השפעת ביוסטימולנטים על מערכת השורשים

בעבודה זו נבחנו ארבעה תכשירי ביוסטימולנטים מסחריים, המבוססים על מיקרואורגניזמים, אצות ומיצויי צמחים שונים, על מדדי הצימוח והתפתחות מערכת השורשים בזריעי אבוקדו של כנת אשדות 117

אילה ברקן – יועצת חקלאית

רקע מדעי

שורשי האבוקדו מאופיינים במבנה מורפולוגי ייחודי: הם מחוסרי יונקות, בעלי דרגת הסתעפות נמוכה במיוחד והמסה העיקרית שלהם מצויה בשכבת הקרקע העליונה. לתכונות אלו משמעות פוטנציאלית שלילית לגבי קליטת מים וחומרי הזנה, שכן שטח השורש הפעיל בקליטה מצומצם ומערכת השורשים חשופה לתנודות של תנאי הסביבה. מכיוון שחוסר יונקות משמעו קליטה רק בקצות השורש הצעיר, הגדל, הרי שפגיעה בגדילת השורשים והתחדשותם עלולה לגרום לפגיעה ניכרת ביכולת הקליטה של כל המערכת. מכיוון שרקמת קצה השורש הפעילה בגדילה ובקליטה אחראית לביוסינתזה של הורמוני גידול והסעתם לנוף, עיכוב גידול של השורש עלול להפחית, בנוסף לאספקת מים ומינרלים, גם אספקת חומרים מווסתי צמיחה לנוף, גורם שעלול להשפיע על הצימוח והיבול.^[1]

מיקרוביום צמחים ובעלי חיים מהווים אתר מחיה של מספר גדול מאוד של מיקרואורגניזמים מסוגים ומינים רבים המשתייכים למגוון רחב של משפחות ותת-משפחות. לכל אתר אכלוס יש מיקרוביום אופייני משלו, שמורכב מתערובות של מיקרואורגניזמים לסוגיהם השונים: חיידקים, נגיפים ופטריות. בין בעלי החיים והצמחים לבין המיקרוביום שלהם מתקיימים יחסי גומלין הדדיים באופן רצוף שלרוב מביאים תועלת לשני הצדדים, למעט מקרים שבהם נגרם נזק למאכלס כתוצאה מהפרה של המאזן הקיים במערכת ביולוגית מסוימת. ידוע כיום שלמיקרוביום בחלקי הצמח החיצוניים והפנימיים יש תפקיד מרכזי בעיצוב פני כדור הארץ – החל מהצמחייה הטבעית ומערכות הייצור החקלאיות ועד בריאות האדם. ככל שהמחקר בנושא זה הולך ומעמיק, קשה לדמיין איך יתקיים בעל חיים או צמח כישות נפרדת מהמיקרוביוטה המאכלסת אותו. הידע הקיים על הקשר ההדוק בין מיקרואורגניזמים ובין צמחים, בחלקיהם השונים על-קרקעיים ותת-קרקעיים הוא עצום. יחסי הגומלין (סימביוזה) בין הצמח לבין כלל המיקרואורגניזמים המאכלסים אותו יכולים להיות טפיליים (פרזיטיים/פתוגניים) שיתופיים/הדדיים (מוטואליזם) או קומונסליים (רק צד אחד מפיק תועלת מהקשר). קשר זה מתבטא בהשפעה על עמידות הצמח לפתוגניים, באספקה של חומרי מזון ובייצור הורמונים המבקרים תהליכים התפתחותיים שונים בצמח. על כן יש היום הסכמה הולכת ומתרחבת בקרב ביולוגים העוסקים באבולוציה, שהגנים של צמחים או בעלי חיים והגנים של האורגניזמים החיים בסימביוזה איתם קשורים אלה באלה. ^[2]

ביוסטימולנטים

ביו-סטימולנטים הוא תחום יחסית חדש שטרם הוגדר באופן רשמי. יחד עם זאת, אפשר למצוא בספרות המדעית הגדרות. כך למשל, בשנת 2007 החוקר קאופמן ושותפיו הגדירו במחקר עמיתים את הביו-סטימולנטים כ "חומרים, שאינם דשנים, שמעודדים את התפתחות הצמחים כאשר הם מיושמים בכמויות קטנות." הגדרה זו עולה בקנה אחד עם ההגדרה של החוקרים זאנג ושמידט שגם הם הדגישו את ההבחנה שבין דשנים לבין ביו-סטימולנטים. המועצה האירופית לתעשיית הביו-סטימולנטים מתארת א, הביו-סטימולנטים כ"חומרים ו/או מיקרואוגניזמים, ו/או מיצויי צמחים

שכאשר מיישמים אותם על צמחים או על הריזוספירה (=מערכת אקולוגית של שורשים) מעוררים תהליכים טבעיים.

חומרים ו/או מיקרואורגניזמים אלו משפרים את ספיגת חומרי ההזנה בצמחים, הם משפרים את עמידות הצמחים לעקה, הם מחזקים את הרכיבים הא -ביוטים בצמחים וגם את איכות היבול והתוצרת, וכל זאת מבלי לפגוע או לשנות את ההרכב או תוכן חומרי ההזנה".^3]

נכון להיום יש כמה קטגוריות של ביו-סטימולנטים, כאשר הפופולריים ביותר הם: חומצות הומיות ופלוביות, תמציות אצות, צואה מטופלת של בע"ח , מיצויי קומפוסט נוזלי וכן פטריות וחיידקים מועילים.

ביוסטימולנטים מבוססי אצות

תמציות של אצות ממינים שונים נוצרות בתהליכי הפקה שונים, הן מסיסות או נוזליות. מיצוי של אצות וצמחים מספקים חלבונים, מיקרו ומאקרו נוטריינטים ומינרליים המאיצים את התפתחות הצמחים בתהליך ביולוגי, תוך השפעה חיובית הן על מערכת השורשים והן על הצימוח. יתרה מכך, תמציות אלו מרחיקות מזיקים ומחזקות את עמידות בצמח גם בתנאי עקה4^]

ביוסטימולנטים מבוססי פטריות וחיידקים: אלו נוצרים ממיצוי של פטריות וחיידקים מועילים הקיימים בקרקעות והם מסייעים לצמיחת השורשים. למשל חיידקי Bacillus  וחיידקי Rhizobia. בטבע ידועים מינים רבים של פטריות וחיידקים המקיימים יחסי סימביוזה עם שורשי צמחים. כפי הנראה, למרבית הצמחים העילאיים בסביבה הטבעית יחסי סימביוזה עם מין אחד או יותר של מיקרואורגניזמים. הסימביוזה בין צמחים ממשפחת הקטניות לבין חיידקים קושרי חנקן (ריזוביום) היא דוגמא ידועה לסוג זה של יחסים. בשני העשורים האחרונים נפוצים יותר ויותר מוצרי מיקרואורגניזמים מועילים

לחקלאות, מוצרי פטריות סימביוטיות (מיקוריזה) ספציפיים לגידול.  הצלחה מסחרית של תכשירים כאלה בהעלאת יבולים, תלויה במידה רבה במגוון אוכלוסיות המיקרואורגניזמים הטבעית שבקרקע, ובאינטראקציה עם אוכלוסיה טבעית זו.^[5]

מיצויי צמחים כביוסטימולנטים

שימוש במיצויי צמחים ידוע ומקובל בחקלאות עוד מימי קדם. מיצויים אלה עשירים בפוליסכרידים, פיטוסטרולים, חומרים נוגדי חימצון וכן הורמונים צמחיים וחומרים המדמים הורמונים שכאלו. למיצויים אלו נודעות השפעות מגוונות על מבנה הקרקע ויכולתה לספוח מים ומינרלים, על חיוניות יצורי הקרקע המועילים ועל דיכוי יצורים מזיקים, וכן על ויסות תהליכי צמיחה ופריחה. מיצויים אלו פועלים על המנגנונים ההורמונליים של הצמחים בדרך של האצה וויסות פעילות. עוצמת התגובה של הצמח לחומרים אלו איננה תלויה בכמות החומר הפעיל שיושם, אלא במידת הדיוק של היישום^6]

התכשירים המסחריים שנבחנו בעבודה

ביו גת אצות 30 – דשן גת

תמיסת מיצוי אצות ים ירוקות המכילה מעל 7% חומר אורגני של חברת דשן גת בעל יסודות הזנה ומיקרואלמנטים. ניתן לשלב ללא חשש בסוגי דשן נוזלי שונים הזורם בקלות דרך מערכות ההשקיה לסוגיהן. יתרונות התכשיר: משפר את פוריות הקרקע וקליטת יסודות ההזנה, בתנאים מסוימים עשוי להקנות עמידות לצמח בפני מחלות ובקטריות, מגביר יכולת הצמח להתמודדות עם מצבי עקה, בתנאים מסוימים עשוי לשפר את איכות היבול^7]

KF- SERFICO –חברת  VGI ביוסטימולנט של חברת VGI המכיל מיצוי של אצות, עשיר בחלבון ומינרלים, בשילוב עם מיצוי ספונין טבעי מצמחים מדבריים. מיצוי האצות הינו ספק של מיקרו ומאקרו נוטריינטים ושל חומרים שונים הפועלים כמאיצי צימוח. למיצוי צמחים מדבריים נודעת השפעה חיובית הפועלת כמאיץ ביולוגי בתהליכי השתרשות וצימוח, השפעה חיובית על אוכלוסיות המיקרו פאונה בקרקע וכן פעילות יעילה כמשטח המסייע להחדרת חומרים לרקמות הצמח. יישום התכשיר דרך מערכת ההשקיה לקראת שתילה יסייע בהתבססות הגידול ובהשרשה טובה^8]

WDS–  חברת GRACE BREEDING

התכשיר WDS) wide defence system) תומך בבריאות העץ ע"י חיזוק מערכת החיסון של העץ. בעזרת עידוד מערכות ההגנה של הצמח , מאפשרים לו להתמודד טוב יותר עם מצבי עקה, ביניהם עקות ביוטיות, הנגרמות ע"י מזיקים שונים , ומפחית את הצורך בשימוש בחומרי הדברה . התכשיר מורכב מחמישה מיצויי צמחי מרפא המופקים בשיטות חדשניות בתוספת חיידקים  (Bacillus subtilis). הטיפול יוצר מערך הגנה המשפר את היבולים, מאריך חיי מדף ואת הערכים התזונתיים של הפרי המטופל. בזכות מנגנון ייחודי הוא מונע היווצרות עמידות ומאפשר שימוש בטוח ויעיל לטווח ארוך בכל שלבי גדילת הצמח9^] ניסויים קודמים בחממה האקולוגית בעין שמר ובחברה הראו שלתכשיר זה השפעה מיטיבה על צמחים מבחינת מדדי הצימוח ומסת השורש.

מטרת המחקר

בחינת השפעת ביוסטימולנטים ממקורות שונים על  התפתחות זריעי אבוקדו:  מדדי צימוח עילי, נפח, הסתעפות ומבנה בית השורשים

שאלות המחקר

1. כיצד ישפיעו ביוסטימולנטים שונים על מדדי הצימוח של כנות אבוקדו צעירות.

2. כיצד ישפיעו ביוסטימולנטים שונים  על מבנה מערכת השורשים של כנות אבוקדו צעירות.

השערה:

הביוסטימולנטים יתרמו לבריאות הצמח ולהתמודדותו עם מחלות ומצבי עקה, כך שנראה כנות גדולות וחזקות יותר, בעלות שורש מפותח יותר התומך בכנה, ותורם לצימוח ולעמידות

נימוק

על פי מחקרים קודמים נמצא כי מיצוי של אצות וצמחים מספקים חלבונים, מיקרו ומאקרו נוטריינטים ומינרליים המאיצים את התפתחות הצמחים בתהליך ביולוגי, תוך השפעה חיובית הן על מערכת השורשים והן על הצימוח. על פי המועצה האירופית, הביו-סטימולנטים  מתוארים כ"חומרים ו/או מיקרואוגניזמים שכאשר מיישמים אותם על צמחים או על הריזוספירה (=מערכת אקולוגית של שורשים) הם מעוררים תהליכים טבעיים בצמח^[10].

מהלך המחקר

120 שתילי אבוקדו  לא מורכבים (זריעים) בשקיות שתילה מתכלות בנפח של 2 ליטר.

בניסוי היו 6 טיפולים, בכל טיפול 20 שתילים ב 5 חזרות של 4 שתילים במבנה בלוקים באקראי. המחקר המעשי בוצע בחווה החקלאית בעין שמר בין ינואר ליוני 2021, בצוות שכלל את נעמה גולן, אילה ברקן, התלמידה נועה וינבוים ממבואות עירון והתלמידה פז בקר מבית הספר אלוני יצחק, את ביצוע המחקר ליווה בצד המקצועי אודי גפני, האגרונום הראשי של "חקלאי גרנות". נועה וינבוים התמקדה בפן החקלאי

ובדקה שני תכשירים מבוססי חיידקי בצילוס ופז בקר בפן הביולוגי בדקה שני תכשירים מבוססי אצות. כל עציץ קיבל השקיה בספיקה של 2 ל/ש פעמיים בשבוע, למשך רבע שעה. דשן נוזלי "שפיר" 5-3-8 +מיקרו מטעים+ ברזל פרוגת  ביחס פרופורציונלי של דשן גת  ניתנו בכל השקיה.

החומרים יושמו עפ"י הטבלה הבאה, 50 מ"ל לכל שתיל:

תוצאות מדדי צימוח

גרף 1:  שינוי בקוטר הגזע במהלך הניסוי.  אין הבדל מובהק בין הטיפולים

תוצאות מסריקות השורשים

לאחר כ 100 יום מתחילת הניסוי, השתילים פורקו ושורשיהם נסרקו בסורק מסוג winRHIZO במעבדתו של ד"ר רן אראל מחוות גילת. הסריקות נתנו אינפורמציה לגבי אורך, שטח פנים, נפח ועובי השורש, המוצגים להלן:

תמונה 1+2: תמונות מסך מסורק השורשים במכון גילת – דוגמא לשני טיפוסי שורשים – בתמונה העליונה ניתן לראות מיעוט שורשים דקיקים, בתמונה התחתונה ניתן לראות כי רוב השורשים הם בעלי קוטר קטן מ 0.2 מ"מ (עמודה אדומה וצהובה מימין)

גרף 1 אורך השורשים הכולל בס"מ 11] 

גרף 2: שטח פנים כולל (תלת מימדי) של השורש בסמ"ר .

גרף 3: שטח פנים של 3 קבוצות השורשים הדקיקים ביותר בממוצע בסריקות השורשים.

גרף 4: עובי שורש ממוצע בסריקות השורשים.

גרף 5: נפח השורשים בסריקות . אין הבדל סטטיסטי בין הטיפולים

• כל הנתונים נותחו בתוכנת JMP ANOVA במבחן טוקי -קרמר . מובהקות 0.05p<

דיון

בשנים האחרונות אנו בוחנים האם תוספות מיקרוביאליות שונות למצע הגידול של כנות אבוקדו משפרות את בריאות העץ, צמיחתו ויכולתו לעמוד בפני עקות שונות.  האם עולם הביוסטימולנטים יכול להיות חלק מממשק גידול עצים מסחרי ולסייע לעצים להתמודד עם תנאי אקלים משתנה בעידן ההתחממות הגלובלית.  אולם מדדי בריאות ועקות לא נבחנו ספציפית בעבודה זו .

בניסוי שערכנו בחממה האקולוגית בשנה הקודמת בחנו את ההשפעה על בריאות הצמח והתמודדות עם עקות יזומות. כבר אז ראינו שמדדי שתלנות  אינם מביאים תוצאות מובהקות ואילו פירוק השתילים ומדידת  מערכת השורשים  הראתה כי לטיפול WDS היה שורש ששקל 200% יותר מהביקורת ו140% יותר מהתכשיר קנון המקובל בענף מה שהסביר את העמידה בהצמאות מכוונות  . השנה בחרנו לעבוד עם כנות אבוקדו מזריע ללא הרכבה וללמוד על התפתחותם בדגש על מערכת השורשים. חזרנו על מדדי הצימוח הקלאסיים המקובלים בעולם השתלנות כגון קוטר גזע וקצב צימוח וגיטטיבי. ועל אף תוספת מסוימת לגובה ולמשקל השתיל בעקבות הטיפולים מדדי הצימוח  לא הצביעו על הבדלים משמעותיים בהתפתחות הכנות בהשוואה לטיפולי הביקורת. מצאנו קשר מסוים בין התארכות הצמחים לעיבוי הגזע כאשר צמחים שגבהו יותר השקיעו פחות בעיבוי הגזע, אך תוצאות אלו לא היו מובהקות. בסוף הניסוי אחרי פירוק השתילים ולקיחת כל המדדים בחממה בעין שמר לקחנו חצי מהשתילים של כל קבוצת טיפול (באקראי) וסרקנו את השורשים בחוות גילת בסורק winRHIZOpro .

מסריקות אלו קיבלנו תוצאות שמעידות על הבדלים בין הטיפולים. בנוסף  לפרמטרים שנבחנו בסורק כגון אורך שורשים, נפח ושטח פנים ועובי שורש ממוצע, בהם הטיפולים המובילים נבדלו מהביקורת , היו הבדלים בהתפלגות השורשים לקבוצות איכות ועובי . בספרות מצביעים על יתרון משמעותי לשורשים דקיקים ובעלי הסתעפויות רבות מבחינת פוטנציאל הנצילות של הצמח.

מאידך האבוקדו לרוב נאלץ להסתפק במערכת שורשים שטחית יחסית. בעקבות עבודה זו אנו משערים כי  אכן יש השפעה של הביוסטימולנטים על השורשים ואף עשויה להיות סינרגיה חיובית בין התכשירים בנושא מבנה ועיצוב השורשים ונרצה להמשיך לבחון זאת בהמשך . מחקר המשך – במסגרת 3 עבודות גמר של תלמידי י"א בשנת הלימודים תשפ"ב (2022)  מהמועצה האזורית מנשה, בחממה האקולוגית בעין שמר, נחזור על ניסוי הזריעים. תכשיר אחד מכל קבוצה שנבחנה השנה ימשיך לבחינה חוזרת בתוספת שני תכשירים חדשים.

בעונה זו נתמקד במבנה השורש מול מבנה העץ העילי- ובסינרגיות בין התכשירים. כמו כן נעמיד שתיל מכל סוג במיכל דולב עם חיישנים שיכולים לאמוד את התפתחות השורשים בזמן אמת. נתמקד בפרמטרים שנבדקו והוכחו סטטיסטית ונוסיף פרמטרים חדשים.

סיכום

ביוסטימולנטים הינם חומרים המעודדים את התפתחות ובריאות העץ אולם קשה להוכיח את יעילותם בעזרת הפרמטרים הידועים. נראה שהמפתח להבנת הנושא נמצא בשורש. בעבודה זו מצאנו פרמטרים חדשים הניתנים לכימות וניתוח אותם נוכל לבדוק בחלקה מסחרית ובניסויי ההמשך. תכשירי האצות ביו גת 30 ו KF Serfico בלטו בכל המדדים ובעלי פוטנציאל גבוה להשפעה על מערכת השורשים. תכשיר ה XIO-SOIL הצטיין בסימטריה רבה ובקוטר הגזע. התכשיר WDS  שינה את מבנה השורש (מבחינת שינוי השלטון הקודקודי,ויצירת מערכת שורשים חדשה). טיפוסי השורשים שהתקבלו בנוכחות החומרים פותחים צוהר למחקר חדש ומרתק להרחבת שטח פני השורש ויכולת קליטת חומרים מהקרקע, וכתוצאה מכך עמידות העץ בפני עקות ביוטיות וא-ביוטיות ויכולים לשפר את אחידות, בריאות ופוריות החלקה לטווח ארוך.

שותפים ותודות

המחקר בוצע בחווה החקלאית "החממה האקולוגית בעין שמר", שבמועצה האזורית מנשה, מוסד חינוכי בפיקוח המינהל לחינוך התיישבותי. המחקר בוצע בתמיכה של "חקלאי גרנות" ושל עמותת החממה האקולוגית בעין שמר. ברצוננו להודות למורות ריבי מרגלית וד"ר גלית אשטמקר על הסיוע.

על הייעוץ המקצועי – אודי גפני (אגרונום ראשי של חקלאי גרנות), יעל אגוזי (אגרונומית החממה בעין שמר)

אספקת שתילים ומארזים- משתלות חסקלברג

דשן- דשן גת

חברות שותפות: VGI, XIOLOGIC ,GRACE BREEDING ,דשן גת

סריקת שורשים באדיבות חוות מחקר גילת , מכון וולקני, ד"ר רן אראל, נטלי תורן

מקורות מידע:

^[1] "השפעת מליחות על צימוח עצי אבוקדו – Avocadosource.com." https://www.avocadosource.com/Journals/AlonHanotea/AlonHaNotea_63_2009_1033-1036.pdf. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^[2] "חקר המיקרוביום לצורך ייצור ושימור מזון." https://www.motnet.proj.ac.il/wp-content/uploads/2017/07/חזית-המדע.pdf. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^3] "Questions and answers about biostimulants – Hi-Tech AG." https://hightestag.com/wp-content/uploads/2019/05/BiostimulantsQA.pdf. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^[4] "מהם ביו-סטימולנטים וכיצד יכולים להועיל לקרקע – Vgi." 21 מאי. 2019, https://vgi.co.il/ביו-סטימולמנטים/. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^5] "דשן-גת: דף הבית." https://deshengat.co.il/. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^6] "התכשיר KF-SERFICO, דשן רב עוצמה, מוצר פרימיום מבית VGI." https://vgi.co.il/product/kf-serfico/. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^7] "xiologic Environmental Probiotics." https://xiologic.com/xiologic-ground-force. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^8] "Grace Breeding – Green Agro Solutions." https://gracebreeding.com/. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.

^[9] "Questions and answers about biostimulants – Hi-Tech AG." https://hightestag.com/wp-content/uploads/2019/05/BiostimulantsQA.pdf. תאריך גישה: 5 ינו׳. 2022.