С каждым годом увеличиваются гектары истощенных полей во всех сельскохозяйственных регионах планеты. Именно поэтому программы оздоровления почвы получает заметную поддержку в агрономическом сообществе. Сельхозпроизводители предпринимают конкретные шаги по улучшения питания почвы, а ученые предлагают свои рецепты для восстановления истощенных полей.

По данным Службы охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США, более 75% фермеров штата Айова предпринимают шаги по улучшению здоровья почвы на своих фермах. Фермеры, которые участвовали в этом опросе, заявили, что более здоровые почвы могут привести к увеличению урожайности и меньшему количеству удобрений и даже помочь повысить устойчивость к засухе.

По оценке Меган Кавано из компании Sound Agriculture, здоровая почва – это, прежде всего, активный круговорот питательных веществ между растением и почвой. В этом сложном природном процессе почвенные микробы превращают питательные вещества в доступную для растений форму. Если почва здорова, почвенное сообщество, включая микробы, разнообразно и активно. Один из наиболее давних и доступных способов оздоровления почвы – покровные культуры.

Проверенный опыт

Покровные культуры для оздоровления и подкормки почвы используются давно. Этим методом можно увеличить как наземную, так и подземную биомассу, включая корневые экссудаты, которые ускоряют рост микробов в почве. Именно экссудаты корней содержат сигнальные молекулы, которые помогают активировать круговорот питательных веществ.

Корнельский университет выпустил специальный обзор, посвященный влиянию покровных культур на уровни питательных веществ в почве. Помимо активизации круговорота питательных веществ, покровные культуры снижают эрозию и сокращают потери ценного верхнего слоя почвы, помогают контролировать сорняки, уменьшают вымывание питательных веществ, улучшают дренаж почвы.

Изучив механизм действия покровных культур на микробиоту почвы, ученые предложили еще один способ поддержания здоровья почвы. 

Искусственный активатор

Известно, что растения и почвенные микробы «общаются» на языке биохимии, обмениваясь особыми сигналами, которые влияют на обе стороны такого взаимодействия. Специалисты компании Sound Agriculture задались вопросом: можно ли как-то повлиять на это «общение», улучшить или активизировать его? В результате был разработан новый продукт, который применяется в качестве листовой подкормки. Но в отличие от традиционных листовых подкормов задача нового продукта – не накормить растение, а помочь ему самому лучше кормиться, используя питательные вещества в почве и окружающем воздухе. Прежде всего, увеличить поступление доступных для растений азота и фосфора.

Процесс биологической фиксации азота хорошо изучен и активно используется в выращивании сои, люцерны и других бобовых культур. Но теперь ученые намерены использовать этот процесс в зерновых культурах.

Поскольку биохимические сигналы растений сложно синтезировать и они относительно нестабильны, их не используют широко в сельском хозяйстве. Но такую же «работу» может выполнить созданный активный ингредиент, структурно похожий на биохимический сигнал растений.

После трех лет многообещающих полевых испытаний новый продукт, получивший название «Источник» передан американским фермерам. Первые результаты показывают, что новый активатор помогает получить в среднем до 0,5 ц/га на кукурузе. И уже в следующем 2021 году новый продукт будет доступен для использования на других культурах.

Почвенное «меню»

Другая группа ученых из Университета Фоджи (Италия) и Института исследования сельхозкультур Rothamsted Research (Великобритания) в качества активатора почвенной микробиоты использовала фосфат-солюбилизирующие бактерии. Фосфор – второй по важности элемент питания сельхозкультур, от которого напрямую зависит урожайность. При этом, примерно 50% обрабатываемых земель на планете испытывают дефицит фосфора. Мировое потребление удобрений с фосфором растет, но при этом далеко не все вносимое удобрение усваивается сельхозкультурами. Часть фосфоросодержащих удобрений вымывается с полей, загрязняет водоемы и наносит все более заметный вред экологии.

Ученые задались вопросом: как улучшить усвоение фосфора растениями? И могут ли почвенные микробы помочь в этом. Оказалось, что роль почвенных микробов, присутствующих в ризосфере растений, особенно важна. Фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы, присутствующие в почве, растворяют как неорганический, так и органический фосфор и поддерживают уровень питательных веществ в почве. Остается только обеспечить нужное количество этих полезных микроорганизмов. Ученые предложили это сделать с помощью инокуляции.

Опыты показали, что инокуляция почвы микроорганизмами улучшает и ускоряет перевод почвенного фосфора в доступную для растения форму. Кроме того, некоторые фосфат-солюбилизирующие микроорганизмы могут улучшать рост растений благодаря увеличению площади поверхности корня.

Результаты опытом инокуляции почвы при выращивании кукурузы показали, что введение в почву штаммов с полезными микроорганизмами значительно увеличила длину корня растения, площадь поверхности корня и общую биомассу. Кроме того, наблюдалось увеличение сухого веса побегов и содержания фосфора.

Исследования по созданию «меню» для подкормки почвы и ее оздоровления продолжаются. Ученые уверены, что новый метод оздоровления почвы не только повысит урожайность сельхозкультур, но и увеличит доходность аграрного бизнеса за счет более разумного и эффективного применения химических удобрений.

Анна Кайпанау

При подготовке статьи использована информация ресурсов farmprogress.com и mdpi.com