רקע ותיאור הבעיה #
תופעת עייפות הקרקע מביאה לירידה הדרגתית ומהירה ביבול הנובעת מאיחור בפריחה, מירידה במספר הפריחות לדונם, במספר הכפות לאשכול, ובגודל האצבע. על פי רוב לאחר כשמונה עד שתים-עשרה שנים מהשתילה המגדלים נאלצים לחסל את החלקה עקב חוסר כדאיות כלכלית. במחקרי עבר שנערכו בעמק הירדן נמצא שלקומפלקס פטריה (צילינדרוקלדיום)-נמטודה (סלילנית) תפקיד בעייפות הקרקע בבננה. מעבר למחזור גידולים בן 4-5 שנים בין עקירה החלקה לשתילה מחדש, הוצאת התירס, שהוא פונדקאי של הנמטודות מהמחזור, ומעבר לשימוש בצמחים ממקור תרבית רקמה הביאו לשיפור במצב, אולם לא לפתרון הבעיה, והיא נותרה אחת הבעיות המרכזיות בענף הבננות בארץ. ניסיונות עבר לפתרון בעיית עייפות הקרקע בבננה באמצעות חיטוי הקרקע בחומרי חיטוי כימיים שונים, בין היתר "טלון" ו"מתיל-ברומיד", נמצאו כלא יעילים לטווח הארוך, ככל הנראה כתוצאה מהפרת האיזון האקולוגי בקרקע עקב קטל לא סלקטיבי של המיקרואורגניזמים בקרקע, והתפתחות מחדש של הפתוגנים מחוללי המחלה.
מטרת המחקר בנושא עייפות הקרקע היא לצבור ידע שיאפשר שיפור בהתמודדות עם התופעה, ויוביל להארכת חיי המטע וקיצור זמן המחזור. במסגרת המחקר התחלנו ב-2014 בסדרת ניסויים שמטרתם לימוד הגורמים המעורבים בעייפות הקרקע בבננה, כצעד ראשון לקראת פיתוח פתרונות להתמודדות עם הבעיה.
במהלך המחקר מצאנו שחיטוי בחומר חיטוי (מתאם סודיום, "אדיגן") של קרקע "עייפה", שנלקחה ממטע בננות בן חמש שנים, הביא לצימוח חזק בגובה הצמחים, לעומת קרקע "עייפה" לא מחוטאת. תוצאה זו מרמזת לכך שהגורם המרכזי לתופעת עייפות הקרקע בבננה הוא הצטברות של גורמים מחוללי מחלות קרקע. חומר החיטוי אדיגן פעיל בעיקר כנגד פטריות קרקע. סיכום מפורט של תוצאות ניסוי זה, ושל ניסויים נוספים בנושא, מופיע בחוברת לסיכום הניסויים בבננה בעמק הירדן לעונת 2014/15.
מחקר זה עודד אותנו להתחיל בניסוי, שמטרתו הוא זיהוי הגורמים המיקרוביאלים, חיידקים ופטריות, המעורבים בתופעת עייפות הקרקע בבננה, בטכנולוגיה הנקראת "אנליזת מיקרוביום", בשיתוף עם ד"ר דרור מינץ ממכון וולקני.
מטרת הניסוי #
זיהוי מיקרואורגניזמים המעורבים בתופעת "עייפות הקרקע" בבננה באמצעות יצירה בתנאים מבוקרים של קרקעות ברמות "עייפות" שונות, ואנליזת "מיקרוביום" של אותן קרקעות, ושל שורשי צמחי הבננה שגודלו בהן.
שיטות העבודה ומהלך המחקר #
24 מכלים בנפח 1.5 קוב מולאו בקרקע שמקורה בחלקת הפרדס בחוות המחקר בצמח. קרקע זו, לאחר 9 שנות גידול אשכוליות, נמצאת במצב אופטימלי לצימוח הבננה. את איכות הקרקע הזו ניסינו לדרדר באופן מבוקר, ע"י שתילה של שלישיית מכלים, כל חצי שנה, החל בספטמבר 2015, בשתילי בננה (3 שתילי למיכל). ע"מ לחקות את התנאים השוררים בעת מחזור הגידולים נזרעה בדצמבר בכל שנה חיטה במכלים בהם טרם נשתלו בננות (תמונה 1). ממשק ההשקיה והדישון היה משקי (החלק היחסי של 1650 קוב/דונם/לשנה השקיה, ו-30 ק"ג חנקן, 45 אשלגן, ו-5 ק"ג זרחן לדונם/שנה). להאצת התפתחות תופעת עייפות הקרקע, גודלו בכל דולב 6-9 צמחים בו זמנית. למניעת המלחת הקרקע, בוצעה הדחת מלחים מרוכזת אחת לחודש בחודשי ההשקיה, בשיעור של פי 3 מכמות ההשקיה היומית, ורמת המליחות בקרקע נוטרה אחת לחצי שנה ע"י קביעת רמת ה-EC, Na, CI, Mg, Ca, וחישוב ערך ה-SAR. בכל אחד מהמכלים לא נמצאו ערכי מליחות חריגים במכלים לאורך תקופת המחקר. בסיום חלק זה, של הכנת תשתית הקרקע למחקר, ביוני 2019, היו בידינו קרקעות ב-8 דרגות חשיפה לשורשי הבננה: 0, 9, 15, 21, 27, 33, 39, 45 חודשים. ביוני 2019 נעקרו, באמצעות מחפרון, הצמחים בכל המכלים, ושבוע לאחר מכן נשתלו מחדש, בכל אחד מהמכלים, 3 צמחי בננה ממקור תרבית רקמה, זן גרנד ניין, אחידים בגודלם. צמחים אלה שימשו לאפיון עוצמת הצימוח בקרקעות השונות, ולדיגום שורשים וקרקע, שנערך בספטמבר 2019. דגימות השורשים והקרקע הועברו לקבוצת המחקר של ד"ר דרור מינץ ממנהל המחקר החקלאי, לצורך ביצוע אנליזת "מיקרוביום". מטרת האנליזה היא אפיון הרכב האוכלוסייה המיקרוביאלית בכל אחד מסוגי הקרקע, באמצעות טכנולוגיית ריצוף דנ"א חדשנית. השוואה של חברת החיידקים והפטריות בשורשים של צמחי בננה שגדלו בקרקעות ב'גילאים' השונים תאפשר את זיהויים של מיקרואורגניזמים חשודים במעורבות בתופעת "עייפות הקרקע": גורמים שליליים ששיעורם היחסי בחברה עלה עם 'גיל' הקרקע, או כאלה המועילים לצמח והולכים לאיבוד כתוצאה מ'הזדקנות' הקרקע – שיעורם היחסי ירד עם העלייה ב'גיל' (זמן החשיפה לגידול הבננה) הקרקע.
תוצאות #
החל בספטמבר 2015, נשתלה בכל חצי שנה שלישיית מכלים בשתילי בננה. סכמה של מבנה הניסוי וסדר השתילה, כמו גם תמונה של שטח הניסוי חמישה חודשים לאחר תחילתו, מופיעים באיור 1 ותמונה 1.
5 חודשים לאחר השתילה של שלישיית הדולבים הראשונה. בשאר הדולבים נזרעה חיטה בדצמבר 2015.
הרכב היסודות ורמת המליחות בקרקע, יוני 2019 ואפריל 2020 #
ביוני 2019, מיד לאחר עקירת הצמחים בכל המכלים, ושתילתם מחדש בשתילי תרבית רקמה, בוצע דיגום, לצורך קביעת רמות המליחות, ורמת יסודות שונים, בקרקע . דיגום נוסף נעשה באפריל 2020, לאחר עונת הגשמים. הדיגום בוצע בדולבים שנשתלו בספטמבר בכל אחת מהשנים, ובדולבים שנשתלו בראשונה ביוני 2019.
טבלה 1. ערכי מדדי מליחות ויסודות שונים בקרקע, יוני 2019, עומק דיגום: 2-30 ס"מ. הקרקע נדגמה ביוני 2019. בוצעה אנליזה לקרקעות שנשתלו בהן בננות במועדים הבאים: ספטמבר 2015, ספטמבר 2016, ספטמבר 2017, ספטמבר 2018, יוני 2019.
טבלה 2. ערכי מדדי מליחות ויסודות שונים בקרקע, אפריל 2020, עומק דיגום: 2-30 ס"מ. הקרקע נדגמה בספטמבר 2020. בוצעה אנליזה לקרקעות שנשתלו בהן בננות במועדים הבאים: ספטמבר 2015, ספטמבר 2016, ספטמבר 2017, ספטמבר 2018, יוני 2019.
תיעוד ויזואלי של עוצמת הצימוח: שלושה חודשים לאחר השתילה הסימולטנית של כל המכלים, שבוצעה ביוני 2019, נצפו הבדלים משמעותיים בעוצמת הצימוח של הצמחים בקרקעות בנות ה'גילאים' השונים. תצפית זו רימזה לכך שאכן הצלחנו ליצור את תופעת "עייפות הקרקע" באופן מבוקר, כפי שציפינו.
עוצמת הצימוח: במטרה ללמוד על עוצמת הגידול בכל אחד מסוגי הקרקע (או במילים אחרות, ללמוד האם הצלחנו ליצור את תופעת "עייפות הקרקע" באופן מבוקר), בוצע אחת לחודש איסוף נתונים, שכלל את מספר העלים החדשים שהגיחו בחודש האחרון, גובה הצמח, ושטח עלה מספר 3. ניכר הבדל מובהק בעוצמת הצימוח, המתבטא בשטח עלה מספר 3 ובגובה הצמח, כבר 10 שבועות לאחר שתילת הצמחים, בין המכלים שבעת השתילה הייתה להם היסטוריה של 0 ו-9 חודשי גידול בננה, לבין שאר המכלים, בהם גודלו שתילי בננה 15 חודשים ויותר (איור 2). תוצאה זו מרמזת לכך שתופעת עייפות הקרקע התפתחה בקצב מהיר במערכת המכלים, ולמעשה בכל הקרקעות שנחשפו לגידול הבננה יותר מ-15 חודשים, עוצמת עייפות הקרקע הייתה דומה. איסוף הנתונים נפסק ב-22.8.19, 10 שבועות לאחר השתילה, מכיוון שבספטמבר בוצע דיגום השורשים לצורך אנליזת המיקרוביום, תהליך שהינו הרסני לצמחים.
בספטמבר 2019, לאחר דיגום שורשי הצמחים שנשתלו ביוני 2019, נשתלו מחדש כל המכלים, לצורך המשך מעקב אחר השפעת ארוכת טווח של תופעת "עייפות הקרקע", וקצב היווצרותה. בוצע מעקב אחרי נתוני צימוח, פריחה ויבול.
עוצמת הצימוח בכל המכלים הייתה חלשה, אולם המגמה ברורה: נשמר הקשר בין "גיל" הקרקע לעוצמת הצימוח. בקרקעות ה"ותיקות" ביותר, שנחשפו למשך הזמן הארוך ביותר לצמחי הבננה, עוצמת הצימוח הייתה חלשה ביחס לקרקעות ה"צעירות", שנחשפו לפרק זמן קצר יותר לצמחי הבננה (טבלה 3). כך, נמצאה מגמת הקדמת פריחה בצמחים שנשתלו בשתי הקרקעות ה"צעירות" ביותר (איור 3), ובמשקל האשכול נמצא גרדיאנט ברור: ככל ש"גיל" הקרקע עולה, משקל האשכול קטן. כך, משקל האשכול של הצמחים שגדלו בקרקע ה"צעירה" ביותר, היה גבוה פי 1.6 ביחס למשקל האשכול של הצמחים שגדלו בקרקע ה"ותיקה" ביותר (איור 3). כמו כן, נמצאה מגמה של הקדמת הפריחה בצמחים שגדלו בקרקעות ה'צעירות'-שתילות יוני 2019 וספטמבר 2018, ביחס לקרקעות ה'ותיקות' יותר.
דיון #
מטרת הניסוי הייתה פיתוח קרקעות בדרגות "עייפות" שונות, באמצעות שתילה הדרגתית של צמחי בננה במכלים שמולאו בנקודת זמן זהה בקרקע "חזקה", לצורך יצירת תשתית למחקר שמטרתו איתור מיני חיידקים ופטריות המעורבים בתופעת "עייפות הקרקע" בבננה באמצעות אנליזת האוכלוסייה המיקרוביאלית בקרקעות ברמות ה"עייפות" השונות. לצורך כך, חשפנו באופן מבוקר קרקע "חזקה" שנלקחה מפרדס ל-8 תקופות שונות של גידול בננה. ביוני 2019 נעקרו הצמחים ששימשו ליצירת "עייפות הקרקע", ושבוע לאחר מכן נשתלו, סימולטנית בכל המכלים, שתילים חדשים, לצורך דיגום שורשים, והערכת מידת ה"עייפות" בכל אחד מסוגי הקרקעות. כבר 10 שבועות לאחר השתילה הסימולטנית בכל המכלים, נצפה הבדל משמעותי בעוצמת הצימוח במכלים בהם גודלו לפני השתילה בננות 0 ו-9 חודשים, ביחס למכלים בהם גודלו בננות 15 חודשים ויותר. נתון זה מרמז לכך שאכן הצלחנו לייצר "עייפות קרקע", ושעייפות הקרקע התפתחה מהר יותר במערכת המכלים, ביחס למטע, בו הירידה בפוריות המטע (המתבטאת בירידה במשקל האשכול, ובמספר האשכולות הנקטפים לדונם) ניכרת כ-3 שנים לאחר השתילה. אם זאת, ממצאים חדשים שעלו בניסוי ה"שורותיים קצר-מועד" שמתקיים בגשר הזיו, מרמזים לכך שתופעת עייפות הקרקע מתפתחת במטע מהר ממה שחשבנו בעבר, פחות משנה לאחר השתילה (המידע המלא יוצג בחוברת לסיכום עונת הניסיונות 2021/22).
הצוות של ד"ר דרור מינץ במכון וולקני נמצא בשלבים מתקדמים של אנליזת הדגימות, ובעתיד הקרוב אנחנו מצפים לדיווח מצדו על איתור מיקרואורגניזמים מועמדים במעורבות בתופעת עייפות הקרקע בבננה. איתור והוכחת מעורבותם של מינים ספציפיים של פטריות וחיידקים בתופעת עייפות הקרקע תאפשר לנו פיתוח פתרונות ממוקדים לתופעה-למשל באמצעות העשרת הקרקע דרך מערכת ההדשיה באויבים טבעיים של מיקרואורגניזמים "רעים", ו/או העשרת הקרקע במיקרואורגניזמים המסייעים להתפתחות הבננה.
