Inorganic and synthetic base fertilizers affect the virulence of entomopathogenic nematode Oscheius tipulae

In de verborgen wereld onder onze voeten wordt vaak een stille oorlog gevoerd, niet met geweren of gif, maar met minuscule, levende jagers. Deze jagers zijn entomopathogene nematoden, microscopisch kleine wormen die van nature op zoek gaan naar en insectenplagen in de bodem doden. Boeren en tuinierders hopen deze wormen al lang te kunnen gebruiken als een natuurlijk alternatief voor chemische insecticiden, een manier om gewassen te beschermen zonder het milieu te schaden. Om deze strategie te laten slagen, moeten de wormen de reis in de bodem overleven, hun prooi vinden en zich voortplanten om de populatie sterk te houden. De bodem is echter zelden alleen maar zand; het is een complex mengsel dat vaak behandeld wordt met meststoffen om planten te helpen groeien. Deze meststoffen zijn, hoewel gunstig voor gewassen, bronnen van hoge concentraties zouten en chemicaliën die potentieel de wormen die de planten juist moeten beschermen, kunnen vergiftigen. De centrale vraag voor wetenschappers is of deze veelvoorkomende landbouwinputs fungeren als een barrière die de biologische bestrijdingsmiddelen ervan weerhoudt hun werk te doen.

Een team van onderzoekers in Brazilië zette zich in om deze vraag te beantwoorden door te testen hoe drie specifieke soorten meststoffen invloed hebben op een bepaalde soort nematode genaamd Oscheius tipulae. Deze worm is een veelbelovende kandidaat voor biologische bestrijding omdat hij een breed scala aan insecten kan infecteren en doden, waaronder die welke gewassen beschadigen. De wetenschappers wilden zien of het mengen van deze wormen met oplossingen van ureum, kaliumsulfaat of kaliumchloride hen zou schaden. Ze controleerden niet alleen of de wormen onmiddellijk stierven; ze observeerden of de overlevers nog steeds konden jagen, of ze zich konden voortplanten en of hun nakomelingen sterk genoeg zouden zijn om de strijd voort te zetten. De studie vond plaats in een gecontroleerde laboratoriumsetting waarbij de wormen werden blootgesteld aan meststofoplossingen in concentraties van één procent, vijf procent en tien procent, met gewoon water als veilige basislijn voor vergelijking.

De resultaten toonden aan dat alle drie de meststoffen een negatieve impact hadden op de nematoden, maar de ernst van de schade hing volledig af van de gebruikte chemische stof. Ureum, een veelvoorkomende stikstofmeststof, bleek de gevaarlijkste. Wanneer de wormen werden blootgesteld aan ureumoplossingen, daalde hun aantal drastisch. Nog kritieker was dat de meststof de levenscyclus van de overlevers leek te doorbreken. Zelfs als sommige wormen de initiële blootstelling overleefden, verloren ze het vermogen om nieuwe insecten te infecteren of een tweede generatie voort te brengen. Bij hogere concentraties stopte de ureum de voortplanting van de wormen volledig, wat effectief een einde maakte aan hun vermogen om plagen te bestrijden in dat gebied. De onderzoekers ontdekten dat ureum de wormen niet alleen doodde; het verlamde hun biologische functie zo grondig dat de populatie zich niet kon herstellen.

Kaliumsulfaat, een andere veelvoorkomende meststof, vertoonde een matig niveau van schade. Het verminderde het aantal wormen dat de initiële aanraking overleefde en maakte het voor hen moeilijker om zich voort te planten. Echter, in tegenstelling tot ureum, vernietigde het niet volledig het vermogen van de wormen om te jagen. De overlevers die voortkwamen uit de behandeling met kaliumsulfaat waren nog steeds in staat om insecten te infecteren, wat suggereert dat hoewel de populatieomvang werd verminderd, de overgebleven wormen hun vechtgeest behielden. De schade was aanzienlijk genoeg om zorgwekkend te zijn, maar het vernietigde het potentieel voor biologische bestrijding niet zo grondig als ureum deed.

Kaliumchloride schetste een ander beeld. Het veroorzaakte het hoogste directe sterftecijfer onder de drie meststoffen, waarbij een groot deel van de wormen direct stierf. Toch was het verhaal voor degenen die deze initiële schok overleefden, verrassend positief. De overlevende wormen bleven even effectief in het jagen en voortplanten als de wormen in de controlegroep met enkel water. Ze verloren niet hun vermogen om plagen te infecteren, en ze produceerden gezonde nakomelingen. Dit suggereert dat kaliumchloride meer werkt als een filter, die de zwakkere individuen verwijdert maar een robuuste populatie achterlaat die nog steeds zijn werk kan doen.

De onderzoekers benadrukten dat de concentraties die in het laboratorium werden gebruikt, veel hoger waren dan wat een boer normaal gesproken op een veld zou toepassen. In een reële scenario worden meststoffen verspreid over een enorm volume bodem, waardoor ze veel minder geconcentreerd zijn dan de oplossingen die in het experiment werden gebruikt. Desalniettemin onderstreept de studie een cruciaal risico: in specifieke plekken waar meststof zwaar wordt toegepast of waar de bodem droog is, kan de concentratie pieken, wat een toxische micro-omgeving voor de wormen creëert. Als een boer deze nematoden tegelijkertijd aanbrengt met een zware dosis ureum, loopt hij het risico de biologische bestrijding nutteloos te maken. De bevindingen suggereren dat om deze natuurlijke jagers effectief te gebruiken, boeren voorzichtig moeten zijn met de timing en scheiding, door de wormen uit de buurt te houden van geconcentreerde meststofbronnen, vooral ureum, om ervoor te zorgen dat de kleine krijgers kunnen overleven en gedijen.