Mycorrhiza: het verborgen netwerk dat de voedingsopname van planten, de bodemgezondheid en de opbrengststabiliteit ondersteunt

Mycorrhiza verwijst naar de symbiotische relatie tussen plantenwortels en gespecialiseerde bodemschimmels. Deze relatie is een van de belangrijkste biologische processen in terrestrische ecosystemen en de moderne landbouw, maar blijft onder de grond grotendeels onzichtbaar. Via mycorrhiza-netwerken krijgen planten toegang tot water en voedingsstoffen die buiten het bereik van hun wortels liggen, terwijl de schimmels koolstofverbindingen ontvangen die door fotosynthese worden geproduceerd.

In landbouwsystemen wordt het steeds belangrijker om mycorrhiza te begrijpen en te ondersteunen, aangezien boeren te maken hebben met een afnemende bodemgezondheid, inefficiënt gebruik van voedingsstoffen en door het klimaat veroorzaakte stress. Mycorrhiza-schimmels bevorderen de opname van voedingsstoffen, verbeteren de droogtetolerantie en dragen bij aan een duurzame bodemstructuur, waardoor ze een hoeksteen vormen van duurzame gewasproductie.

Wat is mycorrhiza?

Mycorrhiza is afgeleid van de Griekse woorden mykes (schimmel) en rhiza (wortel). Het verwijst naar een wederzijds voordelige relatie waarbij schimmels zich op plantenwortels nestelen en hun hyfen in de omringende bodem uitstrekken.

Een mycorrhiza (meervoud: mycorrhizae of mycorrhizas) is een symbiotische relatie – meestal mutualistisch, maar soms ook neutraal of licht pathogeen – tussen een schimmel en de wortels van een plant. In deze relatie koloniseert de schimmel het wortelstelsel van de waardplant en wordt hij een integraal onderdeel van het raakvlak tussen bodem en plant.

Mycorrhiza-schimmels koloniseren plantenwortels op twee manieren:

• Intracellulaire kolonisatie, zoals waargenomen bij arbusculaire mycorrhiza-schimmels (AMF), waarbij schimmelstructuren zich binnenin de corticale cellen van de wortel vormen.

• Extracellulaire kolonisatie, zoals bij ectomycorrhiza-schimmels, waarbij schimmelhyfen een omhulsel rond de wortels vormen en tussen de cellen doordringen in plaats van ze binnen te dringen.

Mycorrhizae vormen een essentieel onderdeel van het bodemleven en de bodemchemie en beïnvloeden de nutriëntenkringloop, de bodemaggregatie en de plantproductiviteit in vrijwel alle terrestrische ecosystemen.

De mutualistische dynamiek van mycorrhiza-associaties

Mycorrhiza’s gaan symbiotische relaties aan met de wortels van de overgrote meerderheid van de landplanten. Hoewel slechts een fractie van de plantensoorten grondig is onderzocht, wijzen de gegevens erop dat ongeveer 95% van de plantenfamilies overwegend mycorrhizaal is.

In dit mutualisme:

• De plant voorziet de schimmel van koolstof in de vorm van koolhydraten.

• De schimmel voorziet de plant van water en mineralen.

Deze uitwisseling is niet passief. Ze wordt door beide partners gereguleerd en speelt dynamisch in op de beschikbaarheid van voedingsstoffen, omgevingsstress en de behoefte van de plant.

Koolstoftoevoer en mineralenuitwisseling

In een mycorrhiza-symbiose krijgt de schimmel relatief constante en directe toegang tot koolhydraten zoals glucose en sucrose, die via fotosynthese worden geproduceerd. Deze koolhydraten worden vanuit de weefsels waar ze worden aangemaakt (voornamelijk bladeren) naar de wortels getransporteerd en vervolgens doorgegeven aan de schimmelpartners.

In ruil daarvoor profiteert de plant van het veel grotere vermogen van het mycelium om water en minerale voedingsstoffen op te nemen. Dit voordeel vloeit voort uit de grote verhouding tussen oppervlakte en volume van schimmelhyfen in vergelijking met plantenwortels.

Plantenwortels zijn er vaak niet in staat om bepaalde voedingsstoffen efficiënt op te nemen – met name fosfor, dat in de bodem vaak voorkomt in vormen die slecht mobiel zijn of chemisch gebonden zitten, vooral in alkalische of sterk verweerde bodems. Mycorrhiza-mycelium kan deze fosforvoorraden benutten en naar de plant transporteren, waardoor de opname van voedingsstoffen aanzienlijk wordt verbeterd.

Mechanismen voor een betere opname van voedingsstoffen

De mechanismen waarmee mycorrhiza de opname van voedingsstoffen bevordert, zijn zowel fysisch als chemisch van aard.

Fysische mechanismen

Mycorrhiza-hyfen hebben een veel kleinere diameter dan zelfs de dunste plantenwortels. Hierdoor kunnen ze:

• Ontdek de microporiën in de bodem die ontoegankelijk zijn voor wortels

• Zich enkele centimeters tot meters buiten de worteluitputtingszone uitstrekken

• Vergroot het effectieve oppervlak van de wortelzone vele malen

Chemische mechanismen

De celmembranen van schimmels verschillen fundamenteel van die van planten. Mycorrhiza-schimmels kunnen organische zuren en enzymen afscheiden die:

• Gebonden voedingsstoffen vrijmaken

• Ionen uit bodemdeeltjes verdringen

• De oplosbaarheid van voedingsstoffen in de rhizosfeer vergroten

Door deze mechanismen zijn mycorrhiza’s bijzonder nuttig in voedselarme, verdichte of chemisch problematische bodems.

Ziekteresistentie en stresstolerantie

Planten die door mycorrhiza-schimmels zijn gekoloniseerd, zijn vaak beter bestand tegen:

• Bodemgebonden ziekteverwekkers

• Droogtestress

• Zoutgehalte

• Vergiftiging door zware metalen

Deze voordelen vloeien voort uit verschillende factoren die op elkaar inwerken, waaronder een verbeterde opname van water en mineralen, gewijzigde afscheidingspatronen van de wortels, fysieke bezetting van infectiehaarden en een versterkte activering van de afweermechanismen van de plant.

Rol bij de beplanting van onvruchtbare en aangetaste gronden

Planten die in steriele grond of kunstmatige groeimedia worden gekweekt, presteren vaak slecht, tenzij er mycorrhiza-schimmels worden toegevoegd. Zonder kolonisatie door schimmels is de opname van voedingsstoffen – met name fosfor en sporenelementen – vaak sterk beperkt.

In ecosystemen in een vroeg stadium van successie en in aangetaste landschappen kan de afwezigheid van mycorrhiza-schimmels de vestiging en groei van planten aanzienlijk vertragen. Mycorrhiza speelt een sleutelrol bij bodemherstel, doordat het de vestiging van vegetatie bevordert en processen van nutriëntenkringloop op gang brengt.

Belangrijkste voordelen en agronomisch belang van mycorrhiza

Mycorrhiza worden algemeen beschouwd als een van de meest effectieve biologische systemen in de natuur om de productiviteit te verhogen en tegelijkertijd de duurzaamheid te waarborgen. In de loop van tientallen jaren onderzoek zijn de voordelen ervan consequent aangetoond voor diverse gewassen en ecosystemen.

De belangrijkste voordelen zijn onder meer:

• Uitbreiding van de zones waar voedingsstoffen worden opgenomen tot ver buiten het wortelstelsel

• Een betere opname van fosfor en niet-mobiele sporenelementen zoals zink, koper, ijzer, molybdeen, kobalt en magnesium

• Verhoogde fotosynthesesnelheden en biomassaproductie

• Verbeterde tolerantie voor droogte, zoutgehalte, hitte en blootstelling aan zware metalen

• Verhoogde weerstand tegen ziekteverwekkers die via de bodem en de wortels worden overgedragen

• Verbeterde bodemaggregatie en structurele stabiliteit

• Bijdrage aan de bodemvruchtbaarheid op lange termijn en landherstel

Mycorrhiza-schimmels zijn bovendien buitengewoon veerkrachtig. Ze produceren ruststructuren, zoals sporen, waardoor ze ongunstige omgevingsomstandigheden kunnen overleven en hun activiteit kunnen hervatten zodra de omstandigheden verbeteren.

Ecologische breedte en aanpassingsvermogen

Mycorrhiza's vertonen een buitengewoon groot ecologisch aanpassingsvermogen. Ze komen voor in omgevingen die variëren van woestijnen en tropische bossen tot landbouwsystemen in gematigde klimaten en arctische ecosystemen. Eén enkele mycorrhiza-soort kan een symbiose aangaan met een breed scala aan waardplanten, waardoor ze onder uiteenlopende omstandigheden bijdragen aan de stabiliteit en productiviteit van ecosystemen.

Mycorrhiza en duurzame landbouw

Mycorrhizae zijn het enige schimmelnetwerk dat algemeen wordt erkend als biologische meststof, vanwege hun consistente en directe rol bij de opname van voedingsstoffen. Door de efficiëntie van de voedingsstofopname te verbeteren, kunnen mycorrhizae de afhankelijkheid van kunstmest verminderen – soms zelfs aanzienlijk – terwijl de gewasopbrengst op peil blijft of zelfs toeneemt.

Ze dragen ook bij aan bodembescherming door bodemkorrels te stabiliseren, erosie tegen te gaan en de productiviteit van aangetaste grond te herstellen.

Conclusie

Mycorrhiza is geen bijkomstig aspect van de plantengroei, maar een fundamenteel biologisch systeem dat ten grondslag ligt aan de opname van voedingsstoffen, de bodemstructuur, de veerkracht van planten en de stabiliteit van ecosystemen. Door het functionele wortelstelsel uit te breiden en planten te integreren in complexe bodemnetwerken, maken mycorrhizae duurzame productiviteit mogelijk in zowel natuurlijke als agrarische systemen.

Het ondersteunen van de mycorrhiza-functie is daarom geen optie, maar een absolute noodzaak voor een gezonde bodem op de lange termijn en veerkrachtige gewassen.

Referenties en bronnen

Smith, S. E., & Read, D. J. (2008). Mycorrhiza-symbiose (3e druk). Academic Press.
https://www.sciencedirect.com/book/9780123705266/mycorrhizal-symbiosis

Brundrett, M. C., & Tedersoo, L. (2018). De evolutionaire geschiedenis van mycorrhiza-symbiose en de wereldwijde diversiteit aan waardplanten. New Phytologist, 220(4), 1108–1115.
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14976

van der Heijden, M. G. A., Martin, F. M., Selosse, M. A., & Sanders, I. R. (2015). Ecologie en evolutie van mycorrhiza. New Phytologist, 205(4), 1406–1423.
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13288

Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO). Bodembiodiversiteit en ecosysteemdiensten.
https://www.fao.org/soils-portal/soil-biodiversity/en/

Bron en auteursrecht foto: Premier Tech, https://www.pthorticulture.com/en-us/training-center/mycorrhizae-and-plants-make-great-allies en Wikimedia Commons.

Mycorrhiza op Wikipedia:https://en.wikipedia.org/wiki/Mycorrhiza