Дефицит фосфорных удобрений и частые засухи – суровая реальность ближайшего будущего, предупреждают китайские ученые

Группа китайских ученых (Университет Гуйчжоу, Университет Ланьчжоу, Китайская академия наук) опубликовали на портале MDPI статью, в которой говорится о важном направлении в селекции сои, обусловленном двумя важными факторами.

«Соя - известная масличная культура и ценный источник белка, минералов и вторичных метаболитов, таких как изофлавоны и фитоэстрогены. Употребление в пищу продуктов на основе сои имеет преимущества в плане защиты от заболеваний почек, снижения уровня холестерина и предотвращения рака, диабета и ожирения.

В агрокомплексе соя играет важную роль в системах посева культур из-за ее функции биологической фиксации азота, что важно для устойчивого сельского хозяйства.

Культура широко выращивается в тропических, субтропических и умеренных зонах, где фосфор (P) в почве часто фиксируется свободным алюминием и / или железом, что приводит к низкому содержанию фосфора в почве и, как следствие, к ограничению урожайности.

Но фосфат - невозобновляемый ресурс, который может быть исчерпан в ближайшем будущем. Таким образом, создание новых сортов сои с высокой способностью к усвоению фосфора видится необходимым мероприятием.

Приобретение фосфора в основном происходит в корнях, и большинство исследований показало, что такие характеристики, как длина и плотность корней, тесно связаны с поглощением фосфора, когда доступный в почве фосфат невелик. Высокая плотность придаточных и боковых корней способствует высокой эффективности поглощения фосфора растением, что напрямую связано с урожаем семян сои во время засухи.

Водный стресс снижает подвижность фосфора в почве, а один из возможных механизмов заключается в том, что подкормка фосфоросодержащими удобрениями на этапах цветения и образования стручков, поможет улучшить урожай во время засушливых периодов. По прогнозам, число засух в уже засушливых и полузасушливых районах в будущем увеличится, что в совокупности с дефицитом фосфора, ставит продуктивность культуры под угрозу.

В этом исследовании в горшечном эксперименте использовались два сорта сои (Huangsedadou и Zhonghuang 30) с контрастирующей сухой массой корней (DW), чтобы (1) сравнить эффективность сбора фосфора, концентрацию и накопление его в разных органах при разных водных режимах и нормах удобрений; (2) исследовать влияние взаимодействия водного режима и уровня фосфора на P-статус органа и его распределение; (3) выявить взаимосвязь между получением фосфора и его ролью в производительности.

Горшки состояли из трубок из ПВХ длиной 1,05 м и диаметром 0,16 м. Использовали 36 горшков (2 сорта × 2 водные обработки × 3 нормы P × 3 повтора). Почву взяли с поля и смешали с вермикулитом (3: 1). Доступная концентрация Р в смешанной почве составляла 2,0 мг/кг.

Было применено три дозы фосфора (0 (P0), 60 (P60) и 120 (P120) мг Р на кг сухой почвы).

В каждый горшок высевали по два семени, после прорастания оставляли только одно.

Через 15 дней после посева применялись две водные обработки: хорошо поливная (WW), при которой содержание влаги в почве (SWC) поддерживалось в пределах 85–100% емкости горшка; циклический водный стресс (WS), то есть, вода не добавлялась до тех пор, пока содержание влаги не снижалось до 30% PC, затем повторно поливали до 100% влажности, повторяя этот процесс сушки и повторного полива до созревания. Всего применили 3-5 водных циклов до физиологического созревания, когда 95% стручков стали коричневыми.

В этом исследовании подкормка значительно увеличивала концентрацию фосфора в различных органах, причем, концентрация в корне была значительно выше для Zhonghuang 30, чем для Huangsedadou при всех комбинациях обработки. Внесение фосфора значительно увеличило урожай семян как в условиях хорошо полива, так и в условиях циклического водного стресса.

Концентрация P в листьях и стеблях была значительно ниже в условиях хорошего полива, чем при циклическом водном стрессе (листья - 1,69 против 1,15; стебли - 2,12 против 1,37). Иначе говоря, результаты показывают, что адекватное водоснабжение улучшает мобилизацию фосфора из листьев и стеблей и, таким образом, повышает эффективность использования элемента и способствует урожайности. Подкормки также значительно ускорили рост побегов и корней сои.

Подтвердились следующие предположения: (1) подача воды увеличивает мобилизацию фосфора в листьях и стеблях, что может повысить устойчивость к полеганию; (2) больше фосфора требуется для поддержания функции листа в условиях циклического водного стресса; (3) компромисс между разделением фосфора на листья и стебли может вызвать стратегию акклиматизации в условиях циклического водного стресса.

При этом, урожайность семян сорта Zhonghuang 30 оказалась значительно выше, чем у сорта Huangsedadou на P60 и P120 в условиях циклического водного стресса и P0 в условиях хорошего полива, но у Zhonghuang 30 урожай семян был значительно ниже, чем у Huangsedadou на P60 и P120 при хорошем поливе.

Корреляционный анализ показал, что урожай семян связан с накоплением фосфора в листьях, стеблях и корнях в условиях нормального полива, тогда как при водном стрессе - с накоплением фосфора в листьях и семенах, но не в стеблях и корнях. Кроме того, урожай семян не коррелировал с распределением P по разным органам. Это говорит о том, что накопление фосфора более важно, чем распределение P в определении показателей урожайности.

В работе тестировались только два генотипа сои, и требуется больше генотипов для более точных и обширных выводов».

По материалам статьи группы авторов Юнь-Инь Фэн, Джин Хэ, Йи Джин, Фэн-Мин Ли (академический редактор Анита Иерна).