Новое исследование, опубликованное в журнале «Экотоксикология и экологическая безопасность», посвящено использованию механизмов повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, а также повышению доступности фосфора (Р) на восстановленных заброшенных сельскохозяйственных почвах с использованием нанотехнологий, сообщает сайт Agropages.com 

Фосфор является важным компонентом для повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, поскольку он непосредственно влияет на рост и урожайность растений. В большинстве агроэкосистем преобладает пониженное содержание данного микроэлемента. Фермеры используют чрезмерное количество химических удобрений, содержащих фосфор для повышения урожайности.

Ученые заявили, что засушливые земли представляют серьезную проблему для улучшения плодородия из-за их уникальных минералогических и геохимических условий, которые способствуют образованию нерастворимых соединений фосфора. В таком виде микроэлекмент практически не усваивается растениями. В сельском хозяйстве нанотехнологии используются для разработки интеллектуальных удобрений, которые могут повысить урожайность сельскохозяйственных культур при минимальном негативном воздействии на окружающую среду по сравнению с традиционными удобрениями. Кроме того, наноудобрения могут также улучшить состав почвы за счет повышения доступности питательных веществ в гумусе, обеспечивая целенаправленную доставку, контролируемое высвобождение удобрений и более высокую мобильность питательных веществ.

Ученые выяснили, что в засушливых или полузасушливых условиях наноудобрения на основе фосфора могут быть более полезными, чем синтетические, так как последние имеют тенденцию быстро реагировать и образовывать Р-комплексы с низкой растворимостью в почве.

Контролируемое высвобождение наноудобрений на основе фосфора могло бы не только обеспечить медленное высвобождение полезных микроэлементов, но и улучшить свойства почвы. Бактерии, солюбилизирующие фосфаты (PSB), способны значительно повысить эффективность применяемого P-удобрения. Кроме того, он уменьшает адсорбцию и осаждение фосфора за счет ускорения растворения неорганических соединений этого микроэлемента, что способствует минерализации органического P.

Быстрые климатические изменения и антропогенная деятельность привели к увеличению площади заброшенной пашни. Труднее восстанавливать сельскохозяйственные угодья в полузасушливых регионах из-за снижения плодородия. Ученые заявили, что фосфат нанокаменных пород может помочь восстановить деградированные почвы, способствуя повышению активности PSB, что повысит доступность P.

Исследователи провели эксперимент с горшками с поверхностной почвой, собранной с ранее заброшенных полузасушливых сельскохозяйственных угодий после десятилетия рекультивации. Они оценили агрономический потенциал кукурузы на мелиорированной сельскохозяйственной почве, внеся изменения в инкапсулированный фосфат нанокаменных пород (ENRP) и неинкапсулированный фосфат в качестве основного источника Р-удобрения.

Авторы предположили, что ENRP в сочетании с инокулянтом PSB будет проявлять большую биологическую активность по циклированию фосфора по сравнению с необработанным фосфатом. Повышенное содержание Р в почве может существенно усилить рост растений.

Фосфат породы, заключенный в суперабсорбирующий полимер (например, хитозан), может поглощать воду и способствовать большей микробной активности. Это привело бы к медленному и устойчивому высвобождению растворимого Р для поглощения растениями.

Предыдущие исследования показали, что PSB присутствует как часть популяции ризобактерий, которая может успешно колонизировать растение-хозяина и способствовать его росту. В настоящем исследовании сообщалось, что рост растений и урожайность зерна значительно различаются с PSB в почвах или без него.

Исследователи сообщили, что содержание питательных веществ P было выше в почве с PSB, чем в незасеянной почве. Выводы этого исследования согласуются с предыдущими исследованиями, которые показали, что добавление удобрений с полимерным покрытием на биологической основе может уравновесить потребность в углероде для энергетического метаболизма микроорганизмов.

Авторы обнаружили, что инокуляция PSB (Bacillus cereus) фосфатом усилила рост корней и увеличила подземную биомассу. Bacillus cereus вырабатывает ауксин, основной гормон для прорастания семян, деления корневых клеток и роста боковых корней.

Исследователи заявили, что инокуляция PSB усиливает поглощение фосфора растениями, что способствует их росту и повышению урожайности. Кроме того, в присутствии удобрения ENRP вместе с инокулянтом PSB наблюдалась значительная разница в эффективности использования фосфора (PUE) и остаточных фракциях фосфора в почве. Исследователи также сообщили, что неорганический P (например, CaCl2-P) и биодоступный P (например, смола-P) имеют линейную зависимость от удобрений с покрытием и без покрытия.

Это исследование показало, что ENRP обеспечивает медленное высвобождение удобрения P, которое увеличивает рост и урожайность кукурузы. Кроме того, больший прирост наблюдался при использовании инокулянта PSB вместе с удобрением ENRP. Эти результаты подразумевают, что комбинированная обработка более выгодна с точки зрения роста растений и урожайности на заброшенных почвах.

Фото - pexels.com