В новом исследовании, опубликованном в журнале Biochar, команда ученых сообщает, что консорциум биоугля и бактерий Bacillus улучшил доступность фосфора в почве, изменил состав микробного сообщества корневой зоны, укрепил структуру корней, способствовал ветвлению плодовых гроздей и, в конечном итоге, увеличил урожайность томатов черри.
«Наша цель состояла в том, чтобы превратить существующие в почве запасы фосфора в более доступный источник питательных веществ для сельскохозяйственных культур, вместо того чтобы полагаться только на постоянное внесение удобрений. Используя биоуголь в качестве носителя для полезных штаммов бактерий рода Bacillus, мы создали более благоприятную ризосферную среду, которая поддерживает как микробную активность, так и рост растений», — говорит ведущий автор исследования Ю Лан.
Исследователи протестировали четыре варианта обработки в тепличной системе выращивания томатов черри: контрольный вариант без обработки, только биоуголь, только жидкий инокулянт Bacillus и комбинированная обработка биоуглем и Bacillus. Биоуголь был получен из рисовой шелухи и использовался в качестве пористой среды и носителя для трех штаммов Bacillus, известных своим потенциалом растворения фосфора.
Наиболее выраженный эффект был достигнут при комбинированном воздействии. По сравнению с контрольной группой, консорциум биоугля и бактерий рода Bacillus увеличил содержание доступного фосфора в ризосфере на 10,16%, содержание фосфора в микробной биомассе на 174,76% и активность щелочной фосфатазы на 68,52%. Щелочная фосфатаза — это фермент, тесно связанный с микробным круговоротом фосфора, что означает, что обработка способствовала активации биологических путей, высвобождающих доступный фосфор из почвенных запасов.
Положительные эффекты распространились от почвы к растению. У растений томата черри, обработанных консорциумом, развилась более крупная и активная корневая система, включая увеличение длины корней, площади поверхности, объема и количества верхушечных побегов. Эти улучшения корневой системы помогли растениям усваивать больше фосфора, при этом эффективность поглощения фосфора увеличилась на 19,99% по сравнению с контрольной группой.
Исследование также выявило важную связь между биологией почвы и репродуктивным ростом. Обработка биоуглем с бактериями рода Bacillus увеличила долю плодоносящих боковых ветвей, улучшив архитектуру соцветий. Хотя отдельные плоды стали немного легче, количество плодов на растении значительно возросло, что привело к общему увеличению урожая на 23,53%.
Микробиологический анализ показал, что консорциум обогатил полезные бактериальные группы, включая Bacillus и Sphingomonas, одновременно изменяя структуру почвенного сообщества в сторону большей благоприятности для мобилизации фосфора и роста растений. Моделирование структурных уравнений дополнительно показало, что микробная биомасса, активность ферментов, характеристики корней и ветвление плодовых гроздей совместно способствовали повышению урожайности.
«Это исследование подчеркивает взаимосвязь почвы, растений и микроорганизмов для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Полученные результаты свидетельствуют о том, что микробные добавки на основе биоугля могут помочь тепличным хозяйствам более эффективно использовать фосфор, одновременно поддерживая устойчивую интенсификацию сельского хозяйства», — говорит ведущий автор Дяньюнь Цао.
Авторы отмечают, что необходимы дополнительные исследования для понимания того, как улучшенное фосфорное питание влияет на биологическое развитие соцветий томата. Тем не менее, результаты предлагают практический и биологически обоснованный подход к улучшению выращивания томатов в теплицах с использованием комбинированной почвенной добавки, которая работает в гармонии с почвенным микробиомом.
Источник: Eureka Alert.
