Растительная добавка к удобрениям повышает урожайность и снижает выбросы

Учёные из Института прикладной экологии Китайской академии наук разработали новую экологически чистую добавку к удобрениям, которая значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур и одновременно снижает выбросы вредных газов.

Исследование, опубликованное в Soil & Tillage Research, представляет собой важный шаг в развитии устойчивого сельского хозяйства и управления азотом в почве.

Добавка, 2-циклопентен-1-он (CCO), представляет собой соединение растительного происхождения, которое действует как ингибитор азота двойного действия. Она замедляет трансформацию и потерю азота в почве, тем самым повышая эффективность его использования. По сравнению с традиционными ингибиторами, такими как NBPT (N-бутилтиофосфорный триамид) и DMPP (3,4-диметилпиразолфосфат), которые сталкиваются с устойчивыми проблемами, включая быстрое разложение, высокую стоимость производства и экологические риски, CCO предлагает более экологичную и потенциально более эффективную альтернативу.

Ингибиторы удобрений часто называют «микросхемами» стабилизированных удобрений из-за их роли в оптимизации эффективности использования питательных веществ. Для оценки эффективности CCO исследовательская группа провела полевые испытания и метагеномное секвенирование на Национальной агроэкосистемной наблюдательной станции в Шэньяне, сравнивая CCO с традиционными составами ингибиторов азота (ND), сочетающими NBPT и DMPP.

Результаты показали, что оба метода обработки снижают потерю азота и выбросы парниковых газов, одновременно увеличивая урожайность. В частности, обработка CCO и ND подавляла летучесть аммиака (NH₃), снижала выбросы закиси азота (N₂O) и диоксида углерода (CO₂), а также усиливала способность почвы поглощать метан (CH₄). Однако механизмы действия двух обработок существенно различались.

В то время как обработка ND в основном модулировала экспрессию генов азотного цикла, таких как amoB, nirS и nisK, обработка CCO оказывала более сильное регулирующее действие на гены, непосредственно участвующие в денитрификации, такие как norB и nirD.

Кроме того, метагеномный анализ показал, что CCO уникальным образом влияет на почвенные микробные сообщества и ключевые пути метаболизма азота. Заметные изменения включали сдвиги в численности микробных родов, таких как Nocardioides и Nitrospira, а также изменения в экспрессии путей KEGG, таких как субъединица переноса электронов ассимиляционной нитратредуктазы (K00360) и малая субъединица NADH-зависимой нитритредуктазы (K00363).

Этот прорыв не только обогащает арсенал зелёных ингибиторных материалов, но и представляет собой важный шаг в понимании микробиологических основ эффективности удобрений.

По словам исследователей, это исследование укрепляет международные позиции Китая в области экологически чистых технологий удобрений и закладывает прочную основу для будущего развития устойчивых стабилизированных удобрений.