Americký výzkum výskytu a působení glomalinu v půdě

Glomalin je glykoprotein, sacharidovo-proteinová složka, která může spouštět vytváření půdy.

Ve studii prováděné na dvou místech v Mandan v Severní Dakotě, zjistila Kristine Nichols, mikrobioložka z laboratoře Northern Great Plains Research Laboratory organizace ARS (Agricultural Research Service) amerického ministerstva zemědělství, že půdy pod původními druhy trav – prosem prutnatým (Panicum virgatum), moskytkou něžnou (Bouteloua gracilis), vousaticí Gerardovou (Andropogon gerardii), „indiánskou trávou“ (Sorghastrum nutans) – mají byšší obsah glomalinu než půdy osázené nepůvodními druhy trav, jako například trávou Psathyrostachys juncea (nebo také Elymus junceus), pýrem prostředním (Thinopyrum intermedium), pýrem (žitňákem) hřebenitým (Agropyron cristatum) a trávou Pascopyrum smithii.

Čím více glomalinu v konkrétní půdě, tím lepší taková půda pravděpodobně je.

Původní druhy trav znamenají více glomalinu

V roce 2004 Nichols sbírala půdu z pozemků s monokulturami trav, založených v letech 1987 – 2002. Zjistila, že množství glomalinu v půdě se zvýšilo s tím, jak se zvýšil stupeň vzájemné závislosti mezi rostlinami a arbuskulárními mykorrhitickými houbami. Tyto houby vytvářejí glomalin a žijí uvnitř kořenů rostlin a v okolní půdě. Tyto houby mají vláskům podobná vlákna nazývaná „hyfy“, které rozšiřují dosah kořenů rostlin. Vzájemná závislost rostlina – houba je největší u původních teplomilných druhů trav, jako například u prosa prutnatého (Panicum virgatum), moskytky něžné (Bouteloua gracilis), vousatice Gerardovy (Andropogon gerardii) a indiánské trávy“ (Sorghastrum nutans).

Další důkazy, že půdy pod původními druhy trav mají vyšší obsah glomalinu, vzešly ze studie prováděné v oblastech pastvin v Mandanu a blízko Plate v jižní Dakotě. Tato studie také ukázala, že přesouvání dobytka na jiné pastviny předtím, než by mohl oblast nadbytečně vypást, pomohlo zvýšit obsah glomalinu v půdě.

V dřívější studii Nichols analyzovala vzorky z nenarušených půd pod původní vegetací v Marylandu, Georgii a Coloradu. Podle jejích analýz, glomalin ukládal průměrně 15 % uhlíku nacházejícího se v těchto půdách a značně přispíval k úrodnosti půdy. Nejvyšší množství ukládaného uhlíku - 30 % - bylo zjištěno v půdě v Coloradu a nejnižší - 9 % - v půdě v Georgii. Tato množství jsou podobná hodnotám z jiných půdních vzorků odebraných ve světě.

Glomalin může také poskytovat „bezpečnostní trezor“ pro půdní uhlík. Tím, že glomalin pomáhá tvořit a stabilizovat malé půdní částice zvané „agregáty“, omezuje rozkládání nestabilních organických uhlíkatých sloučenin uvnitř agregátů. Z tohoto důvodu uhlík uvnitř molekuly glomalinu může odolávat rozložení více než 100 let.

Větší množství glomalinu a uloženého uhlíku pozorovaného pod travami, jako například prosem prutnatým dodává těmto travám hodnotu jako potenciálních zdrojů celulózního etanolu.

Lepkavý vláknitý váček

Nichols začala svou kariéru v ARS prací s odbornicí na půdu Sarou Wright, která objevila a pojmenovala glomalin v roce 1996. Nichols vysvětluje, jak glomalin vlastně může vytvářet půdu.

Před objevem glomalinu jiní výzkumníci popisovali hyfy mykorrhitických hub jako útvary vytvářející lepkavý vláknitý váček s tím, že hyfy působící jako vlákno a některé další substance na hyfách přilepují částice písku, kalu a jílu, rostlinné zbytky a jinou organickou hmotu k hyfám a tvoří útvary podobné malým hrudkám žvýkačky. Fotografie glomalinu na hyfách ukazují, že těmito „hrudkami žvýkačky“ by mohl být glomalin. Lepkavý vláknitý váček začíná seskupovat útvar, který je hlavní součástí toho, co tvoří půdu. Agregáty poskytují strukturu půdě pro lepší infiltraci vody, vododržnou kapacitu a výměnu plynů a zvyšují úrodnost půdy tím, že poskytují organický uhlík (tj. potravu) pro půdní organismy, které využívají tuto potravu jako energii, aby uvolňovaly rostlinné živiny z půdy.

Na povrchu půdních agregátů glomalin již nepůsobí jako kousky žvýkačky, ale namísto toho vytváří mřížkovitý voskovitý povlak, který zabraňuje vodě v rychlém průtoku v půdním agregátu a způsobujícím protržení agregátu. Když agregát praskne, všechno v něm – rostlinné zbytky, organická hmota, mikroby, glomalin, houbové hyfy, a částečky písku, kalu a jílu – může být vyplaveno nebo vyváto z půdy erosními silami větru a vody.

Voskovitý charakter glomalinu slouží také jako ochranný povlak na houbových hyfách, který zabraňuje tomu, aby voda a živiny byly ztraceny předtím, než se dostanou k rostlinnému hostiteli a chrání hyfy před rozložením a ataky mikrobů. Může také být tím, co poskytuje hyfám pevnost potřebnou k tomu, aby překlenovaly vzduchové prostůrky mezi půdními částicemi a přesahovaly kořeny rostlin pro lepší přístup k většímu množství rostlinných živin přítomných v půdě.

Nichols využívá měření glomalinu jako rychlého vodítka k hodnocení toho, jak hospodaření nebo pastvinářské praktiky jsou skutečně příznivé pro půdu. Množství přítomného glomalinu je také měřítkem toho, kolik uhlíku je ukládáno v rámci různých praktik, proto by kvantifikování glomalinu mohlo být ve spojení s programy obchodování s uhlíkovými kredity.

Nichols provedla studie na orné půdě a rovněž na pastvinách. Na orné půdě zjistila, že jak obdělávání, tak ponechání ladem – jak je běžné v suchých oblastech, jako například v Northern Plains – snižuje obsah glomalinu tím, že ničí živou síť hyfů. Tyto sítě jsou fyzicky přetrhány obděláváním nebo zničením kvůli hladovění během ležení ladem.

Čím více glomalinu, tím lepší půdní prostředí

Čím vyšší je obsah glomalinu v půdě, tím lepší je její obdělávání, neboli prostředí a struktura, tím menší je její náchylnost k erozi větrné nebo vodní, a tím je lepší je pro pěstování rostlin.

Jako stavitel formačního váčku pro půdu je glomalin všude životně důležitý pro budování, produktivitu a udržitelnost půdy, jakož i pro ukládání uhlíku.

To platí zejména v oblasti Spojených států Northern Plains, kde pastviny pokrývají 43 % krajiny. Více než 60 % půd na této půdě je vysoce náchylných k větrné erozi, která ničí půdu a uvolňuje oxid uhličitý do atmosféry. 180 milionů akrů pastvin oblasti Northern Plains představuje velký díl cca 526 milionů akrů pastvin tohoto státu.

To všechno činí z glomalinu nejlepšího přítele zemědělce a půdy.

Uvedený výzkum je součástí Soil Resource Management - státního programu ARS popsaného na webových stránkách World Wide