Niusy » Różne ciekawostki » Czy mikoryzacja sadzonek ma sens przyrodniczy i ekonomiczny?

Czy mikoryzacja sadzonek ma sens przyrodniczy i ekonomiczny?

Dodał: Wiesław Kamiński (zenit)

 
[IMAGE] W najbliższych 20 latach przewiduje się wzrost zapotrzebowania na sadzonki mikoryzowane, nie tylko ze względu na zwiększanie się zalesianych powierzchni gruntów porolnych, ale także w związku z potrzebą przebudowy drzewostanów, rekultywacją nieużytków poprzemysłowych oraz realizacją programu budowy autostrad. Aby odpowiedzieć na pytanie postawione w tytule, należy wcześniej wyjaśnić jakie funkcje w przyrodzie pełnią grzyby mikoryzowe. Dlaczego mikoryzy mają tak istotne znaczenie dla optymalnego wzrostu i rozwoju drzew leśnych? >>> WIĘCEJ

Współżycie dwu różnych grup organizmów, jakimi są rośliny naczyniowe i grzyby, jest efektem milionów lat ewolucji. Związki symbiotyczne grzybów z drzewami leśnymi tworzone są z korzeniami ostatniego rzędu - czyli korzeniami krótkimi. Efektem tej symbiozy jest mikoryza (z greckiego myces - grzyb, rhiza - korzeń), czyli wspólny organ złożony z komórek grzyba i korzenia - tzw. grzybokorzeń. Wyrastające z komórek skórki korzenia włośniki z chwilą wejścia w kontakt z właściwym grzybem ektomikoryzowym zanikają, a w ich miejsce powstaje nowy organ, który przejmuje główne funkcje żywieniowe rośliny.

Blisko 90% wszystkich roślin na kuli ziemskiej tworzy związki symbiotyczne z grzybami. W naturze występuje bardzo duża różnorodność form morfologicznych i anatomicznych mikoryz. Cechy morfologiczne i anatomiczne, charakterystyczne dla układu współżycia roślin oraz grzyba, stały się podstawą wyróżnienia kilku głównych typów mikoryz. Dominującą w świecie roślin jest endomikoryza (mikoryza arbuskularna), występująca u ponad 80% roślin żyjących na ziemi. Ektomikoryza zaś, która występuje u około 10% roślin, w leśnictwie odgrywa jednak niezwykle ważną rolę, gdyż jest optymalną dla naszych drzew formą symbiozy mutualistycznej. Wszystkie nasze drzewa leśne w naturalnych warunkach pobierają pokarm z gleby głównie za pomocą mikoryz, a nie włośników. Cechą charakterystyczną ektomikoryz jest tzw. sieć Hartiga złożona ze strzępek grzybni wnikających pomiędzy komórki miękiszu kory pierwotnej korzeni ostatniego rzędu (gdzie następuje wymiana związków mineralnych i organicznych pomiędzy obydwoma symbiontami) oraz mufka grzybniowa otaczająca te korzenie. Grzyb przekazuje roślinie m.in. sole mineralne, wodę, hormony i witaminy, a otrzymuje od niej głównie cukry, których z powodu braku chlorofilu sam nie potrafi wytworzyć. W przypadku ektomikoryzy strzępki grzyba wyrastają z powierzchni mufki grzybniowej i przerastają środowisko glebowe, spulchniając je dodatkowo, tworząc gęstą sieć i liczne rozgałęzienia tzw. grzybni ekstramatrykalnej. To one pobierają z gleby wodę i substancje pokarmowe, które sznurami grzybniowymi wędrują do rośliny. Tak przerastająca glebę grzybnia może zwiększyć powierzchnię absorpcyjną systemu korzeniowego dla wody i związków mineralnych nawet o około 1000 razy. Na jednym metrze kwadratowym gleby leśnej w lesie iglastym naszej strefy może być od 50 tysięcy do 5 milionów wierzchołków ektomikoryzowych, zaś masa grzybni w glebie jest kilkadziesiąt razy większa niż masa wytworzonych przez nią owocników. Utarło się powiedzenie prof. Stefana Kowalskiego, że ...grzyby mikoryzowe żywią i bronią. Żywią, gdyż mają zdolność pobierania pokarmu zarówno ze związków organicznych, jak i nie organicznych w glebie, niedostępnych dla korzeni autotroficznych. Przerastając zaś strzępkami grzybni glebę znacznie rozleglej, niż uczynić to mogą korzenie drzew, pobierają sole mineralne z o wiele większej przestrzeni. Strzępki w glebie, sznury grzybniowe oraz mufki grzybniowe wokół korzeni ostatniego rzędu, z uwagi na swoją gąbczastą budowę magazynują sole mineralne, a także spore ilości wody, przez co łagodzą występujące okresowo susze. Drzewa z mikoryzą uzyskują więcej soli mineralnych, a przez to są lepiej odżywione. Mikoryza stymuluje natężenie i przebieg asymilacji, z której produktów w części korzystają grzyby mikoryzowe.

Bronią, gdyż oprócz funkcji fizjologiczno-żywieniowych ochraniają drzewa leśne przed grzybami i organizmami patogenicznymi, szczególnie tymi, które atakują systemy korzeniowe. Ochroną są mufki i opilśnie wokół korzeni krótkich. Mogą one także zwiększać odporność roślin na drodze biochemicznej, stymulując syntetyzowanie takich substancji chemicznych, jak na przykład związki fenolowe, czy fitoaleksyny, odpowiedzialne za kształtowanie się odporności roślin na choroby. Sama grzybnia może wydzielać do gleby substancje biologiczne czynne o charakterze antybiotyków, hamujące wzrost lub likwidujące organizmy patogeniczne w pobliżu korzeni. Biologiczna niezbędność grzybów mikoryzowych we wzroście i rozwoju drzew leśnych jest zatem faktem. Przekonali się o tym kolonizatorzy, podejmując nieudane próby hodowania w koloniach gatunków drzew z rodzimych krajów, które z braku w miejscowych glebach właściwych symbiontów (o czym dzisiaj wiemy) w krótkim czasie ginęły.


W naszej strefie klimatycznej mikoryza ektotroficzna występuje naturalnie u wszystkich głównych gatunków lasotwórczych. Ta forma współżycia jest dla nich obligatoryjna i decyduje nie tylko o zdrowiu, ale i o życiu. Ektomikoryzy tworzą głównie grzyby należące do podgromady Basidiomycotina (podstawczaki) z rzędu Agaricales. Związki mikoryzowe drzew z grzybami są tworzone tym chętniej, im większe jest ubóstwo pokarmowe gleby. Warunkiem tworzenia mikoryzy jest odpowiedni dostęp światła oraz współudział hormonów syntetyzowanych przez grzyby, często przy udziale właściwych bakterii.

Grzybów tworzących związki ektomikoryzowe jest stosunkowo dużo, a większość z nich wytwarza owocniki. Są to zarówno grzyby jadalne, chętnie poszukiwane i zbierane (np. borowik szlachetny), jak też niejadalne oraz trujące, często bezmyślnie niszczone (np. muchomor plamisty). Szacuje się, że w Polsce występuje około 1400 gatunków grzybów wielkoowocnikowych, tworzących zarazem mikoryzy.

Związki symbiotyczne roślin z grzybami tworzą się w przyrodzie dynamicznie, podlegają ciągłym zmianom. O tym, który z grzybów nawiąże kontakt mikoryzowy, decyduje gatunek drzewa, faza rozwoju drzewostanu, a także siedlisko. Niektóre rodzaje, a nawet gatunki grzybów tworzą związki mikoryzowe z wieloma gatunkami drzew (np.: Boletus, Hebeloma), inne wyspecjalizowały się w tworzeniu mikoryz tylko z jednym gatunkiem (np. Suillus grevillei z modrzewiem, czy Rhizopogon hteolus z sosną).

Garnitur grzybów mikoryzowych zmienia się wraz z wiekiem drzewa. Inne gatunki grzybów tworzą mikoryzy z siewkami i sadzonkami, inne zaś z drzewami w fazie tyczkowiny, drągowiny, czy drzewostanów starszych. Dla każdego gatunku drzewa w powiązaniu z określonym środowiskiem (siedliskiem) można dziś ustalić garnitur grzybów, a także możliwe rodzaje mikoryzy. Wiedza ta jest przydatna w określeniu zagrożeń wynikających z wprowadzenia i hodowli drzew określonych gatunków w konkretnym środowisku, jak też w prognozowaniu np. rozwoju sytuacji na terenach będących pod wieloletnim wpływem silnej antropopresji, w tym imisji przemysłowych. Może także posłużyć do podejmowania konkretnych decyzji gospodarczych. Wiedząc bowiem, że właściwym genetycznie ukształtowanym sposobem odżywiania się drzew leśnych jest mikotroficzny, a nie autotroficzny sposób zdobywania pokarmu, oraz że ektomikoryzy pełnią także wiele innych funkcji determinujących prawidłowy wzrost i rozwój drzew, można określić obszary, na których nie ma warunków zapewniających w miarę niezakłócony wzrost i rozwój drzew. Do takich obszarów należą:

1) szkółki o długim i intensywnym okresie użytkowania,

2) grunty porolne przeznaczone do zalesienia,

3) nieużytki i gleby poprzemysłowe rekultywowane,

4) gleby leśne zdegradowane emisjami przemysłowymi oraz przez wielkopowierzchniowe pożary itp.

Drzewa rosnące w środowisku zdegradowanym, w którym życie biologiczne gleb zostało z różnych przyczyn znacznie zubożone, wykazują zakłócenia fizjologiczno-rozwojowe, w następstwie czego chorują, a nawet giną. Jest to podstawowa przyczyna osłabienia drzewostanów na prawie połowie ogólnej powierzchni lasów w Polsce będących pod wpływem emisji przemysłowych, jak również drzewostanów na gruntach porolnych, zwłaszcza tych rosnących na glebach gorszych klas bonitacji. Następstwem tego osłabienia jest uaktywnianie się organizmów patogenicznych i wielu chorób, a w konsekwencji zamieranie drzew a nawet całych drzewostanów. W drugiej połowie XX wieku zjawiska te występowały w wielu uprzemysłowionych rejonach Europy, w Polsce np. na Górnym Śląsku i w Górach Izerskich w latach 80. ub. wieku.

Na początku lat 70. XX wieku w Lasach Państwowych rozpoczęto w nadleśnictwach proces likwidacji wielu małych szkółek leśnych, które zastępowano z reguły jedną, wielohektarową, wyposażaną w infrastrukturę i nowoczesny sprzęt. Większość tych szkółek jest dobrze utrzymana, są jednak też szkółki o dużym stopniu degradacji mikrobiologicznej. Wydaje się, że również niewystarczająca jest wiedza leśników-szkółkarzy o potrzebach żywieniowych i ochronnych sadzonek drzew leśnych, a także czynnikach zakłócających biologię gleb w szkółkach.

Badania przeprowadzone na wielu szkółkach wykazały, że sadzonki - szczególnie drzew iglastych hodowane w szkółkach gruntowych o wieloletnim okresie użytkowania - wykazują znaczne zakłócenia fizjologiczno-rozwojowe, spowodowane zanikiem grzybów ektomikoryzowych. Przyczyną są m.in. intensywne zabiegi agrotechniczne, zmiana chemizmu gleby (często gleba jest nadmiernie alkaliczna) spowodowana nadmiernym nawożeniem, zwłaszcza związkami azotu, a także powszechne stosowanie środków ochrony roślin, zwłaszcza fungicydów i herbicydów. Używane bowiem w większych dawkach i z dużą częstotliwością środki te niszczą grzyby ektomikoryzowe. Brak zaś grzyba mikoryzowego odpowiedniego do fazy rozwoju i gatunku siewki powoduje dużą podatność sadzonek na choroby i konieczność coraz częstszego stosowania środków ochrony roślin oraz nawozów, co jeszcze bardziej degraduje glebę. Powstaje zatem zjawisko sprzężenia zwrotnego dodatniego (tzw. błędne koło). W tych warunkach sadzonki zamiast ektomikoryzy najczęściej tworzą związki ektendomikoryzowe, nie będące właściwym skojarzeniem symbiotycznym drzew leśnych. W szkółkach często nie powoduje to jeszcze widocznych oznak zewnętrznych u sadzonek. Gdy zostaną posadzone w niezdegradownej glebie leśnej, to najczęściej w stosunkowo krótkim czasie (2-3 sezonów wegetacyjnych) grzyby tworzące ektendomikoryzę zostaną zastąpione przez grzyby ektomikoryzowe. Jeśli natomiast sadzonkami zaopatrzonymi tylko w ektoendomikoryzę zalesimy gleby zdegradowane, nieużytki porolne itp., to nie mając tam właściwych dla siebie grzybów ektomikoryzowych nie będą w stanie właściwie się odżywiać. Mikoryza ektendotroficzna bowiem funkcjonuje jedynie przez 2-3 miesiące, po czym stosunkowo szybko zamiera. Jeśli nie zastąpi jej ektomikoryza, sadzonki i drzewka będą wkrótce silnie osłabione, a przez to podatne na czynniki chorobotwórcze, co najczęściej kończy się ich wypadem.

Jak już wcześniej wspomniano, w ostatnim stuleciu na wielu kontynentach, a zwłaszcza w rejonach uprzemysłowionych, gwałtownie zaczęły nasilać się choroby lasu. Ogranicza to wielorakie funkcje lasów, a nawet doprowadza do zniszczeń na dużych obszarach. Do głównych przyczyn tych zjawisk bez wątpienia należy degradacja biologiczna gleb, spowodowana emisjami do gleby wielu trujących związków oraz błędy w gospodarce leśnej. Jednym z istotnych skutków tej degradacji jest zniszczenie wielu specyficznych dla gleb leśnych, składników jej życia, szczególnie grzybów symbiotycznych warunkujących prawidłowe funkcjonowanie ekosystemów leśnych. Mając zatem na uwadze potrzebę efektywnego odnawiania i zalesiania stale zwiększającego się areału gruntów zdegradowanych imisjami przemysłowymi, potrzebę zalesiania gruntów poprzemysłowych i porolnych, jak też od kilkudziesięciu lat zwiększającej się corocznie powierzchni pożarzysk oraz terenów wzdłuż autostrad, dysponowanie sadzonkami zaopatrzonymi w odpowiednie symbionty stało się w polskim leśnictwie koniecznością. Uwzględniając powyższe uwarunkowania, LP w latach 90. ub. wieku podjęły decyzję o budowie kilku szkółek do hodowli sadzonek z zakrytym systemem
korzeniowym oraz sterowanej mikoryzacji tak hodowanych sadzonek. Pierwsze laboratorium do produkcji biopreparatów z grzybami ektomikoryzowymi oddano do użytku w 1996 r. przy szkółce kontenerowej w Nadleśnictwie Rudy Raciborskie, a od 1997 r. rozpoczęto produkcję biopreparatów w oparciu o technologię francuskiej firmy Robin Pepinieres opartą na grzybie Laccaria bicolor i Laccaria laccata. Równolegle w Katedrze Fitopatologii Leśnej AR w Krakowie trwały badania nad opracowaniem polskiej technologii produkcji biopreparatu opartego na grzybie Hebeloma crustuliniforme. W latach 1998-2003 wyhodowano blisko 20 mln sadzonek poddanych zabiegowi sterowanej mikoryzacji w kilkunastu nadleśnictwach, głównie jednak w Nadleśnictwie Rudy Raciborskie. W 2004 r. produkcja sadzonek mikoryzowanych wyniosła ponad 11 mln szt. a w programie mikoryzacji uczestniczyło 35 nadleśnictw z 16 rdLP.

W najbliższych 20 latach przewiduje się wzrost zapotrzebowania na sadzonki mikoryzowane, nie tylko ze względu na zwiększanie się zalesianych powierzchni gruntów porolnych, ale także w związku z potrzebą przebudowy drzewostanów, rekultywacją nieużytków poprzemysłowych oraz realizacją programu budowy autostrad. Zanim jednak podejmie się decyzję o rozwoju technologii mikoryzacji i produkcji biopreparatów grzybów mikoryzowych trzeba być pewnym, że sterowana mikoryzacja sadzonek wybranymi szczepami kilku zaledwie gatunków grzybów mikoryzowych, charakterystycznych dla wczesnych stadiów rozwojowych, ma sens przyrodniczy (hodowlany) i ekonomiczny. Dlatego też począwszy od 1999 r. rozpoczęto zakładanie upraw doświadczalnych z pierwszych wyhodowanych na większą skalę sadzonek mikoryzowanych. Uprawy takie założono na gruntach porolnych różnych bonitacji, gruntach poprzemysłowych, terenach po rekultywacji, na powierzchniach po pożarze całkowitym, a także na otwartych powierzchniach zrębowych o różnym stopniu degradacji, w tym i metalami ciężkimi. W sumie od 1999 r. do 2003 r. na terenie nadleśnictw: Rudy Raciborskie, Świerklaniec i Chrzanów założono uprawy doświadczalne na łącznej powierzchni 25 ha. Z sześcioletnich badań wynika, że sterowana mikoryzacja sadzonek miała istotny pozytywny wpływ na różnicowanie się parametrów wzrostowych i żywotności sadzonek w uprawach. Sadzonki szczepione grzybami mikoryzowymi na każdym etapie wzrostu w uprawach osiągnęły wyższe przyrosty na wysokość i grubość w szyi korzeniowej, większą liczbę pędów bocznych i ich sumaryczną długość.

Pozytywny wpływ zabiegu sterowanej mikoryzacji sadzonek drzew leśnych szczególnie uwidocznił się w przeżywalności sadzonek w uprawach. W każdych bowiem warunkach środowiskowych przeżywalność w uprawach sadzonek mikoryzowanych była zdecydowanie wyższa (nawet o kilkadziesiąt procent) od sadzonek nie mikoryzowanych, przy czym im trudniejsze warunki oraz im gleba bardziej zdegradowana, tym pozytywny wpływ zabiegu sterownej mikoryzacji był większy. Jest to szczególnie istotne dla efektywnego zalesiania lub odbudowy lasów na poprzemysłowych i zdegradowanych glebach Śląska. Tu bowiem powierzchnia tych terenów jest największa w kraju. Zdobyte doświadczenia potwierdzają zarówno hodowlaną jak i ekonomiczną sensowność sterowanej mikoryzacji sadzonek przeznaczonych do wysadzenia w szczególnie trudnych warunkach. Jak wykazały bowiem dotychczasowe doświadczenia, koszty wyprowadzenia uprawy, liczone w rachunku ciągnionym do wieku 5 lat i pokryciu powyżej 90% przy użyciu mikoryzowanych sadzonek z zakrytym systemem korzeniowym na powierzchniach trudnych lub gruntach zdegradowanych są przeciętnie o ponad 20% niższe niż przy użyciu sadzonek z odkrytym systemem korzeniowym ze szkółek gruntowych. Przywracanie lasów na wielu obszarach, często o zdegradowanych glebach, jest jednym z najważniejszych zadań człowieka. Wdrożenie w LP do praktyki leśnej sterowanej mikoryzacji sadzonek drzew leśnych było ważnym krokiem zarówno z poznawczego jak i gospodarczego punktu widzenia. Jednym z najważniejszych problemów w dziedzinie zastosowania symbiozy ektomikoryzowej w biologicznej ochronie drzew leśnych przed patogenami glebowymi jest poszukiwanie najbardziej skutecznych i efektywnych szczepów grzybowych, specyficznych dla danego gatunku drzewa, typu gleby, środowiska i patogena. Wymaga to dalszych badań, zwłaszcza wobec olbrzymiej różnorodności gatunkowej i złożoności biocenozy glebowej. Grzyby mikoryzowe mogą bowiem już niedługo stać się najważniejszym z elementów systemu zintegrowanej walki z chorobami roślin. Opracowana pod kierunkiem prof. Stefana
Kowalskiego i wdrożona w LP polska technologia produkcji biopreparatów grzybów mikoryzowych i sterowanej mikoryzacji sadzonek (w dwóch laboratoriach produkuje się dzisiaj ponad 60 tys. litrów biopreparatów) jest zdecydowanie tańsza i efektywniejsza od zakupionej. Koszt mikoryzacji grzybem H. crustuliniforme jednej sadzonki z zakrytym systemem korzeniowym w kasetach o pojemności 120 cm3 nie przekracza dziś 3 groszy. W ostatnich kilku latach w LP z powodzeniem wdrożono na skalę gospodarczą mikoryzację sadzonek wszystkich gatunków lasotwórczych hodowanych w różnego rodzaju pojemnikach: z zakrytym systemem korzeniowym, w inspektach i korytach, z odkrytym systemem korzeniowym, a także na szkółkach gruntowych. W 2005 r. w laboratoriach LP rozpocznie się na skalę gospodarczą produkcja biopreparatów ośmiu (a nie jak dotychczas dwóch) gatunków grzybów mikoryzowych, które przeszły pomyślnie testy w szkółkach. A to przecież nie koniec.

Polska jest jednym z nielicznych państw na świecie, które dysponują technologiami produkcji biopreparatów grzybów mikoryzowych i sterowanej mikoryzacji sadzonek, warto zatem by te osiągnięcia polskich Lasów wykorzystać szerzej, ale przede wszystkim należy dołożyć starań aby posiadana wiedza podniosła o następny szczebel poziom szkółkarstwa leśnego w samych Lasach Państwowych.

dr inż. Kazimierz Szabla dyrektor RDLP w Katowicach

Las Polski - Numer Specjalny 1/2005
 
Komentarzy (0) | 14.04.2005 | Drukuj | Poleć znajomemu

Napisz komentarz:

Zaloguj się by dodać komentarz.