Подорожание синтетических азотных удобрений подталкивает к поиску повышения эффективности их использования
«В новом исследовании Департамента растениеводства и почвоведения Университета штата Северная Каролина под руководством доцента Алекса Вудли ученые сосредоточатся на вопросе, могут ли удобрения повышенной эффективности (EEF) принести пользу как прибыльности фермы, так и окружающей среде, - пишет Дженнифер Ховард, Университет Штата Северная Каролина, в статье, опубликованной на портале www.agdaily.com. - Азот является важным питательным веществом для растений.
В устойчивом цикле природа использует множество почвенных бактерий для преобразования обильного атмосферного азота в пригодные для растений формы. Но когда система перегружена из-за высоких доз азота или плохих условий внесения, из почвы выделяются вредные для окружающей среды газы аммиак и закись азота, а дорогостоящий инвестиции фермеров в азот буквально растворяются в воздухе.
«Рекомендации по норме внесения азота зависят от реакции растений. Например, для кукурузы при внесении от 68 до 113 кг азота на 0,4 га мы видим наибольшую экономическую выгоду. Но при этом, как правило, не учитываются потери питательных веществ из-за круговорота азота, что вызывает беспокойство как с финансовой, так и с экологической точки зрения. Использование продуктов повышенной эффективности (EEF) поможет уменьшить эти потери при определенных условиях», - говорит Вудли.
Его группа планирует протестировать ингибиторы нитрификации, смешанные с наиболее часто используемыми формами сельскохозяйственного азота (КАС и мочевина).
Ингибиторы работают, замедляя или останавливая естественный процесс круговорота азота, в идеале сохраняя азот в аммонийной форме и давая растениям больше времени для усвоения ценного питательного вещества.
«Азотный цикл - это дырявое ведро, - говорит сказал Вудли. - Почвенный азот трудно удерживать. До 50 процентов внесенного азота может быть потеряно в почвенном цикле в результате сочетания улетучивания, выщелачивания или выбросов закиси азота. Таким образом, только половина того, за что заплатил фермер (и что нужно урожаю), на самом деле используется по назначению».
Трехлетнее исследование Вудли будет сравнивать продукты EEF при различных нормах внесения азота по сравнению с обычным азотным удобрением на шести кукурузных участках на частных фермах в восточной части Северной Каролины. (Штат является крупнейшим производителем кукурузы на юго-востоке США).
Ученые будут применять камеры мониторинга выбросов из почвы для измерения газовыделения и мультиспектральные изображения с беспилотников для оценки полевых переменных, которые ускоряют потери азота.
Предыдущие исследования типов EEF показали неоднозначное влияние на урожайность. Теплые, дождливые сезоны, внезапные дожди или ветреные и жаркие условия после внесения азота приводят к тому, что азот покидает почву и страдает урожайность. Но в идеальных сценариях погоды и применения фермеры часто не видят увеличения урожайности от EEF.
На первый взгляд кажется, что EEF просто предлагают фермерам страховой полис доступности азота - за дополнительную плату.
«Мы говорим о горячих точках и горячих моментах газообразных выбросов почвы. Сезонная погода, условия внесения и микроклимат на поле могут существенно повлиять на выделение газов — от практически нулевого в прохладных, тихих условиях до 50 процентов в жарких и ветреных сценариях», - поясняет Вудли.
В условиях стремительного роста затрат на азот (до 100% в некоторых американских сельскохозяйственных регионах) и нестабильных поставках, страховой потенциал сам по себе кажется привлекательным.
Но если ингибиторы нитрификации могут предотвратить бактериальную обработку азота и сохранить его доступность для растений, не может ли фермер в целом обойтись меньшим количеством удобрений?
«Мы думаем, что потенциально возможно снизить норму внесения азота на 15–20%, что принесет существенную пользу окружающей среде без негативного влияния на урожай. А поскольку ингибиторы активны в почве только в течение двух-трех недель, прежде чем разрушаться, они представляют относительно низкий риск. В отличие от избытка питательных веществ, в конце сезона вы никогда не узнаете, что они были там», сказал эксперт.
Он добавил, что поскольку исследование учитывает изменчивость и выбросы в полевых условиях, будущие рекомендации по применению EEF могут быть адаптированы для внесения с переменной скоростью или точечного использования в проблемных зонах, таких как понижения и влажные участки.
Азотные удобрения являются хорошо известным источником тревожных выбросов закиси азота. Однако выбросы аммиака учитываются реже, хотя также сопряжены с риском, особенно для водных экосистем.
Поскольку основные сельскохозяйственные угодья Северной Каролины расположены на прибрежной равнине, реки штата и прибрежные устья особенно уязвимы. Выщелачивание азота и производство аммиака чрезмерно стимулируют микроорганизмы, вызывая вредоносное цветение водорослей и снижая уровень растворенного в воде кислорода для водных организмов.
«Закись азота – самая горячая тема из-за интереса правительства к смягчению последствий изменения климата. Но из-за риска для воды и воздуха, связанного с аммиаком, мы считаем, что он будет приобретать нарастающее значение в мониторинге Агентства по охране окружающей среды (ЕРА), как уже происходит в Европе», - сказал Вудли.
Большинство исследований удобрений повышенной эффективности в США проводилось на богатых органикой почвах Среднего Запада. Почвы с грубой текстурой в восточной части Северной Каролины и жаркие и влажные условия создают различные проблемы и возможности, связанные с риском и вознаграждением. Контроль скорости круговорота азота и, возможно, количества вносимого азота был бы экологическим выигрышем в любом случае.
«Мы видели удивительные результаты применения ингибиторов в других регионах Северной Америки в снижении улетучивания аммиака, - рассказал Вудли. = Но нам нужно внимательно изучить, как ингибиторы будут работать в жарких, влажных условиях и на грубых почвах восточной части Северной Каролины. Здесь может быть еще больше преимуществ, так как это условия для высоких потерь аммиака».
Развивающийся карбоновый рынок – еще один повод для уменьшения выбросов от азотных удобрений.
«Песчаные прибрежные почвы Северной Каролины сложно удерживают углерод, в результате чего местные фермеры находятся в невыгодном положении с точки зрения доходов от выбросов углерода по сравнению с их коллегами со Среднего Запада. В США работают пилотные проекта, поощряющие фермеров внедрять удобрения EEF в свою систему. Например, Bayer в сотрудничестве с CHS Farmers Alliance платит фермерам по 3 доллара за акр за использование EEFS. Но в целом для фермеров важно сократить применение азота без ущерба для урожая, потому что стоимость агрохимических продуктов постоянно растет», заключил эксперт.
(Источник: www.agdaily.com. Автор: Дженнифер Ховард. Фото: Наталья Шаповалова).