Vliv aplikace půdních inokulantů nové generace na mikrobiální charakteristiky půdy

The effect of applying new-generation soil inoculants on soil microbial characteristics

Abstrakt

Rhizobakterie podporující růst rostlin (PGPR) se řadí do skupiny půdních bakterií, které mohou svými mechanismy ovlivňovat růst rostlin. V posledních letech dochází k nárůstu používání různých typů půdních kondicionérů s obsahem PGPR ve formě bioinokulantů s cílem zvýšit výnosy a zlepšit růst plodin v nepříznivých podmínkách, ekologicky šetrným způsobem. Enkapsulace mikroorganismů do vhodně zvoleného polymerního nosiče ve formě hydrogelu přináší kromě lepší manipulace se vzorky (oproti kapalné formulaci) i celou řadu dalších výhod. Mikroorganismy jsou lépe chráněny proti stresovým faktorům (změna podmínek, osmotický stres) a postupná degradace polymerní matrice umožnuje jejich řízené uvolňování, což jednak zvyšuje šanci na přežití a tím dochází ke zvýšení účinnosti jejich působení [1]. Tato práce se zaměřuje na studium vlivu aplikace různých forem PGPR (gel, lyofilizovaný gel, biomasa v PBS, gel bez PGPR, v porovnání s kontrolou bez ošetření) na fyzikálně-chemické charakteristiky půdy (vlhkost, pH, obsah organického a minerálního podílu TGA analýzou), na vybrané PGP mechanismy (solubilizace fosfátů, produkce sideroforů), mikrobiální aktivitu půdy pomocí komerční sady BIOLOG EcoPlate a na růst lociky seté (Lactuca sativa) v řízeném kultivačním experimentu. Růstové charakteristiky rostlin (počet listů, výška, šířka) byly sledovány kontinuálně v průběhu kultivace a rovněž po jejím ukončení (délka rostliny, čerstvá hmotnost a hmotnost sušiny, hustota a větvení kořenů obrazovou analýzou). V kultivačním experimentu byla použita artificiální půda s nízkým obsahem organického podílu simulující málo úrodnou půdu v období sucha a na přípravu všech aplikačních forem PGPR byl použit kmen rhizobakterie Azotobacter vinelandii CCM 289. Pro ověření vlivu aplikace jednotlivých forem PGPR na mikrobiální charakteristiky půdy bylo provedeno respirometrické měření biologické spotřeby kyslíku. Z výsledků vyplývá, že všechny formy aplikace PGPR měly pozitivní vliv na mikrobiální aktivitu v použité půdě. U přídavků PGPR ve formě gelu a lyofilizovaného gelu došlo k nárůstu hmotnosti sušiny jednotlivých částí rostlin v porovnání s neošetřenými vzorky. Výsledky rovněž ukázaly, že přídavky PGPR neměly statisticky významný vliv na růstové parametry (počet listů, délka a čerstvá hmotnost) modelových rostlin a na hodnocené fyzikálně-chemické vlastnosti půdy v porovnání s negativní kontrolou bez přídavku. Přídavky gelu s bakteriální kulturou a přídavek jeho lyofilizované verze představují potenciálně atraktivní formy aplikace PGPR pro budoucí experimenty posuzující agronomický potenciál těchto preparátů.

Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) belong to a group of soil bacteria that can influence plant growth through their mechanisms. In recent years, there has been an increase in the use of various types of soil conditioners containing PGPR in the form of bioinoculants with the aim of increasing yields and improving crop growth in unfavorable conditions in an environmentally friendly way. Encapsulating microorganisms in a suitably selected polymer carrier in the form of a hydrogel offers a number of advantages in addition to better sample handling (compared to liquid formulations). Microorganisms are better protected against stress factors (changes in conditions, osmotic stress), and the gradual degradation of the polymer matrix allows for their controlled release, which increases their chances of survival and thus increases their effectiveness [1]. This work focuses on studying the effect of applying various forms of PGPR (gel, lyophilized gel, biomass in PBS, gel without PGPR, compared to a control without treatment) on the physicochemical characteristics of soil (moisture, pH, organic and mineral content by TGA analysis), selected PGP mechanisms (phosphate solubilization, siderophore production), soil microbial activity using a commercial BIOLOG EcoPlate kit, and the growth of Lactuca sativa in a controlled cultivation experiment. Plant growth characteristics (number of leaves, height, width) were monitored continuously during cultivation and also after its completion (plant length, fresh weight and dry weight, root density and branching by image analysis). Artificial soil with a low organic content simulating low-fertility soil during drought was used in the cultivation experiment, and the rhizobacterium strain Azotobacter vinelandii CCM 289 was used to prepare all PGPR application forms. Respirometric measurements of biological oxygen consumption were performed to verify the effect of the application of individual PGPR forms on soil microbial characteristics. The results show that all forms of PGPR application had a positive effect on microbial activity in the soil used. With PGPR additions in the form of gel and lyophilized gel, there was an increase in the dry weight of individual plant parts compared to untreated samples. The results also showed that PGPR additions had no statistically significant effect on the growth parameters (number of leaves, length, and fresh weight) of model plants and on the evaluated physicochemical properties of the soil compared to the negative control without addition. Additions of gel with bacterial culture and additions of its lyophilized version represent potentially attractive forms of PGPR application for future experiments assessing the agronomic potential of these preparations.

Azotobacter vinelandii, alginát, enkapsulace, gel, polyhydroxyalkanoáty

Azotobacter vinelandii, alginate, encapsulation, gel, polyhydroxyalkanoates

HLAVÁČKOVÁ, B.; KALINA, M.; SÚKENÍK, M.

27.11.2025

Vysoké učení technické v Brně

Brno

978-80-214-6388-2

studentská odborná konference CHEMIE JE ŽIVOT 27—11— 2025

30

30

91

https://www.fch.vut.cz/vav/konference/sok/vystupy/sok-2025-sbornikabstraktu-pdf-p321225