Boom- en gewaswortels en schimmels – een partnerschap voor de optimalisering van de agroforestryproductie in een gematigd klimaat

Bron: Robert Borek and Andrzej Księżniak (IUNG)

Mycorrhiza zijn eerst en vooral een voedzame samenlevingsvorm tussen een schimmel en een plant. In ruil voor de koolhydraten die de schimmel opneemt uit het wortelweefsel van de plant, krijgen de planten door de hyfen van de schimmel betere toegang tot water en voedingsstoffen in de bodem.

De inoculatie van planten met mycorrhizale schimmels kan leiden tot een betere opbrengst bij gewassen, doordat ze de groei bevorderen, de omgevingsstress (droogte, zoutgehalte, gebrek aan voedingsstoffen, zware metalen, nadelige pH-waarde van de bodem) verbeteren, (actieve en passieve) pathogenen biologisch bestrijden en de kwaliteit van de stoffen in de bladeren van de gastplanten verbeteren. Schimmels bevorderen de diversiteit en stabiliteit van micro-organismen in de bodem. Ze dragen ook bij aan de vorming van de bodemstructuur (humus) als gevolg van de snelle afbraak van koolstof uit de hyfen en de werking van de glomaline en lipopolysacchariden die ze produceren.

Soorten mycorrhiza en hun rol in agroforestrysystemen

Landbouwgrond en voormalige landbouwgrond hebben andere fysicochemische eigenschappen dan bosgrond en een andere samenstelling van micro-organismen in de bodem, vooral wat betreft bacteriën en schimmels (Paul & Clark 1988). Landbouwgrond wordt gedomineerd door symbiotische endotrofe mycorrhiza (hierna arbusculaire mycorrhiza genoemd - Afb. 1) die de wortels van bijna 90% van de kruidachtige planten koloniseren: grassen, granen, groenten, en wortelgewassen. Arbusculaire symbiose vinden we ook terug bij een aantal vruchtdragende houtachtige planten en struiken zoals appel, kers, walnoot, populier, wilg, acacia, moerbei, es en kornoelje. Een andere veel voorkomende symbiosevorm is ericoïde mycorrhiza, die bijvoorbeeld voorkomt bij veenbes, blauwe bes, northern highbush blueberry en huckleberry.

 

Afb. 1. Arbuscules in de wortelcellen, vesikels en hyfen van endotrofe mycorrhizale schimmels in wortelweefsel

     

Afb. 2 Extraradicale hyfen van ectotrofe mycorrhiza in rhizosfere grond en op wortels van planten

Bij landbouwgrond wijst niets op de aanwezigheid of activiteit van ectotrofe mycorrhiza (Cardon & Zoe 2011). De overgrote meerderheid daarvan gaat symbiotische samenlevingsvormen aan met loof- en naaldbomen. De aanwezigheid van ectotrofe mycorrhizale schimmels op boomwortels blijkt uit de typische kortere en dikkere wortels (Afb. 2), en uit paddenstoelsporoforen die onder boomtoppen verschijnen. De eerdergenoemde mycorrhizale symbiosevormen (ectotrofe mycorrhiza en arbusculaire schimmels) hebben gelijkaardige functies bij verschillende soorten planten.

Ectotrofe mycorrhizale schimmels bij bomenverhogen de weerstand tegen wortelziekten (bv. Fomes annosus, Armillaria), wat de gezondheid van de plant verbetert en de kans op overleving bij nieuwe aanplanting verhoogt. Doordat ze met hun netwerk van hyfen de bodem stabiliseren, verhogen ectotrofe mycorrhizale schimmels het anti-eroderende effect van boomwortels. Mycorrhizale controle van de productie van stoffen in de bladeren van planten (bv. salicylzuur bij wilgen) kan bomen beschermen tegen insecten en in dit geval ook een natuurlijk antibioticum vormen voor dieren.

Bomen die een samenwerking aangaan met arbusculaire mycorrhizale schimmels (zoals appel, kers, walnoot, populier, wilg, acacia, moerbei, es en kornoelje) kunnen functioneren als een reservoir voor gewassen. Over het algemeen maken mycorrhizale netwerken in agroforestrysystemen het voor bomen en akkergewassen/-grassen mogelijk om met elkaar te communiceren en de uitwisseling van water en voedingsstoffen te verbeteren.

Methodes om mycorrhizale schimmels in agroforestrysystemen te introduceren

De beste keuze voor nieuwe aanplantingen zijn bomen die uit kwekerijen komen waar ze regelmatig geïnoculeerd worden met ectotrofe mycorrhiza (Afb. 3), of bomen die door hun locatie in boscomplexen natuurlijke mycorrhisatie ondergaan. Het is het best om inheemse boomsoorten te gebruiken, aangezien die uitermate geschikt zijn voor de klimaatzone van het ontwikkelde agroforestrysysteem. Zaailingen met mycorrhiza, zowel die met blote wortel als die met kluit moeten beschermd worden tegen uitdroging. In het geval van mycorrhisatie van stekken moeten de instructies van de producent van het mycorrhizale inoculant over de manier en het tijdstip waarop de bereiding aangebracht moet worden op het wortelsysteem van de plant altijd gevolgd worden.

De mycorrhisatie van zaailingen met kluit moet altijd gebeuren door ze tot ongeveer de helft van de kluit onder te dompelen in de mycorrhizale suspensie, waarna ze meteen machinaal of manueel worden geplant.

Bij planten die aangekocht worden met blote wortel moet het wortelsysteem gelijk verdeeld worden door de wortels die te lang zijn in te korten. De zaailingen moeten dan in kleine hoeveelheden ondergedompeld worden in de mycorrhizale suspensie en onmiddellijk geplant worden.

Voor het specifieke geval van de mycorrhisatie van wilg voor hakhout met korte omlooptijd (Afb. 4) mag dit pas gebeuren nadat elke wilg zijn eigen wortelsysteem heeft ontwikkeld, ongeveer 2-3 maanden na het planten. Het inoculant moet worden aangebracht met een naald met twee openingen. Het is cruciaal dat de temperatuur op 10 cm diep niet lager is dan 12 °C. De vochtigheidsgraad van de grond moet 60% van de watercapaciteit bedragen.

 

Afb. 3 Zaailingen met mycorrhiza (rechts) worden gekenmerkt door een betere groei en ontwikkeling van het wortelsysteem in het eerste jaar na de aanplant 

Afb. 4 Wilg voor hakhout met korte omlooptijd in combinatie met wisselbouw met peulvruchten in een agroforestrysysteem bij Wakelyns Agroforestry, Suffolk, VK (Jo Smith)

Een inoculant van arbusculaire mycorrhizale schimmels in poedervorm kan gebruikt worden als een alternatief voor wortelinoculatie door het op te lossen in water en het op de grond rond de plant te spuiten, door het te injecteren met water of door zaadcoating.

Arbusculaire mycorrhizaworden vaak gecombineerd met micro-organismen die de groei van de plant bevorderen zoals biologische meststoffen. Die oplossing is echter minder doeltreffend dan bij geïnoculeerde zaailingen. Bij eenjarige gewassen kunnen de biologische meststoffen verspreid worden over het grondoppervlak, apart of bij het zaaien, of door ze in de voor aan te brengen. Ze kunnen ook aangebracht worden door de zaden rechtstreeks met een poeder, slurry of coating te behandelen.

De gastplant, de schimmel en het genotype van de plant moeten zorgvuldig gematcht worden om de beste resultaten te verkrijgen. Het is daarom van het grootste belang om schimmelisolaten te gebruiken die zijn aangepast aan de streek. 

Goede praktijken om de ontwikkeling van plantenmycorrhiza te bevorderen

  • Gemiddeld stikstofgehalte en laag fosforgehalte in de bodem (Liu 2000, Johnson 1993);
  • Weinig of geen verstoring van de bodem (beperkte grondbewerking, conserveringslandbouw) (Galvez et al. 2001, Kabir 2005);
  • Nauwgezet en duurzaam voedingsbeheer van de gewassen (organische meststoffen / compost / redelijke hoeveelheden meststoffen die langzaam worden vrijgegeven) (Douds et al. 2012, Ustuner et al. 2009);
  • Diverse gewasrotaties (Larkin 2008) met groenbemesters en stikstoffixeerders (Njeru et al. 2015), plantenfamilies verminderen die resistent zijn tegen mycorrhiza (bv. Brassicaceae, Chenopodiaceae, Linaceae) (Peat & Fitter 1993). Het gebruik van chemische producten beperken (Miller & Jackson 1998, Carenho et al. 2000);
  • Combinatie van inoculatie met arbusculaire schimmels en de toepassing van biologische meststoffen en biologische pesticiden (Weber 2014).

Lees dit artikel in pdf-formaat hier