În unele câmpuri, acest efect crește randamentele culturilor de grâu plantate ulterior în același sol cu peste 4%. Deși rezultatele din mai multe experimente de teren arată că aceste efecte sunt extrem de variabile, pe termen lung ele ar putea contribui la obținerea unei agriculturi a cerealelor mai durabile, fără a fi necesare îngrășăminte sau pesticide suplimentare.

     Plantele produc o varietate de substanțe chimice speciale. Unele dintre acestea sunt eliberate în sol și influențează calitatea acestuia, având impact asupra plantei care crește în solul respectiv. Până în prezent, s-a realizat puțină cercetare privind măsura în care substanțele chimice eliminate în sol pot fi utilizate în agricultură pentru a crește productivitatea. Cu toate acestea, cercetătorii de la Institutul de Științe ale Plantelor (IPS) al Universității din Berna au realizat recent experimente de teren în această direcție. Rezultatele lor, publicate în jurnalul științific eLife, arată că metaboliții specializați din rădăcinile plantei de porumb pot contribui la creșterea recoltelor ulterioare de grâu în condiții agricole realiste.

Cum afectează substanțele chimice din rădăcinile porumbului culturile de grâu

     Pe baza studiilor anterioare realizate de cercetătorii de la Institutul de Științe ale Plantelor al Universității din Berna, se știa că benzoxazinoidele – substanțe chimice naturale pe care plantele de porumb le eliberează prin rădăcini – schimbă compoziția microorganismelor din solul de pe rădăcini și influențează creșterea plantelor ulterioare din acel sol. Studiul actual a investigat dacă feedback-urile plantă-sol de acest tip au loc și în condiții agricole realiste. "Experimentele de teren de acest gen sunt esențiale pentru a testa transferabilitatea cercetării de bază în practică și, astfel, pentru a evalua beneficiul agronomic potențial", explică Valentin Gfeller, care a lucrat la proiect ca doctorand la IPS și lucrează acum la Institutul de Cercetare în Agricultură Organică FiBL. Pe parcursul unui experiment de teren de doi ani, au fost inițial cultivate două linii de porumb, dintre care doar una elibera benzoxazinoide în sol. Apoi, pe solurile pregătite diferit, au fost cultivate trei varietăți de grâu de iarnă. Pe baza acestor date, s-a demonstrat că excreția de benzoxazinoide îmbunătățește germinarea și creșterea ulterioară a plantelor, sporind recolta.

Citește și: Cereale care hrănesc lumea: Porumbul

Mai puțini dăunători, aceeași calitate

     Pe lângă creșterea recoltei, s-au observat și niveluri mai scăzute de infestare cu unele dăunători. "O creștere a randamentului de 4% poate să nu sune spectaculos, dar este semnificativă, având în vedere cât de dificil a devenit să îmbunătățim randamentele de grâu fără input-uri suplimentare", a explicat Matthias Erb, profesor de Interacțiuni Biotice la Institutul de Științe ale Plantelor, care a condus studiul împreună cu Klaus Schläppi de la Universitatea Basel.

     "Cu toate acestea, rămâne de văzut dacă astfel de efecte fac cu adevărat o diferență semnificativă pentru productivitatea și sustenabilitatea agricolă în ansamblu, deoarece randamentul depinde și de mulți alți factori", explică Erb. Studiul demonstrează potențialul utilizării compușilor specializați din plante pentru a îmbunătăți productivitatea culturilor prin rotații specifice de varietăți.

     În cadrul Cooperării de Cercetare "One Health" de la Universitatea din Berna, s-a putut investiga, de asemenea, calitatea grâului la nivelul elementelor chimice individuale. Împreună cu Institutul de Geografie al Universității din Berna și Agroscope, centrul elvețian de excelență pentru cercetarea agricolă, s-a demonstrat că creșterea recoltei datorată benzoxazinoidelor nu are un impact negativ asupra calității boabelor de grâu.

Citește și: Roșiile rămân o afacere profitabilă. SUA și Germania în topul țărilor importatoare

Substanțele chimice ale plantelor persistă în sol

     Pentru a înțelege mai bine mecanismul, cercetătorii au efectuat o varietate de analize ale solului și rădăcinilor. Plantele care produc benzoxazinoide au acumulat aceste substanțe chimice și produsele lor de degradare în sol, în apropierea rădăcinilor. Mai mult, în colaborare cu Universitatea Basel, s-a confirmat că benzoxazinoidele influențează comunitatea de bacterii și ciuperci în și pe rădăcinile de porumb. Cu toate acestea, nutrienții din sol nu au fost modificați. De asemenea, benzoxazinoidele s-au dovedit a fi deosebit de persistente în sol. În ce măsură creșterea grâului și randamentul total sunt afectate direct sau indirect de benzoxazinoide prin intermediul microorganismelor din sol va fi supus investigațiilor ulterioare.

Proprietățile solului sunt importante

     Pentru a testa efectele proprietăților solului, împreună cu Universitatea Basel și Agroscope, echipa de cercetare a efectuat un alt experiment de teren de doi ani pentru a investiga modul în care aceste feedback-uri plantă-sol din benzoxazinoide acționează într-un câmp mai heterogen. Compoziția chimică și microorganismele solului din câmp variau semnificativ. Cercetătorii au reușit să arate că influența benzoxazinoidelor asupra creșterii și rezistenței grâului depinde de această compoziție diferită. "O mai bună înțelegere a efectelor proprietăților solului asupra feedback-urilor plantă-sol este crucială în ceea ce privește utilizarea viitoare în agricultura durabilă", explică Valentin Gfeller.