Muokkausmenetelmien vaikutus maaperän mikrobistoon ja niiden tarjoamiin ekosysteemipalveluihin

Maatalous kohtaa ilmastonmuutoksen myötä entistä suurempia ympäristöhaasteita. Eroosio- ja ravinnekuorma vesistöihin kasvaa, mikäli talvet muuttuvat ennustetulla tavalla lauhemmiksi ja sateisemmiksi. Kasvipeitteisyys suojaa maan pintaa vähentäen eroosio- ja ravinnehuuhtoumariskiä, mutta kasvinjäte voi vaikeuttaa viljelyä ja luoda suotuisat olosuhteet maa- ja kasvinjätelevinteisille kasvitaudeille. SUCCESS-projekti toteutettiin osana MTT:n Muuttuva ilmasto ja maatalous tutkimusohjelmaa (2009–2012) ja Helsingin yliopiston Globaalin ympäristömuutoksen tutkimusohjelmaa (2008–2011). Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää muokkausmenetelmien vaikutusta maaperämikrobistoon ja sen tuottamiin ekosysteemipalveluihin, kuten tautimikrobien tukahduttamis-kykyyn. Maanäytteenotto tehtiin kuudelta erilliseltä peltoalalta, joissa pitkäaikaisina (8–12 vuotta) muokkauskäsittelyinä olivat suorakylvö ja kyntö. Kokoomanäytteet (vähintään 20 kairallista/ruutu) otettiin muokkauskerroksesta ennen syyskyntöä kolmelta eri syvyydeltä 0–5, 5–10 ja 10–20 cm (2009). Näytteistä analysoitiin sieni- ja bakteerimikrobiyhteisöjen koostumus kolmella eri menetelmällä; PLFA rasvahapposormenjälki, PCR T-RFLP DNA-sormenjälki ja 454 FLX Titanium DNA-pyrosekvensoinnilla (Roche Applied science). Samanaikaisesti mitattiin laboratoriobiotestien avulla mallikasvitautisienen (punahome, Fusarium culmorum) kykyä kasvaa peltomaan päällä ja näin saatiin arvio maiden kasvitautien tukahduttamiskyvystä. Peltoalojen maaperän vaihtelusta riippumatta ja kaikilla käytettyillä mikrobiyhteisöjen kuvausmenetelmillä huomattiin, että suorakylvössä muodostuu selkeä syvyysgradientti mikrobioyhteisöihin. Vastaavaa gradienttia ei havaittu kyntökäsittelyssä. Suorakylvöruutujen syvyysgradientissa korostuivat etenkin suurimpien maaperän bakteeripääjaksojen suhteelliset osuudet (acidobakteerit, proteobakteerit ja aktinobakteerit) sekä nitriittiä nitraatiksi happettava Nitrospira pääjakso (Parittainen t-testi, Suorakylvö 0–5 vs. 10–20 cm, P<0,05). Käsittelyvaikutuksia havaittiin bakteeripääjaksojen suhteellisissa osuuksissa kyntö- ja suorakylvöruutujen välillä etenkin 0–5 ja 10–20 cm syvyyksissä. Suuren mikrobi- (r = -0,7 P<0,02) ja sienibiomassan (r = -0,89 P<0,001) havaittiin hidastavan punahomeen kykyä kasvaa biotestissä maan pinnalla. Projektissa tuotettiin arvokasta tietoa viljelymaan mikrobiologiasta käyttäen uusimpia molekyylibiologian menenetelmiä, mikä on uutta Suomessa ja jopa Euroopan mittakaavassa. Muokkausmenetelmien vaikutus mikrobiyhteisöihin osoitettiin peltojen välisellä analyysillä, mikä osoittaa että muokkausmenetelmien valinnalla pystytään mahdollisesti vaikuttamaan maaperän mikrobiologisiin prosesseihin. Nämä ovat avainasemassa kun pyritään hyödyntämään maaperän ekosysteemipalveluita kasvipatogeenien torjunnassa ja ilmastonmuutoksen ehkäisyssä