Solucan Gübresi Bilgi Portalı 08 Aralk 2016

Toprak Mantarlarının Rolü

Toprak Mantarlarının Rolü

Toprak Mantarlarının Rolü

James J. Hoorman
Cover Crops and Water Quality
Assistant Professor and Extension Educator
Ohio State University Extension
FACT SHEET
Agriculture and Natural Resources
SAG-14-11
Toprak Mantarlarının Rolü

Giriş:

Toprak Mantarları besin arayışı

Fungi (mantar) hif diye adlandırılan, genellikle uzun silsileler veya ipliksiler biçiminde büyüyen mikroskobik hücrelerdir. Hifler (iplikçikler) toprak partikülleriyle, köklerle ve kayalarla etkileşime geçerek, besin arayışını teşvik eden ipliksi gövdeler oluştururlar. Bu ağlar toprağa enzimler salgılar ve karmaşık molekülleri parçalayarak filamenler ile yeniden emilimi mümkün kılarlar. Funguslar aynen doğal geri-dönüşüm kutuları gibi çalışarak topraktaki besinlerin yeniden emilimini sağlarlar. Hifler genellikle 2,5 cm’nin (1 inç) sadece birkaç binde bir çapındadırlar (birkaç mikrometre). Tek bir hif, uzunluk bakımından birkaç hücreden yola çıkarak santimetrelerce uzaklığa kadar yayılabilir. Hifler zaman zaman, miselyum şeklinde veya köklere benzeyen kalın, kordon benzeri “rhizomorphs” kitleleri halinde gruplaşırlar.

Mantarlar birtakım özel niteliklere sahip olan (sporlar, lameler, sporokarplar) özel bir tür fungusturlar. Tek bir tekil mantar, geniş bir alana yayılmış olan (bir beyzbol sahasa kadar büyük) birçok sporokarp (ÇN:spor üreten yapılar) barındırabilmektedir. Bunlar genellikle toprak rizosferinde toplam mikroorganizmaların %10-20’sini oluşturmaktadır. Funguslar sağlıklı bir toprakta tekil olarak genellikle düşük bir sayıya sahiptirler, ancak geniş boyutlarından ötürü toprak biyokütlesine hakimdirler. Sağlıklı bir toprakta yer alan fungus biyokütlesinin miktarı, iki ile altı ineğin biyokütlesine denk gelen bir aralıkta değişmektedir. En azından yaklaşık olarak 70.000 farklı fungus türü vardır fakat bu rakam dünya genelinde en az 20 kat daha fazladır.  Mikrobiyal sayı ile ilgili daha fazla bilgi için, “Toprak Mikroplarını ve Besin Geri-Dönüşümünü Anlamak” adlı çalışmaya göz atınız.

Toprak Mantarının Rolü

Mantarlar (fungi) su dinamikleri, besin döngüsü ve hastalıkların bastırılması ile ilgili önemli hizmetleri gerçekleştirmektedir. Mantarlar, bakterilerle birlikte sindirimi zor olan organik materyali alınabilir forma dönüştürmek suretiyle toprak besin ağında ayrıştırıcılar olarak önem taşımaktadırlar. Toprak işlemesiz tarımda, mantari nüfus toprak besin ağına hakim olmaktadır (sayıca bakterilerden daha az olmalarına rağmen). Mantarların %40-55 oranında karbon kullanım verimliliği vardır; böylece bakterilerle karşılaştırıldığında daha fazla karbon (C) dönüştürmekte ve depolamaktadırlar. Bakteriler karbonun (C) tutulmasında daha az etkilidirler ve bu nedenle havaya karbondioksit olarak daha fazla karbon salınmasına neden olurlar. Mantarlar (fungi) hücrelerinde, bakterilere göre, daha yüksek karbon (C:N oranı 10:1)  ve daha az azot  (N=%10) içeriğine sahiptirler. Mantarlar (fungus) bitkiler için hem N hem de fosfor (P) döngüsü sağlarlar. Küçük boyutları ve daha geniş yüzey alanına sahip olmaları nedeniyle mantarlar toprakta N (azot) ve P (fosfor) arayıp bulma konusunda bitki kök tüylerine nazaran daha etkilidirler ve büyük ölçüde bitki köklerinin besin emiş verimliliğini artırabilirler. Birçok bitki topraktan besin emilimi sağlayabilmek için hem bakterilerin hem de mantarın belli türlerinin dostluğunu kazanırlar.

Genetik olarak, mantarlar bitki ve hayvanlarla yakından ilgilidirler. her bir hücrede yer alan membran bağlı organeller böcekler, bitkiler ve hayvanlardakilerle aynıdır. Bir milyar yıl önce geliştiler ve rütbece bitki ve hayvanlarla eş düzeydedirler. Aslında mantarlar, insanlarla %80 veya daha fazla oranda benzer genlere sahiptirler. Genellikle sporlarla (bitki tohumlarına benzeyen mikrokobik parçalar) ürerler. Mantarların yaşam süresi, birçok tür için henüz ölçülmemiştir fakat açık uçlu büyümeleri milyonlarca yıl ile ölçülen bir yaşam süresine sahip olduklarını gündeme getirmektedir; çünkü mantarlar temel olarak aynı organizmalardır. Örneğin, pamuksu mantar halkaları (bknz: Cadı Halkası) gitgide genişleyen çemberler içinde büyürler, aynen bir ağacın büyüme halkaları gibi, ve birçok mikrop için gün veya hafta yerine on yıllar ve yüzyıllar ile ölçülürler.

Mantarların Sınıflandırılması

Mantarlar üreme yöntemlerine göre (hem eşeyli, hem de eşeysiz) sınıflandırılırlar. Tarihsel olarak mantarlar dört taksonomik kısma bölünmüşlerdir: Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota ve Deuteromycota.

a) Zygomycetes (Ekmek Küfleri)

Zygomycetes’in 1000’den az türü vardır. Yaygın ekmek küfleri bu grupta yer almaktadırlar, ki bunların birkaç türü bitki ve hayvanlar için parazittirler. Birçok zygomycetes ölü veya çürüyen bitki ve hayvan materyalleri ile beslenirler.

b) Ascomycetes (Mayalar ve Yaprak Lekeleri)

Ascomycota tek hücrelilerden (mayalar) çok hücreli mantarlara kadar 30.000’den fazla türü içermektedir. Mayalar eşeysiz olarak tomurcuklanma ve eşeyli olarak kese (veya spor kesesi) oluşturmak süretiyle ürerler. Bir maya, Saccharomyces cerevisiae, ticari uygulama alanları olarak pişirme (ÇN:gıda) ve biracılıkta olduğu kadar genetik araştırmalar açısından da önemli bir mayadır. Kese mantarlar ayrıca organik maddelerin ayrışması ve geri dönümüşümü alanlarında da önem arz eder. Bazı ascomycet’ler Dutch Elm hastalığından ve Kestane kanserinden sorumlu parazitlerdir. Diğer kese mantarlar şarap yapımında ve antibiyotiklerin üretiminde kullanılmaktadır.

c) Basidiomycetes (Küf Mantarları ve Şapkalı Mantarlar)

Mantarlar, zehirli şapkalı mantarlar, kurtmantarı en yaygın basidiomycete türleridir. Klüp mantar (ÇN: Halk arasında diğer adı mercan mantar da olan Clavarioid fungi) ticari bir ürün olarak öneme sahiptir. Bu türler aynı zamanda, tahıl veriminin kaybına veya azalmasına neden olan birçok hastalığa da neden olurlar. Agaricus campestris türü marketlerde karşımıza çıkan en yaygın mantardır. Lentinus edodes ise daha az yaygın olarak satılan şitaki mantarıdır; bu mantarın yıllık 14 milyar dolardan fazla şatış ederi vardır. Pas ve rastık önemli mahsul parazitleridir. Mısır rastığı 1970’lerde ABD’deki neredeyse tüm mısır mahsulünü yok etmiştir.

d) Deuteromycota (Likenler ve Mikorrhiza)

Likenler fotosentetik organizma ile (alg ve siyanobakteri/fotosentez yapabilen bakteriler) fungus (kese veya kulüp mantar) arasında bir ortak yaşam sağlar. Mikorizalar bitkinin kökleriyle ortak yaşam sağlayan mantarlardır (genellikle zygomycete veya basidiomycete). Her iki ilişki de mutualisttir; yani her iki taraf da fayda sağlar. Mantarlar alt katmandan besin maddeleri tedarik ederler, fototrof ise gıda sağlar. Bitkiler mikorizalarla daha iyi büyürler; bitki karbonhidrat karşılığında mantarlardan besin alır.

Genel olarak üç tip toprak mantarı vardır:

 1. Ayrıştırıcılar ya saprofitik mantarlar ölü organik maddeleri fungal biyokütleye, karbondioksite (CO₂) ve organik asitler gibi küçük moleküllere dönüştürürler. Mantarlar genel olarak, selülöz ve lignin gibi  kompleks subtratları ayrıştırırlar ve bazı kirleticilerdeki karbon halka yapılarının ayrışmasında vazgeçilmezdirler. Bazı mantarlar, aynen bakteriler gibi basit şekerleri tüketirler. Mantarlar topraktaki besinlerin hareketsizleştirilmesi, veya tutulması için önemlidirler. Mantarların ikincil metabolitlerinin çoğu, bozulmaya karşı dayanıklı olan ve toprakta belki de binlerce yıl kalabilen organik humus maddesini arttıran organik asitlerdir. Çoğu bakteriler şeker mantarlarıyle birlikte (Zygomycetes) başlangıç ayrıştırıcılardır fakat mantarların sayıca çokluğu, selülöz ve lingin bakımından daha dirençli (inatçı) olan organik maddelerin ayrışmasına yardımcı olur.

Fungus Nematod Saldırısı2. Patojen veya parazit olan mantarlar, köklere veya diğer organizmalara kolonze olduklarında düşük verime veya ölüme neden olurlar. Verticillium, Pythium, Rhizoctonia, Phytophthora ve mildiyö gibi kök patojeni mantarları her yıl tarımda büyük ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Birçok patojenik mantar doğru mantar değildir (Oomycetes) ve toprak türleri içinde “Pythium” gibi tek hücreliler olarak sınıflandırılırlar.

Birçok doğru mantar hastalıkların kontrol edilmesinde yardımcı olurlar. Örneğin, hastaşığa neden olan nematodları parasitize eden nematod yakalayan mantarlar ve böceklerle beslenen mantarlar biyo-kontrol ajanları olarak faydalı olabilirler. Orman toprakalarına, bol organik madde kalıntıları nedeniyle geniş meyveli gövdeleri olan (mantarlar) Basidiomycetes (toprak cinsi Boletus) hakimken, tarımsal alanlara veya meralara özgü mantarlar mikroskopik boyutlarda olan Ascomycetes’leri içermektedirler (toprak cinsi Saccharomycetes).

3. Üçüncü mantar grubu mutualist olan ve birçok bitkiyle simbiyotik ilişki kuran (karşılıklı yarar sağlayan) mikorizal mantarlardır. 5.000’den fazla mikorizal mantar türü mevcuttur. Endomikoriza kök hücreleri içinde büyür glomalin mikorizave yaygın olarak otlar, sıra mahsülleri, sebzeler ve çalılarla bağlantılıdırlar. Arbusküler Mikoriza Fungusları (AMF) bir tür endomikorizal mantar türüdür. Arbusküler Mikoriza Fungusları bitkilerle simbiyotik (faydalı) bir ilişki içindedir. AMF bitki kökleriyle mikorizal bir ağ oluşturur ve bitkiye yardımcı olarak topraktan daha fazla besin çekebilmesinde, özellikle de N ve P, daha etkili olmasını sağlar. Mantarlar Azot ve Fosforun mineralize olmasını ve salınmasını sağlayan proteaz ve fosfotaz gibi enzimleri de üretir.
Arbusküler Mikoriza Fungusları (AMF) ve rizotobakter, büyük ihtimale doğadaki mantarlar gibi, ortak bir bitki-mikrop etkileşim atasından evrimleşmişlerdir. Bu durum, bitki ile etkileşimde bulunan AMF ve rhizobia’nin her ikisini de düzenleyen proteinlerin, AMF’ler ve rhizobia’lar (azot tutucu bakteriler) tarafından paylaşılıyor olması gerçeğiyle de desteklenmektedir.

Toprak Mikorizal Mantarların Faydaları

Mikorizal Mantarlar ve bitki kökleriMantar hifler bazı toprak ortamlarında bakteriler üzerinde avantajlara sahiplerdir. Nemin birçok bakterinin aktif olması için çok düşük olduğu kurak koşullar altında, mantarlar nem cepleri arasında köprü kurabilmekte ve bu sayede yaşamayı ve büyümeyi sürdürebilmektedirler. Mantarlar, düşük azot içeren yüzey kalıntılarının ayrışmasını sağlayan derinlerdeki azotu toprak yüzeyine taşıyabilmektedirler.

Mantar hifi flamenleri üreme ve büyümenin sürdürülmesini sağlamak için, eksik besinlerin yerlerini değiştirip toprağın besin eksikliği hissedilebilen uzak bölgelerine depolar. Mantarlar bitkiye N, P ve diğer besinleri ve suyu sağlarken, bitki ise mantarlara basit şeker sağlar. Bitkinin ihtiyaç duyduğu ve topraktan aldığı toplam karbonun %20’i kadarı mantar ortağı tarafından transfer edilmektedir. Mikorizal fungi hifleri ağı bitki kökleri için yüzey alanını ve besinlerin bitkiye geri dönüşünü büyük ölçüde arttırır. Mikorizal ağlar daha küçük olan boyutları sayesinde toprak hacminin %20’si kadarını keşfederler; bu oran tipik bir bitkinin emici köklerinin toprağı keşfetmesi ile karşılaştırıldığında toprak hacminin ancak %1’i kadardır. Ancak bitki köküne ticari gübreler tarafından sağlanan N ve P gibi fazla besinler  sunuldupunda AMF çalışmasını durdurmaktadır. Ayrıca toprak işleme de, bitki kökleriyle bağlantı kurmuş olan mikorizal ağı zedelediği için AMF’nin etkinliği düşmektedir.

Mantar hifleri su infiltrasyonunun ve toprağın su tutma kapasitenin artmasına yardımcı olan kararlı makroagregatlar (> 250 mikron)  meydana getirerek toprak partiküllerini fiziksel olarak birbirine bağlar. Tipik olarak, her 1 gram toprakta 1 metreden 20 metreye kadar AMF hifi bulunmaktadır (yaklaşık yarım kg toprakta 8 km uzunluğunda AMF bulunmaktadır). AMF, glomalin olarak adlandırılan yapışkanımsı bir madde üretir. Glomalin mantarların salgıladığı protein ve bitki kökünün salgıladığı şekerden meydana gelen,  glikoprotein oluşturan bir amino polisakkarittir bileşiğidir.

glomalin, kök ve makroagregat

Glomalin mikroagregate toprak parçacıklarını çevreler ve onları birbirine yapıştırarak makroagregat toprak parçaccıklarının oluşmasını sağlar. Glomalin gibi polisakaritler tarıma elverişli iyi bir toprak gelişimi sağlarlar. Bazı mikoriza mantar inokulumları (aşı maddeleri) ticari olarak temin edilebilir ve ekim zamanında toprağa uygulanabilirler.

Geleneksel olarak sürülmüş topraklar glomalin üretimi yapmayan bakterilerin hakimiyetindedirler. Toprağın işlenmesi makroagregatları bozup parçalayarak mikroagregatlara dönüştürmekte ve daha yoğun, daha sıkışmış ve toprak strüktüründen yoksun bir yapının ortaya çıkmasına neden olmaktadır. İşlenmiş toprak organik maddeden ve çok sayıdaki faydalı mantar nüfusunun sağlıklı bir biçimde beslenmesini ve tutulmasını mümkün kılan ideal toprak habitatından yoksundur. Mantarlar iyi havalandırılmış topraklara ihtiyaç duyarlar ve işlenerek sıkıştırılmış topraklarda meydana gelen oksijensiz (anaerobic) toprak koşullarına ya da doymuş toprak koşullarına tahammül edemezler. Toprak işleme aynı zamanda toprağa fazla oksijen girişine de neden olur; bu durum bakteri popülasyonunun artışını uyarır ve genişleyen bakteri nüfusu aktif karbonu (polisakkaritler ve glomalin) besin olarak tüketirler. İyi bir toprakta, glomalin topraktaki toplam karbonun %1-5 kadarını temsil edebilir. Glomalin %30 karbon, %1-2 azot ve ona kırmızımsı toprak rengini veren %5’e kadar demir içermektedir. Geniş spektrumlu fungusitler mikorizal mantar nüfusu için zehirleyicidirler. Bu nedenle toprak işleme,  aşırı ticari gübreler, pestisitler, kısa süreli ekim nöbeti ve uzun nadas dönemleri mantar nüfusunun düşmesine ve toprakta glomalin üretiminin düşmesine neden olmaktadır. Toprak strüktürü ile ilgili daha fazla bilgi için “Toprak Sıkışmasının Biyolojisi” adlı yazıya göz atınız.

Turpgiller familyası (Cruciferae) gibi bazı bitki türleri (örneğin, brokoli, hardal) ve ıspanakgiller familyası (Chenopodiaceae) (örneğin kazayağı, ıspanak, pancar) mikorizal birlikler oluşturmazlar. AMF bağımlılığı düzeyi buğday ve mısır gibi bazı bitki  çeşitleri arasında büyük ölçüde değişmektedir; ancak bitkilerin %90’ından fazlası AMF ile bağ kurmaktadır.

Ekolojik Bitki-Mikrop Etkileşimleri

Rizosferde bitki-mikrop etkileşimleri karbon tutma, ekosistem hizmetleri ve besin geri dönüşümünün dahil olduğu bir dizi toprak sürecinden sorumludur. Topraktaki mikropların bileşim ve miktarları bitkilerin azotu ve diğer besinleri alabilme yeteneğini etkilemektedir. Bitkiler, belirli organizmaların büyümesinin teşvik etmek veya engellemek için kök salgılarını veya karbon açısından zengin maddeleri topraktaki biriktirme yoluyla ekositem değişikliklerini etkileyebilmektedir. Karbonca zengin bu maddeler, bitkinin toplam karbon üretiminin %10’u ile %44’ü arasında değişebilmektedir. Toprak mikropları bu bol karbon kaynağını kullanır; bunun neticesinde patojenik mikroplara karşı faydalı simbiyotik ve koruyucu ilişkileri destekleyebilen, bitkilerle mikroplar arasındaki spesifik bileşiklerin bitkiler tarafından seçici olarak salgılanması durumu meydana gelir. Aynen çiftçilerin gıda için bitkileri ve hayvanları büyütüp yetiştirmeleri gibi bitkiler de temel olarak, belli mikropları besleyip, yetiştirmekte ve desteklemektedir.

mikoriza mantarı hifleri rengiMantarlar bitki hastalıklarını baskılayarak bitkilere yarar sağlarken, mantar enzimleriyle bitki patojenlerine saldırarak da bitkilerin daha sağlıklı olmasına destek olurlar. Mantarlar özellikle baklagil bitkilerinin büyümesine yardımcı olan azot tutucu Rhizobia bakterisi başta olmak üzere iyi bakterileri geliştirir ve yetiştirirler. Mantarlar N ve P emilimi için bitkilere destek olur; fungal hifler ağları aracılığıyla bitkilere daha fazla su sağlayarak kuraklık stresiyle baş etmede yardımcı olur; kurak koşullarda bitki köklerine koruyucu bir kılıf ortamı sağlarlar. Kuraklık stresi sırasında, toprak kuruduğu için, toprakta yüksek oranda kullanılabilir P olsa da, P sınırlayıcı olmaya başlar. Mantarlar böyle bir durumda bitki köklerine su ve P tedarik ederek koruyucu bir kılıf ormanı oluşturur ve böylece bitkileri korur.

Çevresel koşullarda düşüş meydana geldiğinde, mantarlar spor üretmeye başlarlar; ki bu sporlar çevresel koşullar yeniden düzelene dek mantarların yaşamasını sağlayacak olan büyük miktarda besin depolarlar. Bir mantar geniş bir konukçu aralığında yaşayabilir ve büyük olasılıkla gelişebilirken bir ekim nöbetinde konukçu olmayan bir bitki söz konusu olduğunda, özel besin gereksinimleri olan mantarların zayıflama ya da ölme olasılığı daha yüksektir. Toprak mantarları besin seviyeleri düşük olduğunda, genellikle bir dinlenme seviyesinden başka bir seviyeye geçebilme esnekliğine sahiptirler. Bu modeller, ürün yetiştirme devirleri arasında nadas dönemlerini içeren tarımsal yönetim sistemleri için önemlidir.

Mantar hifleri besin emebilmek için yaşayan veya ölü organik toprak kalıntılarıyla yakın temas halinde olmalıdır; böylece genellikle diğer toprak mikroorganizmalarılya birlikte büyürler. Kıt besinler için saldırgan bir biçimde rekabet ederler ve bu rekabet genellikle besinlerin emilmesi veya tükenmesi neticesinde mikrobiyal bileşimde bir geçiş veya değişiklik şeklinde meydana gelir. “Şeker mantarları” olarak sınıflandırılan ilk sömürgeciler bitkilerin meyve, tohum ve sebze gibi bölümlerinden basit şekerleri, amino asitleri ve vitaminleri absorbe ederler. Bu tür mantarların egemenliği kısa sürelidir, çünkü atık ürünler hızla birikirler.

Sonraki gün selüloz ayrıştırıcıları görünür ve onlar daha çeşitli ve rekabetçidirler. Yüksek bir C:N (80:1) sahip olan samanın ayrışması için, büyümede ve enzim üretiminde gereken azotu alabilmek bakımından diğer mantarları ayrıştıran veya onlara parazit olan mantarlara ihtiyaç vardır. Ligninin parçalanması düşük azot ile teşvik edilmektedir. Lignin toplam humus kütlesinin %60’ını oluşturur fakat lignini ayrıştırabilen mantar türlerinin sayısının düşük olması  rekabeti de azaltır. Mantarlar aynı zamanda, diğer mikroorganizmaların büyümesini baskılayan antikorlar üreterek rekabeti azaltan antagonizmadan da (karşıt etkinlik, karşı gelim) faydalanırlar.

Özet:

Mikroorganizmalar toprakta bolca bulunurlar ve organik kalıntıların ayrışmasında ve toprak besinlerinin geridönüşümünde kritik role sahiptirler. Birçok toprak mantarı selüloz ve lignince zengin olan inatçı organik atıkları ayrıştırır. Mantar karbon kullanım etkinliği yaklaşık %40-55 civarındadır; bu nedenle mantarlar bakterilere göre hücreleri içinde daha az N (%10) ve daha fazla C (C:N oranı 10:1) depolar ve ayrıştırırlar. Mantarlar belli bir amaç için uzmanlaşmışlardır fakat sabit bir besin kaynağına ihtiyaç duymaktadırlar ve toprak işlemesiz koşullar altında iyi büyürler. Arbusküler Mikorizal Mantarlar (AMF) glomalin adlı bir amino polisakarit üretmektedir. Glomalin toprak parçacıklarını çevreler ve makroagregat toprak parçacıklarını bir araya getirip yapıştırarak toprak yapısını oluştururlar. AMF topraktaki N ve P’yi depolar ve geri dönüştürür; N ve P çıkışı verimliliğini büyük miktarda arttırarak birçok bitki arasında simbiyotik ilişki kurar ve toprak yapısını iyileştirerek su tutma kapasitesini arttırırlar.

Kaynak: http://www.compostjunkie.com/support-files/the_role_of_soil_fungus.pdf

Özet Çeviri: Sgönen

Etiketler:

Yorumlar

Henüz yorum yapılmamış.

Yorum Yaz