Недавнее исследование, проведенное в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне, показывает, что бактерии с отредактированным геном могут поставлять эквивалент около 16 кг азота из воздуха во время раннего роста кукурузы, что теоретически и в перспективе может снизить зависимость урожая от синтетических азотных удобрений. Работа опубликована в журнале Agronomy Journal.
«Заменить весь синтетический азот, безусловно, выглядит заманчиво. Возможно, через 100 лет мы найдем микробов и генетические модификации, которые позволят приблизиться к этой цели, но этих микробов пока нет. Однако нам нужно с чего-то начать, и эта работа показывает, что фиксация азота кукурузой имеет потенциал», - говорит соавтор исследования Коннор Сибл, доцент кафедры наук о растениеводстве, входящей в Колледж сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук в Иллинойсе.
Сибл и его соавторы протестировали коммерческие продукты, которые включают один или два вида почвенных бактерий, которые могут превращать атмосферный азот в доступные для растений формы. Отредактированные версии повышают активность ключевого гена, участвующего в фиксации азота, что делает его более доступным для растений. При применении во время посадки бактерии колонизируют корни растений, то есть доставляя питательное вещество туда, где оно больше всего необходимо.
Компания-производитель тестируемых продуктов утверждает, что биологически фиксированный азот потенциально может заменить до 18 кг азотных удобрений на 0,4 га.
«Не хватает рецензируемых опубликованных данных, подтверждающих это утверждение. Также нет исследований, оценивающих величину значений замещения азота и то, когда в цикле роста накапливается дополнительный азот. Наша цель состояла в том, чтобы заполнить эти пробелы в знаниях», - сказал Логан Вудворд, который завершил исследование в качестве аспиранта в университете.
Исследователи применяли продукты при посадке в течение трех полевых сезонов, используя стандартные агрономические методы для кукурузы, включая азотные удобрения в дозах 0 (контроль), 40 фунтов (18,1 кг), 80 фунтов (36,2 кг), 120 фунтов (54,4 кг) или 200 фунтов (90,7 кг) на акр (о,4 га). Затем они измерили азот в тканях растений на стадии V8 (восемь полностью сформированных листьев) и на стадии R1 (появление шелковистых нитей), а также урожайность зерна в конце каждого сезона. Результаты показали, что дополнительное поглощение азота на инокулированных участках происходило из атмосферы, дополняя запасы почвы и азот из удобрений.
Анализ показал, что при внесении азотного удобрения инокулянт в целом увеличил вегетативный рост кукурузы, накопление азота, количество зерен и урожайность в среднем на 50,8 кг с 0,4 га.
«Общая реакция на урожайность была положительной, но скромной, - прокомментировал старший автор исследования Фред Белоу, профессор в области растениеводства. - Очевидно, что удобрять все еще нужно. Нужно достаточно азота, чтобы вырастить здоровое растение, чтобы оно затем смогло производить корневые сахара, необходимые для питания микробов. Без азота растение не может поддерживать ни себя, ни инокулированных микробов, поэтому эффективность значительно снижается при отсутствии некоторого количества азота из удобрения».
Хотя инокулянты в их нынешнем виде не могут заменить синтетические удобрения, исследовательская группа считает, что технология многообещающая и ее можно будет усовершенствовать для большей пользы. «Тем не менее, такие продукты могут быть полезны уже сегодня. На каждой ферме есть участки поля, где почва не обеспечивает достаточного количества азота или удобрения были потеряны, или они стали недоступны, поэтому микробный азотфиксирующий инокулянт, который становится третьим источником азота, может помочь, выступая в роли страхового агента в сложный год», заключил Сибл.
Источник: College of Agricultural, Consumer and Environmental Sciences at the University of Illinois Urbana-Champaign. Автор: Лора Куинн.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
