Populaties bacteriën blijken de groeiende wortelpuntjes van gewassenzoals tarwe, te omzomen. De zone met bodembacteriën groeit met dewortel mee, zodat een golfbeweging van bacteriepopulaties langs de wortelontstaat. Het golfpatroon lijkt tot stand te komen door een interactietussen de bacteriën en voedingsstoffen in de bodem. Tot die conclusiekomt onderzoeker Vladimir Zelenev die aan Wageningen Universiteit een simulatiemodel(‘Bacwave’) ontwikkelde in samenwerking met de staatsuniversiteitvan Moskou. De uit Rusland afkomstige onderzoeker promoveert 19 maart opdit onderzoek in Wageningen.
Bodembacteriën spelen een belangrijke rol in de voedselketen en zorgenvoor omzetting van organisch materiaal, zodat het voor planten opneembaarwordt. Bovendien vormen de samenstelling van de bodembacteriën enhun dynamica een goede graadmeter voor de gezondheid van de bodem.
Uit eerder experimenteel onderzoek blijkt dat bodembacteriepopulaties golvendefluctuaties vertonen na verstoringen, zoals ploegen, omploegen van eengroenbemester of na drogen en opnieuw bevochtigen van de grond. Bacteriepopulatiesvertonen zowel ruimtelijke fluctuaties langs de wortels van graan als fluctuatiesin de tijd na het inbrengen van dood plantmateriaal (substraat) in de bodem.
Vladimir Zelenev heeft onderzoek gedaan naar de oorzaken van de fluctuatiesvan de bacteriepopulaties. Hij onderzocht de relatie met chemische parametersmaar ook met bacterie-etende nematoden. Zijn uitkomsten kunnen leiden totbetere voorspellingen over de effecten van verstoringen op de bodemgezondheid.
Zelenev onderzocht zowel in kortlopende experimenten in het laboratorium(via bemonstering) als via simulatiemodellen de oorzaken van de fluctuaties.Hij ontwikkelde zelf het ‘Bacwave-model’ (naar het Engelse: ‘BacterialWaves’) en vervolgens het ‘Bacwave-Web-model’ om effectenvan nutriënten input op het voedselweb in grond te simuleren. Uitde resultaten viel af te lezen dat fluctuaties in bacteriepopulaties nietsamen hangen met het aantal zijwortels, het vochtgehalte van de bodem,minerale stikstofconcentraties, pH of redoxpotentiaal. Deze zaken werdenvoorheen wel verondersteld van invloed te zijn. De waargenomen fluctuatiepatronenheeft Zelenev toegeschreven aan de cyclus van bacteriële groei, dood,autolyse (zelfontleding) en opnieuw groei in reactie op een bewegende voedselbron.
Vervolgens heeft Zelenev experimenten gedaan met bacterie-etende nematoden.Uit dit onderzoek bleek dat de groeisnelheid van bacterie-etende nematodenmet eenzelfde frequentie fluctueerde in de tijd als de bacteriepopulatie,maar dat de nematoden populaties zelf niet duidelijk fluctueerden. In hetuitgebreidere Bacwave-web-model simuleerde Zelenev zowel de golvende dynamiekvan bacterien en bacterie-eters als ook het vrijkomen van minerale stikstofna verstoringen. Uitkomsten van dit laatste model lieten zien dat de interactietussen bacteriën en substraat belangrijker waren voor de regulatievan de bacterie populatiegolfbeweging dan de interacties tussen bacterieen bacterie-eters. Bovendien was het vrijkomen van minerale stikstof voornamelijkte danken aan de interactie tussen bacteriën en hun substraat en inmindere mate aan bacterie-etende nematoden en protozoën.
Dankzij deze twee (door Zelenev) ontwikkelde modellen wordt het mogelijkom de respons van bodembacteriepopulaties op een verstoring te voorspellen,wat wellicht als indicatie kan worden gebruikt voor bodemgezondheid.
NOOT VOOR DE REDACTIE
Verdediging van het proefschrift: Spatial and temporal fluctuationsin bacteria, microfauna and mineral nitrogen in response to a nutrientimpulsin soil’door dhr. V.V. Zelenev vindt plaats op vrijdag 19 maart2004 om 13.30 uur in de Aula van Wageningen Universiteit, Generaal Foulkesweg1a, Wageningen.
Voor meer informatie: Wageningen Universiteit, Edwin Luijks, tel. 0317483915,
e-mail Edwin.Luijks@wur.nl. Inhoudelijke vragen via de promotor mw. Prof.dr.ir.A.H.C. van Bruggen, tel. 0317 478203.