Чтобы обеспечить продовольствием растущее население мира, сельскохозяйственное производство должно повышать планку, оставаясь при этом экологически устойчивым. Следовательно, нужно либо расширять площади, либо повышать урожайность с площади, но без лишних расходов на возделывание. В этом контексте немецкие ученые впервые протестировали влияние кремниевых удобрений на урожайность пшеницы в научной работе, проведенной в Центре исследований сельскохозяйственных ландшафтов им. Лейбница (ZALF).
В полевых испытаниях в Бранденбурге растения пшеницы образовали значительно больше биомассы: урожайность увеличилась на 80% по сравнению с традиционными сельскохозяйственными угодьями. Связывание углерода в почве и доступность воды также значительно улучшились в результате внесения кремниевых удобрений. В будущем данная практика может повысить устойчивость растений к засушливым периодам.
Результаты исследования, проведенного группой под руководством доктора Йорга Шаллера, показывают, что удобрение поля так называемым «аморфным силикатом» увеличивает доступность питательных веществ и воды в почве для растений. По сравнению с контролем урожай пшеницы показал прирост более чем на 80% на земле, удобренной однопроцентным кремнием в эксперименте на малоплодородной земле.
Исследователи отмечают, что, подобно губке, аморфный силикат притягивает молекулы воды, которые накапливаются в гелевой оболочке вокруг силикатного ядра. «Если в верхних 20 сантиметрах почвенного слоя содержится на 1% больше силикатов, у нас будет примерно на 40% больше доступной для растений воды», - поясняет Йорг Шаллер результаты своих экспериментов. В засуху дополнительная вода поддержит жизнеспособность растения до следующего ливня и, таким образом, выступит в качестве страховки.
Во-вторых, из-за увеличения биомассы в почву поступает больше органического углерода в виде соломы, которая там закрепляется, тем самым улучшая почву.
«Естественные, слабо затронутые агропрактикой почвы содержат от 6% до 7% аморфного силиката, - объясняет Шаллер. - Растения накапливают эти высокореактивные соединения кремния в виде так называемых «растительных опалов» в своих стеблях и листьях. Здесь они обеспечивают стабильность и устойчивость к растительноядным. Любой, кто когда-либо порезался, срывая траву, знает, что это такое. В естественных системах соединения возвращаются в почву, как только растение умирает и гниет. На сельскохозяйственных угодьях цикл прерывается. Злаки, в частности, поглощают большое количество кремния из почвы через свои корни и сохраняют его в виде аморфных силикатов в биомассе. Вместе с урожаем часть его снова и снова исчезает из цикла и почвы. Сельскохозяйственные почвы, которые использовались в течение десятилетий или столетий, постепенно истощились. Сегодня в них содержится лишь часть исходного содержания аморфного силиката - обычно менее одного процента. Однако необходимы дополнительные исследования, особенно в отношении возможных негативных последствий. Например, если на поле вносится слишком много аморфного силиката, в худшем случае питательные вещества вымываются и попадают в водоемы, провоцируя цветение токсичных водорослей. В любом случае внесение кремния – разовая мера для пополнения запасов почвы. После внесения в почву эффект удобрения должен сохраняться в течение нескольких десятилетий. В целом, удобрение кремнием обеспечит более устойчивый и экологически безопасный вариант выращивания сельскохозяйственных культур при смягчении последствий изменения климата».
(Источник: Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF). Фото: Хендрик Шнайдер (Hendrik Schneider/ZALF)).
