохозяйственных культур. Исследование провела докторант кафедры патологии растений Лаура Камински под руководством доцента Терренса Белла. Как отметила Камински, растения обычно лучше растут при наличии активного и разнообразного сообщества бактерий, грибов и других микробов в почве. Если эти микробы уничтожаются, важно понимать, как быстро восстанавливается микробиом и какие микроорганизмы успешнее всего заселяют почву заново.

Учёные сосредоточились на сельскохозяйственных системах с использованием высоких туннелей — пластиковых конструкций, похожих на теплицы. Они продлевают сезон выращивания и позволяют выращивать ценные культуры, например томаты, в более защищённых условиях. Однако качество почвы под такими туннелями со временем ухудшается: при монокультуре накапливаются специфические патогены. Для борьбы с ними применяют методы, очищающие почву от всей микробной сообщества (химическую фумигацию, анаэробную дезинфекцию или соляризацию), но они уничтожают и полезные микроорганизмы.

Эксперименты 2018–2019 годов в лаборатории Бакхаут изучали, влияют ли высокое засоление и концентрация азота (типичные для почв теплиц) на восстановление микробиома. Исследователи помещали мешочки с нестерилизованной «донорской» почвой в стерилизованную «реципиентную» почву с добавками соли, азота, обоих компонентов или без них, имитируя заселение микробами очищенного участка. Через одну и семь недель анализировали биомассу и состав бактериального сообщества.

Через неделю биомасса была низкой, а сообщество состояло в основном из видов родов Bacillus и Paenibacillus. К семи неделям сообщество стало больше и разнообразнее. В почвах с добавками соли и азота накопление биомассы и бактериальное разнообразие были значительно ниже, чем в почвах без добавок. Высокое содержание азота, вероятно, благоприятствовало быстрому росту менее разнообразного подмножества микробов.

Результаты, опубликованные в Environmental Microbiology, показывают, что накопление питательных веществ и солей, характерное для тепличных систем, может определять, какие заселяющие микробы выживут. Как отметил Белл, Камински уже разработала образовательные программы для фермеров, чтобы донести эти выводы до практиков.