Welkom bij
Moderne landbouw
!
Het zijn geen boeren, maar ze werken overal in naam van boeren. Onder hun witte laboratoriumjassen klopt hun hart met een missie om de geheimen van de bodem te ontrafelen - het werk van boeren een beetje lichter maken, het verhogen van de productiviteit van elk veld en het verminderen van de kostbare input die de winst van boeren zo dun als een draad oprekt.
‘Meer voedsel produceren met minder middelen lijkt misschien te mooi om waar te zijn, maar 's werelds boeren hebben biljoenen potentiële partners die kunnen helpen dat ambitieuze doel te bereiken. Die partners zijn microben.'
De American Society of Microbiologists (ASM) heeft onlangs een schatkamer van hun nieuwste onderzoek vrijgegeven en wil het graag in handen van boeren krijgen. Erkennend dat boeren 70 tot 100 procent meer voedsel zullen moeten produceren om de verwachte 9 miljard mensen te voeden die de aarde tegen 2050 zullen bewonen, ze blijven verfrissend optimistisch in hun werk. In de inleiding van hun laatste rapport staat:
“Meer voedsel produceren met minder middelen lijkt misschien te mooi om waar te zijn, maar 's werelds boeren hebben biljoenen potentiële partners die kunnen helpen dat ambitieuze doel te bereiken. Die partners zijn microben.”
Linda Kinkel van het Department of Plant Pathology van de University of Minnesota was een van de afgevaardigden op het colloquium van ASM in december 2012. waar vernieuwers uit de wetenschap, agribusiness en de USDA brachten twee dagen door met het delen van hun onderzoek en het bespreken van oplossingen voor de meest urgente problemen in de landbouw.
"We begrijpen slechts een fractie van wat microben doen om de plantengroei te bevorderen, " ze zegt. "Maar de technische capaciteit om de enorme onbekende gemeenschap [van micro-organismen] te categoriseren is de afgelopen jaren snel verbeterd."
Microbiologen hebben grondig gedocumenteerde gevallen waarin bacteriën, schimmels, nematoden – zelfs virussen – hebben wederzijds voordelige associaties gevormd met voedselplanten, het verbeteren van hun vermogen om voedingsstoffen op te nemen en droogte te weerstaan, ziekten en plagen. Microben kunnen planten in staat stellen extreme temperatuurschommelingen beter te verdragen, zoute bodems en andere uitdagingen van een veranderend klimaat. Er zijn zelfs aanwijzingen dat microben bijdragen aan de verfijnde smaken van producten van topkwaliteit, een fenomeen dat vooral bij aardbeien wordt waargenomen.
“Maar we zijn nog maar op het topje van de ijsberg, ', zegt Kinkel.
Uitspraken zoals, "Er zijn 10 tot de 6e schimmelorganismen in een gram aarde!" en, “Deze bacteriële biofilm heeft geweldige communicatieve eigenschappen!” zijn kletspraatjes onder microbiologen, maar wat betekent het allemaal voor boeren? De antwoorden reiken terug tot het millenniumverleden van de landbouw, terug naar het begin van het leven op aarde.
Telkens wanneer een zaadje in het wild ontkiemt of een gewas wordt geplant door een boer, de microbiële gemeenschap die die soort helpt groeien en bloeien, wordt gemobiliseerd. Via de exsudaten van de plant komen chemische signalen de bodem binnen en ontstaat een symfonie van ondergrondse activiteit. Er wordt genetische informatie uitgewisseld; de verschillende microbiële spelers nemen hun posities in op de weefsels van de plant; vaak, de ene microbe koloniseert de andere, het leveren van een dienst die de eerste microbe helpt om de plant te helpen in wiens wortels hij is ingebed.
Hoewel deze uitgebreide dans plaatsvindt zonder enige inbreng van mensen, we zijn er al een hele tijd mee bezig.
Bijvoorbeeld, het proces van stikstofbinding in planten van de vlinderbloemigenfamilie (waaronder bonen, erwten, pinda's en vele andere gewassen) is een van de kleine bacteriële wonderen die onze planeet bewoonbaar maken. Iedereen die ooit de wortels van een peulvrucht heeft gezien, weet dat ze bedekt zijn met vreemde witte of roze gezwellen, ongeveer zo groot als mieren, die een soort infectie lijken te zijn. Ongetwijfeld, oude boeren hadden een intuïtief begrip dat deze wratachtige uitsteeksels iets te maken hadden met het merkbare vermogen van peulvruchten om de bodem te verbeteren, maar pas aan het einde van de 19e eeuw begon het mysterie zich te ontvouwen.
Terwijl Louis Pasteur ontdekte hoe melk te bewaren en beroemd werd als de vader van de microbiologie, een relatief onbekende collega van hem met een voorliefde voor planten deed weer een ontdekking, van misschien nog groter historisch belang. in 1888, Martinus Beijerinck, ontdekte dat kleine bacteriën genaamd Rhizobia de wortels van peulvruchten infecteren, waardoor de gezwollen knobbeltjes. In plaats van een infectie die de plant verzwakt, de knobbeltjes zijn de kunstmestfabrieken van het plantenrijk, het uit elkaar halen van stikstof uit de lucht – dat planten niet kunnen gebruiken – en het ombouwen in een oplosbaar, plantvriendelijke vorm.
Rhizobia zijn de belangrijkste ingrediënten van het groen op aarde en het gebruik van de bacteriën om de bodemvruchtbaarheid te verbeteren is lange tijd een van de hoekstenen geweest van duurzame landbouw. Nog, moderne microbiologen zijn zich nu bewust van tal van andere even diepgaande plant-microbe-interacties, ontdekkingen waarvan zij denken dat ze een grote impact zullen hebben, aangezien de menselijke populaties blijven stijgen op een planeet met eindige hulpbronnen.
In haar lab aan de universiteit, Kinkel experimenteert met antibiotische bacteriën die plantpathogenen onderdrukken en test verschillende strategieën voor bodembeheer om hun effecten op microbiële gemeenschappen te zien. In Colombia, microbiologen hebben geleerd een schimmel te verspreiden die cassaveplanten koloniseert en de opbrengst tot 20 procent verhoogt. Zijn hyfen – de kleine tentakels van schimmels – reiken ver voorbij de wortels van de cassave om fosfor te ontsluiten, stikstof en zwavel in de bodem en hevelen het terug naar hun gastheer, als een IV van vloeibare meststof.
In Colombia, microbiologen hebben geleerd een schimmel te verspreiden die cassaveplanten koloniseert en de opbrengst tot 20 procent verhoogt
Hoewel microbiologen de grond kunnen dwingen om buitengewone plantengroei te produceren in hun laboratoria en testpercelen, het overbrengen van de resultaten naar de dagelijkse landbouwpraktijken is geen eenvoudig proces.
“Verbindingen met boeren zijn zwakke schakel, Kinkel klaagt, zinspelend op een "slangenolie-effect" waarbij boeren wantrouwend zijn geworden over verkopers die microbiële groeiversterkers verkopen die in het veld niet werken. "De uitdaging van [deze] inoculanten, " ze zegt, "is dat ze misschien niet in alle omgevingen vertalen."
Hoewel onderzoekers veelbelovende nieuwe microbiële cocktails blijven ontwikkelen, er is meer aandacht voor het begeleiden van boeren om de populaties die al in hun bodem bestaan beter te beheren. Kinkel werkt aan een aanpak die volgens haar boeren zal helpen om optimale microbiële gemeenschappen in stand te houden door ervoor te zorgen dat ze altijd het voedsel hebben dat ze nodig hebben - koolstof -. Ze noemt het ‘slow release carbon’, maar het is niet iets dat boeren snel zullen zien in aanbodcatalogi. Kinkel zegt dat ze toegang heeft tot bronnen voor haar academisch onderzoek, maar mist een "opzettelijke pijplijn voor productontwikkeling."
De 26 experts van over de hele wereld die op het ASM-colloquium bijeenkwamen, sloten hun discussies af met een gedurfd doel voor de toekomst van de landbouw:ze hebben zichzelf uitgedaagd om de wereldwijde voedselproductie met 20 procent te verhogen en de hoeveelheid kunstmest en pesticiden met 20 procent te verminderen. gebruik in de komende 20 jaar.
Met een onbedwingbare overtuiging dat de wetenschap haar steentje zal bijdragen om deze droom werkelijkheid te maken, de wetenschappers kijken naar hun zakelijke en regelgevende tegenhangers om een pijplijn van informatie voor boeren op te bouwen. Ze hopen dat top-down investeringen in onderzoek en technologie rechtstreeks zullen aansluiten bij veranderingen aan de basis in de landbouwcultuur - zonder alle belangen in de agribusiness die slangenolie verkopen in het midden. uiteindelijk, ze zien een toekomst voor zich waarin boeren weer vertrouwen op de onzichtbare krachten van de bodem – in plaats van op de kunstmestschuur – voor antwoorden op hun uitdagingen.
