Transformacja zrównoważonego rolnictwa dzięki innowacjom związanych z mikrobiologią
Różnorodność biologiczna gleb jest ukrytą siłą pod naszymi stopami, która determinuje istotne procesy podtrzymujące życie – od uprawy zdrowej żywności po łagodzenie zmiany klimatu. Ostatnie postępy w mikrobiologii otwierają nowe możliwości w zakresie lepszego wykorzystania tych naturalnych systemów w rolnictwie. W ramach finansowanego przez UE projektu EXCALIBUR(odnośnik otworzy się w nowym oknie) powstają bioprodukty mikrobiologiczne, które wykorzystują różnorodność biologiczną gleb w celu zmniejszenia nakładów chemicznych przy jednoczesnym utrzymaniu wydajności upraw. „Dzięki naszym wynikom wykorzystanie różnorodności biologicznej gleby może być jednym z głównych sposobów na ograniczenie stosowania chemikaliów w rolnictwie”, zauważa Stefano Mocali, koordynator projektu EXCALIBUR. inokulanty na bazie mikroorganizmów(odnośnik otworzy się w nowym oknie) „są kluczowymi czynnikami dlaejunijną biogospodarki o obiegu zamkniętym, gdyż wspierają niskonakładowe, regeneracyjne i odporne systemy rolnicze, przekształcając odpady w wartość i przyczyniając się do realizacji celów klimatycznych i środowiskowych”.
Mikrobiologiczne rozwiązania poprawiają efektywność upraw
Podejście zastosowane w projekcie EXCALIBUR koncentruje się na wyborze i optymalizacji mikroorganizmów glebowych w celu stworzenia skutecznych „konsorcjów mikrobiologicznych”, czyli społeczności różnorodnych mikroorganizmów. Te nowe bioprodukty łączą w sobie funkcje wspierające wzrost roślin i biokontrolę, a naukowcy opracowali strategię formułowania, która pozwala uwięzić mikroorganizmy grzybowe w cząsteczkach żelu wzbogaconych o dodatkowe składniki. W efekcie otrzymano wielofunkcyjną bioformułę, która działa dobrze w różnych warunkach glebowych. Próby terenowe na pomidorach, jabłkach i truskawkach przyniosły doskonałe rezultaty. W niektórych przypadkach bioinokulanty umożliwiły ograniczenie nawożenia chemicznego o 30-50%, bez pogorszenia wydajności upraw czy opłacalności ekonomicznej. Zastosowanie tych mikrobiologicznych rozwiązań znacznie poprawiło jakość i różnorodność biologiczną gleb. Testy dowiodły, że rodzime mikroorganizmy glebowe są skuteczniejsze we wspieraniu wzrostu roślin i zwalczaniu patogenów przenoszonych przez glebę. Wyniki te były najbardziej istotne, gdy bioinokulanty pochodziły z mikroorganizmów występujących w glebach z tego samego obszaru geograficznego, co podkreśla znaczenie dostosowanych strategii opartych na specyficznych właściwościach gleby i rodzimego mikrobiomu.
Inteligentne rozwiązania na potrzeby monitorowania i oceny
Aby wspierać bezpieczne i skuteczne stosowanie bioinokulantów w rolnictwie, zespół EXCALIBUR opracował i opatentował narzędzie do ich wykrywania. W odróżnieniu od tradycyjnych metod opartych na przeciwciałach narzędzie to wykorzystuje aptamery, które są jednoniciowymi cząsteczkami DNA lub RNA rozpoznającymi i wiążącymi docelowe komórki drobnoustrojów przy zwiększonej czułości, wysokiej swoistości i niższych kosztach produkcji. Technika umożliwia szybkie i ekonomiczne monitorowanie bioinokulantów w glebie, dzięki czemu idealnie nadaje się do analizy na miejscu i może być wbudowana w mobilne urządzenia biosensoryczne. Koordynowany przez włoską Radę Badań Rolniczych i Ekonomii (CREA) projekt umożliwił także stworzenie narzędzia do oceny jakości gleby(odnośnik otworzy się w nowym oknie) przy użyciu uznanego statystycznego podejścia do klasyfikacji danych o nazwie SIMCA(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Platforma internetowa CREA ocenia jakość gleby na podstawie parametrów chemicznych, fizycznych i biologicznych, dzięki czemu rolnicy zyskują system wspomagania decyzji pozwalający na optymalizację stosowania bioinokulantów.
Wsparcie transformacji europejskiego rolnictwa
Skalowalne rozwiązania EXCALIBUR są częścią podejścia tzw. meta-organizmu, które traktuje roślinę, glebę i organizmy glebowe jako wzajemnie połączone systemy. Projekt wspiera strategię zarządzania glebą(odnośnik otworzy się w nowym oknie), która obejmuje prebiotyki (związki odżywiające pożyteczne mikroorganizmy), probiotyki (żywe pożyteczne mikroorganizmy) i postbiotyki (produkty uboczne pożytecznych mikroorganizmów). „Praktyki te przyczyniają się do rozwoju zrównoważonego rolnictwa, wspierając zdrowy mikrobiom glebowy, zmniejszając zależność od nawozów chemicznych i pestycydów oraz zwiększając odporność roślin na stres środowiskowy”, mówi Mocali. Zespół EXCALIBUR opracował kluczowe narzędzia wspierające cele polityki UE, w tym szablon dokumentacji dla producentów, którzy chcą wprowadzić nowe inokulanty mikrobiologiczne na rynek UE, zgodnie z rozporządzenie w sprawie produktów nawozowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Powstałe w projekcie innowacje mogą zmienić sposób, w jaki rolnicy w całej Europie optymalizują zdrowie gleby i plony, torując drogę rolnictwu precyzyjnemu dostosowanemu do lokalnych warunków i różnorodności biologicznej.
