Фосфор (P) является необходимым элементом для роста и развития растений. На сегодня в мировом АПК стоит вопрос поиска новых источников фосфоросодержащих удобрений и путей улучшенного потребления фосфора культурами, так как запасы фосфатов истощаются. Ученые из Отдела сельскохозяйственных наук Университета Хельсинки проверили, при каких условиях мясокостная мука служит хорошим источником фосфора для продовольственных культур
«В связи с глобально ограниченной доступностью запасов фосфора, основанных на фосфоритах, в своей работе мы уделили внимание возможностям использования органических источников P, таких как дигестат, мясокостная мука и навоз. Хотя содержание P в этих органических источниках является высоким, не весь фосфор находится в растворимой форме и, таким образом, непосредственно не доступен для растений», - пишут ученые в статье, опубликованной на портале MDPI.
Например, мясокостная мука содержит примерно 20–30% P в виде гидроксилапатита с низкой биодоступностью.
Но при этом, гидроксилапатит более доступен растениям в кислых почвах, чем в известковых или щелочных, а также в присутствии микоризных грибов почвы.
Происхождение исходного сырья дигестата влияет на содержание Р и его растворимость. Например, дигестат на основе осадка сточных вод может содержать адсорбенты оксида алюминия и ферросульфата – оба они снижают биодоступность фосфора.
Добавленный фосфор способен накапливаться в сельскохозяйственных почвах. Ионы P могут адсорбироваться и осаждаться на положительно заряженные минералы, такие как оксиды кальция (Ca), железа (Fe) и алюминия (Al).
Около 80–90% внесенного фосфора задерживается и сорбируется частицами почвы. Поток питательных веществ в почве-растительной системе контролируется сложными взаимодействиями между корнями растений, почвенными микроорганизмами, химическими реакциями и путями утраты. Доступность почвы P для корней растений контролируется концентрацией фосфат-ионов в почвенном растворе и способностью почвы пополнять эти ионы, когда корни растений удаляют их.
Многие важные культуры, зерновые и масличные, чувствительны к доступности фосфора на ранних стадиях роста.
Наиболее критическим периодом обычно является период со второй по четвертую неделю роста, когда у проростков заканчивается запас фосфора из семян.
Дефицит фосфора задерживает фенологическое развитие, ограничивает производство побегов и развитие вторичных корней, а также уменьшает как размер растений, так и накопление биомассы.
В среде с ограниченным фосфором растения обладают адаптивными реакциями для повышения подвижности P в почве для увеличения его поглощени.
Эти ответы включают изменение pH ризосферы путем экссудации P-мобилизующих соединений (протоны, органические кислоты и фосфатазы) из корней, изменения в архитектуре и морфологии корней (длина и число случайных корней), пролиферация корневых волосков и симбиозы с микробами, такими как микоризные грибы и бактерии.
Как пример, кукуруза быстро развивает внутрирадикальную микоризу, но также усиливает боковое укоренение как ответ на ограничение фосфора.
Точно так же гречиха обладает большой способностью размножаться своими корнями в условиях дефицита фосфора, а также увеличивает активность фосфатазы на поверхности корня и выделяет органические кислоты и фенольные соединения, чтобы снизить pH почвы для повышения доступности фосфора.
Белый люпин способен регулировать свою корневую архитектуру, формируя специализированные корневые структуры, то есть протеоидные корни, регулируя физиологические процессы и выделяя лимонную кислоту, чтобы максимизировать захват P-ионов.
Известно, что кукуруза, пшеница и рапс выделяют яблочную кислоту из своих корней при дефиците питательных веществ.
Масличный рапс тоже способен высвобождать фосфатазы для расщепления органических фосфатаз и повышения доступности Р, для пролиферации корневой системы. Однако, рапс синтезирует растворимые и летучие соединения, которые уменьшают прорастание спор и расширение гиф микоризных грибов, и, таким образом, считается немикоризным растением.
Цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить ранний рост и реакцию поглощения фосфора следующими культурами: гречиха, кукуруза, масличный рапс, пшеница спельта и белый люпин. Дополнительная цель - оценить возникновение микоризы в корнях. Источники фосфора, использованные в этом исследовании, были выбраны на основе различной биодоступности P: химический P, мясокостная мука и дигестат на основе обработанного ферросульфатом ила.
Гипотеза заключалась в том, что виды сельскохозяйственных культур с различными стратегиями поглощения Р, особенно с корневыми экссудатами и микоризой, могут использовать фосфор в мясокостной муке для своего раннего роста.
Растения выращивали в горшках, содержащих песчаную почву с химическими питательными веществами, либо в качестве подкормки применялись только мясокостная мука и дигестат.
Через тридцать дней посевные растения были собраны и проанализированы стадия роста, значение развития, биомасса, содержание фосфора в растениях, колонизация корней эндомикоризой и рН почвы, а также количество спор грибов в почве. Все виды показали взаимодействие с источниками P по измеренным признакам, за исключением pH ризосферы.
Высокая биомасса была зарегистрирована у всех видов с фосфорными подкормками по сравнению с контролем без внесения обработки. Гречиха и спельта показали самое высокое поглощение фосфора из мясокостной муки. При дигестате был улучшенный микоризный симбиоз по сравнению с мясокостной мукой и синтетическим удобрением.
«Следовательно, органические источники фосфора представляют собой жизнеспособную альтернативу для замены неорганических фосфорных удобрений в АПК при надлежащим проектированием систем посева. Тем не менее, нужны дополнительные исследования в поле», - заключают авторы.
(Источник: www.mdpi.com).