63 MONOGRAFIE I ROZPRAWY NAUKOWE

Streszczenie:

W niniejszej pracy dokonano przeglądu aktualnej wiedzy na temat mikroorganizmów solubilizujących fosfor. Na wstępie omówiono zagadnienia związane z dostępnością i znaczeniem fosforu dla roślin, jednakże głównym celem opracowania było usystematyzowanie oraz pogłębienie wiedzy na temat występowania PSM w glebach, mechanizmów solubilizacji fosforu oraz roli, jaką odgrywają w promowaniu wzrostu i rozwoju roślin. Fosfor należy traktować jako krytyczny składnik nawozowy, który pochodzi ze źródeł kopalnych, a jego zasoby są ograniczone. Dlatego priorytetem badań staje się opracowanie metod stymulowania bardziej efektywnego wykorzystania fosforu znajdującego się w glebie lub wprowadzanego do gleby. Głównym ograniczeniem dla wykorzystania fosforu przez rośliny jest fakt, że większość tego pierwiastka w glebie występuje w formach trudno dostępnych dla roślin. PSB to potencjalne aktywatory dostępności fosforu w glebie. Bakterie fosforowe uruchamiają biodostępny fosfor z  jego trudno dostępnych związków, co daje możliwość korzystania z fosforu obecnego w glebie bez dodatkowego wprowadzania tego pierwiastka w postaci mineralnych nawozów fosforowych. Niezwykle ważnym zagadnieniem jest również obecność PSB w glebach zdegradowanych chemicznie. Bakterie wspierają odporność roślin na warunki stresowe, zwiększają dostępność składników nawozowych dla roślin, a nawet wpływają na biodostępność niektórych zanieczyszczeń. Istotnym zagadnieniem pod względem praktycznym staje się możliwość stosowania szczepionek na bazie odpornych mikroorganizmów w remediacji gleb i składowisk odpadów zanieczyszczonych metalami. O ile takie podejście jest dość powszechnie stosowane w  bioremediacji zanieczyszczeń organicznych, to w odniesieniu do zanieczyszczeń nieorganicznych nie jest tak rozpowszechnione. W monografii przywołano przykłady pozytywnego wpływu szczepów wyizolowanych z zanieczyszczonych gleb na aktywność mikrobiologiczną podłoża oraz plon i odporność roślin w doświadczeniach remediacyjnych.

Z dokonanego przeglądu literatury wynika, że w rolnictwie zastosowanie PSB jako bionawozów poprawia wzrost, plon i pobieranie składników nawozowych przez wiele roślin uprawnych. W monografii przedstawiono rodzaje mikroorganizmów rozpuszczających fosforany oraz mechanizmy wspomagania rozwoju roślin przez PSM. Kwasy mineralne i organiczne produkowane i uwalniane do gleby przez PSM przyczyniają się do rozpuszczania nieprzyswajalnych mineralnych związków P, z kolei enzymy, takie jak: fosfatazy, nukleazy i  fosfolipazy, odgrywają znaczącą rolę w mineralizacji organicznych form fosforu glebowego. Mechanizmy solubilizacji fosforu zostały szczegółowo opisane, ze szczególnym uwzględnieniem obniżenia pH gleby, zjawisk chelatacji oraz mineralizacji fosforu organicznego.

Mikroorganizmy posiadające zdolność do rozpuszczania fosforanów wprowadzają do środowiska glebowego więcej fosforu niż są w stanie wykorzystać do wzrostu i metabolizmu, nadwyżkę tę wykorzystują rośliny. Poza fosforem wprowadzają również do gleby wiele substancji stymulujących wzrost roślin, takich jak siderofory, auksyny, cytokiny i witaminy. Dodatkowo wspomagają rośliny poprzez wytwarzanie fitohormonów, wiązanie azotu atmosferycznego, działanie antagonistyczne wobec fitopatogennych mikroorganizmów, ograniczanie hamującego działania etylenu na wzrost roślin, zmniejszanie toksycznego działania niektórych metali ciężkich w glebach.

Oddzielny rozdział został dedykowany izolacji PSM, ich badaniom genetycznym oraz charakterystyce ich efektywności pozwalającej na wyodrębnienie mikroorganizmów o dużej efektywności solubilizacji fosforu. Zagadnienie wymaga prowadzenia dalszych badań, między innymi w zakresie opracowania skutecznych biopreparatów oraz zastosowań nowo pozyskanych szczepów bakterii solubilizujących fosfor jako materiału bionawozowego. Aktualny stan światowych badań nad efektywnością PSM w rolnictwie został usystematyzowany, podobnie jak dostępność i dane opisujące wykorzystanie biopreparatów zawierających PSM. Badania wskazują, że wiele mikroorganizmów solubilizujących fosforany może oddziaływać skutecznie, wymagają one jednak dalszych badań oraz szerszej oceny ich wpływu na cechy gleby, w tym parametry biologiczne. Odrębnym zagadnieniem poruszanym w monografii jest wykorzystanie PSM w remediacji terenów zanieczyszczonych, poparte przykładami z badań własnych i  światowych. Potrzeby badawcze w zakresie PSM obejmują poszukiwanie nowych rozwiązań w zakresie nawożenia, przyjaznych dla środowiska przyrodniczego, oraz technik opartych na zastosowaniu mikroorganizmów. Badania naukowców oraz praktyczne wykorzystanie zdobytej wiedzy może przyczynić się do intensywnego rozwoju produkcji bezpiecznych preparatów bionawozowych przy jednoczesnym ograniczeniu eksploatacji złóż fosforytowych. Równie ważne wydaje się prowadzenie badań nad stabilnością i wydajnością cech odpowiedzialnych za solubilizację fosforanów u szczepów bakteryjnych wykorzystywanych w biopreparatach.