Кукуруза и горох – отличная пара в совмещенных посадках устойчивой интенсификации, считают исследователи из Китая.
Многочисленные исследования продемонстрировали, что зерновые культуры, высаженные вперемешку с бобовыми, значительно усиливают как рост, так и способность бобовых к фиксации азота.
Например, системы совмещения культур, такие как конские бобы с пшеницей и люцерна с тритикале, постоянно показывают заметное увеличение количества клубеньков бобовых, биомассы и активности азотфиксации. Теперь доказана польза совмещения гороха с кукурузой.
Постоянное применение азотных (N) удобрений было основным методом повышения урожайности с тех пор, как удобрения были впервые синтезированы в промышленных масштабах. Однако синтетические удобрения дороги, и в контексте устойчивого сельского хозяйства все чаще рассматриваются альтернативы.
Так, симбиотическая фиксация азота (symbiotic N fixation, SNF) в бобовых культурах признается устойчивым источником азота, чтобы соответствовать требованиям как высокой урожайности, так и экологически чистых методов ведения сельского хозяйства. Поэтому виды, фиксирующие N, должны быть включены в жизнеспособную систему земледелия.
Существует значительный интерес к системам совмещения зерновых и бобовых культур, поскольку бобовые поставляют дополнительный азот сопутствующим зерновым культурам и улучшая их эффективность использования азота (nitrogen use efficiency, NUE) и урожайность, что положительно влияет на интенсивные системы земледелия.
Вместе с тем совместное выращивание зерновых и бобовых культур представляет собой сложный эколого-физиологический процесс, включающий множество факторов, включая эффекты затенения, вызванные конкуренцией за свет, межвидовые корневые взаимодействия (interspecific root interactions, IRI), реструктуризацию микробиома ризосферы и динамику почвенного азота, регулируемую обратной связью. Эти факторы в совокупности определяют NUE и урожайность культуры. Среди них IRI является ключевым фактором, влияющим на SNF в совмещенных посадках с бобовыми.
На северо-западе Китая совмещение кукурузы и гороха значительно повышает производительность системы за счет смягчения межвидовой конкуренции и улучшения фиксации N по сравнению с монокультурой, что делает данную систему ключевой стратегией для устойчивой интенсификации сельского хозяйства.
В новом исследовании ученые из сельскохозяйственного университета Ганьсу протестировали совместные посадки кукурузы и гороха с различными типами разделения корней [без барьера (NB) и с пластиковым барьером (PB)] и монокультуру гороха (IP) с внесением азотных удобрений и без, чтобы уточнить параметры SNF, метаболизм N и распределение N.
Ученые продемонстрировали, что межвидовые корневые взаимодействия оптимизируют производительность SNF, повышают повышения активности ферментов и экспрессии генов в корнях и клубеньках гороха. Кроме того, IRI облегчают экспорт аминокислот из клубеньков в корни и побеги, что сопровождается повышением уровня аминокислот в листьях.
В целом, интенсивный SNF стимулирует метаболизм N и изменяет распределение N в растениях, тем самым увеличивая NUE (на 23%) и урожайность (на 15%) в опыте смешанного гороха с кукурузой.
Проще говоря, взаимодействие корней кукурузы и гороха способствует симбиотической фиксации азота, тем самым ускоряя усвоение и распределение азота в смешанных культурах.
Исследование дает комплексное представление о корневом взаимодействии двух культур, усвоении азота и ремобилизации аминокислот, а также расширяет понимание улучшения эффективности поставок органического азота кукурузе одновременно с повышением урожая гороха в междурядьях.
По статье группы авторов (Яли Сан, Цзефэн Ву, Фалонг Ху ,Хонг Фань, Вэй Хэ, Ляньхао Чжао, Конгконг Го, Сяоюань Бао, Цян Чай, Цай Чжао), опубликованной в журнале Agronomy 2025 на портале www.mdpi.com.
doi.org/10.3390/agronomy15071615 (registering DOI)