Учёные нашли новый способ снизить потери азота в сельском хозяйстве

При внесении азотных удобрений значительная часть питательных веществ не усваивается растениями, а теряется в виде нитратов и закиси азота (N₂O), попадая в атмосферу и водные источники.

Команда Texas A&M AgriLife Research работает над созданием сортов сельскохозяйственных культур (начиная с сорго), которые минимизируют эти потери. Это снизит затраты фермеров на удобрения и выбросы парниковых газов.

Исследование возглавляет Нитья Раджан, директор Центра управления парниковыми газами в сельском и лесном хозяйстве. Пять лет назад она инициировала проект по разработке сорговых производственных систем со свойством биологического ингибирования нитрификации (BNI).

Как работает BNI

Нитрификация — микробный процесс, превращающий аммоний из удобрений в нитраты, которые легко вымываются или преобразуются в закись азота. Денитрификация завершает эти потери.

Некоторые растения естественным образом подавляют нитрификацию, выделяя ингибиторы из корней — это свойство BNI. Оно помогает дольше удерживать азот в почве для усвоения культурами и сокращает выбросы N₂O.

Результаты исследований

Раджан и её коллега Сакико Окумото проанализировали генотипы сорго из селекционной программы Билла Руни. Линии с признаком BNI прошли трёхлетние полевые испытания, подтвердившие снижение потерь азота.

• Полевые данные показывают существенное сокращение выбросов парниковых газов.
• Удалось идентифицировать конкретные комбинации генов, ответственных за BNI, и создать модель для прогнозирования и отбора лучших линий.
• BNI — наследуемый признак, и в существующем генофонде сорго наблюдается значительная изменчивость, что позволяет его улучшать.

Важные аспекты и дальнейшие планы

• Урожайность: Важно убедиться, что внедрение признака BNI не приведёт к снижению урожайности. Планируются масштабные полевые испытания для разработки рекомендаций по сокращению норм удобрений без потерь.
• Почвенная микробиота: Предварительные данные указывают, что активность BNI избирательно воздействует на нитрифицирующие микроорганизмы, минимально влияя на общее микробное разнообразие почвы. Это исследуется для сохранения здоровья почв.
• Биоэнергетическое сорго: Признак BNI планируется внедрить не только в зерновое и кормовое, но и в биоэнергетическое сорго — высокоурожайную, засухоустойчивую культуру для производства биомассы.

Конечная цель — создание «климатически умного» сорго, которое снизит затраты на удобрения и экологический след сельского хозяйства, а также потенциально позволит фермерам получать углеродные кредиты за такие практики.