Compostul: scutul biologic al plantelor și pilonul agriculturii durabile

Creșterea rapidă a populației a dus la o cerere sporită de produse agricole, în special a legumelor. În agricultura convențională, controlul patogenilor precum Rhizoctonia solani (Rhizoctonioza cartofului) se bazează, în general, pe măsuri culturale și fungicide chimice sintetice. Totuși, utilizarea pe scară largă a pesticidelor și fertilizanților sintetici a generat consecințe negative semnificative, inclusiv poluarea mediului, pierderea biodiversității, dezvoltarea rezistenței la patogeni, și daune asupra sănătății umane. În fața acestor preocupări, există o necesitate urgentă de a explora metode alternative, ecologice și durabile pentru controlul bolilor si dăunătorilor din grădinile cu legume.

Compostul și extractele sale lichide, cunoscute sub numele de ceai de compost, nu sunt doar amendamente organice care îmbunătățesc proprietățile solului, ele reprezintă un instrument eficient în protecția biologică a plantelor. Aplicarea compostului contribuie la reciclarea deșeurilor organice, îmbunătățește sănătatea solului și promovează rezistența plantelor împotriva agresorilor biotici și abiotici, fiind o alternativă eficientă și prietenoasă cu mediul pentru o agricultură durabilă.

Compostul este definit ca un produs organic obținut printr-un proces biooxidativ controlat, care, sub condiții adecvate (umiditate, aerare, materiale organice eterogene), devine un produs humificat de înaltă calitate.

Compostul îmbunătățește sănătatea solului

Aplicarea compostului contribuie la îmbunătățirea structurii și agregării solului. De asemenea, îmbunătățește proprietățile fizice, cum ar fi densitatea aparentă, spațiul total de pori și capacitatea de reținere a apei, ceea ce este benefic pentru rădăcini și crearea unui mediu optim pentru microorganisme. De asemenea compostul este o sursă valoroasă de nutrienți esențiali (macro și microelemente) și materie organică. Substratul uzat de ciuperci conține, de exemplu, calciu, azot, cenușă și proteine, validându-i utilizarea ca îngrășământ. Prin aplicare, compostul crește conținutul de carbon organic total și azot total în sol. De asemenea, extractele de compost furnizează microorganisme, nutrienți minerali solubili și materie organică.

Compostul, rezultatul reciclării materiei organice, îmbunătățește sănătatea plantelor, crescându-le rezistența la diverse agresiuni și sporind randamentul. Ceaiurile de compost, în special cele din deșeuri vegetale, pot prezenta concentrații relevante de azot (N) și potasiu (K), și au fost asociate cu îmbunătățirea creșterii plantelor, randamentului și calității nutriționale.

Capacitatea compostului de a suprima patogenii este atribuită unui set complex de mecanisme legate de proprietățile sale fizice, chimice și, mai ales, biologice.

Cum ajută compostul la suprimarea bolilor?

Compostul este bogat într-o gamă largă de microorganisme aerobe (bacterii, actinomicete, ciuperci filamentoase) care contribuie la controlul patogenilor. Aceste microorganisme pot suprima patogenii prin: 

• Competiție: Concurează pentru spațiu și nutrienți.
• Antibioză: Producerea de compuși toxici sau antibiotice.
• Micoparazitism: De exemplu, ciupercile din genul Trichoderma spp. sunt agenți de biocontrol comercializați pe scară largă, care pot coloniza sclerotia patogenilor și pot produce enzime (precum N-acetil-β-glucozaminidaza) care degradează peretele celular al gazdei, distrugând patogeni precum Rhizoctonia solani și Sclerotium rolfsii.

Efectul inhibitor al ceaiului de compost este în mare parte atribuit prezenței microorganismelor antagoniste, deoarece sterilizarea acestuia (prin filtrare sau autoclavare) duce la pierderea parțială sau completă a efectului inhibitor.

Cum ajută compostul la inducerea rezistenței față atacurilor patogenilor?

Compostul și extractele sale pot induce rezistență sistemică în plante, pregătindu-le să facă față atacurilor patogenilor.

S-a demonstrat că ceaiul de compost induce rezistență sistemică dobândită (SAR) la castravete și Arabidopsis. De asemenea, poate induce rezistență la atacul patogenilor, ducând la îmbunătățirea enzimelor legate de apărare.

Aplicarea de biochar (amendament adesea combinat cu compost) a fost corelată cu rezistența sistemică indusă (ISR) la tomate împotriva agentului patogen Botrytis cinerea, implicând căile de semnalizare ale acidului jasmonic (JA). Un exemplu ar fi cercetările realizate de González-Hernández et al. care a indus rezistență la cartofi împotriva agentului patogen Rhizoctonia solani (Rhizoctonioza cartofului) și a ardeiului împotriva agentului patogen Phytophthora capsici (mana ardeiului).

Care este efectul asupra dăunătorilor?

Utilizarea compostului are efecte asupra dăunătorilor, deși adesea indirecte, prin îmbunătățirea sănătății plantelor și a mediului.

Vermicompostul și extractele sale au un efect sinergic în reducerea infestării cu dăunători precum nematozi, trips și acarieni, sporind productivitatea culturilor. Compostul poate reduce populațiile de afide (Myzus persicae), acarieni (Tetranychus urticae) și omizi prin producția de fenolice (substanțe organice ce se caracterizează prin prezența unei grupări hidroxil (-OH) legată direct de un inel aromatic (benzenic)). Compostul in special vermicompostul eliberează substanțe care cresc sinteza compușilor fenolici (flavonoide, antocianine) în plante, făcând țesuturile mai puțin apetisante pentru dăunători.

De asemenea compostul reduce daunele provocate de nematodele parazite. Mecanismele includ: susținerea unui microbiom divers și îmbunătățirea populațiilor de microorganisme antagoniste (bacterii nematofage, ciuperci precum Trichoderma spp. și Verticillium chlamydosporium); eliberarea de compuși nematicizi și creșterea toleranței și rezistenței plantelor. Un sol sănătos și plante mai viguroase (rezultate din utilizarea compostului) sunt mai rezistente.

Prin folosirea compostului organic factorii din sol sunt modificați de contextul ecologic. S-a demonstrat că, în grădinile urbane, vermicompostul a interacționat cu diversitatea florală din jur, amplificând efectul pozitiv asupra omnivorilor care se hrănesc cu frunze, sugerând că strategiile de diversificare de sub și de deasupra solului pot acționa sinergic pentru a consolida protecția culturilor.

Care sunt aplicații practiceale compostului în legumicultură?

Compostul este utilizat în horticultură ca amendament organic pentru a îmbunătăți proprietățile solului. El trebuie să fie maturat (obținut printr-un proces biooxidativ controlat) pentru a fi eficient. Composturile maturate sunt necesare pentru a evita fitotoxicitatea și pentru a asigura efectul inhibitor.

Compostul bazat pe deșeuri vegetale (numit si compostul verde) poate avea caracteristici mai bune datorită conținutului mai scăzut de metale grele sau poluanți. Compostul din deșeuri agroindustriale a fost eficient în suprimarea bolilor precum mucegaiul cenușiu (Botrytis cinerea) la salată. Un alt exemplu, substratul uzat de la ciupercării este o resursă valoroasă și poate îmbunătăți randamentul la tomate și castraveți.

De asemenea proprietățile fizico-chimice ale compostului influențează viabilitatea și distribuția microorganismelor din sol, afectând capacitatea de inhibare. Un efect inhibitor crescut este adesea asociat cu un pH aproape de neutralitate și o conductivitate electrică (EC) sub 3 dS m⁻¹. Un raport C/N scăzut (de exemplu, sub 20) este un indicator al maturității și fertilității ridicate. Totuși, substratul proaspăt uzat de la ciupercării poate avea o salinitate ridicată (EC peste 4 dS/m), limitând utilizarea sa la plantele sensibile la sare.

Care sunt metodele de aplicare ale compostului?

De obicei compostul solid este aplicat ca amendament înainte de plantare. Dozele variază, de exemplu Santos et al. au cultivat plante de salată (Lactuca sativa) în soluri amendate cu composturi la proporții de 5% sau 10% (greutate). Rezultatele au arătat că plantele cultivate cu compost pe bază de castan și măslin au avut cele mai mari randamente, indiferent de proporția de compost încorporată în sol (5% sau 10%, bază de greutate). De asemenea, aplicarea compostului la rate de 20, 40 și 60 t/ha a crescut randamentul.

Ceaiurile de compost sunt extracte organice obținute prin amestecarea compostului maturat cu apă de robinet, sub condiții controlate. Se prepară amestecând compostul cu apă (de exemplu, în raport de 1:5 sau 1:10 v/v) pe o perioadă specifică (variind între 2 și 15 zile), adesea cu aerare, pentru a reduce concentrația de clor și a susține microorganismele aerobe. Se pot utiliza si ca tratament foliar (pulverizare) sau în sistemul de irigare pentru controlul bolilor aeriene și din sol. Pulverizările foliare cu extracte de compost (cum ar fi ceaiul de compost îmbogățit cu Trichoderma bazat pe deșeuri vegetale) s-au dovedit a fi eficiente în controlul patogenilor. De exemplu, extractele au fost folosite pentru suprimarea pătării bacteriene a frunzelor și fructelor la tomate (Xanthomonas vesicatoria) și a mucegaiului cenușiu (Botrytis cinerea). S-a observat o eficacitate dependentă de doză în aplicarea ceaiului de compost pentru a diminua atacul R. solani la cartofi.

Compostul, în special ceaiul de compost, reprezintă o alternativă eficientă și ecologică în agricultura durabilă. Studiile arată că aplicarea sa contribuie la reciclarea deșeurilor, îmbunătățește productivitatea și calitatea culturilor (cum ar fi cartofii și salata), și controlează bolile produse de Rhizoctonia solani, Sclerotium rolfsii și Clarireedia spp.. Beneficiile se datorează în principal comunității microbiene diverse și capacității de a induce rezistență sistemică în plante.

Compostul are un rol esențial în agricultura ecologică, oferind soluții pentru gestionarea deșeurilor organice municipale și contribuind la fertilitatea solului și la sănătatea plantelor. Utilizarea combinată a compostului cu agenți de biocontrol precum Trichoderma harzianum, rizobacterii care promovează creșterea plantelor, sau biochar poate spori și mai mult eficacitatea împotriva patogenilor și a dăunătorilor. De asemenea, compostul poate servi ca substitut cu costuri reduse pentru turbă, care este o resursă neregenerabilă, reducând astfel impactul negativ al extracției acesteia.

Pentru a optimiza pe deplin beneficiile compostului și ale ceaiului de compost, este necesară intensificarea cercetărilor viitoare, în special studiile de teren. Acestea ar trebui să se concentreze pe înțelegerea mecanismelor complexe ale interacțiunii, cum ar fi sinergia dintre amendamentele din sol și diversitatea florală de deasupra solului, pentru a maximiza atracția dușmanilor naturali. Fermierii și cercetătorii sunt încurajați să utilizeze și să investigheze mai mult aceste metode biologice, care promit o agricultură mai durabilă și o protecție sporită a culturilor.

Bibliografie

1. Claude, A.; Ginette, A.H.; Martine, Z.-T.; Armel, M.; Razaki, O. Effect of Compost and Association (Solanum + Amaranth) on Pests and Productivity of Solanum Macrocarpon. IJAB 2022, 11, 251–255, doi:10.47278/journal.ijab/2022.034.
2. González-Hernández, A.I., Suárez-Fernández, M.B., Pérez-Sánchez, R., Gómez- Sánchez, M.Á., Morales-Corts, M.R., 2021. Compost tea induces growth and resistance against Rhizoctonia solani and Phytophthora capsici in pepper. Agronomy 11, 781. https://doi.org/10.3390/AGRONOMY11040781.
3. González-Hernández, A.I.; Pérez-Sánchez, R.; Plaza, J.; Morales-Corts, M.R. Compost Tea as a Sustainable Alternative to Promote Plant Growth and Resistance against Rhizoctonia Solani in Potato Plants. Scientia Horticulturae 2022, 300, 111090, doi:10.1016/j.scienta.2022.111090.
4. Coelho, L.; Reis, M.; Guerrero, C.; Dionísio, L. Biological Control of Turfgrass Diseases with Organic Composts Enriched with Trichoderma Atroviride. Biological Control 2021, 159, 104620, doi:10.1016/j.biocontrol.2021.104620.
5. Rasool, M.; Akhter, A.; Soja, G.; Haider, M.S. Role of Biochar, Compost and Plant Growth Promoting Rhizobacteria in the Management of Tomato Early Blight Disease. Sci Rep 2021, 11, 6092, doi:10.1038/s41598-021-85633-4.
6. Mwangi, R.W.; Mustafa, M.; Kappel, N.; Csambalik, L.; Szabó, A. Practical Applications of Spent Mushroom Compost in Cultivation and Disease Control of Selected Vegetables Species. J Mater Cycles Waste Manag 2024, 26, 1918–1933, doi:10.1007/s10163-024-01969-9.
7. Santos, C.; Monte, J.; Vilaça, N.; Fonseca, J.; Trindade, H.; Cortez, I.; Goufo, P. Evaluation of the Potential of Agro-Industrial Waste-Based Composts to Control Botrytis Gray Mold and Soilborne Fungal Diseases in Lettuce. Processes 2021, 9, 2231, doi:10.3390/pr9122231.
8. Tóthné Bogdányi, F.; Boziné Pullai, K.; Doshi, P.; Erdős, E.; Gilián, L.D.; Lajos, K.; Leonetti, P.; Nagy, P.I.; Pantaleo, V.; Petrikovszki, R.; et al. Composted Municipal Green Waste Infused with Biocontrol Agents to Control Plant Parasitic Nematodes—A Review. Microorganisms 2021, 9, 2130, doi:10.3390/microorganisms9102130.
9. Ramírez-Gottfried, R.I.; Preciado-Rangel, P.; Carrillo, M.G.; García, A.B.; González-Rodríguez, G.; Espinosa-Palomeque, B. Compost Tea as Organic Fertilizer and Plant Disease Control: Bibliometric Analysis. Agronomy 2023, 13, 2340, doi:10.3390/agronomy13092340.
10. Blubaugh, C.K.; Chesnut, R.; Hagan, K.L. Organic Compost Belowground and Floral Diversity Aboveground Interactively Shape Beneficial Insects in Urban Gardens. Journal of Applied Ecology 2024, 61, 1334–1345, doi:10.1111/1365-2664.14637.
11. Tikoria, R.; Sharma, N.; Kour, S.; Kumar, D.; Ohri, P. Vermicomposting: An Effective Alternative in Integrated Pest Management. 2023.