Mikrobit ovat peltoekosysteemin toiminnalle keskeisiä maaperäeliöitä. Maaperän mikrobit vapauttavat ravinteita mineralisoimalla orgaanisia aineita, varastoivat maaperään orgaanista hiiltä, parantavat maaperän mururakennetta, tukahduttavat maalevintäisiä kasvien taudinaiheuttajia ja vaikuttavat kasvien terveyteen sekä satomäärään. Tutkimuksen tavoitteina olivat paljastaa mikrobiston eroavaisuudet luonnonmukaisesti ja tavanomaisesti viljellyissä maissa, arvioida erilaisten mikrobiyhteisöjen vaikutusta kasvien kasvuun ja orgaanisen aineksen hajotukseen sekä tutkia mikrobirakenteen suhdetta agroekosysteemin toimintoihin.
Koejärjestelyt ja mikrobiston analyysi
Tutkimus suoritettiin Salernossa, Etelä-Italiassa, valitsemalla kolme samankaltaista maatilaa 20 tilan joukosta. Valituilla tiloilla viljeltiin muovitunneleiden alla samanlaisella viljelykierrolla tomaattia, kesäkurpitsaa, ja vaihtelevasti salaattia, sokerijuurikasta tai sinappikaalia. Valituilla tiloilla oli harjoitettu tavanomaista ja luomutuotantoa erilaisilla maanmuokkausmenetelmillä. Tutkimuksessa vertailtiin 10 ja 20 vuotta luomuna olleiden tilojen sekä vastaavien tavanomaisen tuotannon tilojen eroja toisiinsa ottamalla maaperästä näytteitä ja analysoimalla niiden mikrobiyhteisöjen koostumusta ja toimintoja sekä tuoreesta maasta että steriloiduista näytteistä.
Näytemaissa kasvatettiin tomaatin, kesäkurpitsan, salaatin ja sokerijuurikkaan taimia ja seurattiin niiden kasvua mikrokosmosympäristössä. Kokeessa tutkittiin myös orgaanisen aineksen hajoamisnopeutta maanäytteissä selluloosaliuskojen, tomaatinvarsien ja puutikkujen avulla. Mikrobilajistoa tutkittiin DNA:n sekvenssianalyysillä.
Aitotumaisilla merkittävä rooli kasvien kasvulle ja hiilen kierrolle
Tutkimuksessa saatiin selville, että kaikissa maanäytteissä ja kaikilla kasvilajeilla kasvin kasvu ja orgaanisen aineen hajoaminen olivat nopeampia steriloiduissa kuin steriloimattomissa maanäytteissä. Tämän arveltiin johtuvan siitä, että jatkuva tunneliviljely oli muokannut maaperän mikrobistoa edistämällä kasvien itämiselle ja kasvulle haitallisten lajien lisääntymistä kaikissa maanäytteissä. Luomuviljellyissä maanäytteissä puutikkujen hajoaminen oli nopeampaa, kuin tavanomaisesti viljellyissä maissa, mutta selluloosaliuskojen ja tomaatinvarsien hajoamisnopeudessa ei ollut merkittäviä eroja. Maatalouden käytännön työt vaikuttivat merkittävästi mikrobien monimuotoisuuteen ja koostumukseen. Mikrobiston lajikoostumuksessa oli eroja eri tuotantomuotojen maanäytteissä. Maaperän aitotumaisten eliöiden monimuotoisuus oli hieman korkeampi 10-vuotisella luomutilalla ja pienempi verrattuna 20-vuotiseen tavanomaiseen maatilaan. Esimerkiksi aitotumaisten osuus pieneliöstöstä nousi 0,1 prosentista 20,9 prosenttiin 20 vuotta luomuviljelyssä olleella tilalla. Intensiivinen maatalous näyttää häiritsevän mikrobien tasapainoa, mutta luonnonmukainen maatalous päinvastoin näyttää tukevan maaperän mikrobistoa. Myös änkyrimatojen ja lierojen lajisto oli monipuolisempi luomuviljellyissä maissa, minkä tutkijat arvelivat johtuneen torjunta-aineiden käytöstä tavanomaisilla viljelyksillä. Jatkuva muovitunneliviljely vaikuttaa maaperän mikrobiyhteisöihin.
Tutkimuksesta saatiin selville, että aitotumaisilla eliöillä on bakteereihin verrattuna merkittävä rooli kasvin kasvun ja orgaanisen hiilen kierrättämisessä. Tutkimuksesta saadun tiedon avulla voidaan edistää maatalouden kannattavuutta ja kestävyyttä, kun tunnetaan tuotantojärjestelmien vaikutus mikrobistoon ja niiden toimintoihin. Kiinnittämällä huomiota erityisesti sienten ja eläinkunnan toiminnallisiin rooleihin voidaan parantaa maaperän laatua ja luonnon monimuotoisuutta.
Bonanomi, G., De Filippis, F., Cesarano, G., La Storia, A., Ercolini, D. & Scala, F. 2016. Organic farming induces changes in soil microbiota that affect agroecosystem functions. Soil Biology & biochemistry 103:327-336.
http://dx.doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.09.005
Teksti: Sofia Karjalainen
Tiivistelmä on tehty osana Helsingin yliopiston kurssia MAAT-614 Luonnonmukaisen maa- ja elintarviketalouden muut opinnot.