Определен механизм повышения продуктивности сельхозкультур: исследование

Новое исследование, опубликованное в журнале «Экотоксикология и экологическая безопасность», сосредоточено на использовании механизмов повышения продуктивности сельскохозяйственных культур, а также улучшения доступности фосфора (P) на мелиорированных заброшенных сельскохозяйственных почвах с использованием нанотехнологий.

Фосфор является важным компонентом продуктивности сельскохозяйственных культур, так как он напрямую влияет на рост растений и урожайность. В большинстве агроэкосистем преобладает состояние пониженного содержания фосфора, что является постоянной проблемой. 

Фермеры используют чрезмерное количество фосфорсодержащих химических удобрений в сельскохозяйственных почвах для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Однако чрезмерное использование синтетических удобрений не является правильным в рамках ведения сельского хозяйства. 

Ученые заявили, что засушливые земли представляют собой серьезную проблему для управления плодородием фосфора из-за их уникальных минералогических и геохимических условий, которые способствуют образованию нерастворимых комплексов фосфора, которые ограничивают подвижность фосфора.

В сельском хозяйстве нанотехнологии использовались для разработки интеллектуальных удобрений, которые могут повысить урожайность сельскохозяйственных культур с меньшим негативным воздействием на окружающую среду по сравнению с синтетическими удобрениями. 

Кроме того, наноудобрения могут улучшать свойства почвы за счет повышения доступности питательных веществ в почве посредством адресной доставки, контролируемого высвобождения удобрений и большей мобильности.

Исследователи заявили, что в засушливых или полузасушливых условиях наноудобрения на основе фосфора могут быть более полезными, чем синтетические удобрения, поскольку последние имеют тенденцию быстро реагировать и образовывать в почве комплексы фосфора с низкой растворимостью.

Быстрые климатические изменения и антропогенная деятельность привели к заброшенности сельского хозяйства, что связано с прекращением сельскохозяйственной деятельности. Восстанавливать сельскохозяйственные угодья в полузасушливых районах труднее из-за пониженного плодородия и неблагоприятных эдафических условий. Ученые заявили, что нанофосфаты могут помочь восстановить деградированные почвы, способствуя более высокой активности PSB, что повысит доступность фосфора.

В новом исследовании исследователи изучили, как наноудобрения на основе фосфатов в сочетании с подходящим модификатором PSB могут повысить продуктивность заброшенных сельскохозяйственных угодий.

Команда провела эксперимент с емкостью с поверхностной почвой, собранной с ранее заброшенных полузасушливых сельскохозяйственных угодий после десятилетия рекультивации. Они оценили агрономический потенциал кукурузы на мелиорированных сельскохозяйственных почвах путем изменения инкапсулированного нанофосфата (ENRP) и неинкапсулированного нанофосфата (NRP) в качестве основного источника фосфорных удобрений.

Авторы предположили, что ENRP в сочетании с модификатором PSB будет демонстрировать большую биологическую активность в циклическом изменении фосфора по сравнению с сырым нанофосфатом. Повышенное содержание фосфора в почве может существенно усилить рост растений.

Текущее исследование показало, что ENRP может выступать в качестве подходящего источника фосфора, который может стимулировать рост растений и урожайность деградированных земель. Фосфат, инкапсулированный в сверхабсорбирующий полимер (например, хитозан), может устойчиво поглощать воду и способствовать большей микробной активности. Это вызовет медленное и устойчивое высвобождение растворимого фосфора для поглощения растениями.

Предыдущие исследования показали, что PSB присутствует как часть популяции ризобактерий, которые могут успешно колонизировать растение-хозяин и способствовать его росту. В настоящем исследовании сообщается, что рост растений и урожайность зерна значительно различаются при наличии или отсутствии PSB в почвах.

Исследователи сообщили, что содержание P в почве с PSB было выше, чем в неинокулированной 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 микробного энергетического метаболизма.

Авторы выявили, что инокуляция PSB (Bacillus cereus) нанофосфатом каменной породы усилила рост корней и увеличила подземную биомассу. Bacillus cereus продуцирует ауксин, основной гормон для прорастания семян, деления корневых клеток и роста боковых корней.

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

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