Ru-pole.ru

Агро Журнал "RU Поле"
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Микроорганизмы вместо азотных удобрений, АГРОМАКС

Микроорганизмы вместо азотных удобрений?

Растения не могут впитывать азот из воздуха, но это могут делать микробы — эндофиты. Журнал «Агромакс» внимательно следит, за событиями в мире аграрной науки и вот , что мы узнали недавно. Ученые мира работают над тем, чтобы сельскохозяйственные культуры не нуждались в удобрениях, а самостоятельно вырабатывали азот при помощи микроорганизмов.

Устойчивое развитие подразумевает не только минимизацию потребления ресурсов, но и уменьшение углеродного следа при производстве продуктов питания.

Большинство культур в США выращиваются с использованием минеральных удобрений. Значительную часть из которых составляют азотные удобрения. Так в 2011 американские фермеры использовали приблизительно 11 млн тонн азотных удобрений. На производство такого количества азотных удобрений требуется много ископаемых природных ресурсов, таких как природный газ или каменный уголь.

В год при производстве азотных удобрений в США выбрасывается столько же углекислого газа, как и от выхлопных газов двух миллионов автомобилей.

Но фермеры не могут просто прекратить использование удобрений. Растения нуждаются в азоте, чтобы нормально развиваться. Без использования азота по некоторым оценкам урожайность в США снизится на 50 процентов. Поэтому возникает вопрос: а могут ли ученые помочь растениям вырабатывать азот, чтобы не использовать минеральных удобрений?

Эндофиты как альтернатива минеральным удобрениям

Профессор Шарон Доти, микробиолог из Вашингтонского университета говорит, что природа уже решила эту проблему — нам просто нужно знать, где искать.

«Посмотрите в естественную среду, есть много случаев, когда вы можете увидеть растения, которые развиваются в скалах или на песке — в условиях недостатка азота», — говорит профессор Доти.

Шарон Доти начала изучать ивы и тополя — деревья, растущие в речных системах штата Вашингтон. Эти реки питаются главным образом талыми водами и чрезвычайно бедные на азот.

«Уже давно известно, что тополь и ива являются новаторами, — отмечает Доти. — Но другие ученые говорят, что эти деревья просто эффективные». Но в тех условиях, в которых они растут — просто нет питательных веществ, чтобы эффективно их усваивать.

Деревья не могут впитывать азот из воздуха, но это могут делать микробы. Эндофиты — микроорганизмы, при определенных обстоятельствах населяющие ткани растений. Это грибы, бактерии, реже водоросли и вирусы. Они не несут негативного влияния на развитие и функционирование растений.

Некоторые микроорганизмы превращают азот из воздуха в ту форму, которую усваивают растения — процесс называется азотфиксацией. Сегодня ученые изучают то, как их можно использовать, чтобы сельскохозяйственные культуры самостоятельно вырабатывали азот. В частности, исследуют такие возможности для риса и кукурузы.

Когда Доти исследовала ДНК эндофитов деревьев в лаборатории — обнаружились гены, указывающие на то, что микробы могут фиксировать азот. Ученые задались вопросом: если эти эндофиты могут так эффективно фиксировать азот в диком тополе, можно ли использовать их для сельского хозяйства?

Как удвоить продуктивности при помощи «магии» эндофитов?

Доти и ее команда знали, что эндофиты могут использовать свою азотную «магию» в нескольких видах деревьев. Но они не были уверены, что тот же трюк будет работать на других растениях, включая такие культуры, как кукуруза и рис. Они физически и генетически сильно отличаются от тех же диких тополей. Исследователи взяли саженцы сельскохозяйственных культур и пропитали их в ванной с эндофитами из тополей, а затем наблюдали за развитием рассады.

Для многих видов такая процедура дала рассаду более развитую чем обычно. Растения с эндофитами имели более крупные корни и листья. А некоторые виды томатов и болгарского перца почти удвоили количество плодов, которые они произвели.

Трава с эндофитами (слева) и без. Автор: Шерон Доти, источник: npr

Хотя результаты многообещающие — успех в лаборатории не всегда переносится в полевые условия. Ученые должны наладить промышленное производство таких микроорганизмов, чтобы они не были дорогими. Предыдущие попытки разработать полезные микробы для сельского хозяйства потерпели неудачу именно из-за издержек производства.

Недоверие аграриев к новым технологиям

Еще одни важный аспект — доверие агропроизводителей новым технологиям. Например, BioGro — биоудобрение, состоящее из нескольких штаммов полезных микроорганизмов — было эффективным в выращивании рисовых растений. Но фермеры не доверились разработке. В результате — более половины компаний, производящих BioGro, не проработали в этом бизнесе и двух лет.

Условия для хранения также являются проблемой. Фермеры предпочитают покупать обработанные семена. Они остаются пригодными для использования даже при хранении в течение нескольких месяцев или лет.

Более того, в отличие от традиционных удобрений, которые могут быть использованы для любого типа культур в любой точке мира — эндофиты не являются универсальным решением.

«Необходимо адаптировать микробы к различным экологическим ситуациям, — говорит Рэй Диксон, микробиолог в Джон Иннс Центре (исследовательский биологический центр в Великобритании). Он изучает азотфиксацию бактерий более 40 лет.

По словах ученного, эффект зависит от вида сельскохозяйственной культуры, типа почвы и климата. Если одно из условий не подходит — решение не сработает.

Присутствие пестицидов или других микроорганизмов в почве, также может отрицательно повлиять на успех азотфиксации.

Диксон подытоживает, что предстоит еще много работы, прежде чем эндофиты смогут полностью заменить традиционные удобрения.

Немецкий гигант Bayer уже заинтересовался эндофитами

Ученные интенсивно работают над решением этих проблем. Исследователи разных стран мира пытаются определить оптимальные условия для недорогого массового производства этих микроорганизмов.

Уже определены виды эндофитов, которые полезны для рапса, кукурузы, сахарного тростника и проса прутьевидного(биоэнергетическая культура). Полевые эксперименты сейчас проходят по всему миру: от Ирландии до Египта и Бразилии.

И это не просто академические исследования. Bayer и Gingko Bioworks в прошлом году создали Joyn Bio. Это новая биотехнологическая компания, которая занимается разработкой эндофитов для сельскохозяйственных культур. Joyn Bio уже получил $100 млн венчурных инвестиций.

Стартапы также разрабатывают свои продукты

Стартап Pivot Bio уже разработал азотфиксирующие микроорганизмы для кукурузы. Но решение Pivot Bio функционируют несколько иначе. В отличие от эндофитов, которые живут внутри растения, микробы Pivot Bio живут на поверхности корней. Эти микробы не заменяют полностью азотные удобрения — но они могут сократить количество удобрений.

Pivot Bio пять лет проводили эксперименты на 5000 полевых участках в 100 разных районах. На основе этих исследований разработчики пришли к выводу, что их продукт позволить заменить до 28 кг минеральных азотных удобрений на гектар кукурузного поля.

Стартап Pivot Bio уже анонсировал предварительный коммерческий запуск своих азотфиксирующих микроорганизмов. Фермеры США проводят крупные полевые испытания. Результаты должны быть доступны к концу года.

Азбука подкормок: азотные удобрения

Азот относится к числу наиболее востребованных растениями химических элементов. Его нехватка может затормозить рост и развитие большинства садовых и огородных культур. Наибольшую потребность в азоте растения испытывают весной, в пору своего пробуждения и активного роста. Поэтому и разговор об использовании на даче минеральных удобрений мы начнем именно с азотных.


Азот — один из наиболее востребованных растениями химических элементов

Требования у каждого свои

Не все культуры в равной мере нуждаются в высоком содержании азота в почве — это первое, что мы должны помнить, чтобы подкормки принесли растениям пользу, а не навредили.

Читать еще:  Калийные удобрения для винограда осенью

Первая группа

Под эти культуры следует вносить азотные удобрения как перед посевом (посадкой), так и в период вегетации; рекомендуемые дозы — не менее 25 г аммиачной селитры на 1 кв.м посадок (если используются другие удобрения, их количество корректируется в зависимости от содержания азота).


У тыквенных культур и других овощей первой группы высокая потребность в азоте

Вторая группа

У этих культур средние требования к содержанию азота; рекомендованная для них доза удобрений эквивалента 20 г аммиачной селитры на 1 кв.м посевов или посадок.


У томатов и других овощей второй группы средние требования к содержанию азота

Третья группа

Умеренные требования к содержанию азота. Рекомендованная доза удобрений составляет 15 г аммиачной селитры на 1 кв.м обрабатываемой почвы.


Редис и другие овощи третьей группы умеренно нуждаются в азоте

  • овощи: листовые овощи, лук, редис, ранний картофель;
  • декоративные: все виды луковичных, камнеломки, примулы, маргаритки, горицвет, можжевельник и другие;
  • плодовые: груша.

Четвертая группа

Растения с невысокой требовательностью к содержанию азота в почве; им достаточно 7-8 г аммиачной селитры на 1 кв.м посадок.


У гороха и других растений четвертой группы низкая потребность в азоте

  • овощи: горох, фасоль, пряно-ароматические растения;
  • декоративные: молодило, очиток едкий, рододендрон, азалия японская, вереск, эрика, космея, портулак, мак восточный и другие.

Как определить, что растение нуждается в подкормке

В природе запасы азота сосредоточены, в первую очередь, в гумусе; в доступную для растений форму это вещество переходит в результате разложения органики под воздействием почвенных микроорганизмов. Однако естественных запасов для полноценного развития овощных культур и хорошего урожая недостаточно, поэтому их необходимо пополнять из иных источников.

Признаки азотного голодания часто проявляются замедлением роста и развития; листья могут пожелтеть или покрыться крупными желтовато-зелеными пятнами. У земляники по краям листьев появляется красная кайма, плохо образуются усы, а у роз слабеет цветение, медленно растут и плохо одревесневают побеги.


Признаки азотного голодания часто проявляются отставанием в росте и развитии

Томаты начинают отставать в росте, сбрасывают завязавшиеся плоды; листья их мельчают и желтеют. У свеклы желтеют и быстро отмирают листья, рост их замедляется.

Если азота не хватает деревьям, они слабо ветвятся и тяжело переносят зимние холода. Плоды завязываются мелкие, да и те часто осыпаются. У семечковых культур листья бледнеют и мельчают; у косточковых может краснеть кора веток.

Ищем причину дефицита

Прежде чем бежать за удобрением, не лишним будет проанализировать причины проблемы, особенно если вы регулярно вносите подкормки, а признаки дефицита питания, тем не менее, проявляются.

Дело в том, что далеко не весь азот доступен растениям. Его усвоению может препятствовать, к примеру, повышенная кислотность почвы. Температура (не столько воздуха, сколько земли) — другое существенное условие. А на рыхлых песчаных грунтах, плохо удерживающих влагу, легкорастворимые компоненты удобрений слишком быстро вымываются при поливе.

Выбираем правильное решение

Здесь нам потребуются кое-какие теоретические знания. Самое важное, что следует запомнить: есть две формы азота, доступных для усвоения растениями, — нитратная и аммиачная. И в зависимости от условий, более эффективной оказывается либо одна, либо другая:

  • при повышенной кислотности почвы нужен нитратный азот;
  • если почва нейтральная или близкая к щелочной, эффективнее аммиачный азот;
  • пока почва не прогрелась, лучше «работает» нитратный азот (когда придет тепло, приемлемыми станут оба варианта).


Не весь азот доступен растениям, поэтому важно выбрать правильное удобрение

На водопроницаемых песчаных почвах рекомендуется вносить быстродействующие удобрения в малых дозах, но регулярно (не забывая одновременно улучшать состав и структуру почвы). В ряде случаев целесообразно применять внекорневые подкормки

Перекармливать — вредно

Все знают, что недостаток питания растению вреден. Но избыток азота на результатах тоже сказывается не лучшим образом. Он вызывает обильный рост зеленой массы, а вот цветов и плодов от «перекормленного» растения можно и не дождаться вовсе. Но это еще не самое плохое. Такие культуры оказываются уязвимыми, и грибные болезни поражают их чаще прочих.

Если деревья и кустарники получили чрезмерную дозу азота осенью, резкие перепады температур способны погубить их: корневая система не может сопротивляться холоду, и при промерзании почвы гибнет. Вымерзают ростовые и плодовые побеги — даже если такое растение и перезимует, хорошего урожая будущим летом оно уже не даст.


Перекармливать растения азотом вредно

А хуже всего то, что избыток азота в виде солей многие растения (в частности, свекла, ранний картофель, салат и другие) склонны накапливать. Это те самые нитраты, о вреде которых все наслышаны. Именно страх перед нитратами заставляет многих отказаться от использования азотных удобрений — а ведь решение довольно простое: не надо чрезмерно увлекаться подкормками.

Определить избыток азота можно по внешнему виду растения. Помимо буйного роста, на проблему укажет темно-зеленая окраска и скрученные кончики листьев.

Какие бывают азотные удобрения

Все органические удобрения (навоз, птичий помет, компосты, торф, озерный ил) содержат азот. Но, как правило, для того, чтобы он перешел в минеральную форму, доступную для растений, требуется время. Если же необходимо быстро восполнить азотный дефицит, используют азотные удобрения, сырьем для производства которых являются азотная кислота и аммиак.

Выбрать подходящие азотные удобрения для своих растений вы можете в нашем каталоге, включающем товары многих крупных садовых интернет-магазинов. Посмотреть подборку азотных удобрений.

Азотные удобрения: как и когда вносить в технологии Ноу-тилл?

Желтая кукуруза, бледный подсолнечник и соя… Такую картину можно часто наблюдать на некоторых полях. Причины этому могут быть разные, но одна из основных – недостаток азота. Как правильно вносить азотные удобрения? Какие особенности внесения в технологии ноу-тилл? Когда лучше вносить азотные удобрения под яровые культуры? Какие есть методики и опасности? Об этом пойдет речь в этой статье.

ЦЕНА ВОПРОСА

Неправильное внесение азотных удобрений – деньги на ветер. И деньги немалые! К применению удобрений надо подходить ответственно, особенно азотсодержащих. Не стоит принимать решение только потому, что «вам так кажется» или «сосед так делает». Следует понимать принципы и нюансы применения азотных удобрений в технологии ноу-тилл.

Азот внесенный неправильно — выброшенные деньги.

Неграмотное применение азотных удобрений приводит к прямым финансовым потерям, в виде затрат на удобрения и их внесение. Последствия могут быть разные: промывание, азотное голодание растений. В случае промывания загрязняется окружающая вас среда – нитраты попадают в ставки, реки и озера. Потери азота в результате промывания приведут к недобору урожая. А потом агроном с собственником будут гадать, что ж кукуруза в этом году не уродила?!

На сегодняшний день достаточно остро стоит вопрос внесения азотных удобрений под яровые культуры. Когда их лучше вносить? Осенью, весной или непосредственно перед посевом? Или дробно — осенью и весной? А не промоет влагой, то, что внесли осенью? Эти вопросы аграриев понятны – никто не хочет потратить деньги и не получить желаемого результата.

Читать еще:  Удобрение из банановых шкурок для рассады

Чтобы получить ответы на эти вопросы нужно разобраться с формами азота, которые содержатся в популярных азотных удобрениях.

ФОРМЫ АЗОТА

Все знают про три формы азота: амидную NH2, аммонийную NH4 и нитратную NO3. Чем они отличаются?

Амидная форма усваивается только через листья. За 1-4 дня она превращается в аммонийную. Если удобрение содержит NH4 (аммонийную форму азота), то азот сразу же соединяется с почвой.

Аммонийная форма азота не промывается, но недоступна растениям. Чтобы азот NH4 стал доступен растениям, должен пройти процесс нитрификации, т.е. бактерии должны превратить его в NO3 – нитратную форму азота.

Для превращения аммонийной в нитратную форму необходимо от 7 до 40 дней, в зависимости от температуры. Процесс перехода из одной формы в другую можно выразить так:

Только нитратная форма усваивается растениями через корневую систему. Эта форма азота усваивается сразу после внесения. NO3 никогда не связывается с почвой, и поэтому может промываться. Особенно это проявляется на песчаных почвах и склонах. Нитратная форма азота доступна растениям, и может усваиваться даже при низких температурах.

КАРБАМИД, СЕЛИТРА или КАС?

Карбамид содержит одну форму азота – амидную. Как мы уже отмечали, эта форма усваивается только через листовую поверхность. Для превращения в доступную нитратную форму может понадобится 40-45 дней и температура не ниже +5…+10°С. В холодное время года карбамид неэффективен. Азот, который содержится в карбамиде, будет доступен растению только после преобразования в нитратную форму.

Карбамид — не лучший выбор основного азотного удобрения для Ноу-тилл. Амидная форма азота будет работать только на будущий урожай. А ноутильщику интересно еще и разложение растительных остатков.

Влияние температуры на скорость трансформации форм азота.

Аммиачная селитра содержит две формы азота – аммонийную NH4 и нитратную NO3. Одна из них «подвижная» и может промываться, другая — закрепляется в почве и постепенно трансформируется в «подвижную» и доступную. Этот вид удобрений рекомендуется вносить на влажную почву при температуре НЕ выше +10°С.

Селитру можно закупить заранее и хранить в хозяйстве. Это дает безусловную оперативность для внесения. Вносить селитру можно разбрасывателем, что дает хорошую равномерность распределения.

КАС (карбамидно-аммиачная смесь) – содержит все три формы азота. Нитратная форма азота, которая содержится в КАС, сразу же доступна растениям, в то время как две остальные — амидная и аммонийная – постепенно трансформируются в нитратную.

Селитра и КАС содержат нитратную форму, которая и будет служить “пищей” для бактерий и грибов, которые минерализуют растительные остатки.

Следует отметить, что КАС не требователен к условиям внесения. Ни температура, ни влажность почвы не влияют на возможные “потери” азота. Вносить КАС можно даже при высокой температуре и в сухую почву.

КАС имеет определенные ограничения при транспортировке и хранении. КАС чрезвычайно агрессивная жидкость. Не всякий опрыскиватель выдержит это испытание. Кроме того, при внесении трубки опрыскивателя могут забиваться мусоринками, что негативно отразится на равномерности внесения.

СКОЛЬКО И ДЛЯ ЧЕГО?

Азотные удобрения в технологии no-till вносятся не только на запланированный урожай, но и на разложение растительных остатков.

Минерализация (разложение) растительных остатков происходит за счет грибов и бактерий. Эти микроорганизмы живут в почве и на поверхности. Они сохраняют активность при благоприятных условиях: температура +5…+40°С и наличие влаги. Для развития грибов и бактерий, и поддержания их жизнедеятельности нужны органическая масса (растительные остатки) и азот. О том как мы рассчитываем количество удобрений в своих хозяйствах — уже писалось ранее (отрывок статьи ниже).

Если не дать дополнительного азота на разложение растительных остатков, то микроорганизмы в любом случае будут потреблять азот из почвы, который был предназначен для растений. Если не учитывать это при расчете нормы азотных удобрений, то результатом станет снижение урожайности.

Кстати — это одна из так называемых “детских ошибок” начинающих ноутильщиков. Результат такого подхода можно увидеть на фотографии, где видна граница между соей, посеянной по овсу (справа) и соей, посеянной по кукурузе (слева).

При внесении азотных удобрений не была учтена разница в количестве растительных остатков.

КОГДА ВНОСИТЬ АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ?

В технологии Ноу-тилл азотные удобрения вносятся на поверхность почвы. По сути, так же как и в любой другой технологии. Азотные удобрения под посев яровых культур можно вносить и осенью, и весной. Все зависит от условий, в которых находится хозяйство: количество осадков, типы почвы, рельеф местности, температурных режим.

В регионах с достаточным количеством осадков и песчаными почвами возможно промывание азота. Поэтому внесение удобрений, содержащих форму NO3 лучше проводить ближе к посеву, т.е. в весенний период.

На равнинных черноземных почвах, при среднегодовой норме осадков не более 350 мм, азотные удобрения под яровые культуры можно вносить поздней осенью. Конкретнее – с конца октября до появления снежного покрова.

По снежному покрову вносить удобрения не стоит. Некоторые фермеры считают, что если снежный покров несущественный (до 5 см), то можно вносить азотные удобрения. Это ошибка! Даже при тонком снежном покрове малейшее таяние снега вызовет сток воды. Вода будет перемещать азот в низины, которые есть на каждом поле. Это приведет к неравномерному распределению азота на поле.

На полях со cклонами всегда будут смывы и промывание. А при достаточном количестве осадков потери азота неизбежны и огромны!

Поздней осенью, как правило, создаются идеальные условия для внесения аммиачной селитры. Почва в этот период влажная, а температура воздуха и почвы не превышает +10°С. При такой температуре азот не «улетает».

Весной температура воздуха растет. Верхний слой почвы теряет влагу. Окно для эффективного внесения азотных удобрений крайне небольшое. Это происходит не только по погодным условиям, но и потому, что в этот период накладывается еще одна операция в поле — идет подкормка озимых рапса и пшеницы. Поэтому, необходимо «ловить» мерзло-талую почву.

Таким образом , мы выяснили, что лучший эффект дают азотные удобрения, которые содержат две и более форм азота. При внесении следует учитывать количество осадков в регионе, тип почвы и наличие склонов на полях. Расчет нормы нужно делать с учетом количества азота, необходимого для разложения растительных остатков культуры-предшественника. Гранулированные азотные удобрения максимально эффективны, если вносятся на влажную почву.

Как вносят азотные удобрения в хозяйствах “Компании Агромир”? Везде применяется аммиачная селитра. В хозяйствах Кировоградской области внесение обычно планируется на осень. Случается и весеннее внесение. Опыт показал, что время внесения удобрений не влияет на урожайность. Хотя, некоторые специалисты считают, что осеннее внесение предпочтительнее.

В Житомирской и Тернопольской областях разбрасывание аммиачной селитры производится весной. Причина уже рассматривалась выше: склоновые поля, обильные осадки и песчаные почвы.

Понимание правил и зависимостей, которые были изложены в данной статье, позволит вам максимально эффективно использовать азотные удобрения.

Выбирайте формы, рассчитывайте нормы и вносите азотные удобрения правильно. Темно зеленых вам посевов и высоких урожаев.

Хотите узнать больше о Ноу-Тилл технологии — подпишитесь на рассылку здесь.

Микроорганизмы вместо азотных удобрений?

10 июля 2018 в 16:07

Растения не могут впитывать азот из воздуха, но это могут делать микробы — эндофиты. Ученые работают над тем, чтобы сельскохозяйственные культуры не нуждались в удобрениях, а самостоятельно вырабатывали азот при помощи микроорганизмов.

Устойчивое развитие подразумевает не только минимизацию потребления ресурсов, но и уменьшение углеродного следа при производстве продуктов питания.

Большинство культур в США выращиваются с использованием минеральных удобрений. Значительную часть из которых составляют азотные удобрения. Так в 2011 американские фермеры использовали приблизительно 11 млн тонн азотных удобрений. На производство такого количества азотных удобрений требуется много ископаемых природных ресурсов, таких как природный газ или каменный уголь.

В год при производстве азотных удобрений в США выбрасывается столько же углекислого газа, как и от выхлопных газов двух миллионов автомобилей. Но фермеры не могут просто прекратить использование удобрений. Растения нуждаются в азоте, чтобы нормально развиваться. Без использования азота по некоторым оценкам урожайность в США снизится на 50 процентов. Поэтому возникает вопрос: а могут ли ученые помочь растениям вырабатывать азот, чтобы не использовать минеральных удобрений?

Эндофиты как альтернатива минеральным удобрениям

Профессор Шарон Доти, микробиолог из Вашингтонского университета говорит, что природа уже решила эту проблему — нам просто нужно знать, где искать.

Посмотрите в естественную среду, есть много случаев, когда вы можете увидеть растения, которые развиваются в скалах или на песке — в условиях недостатка азота

говорит профессор Доти.

Шарон Доти начала изучать ивы и тополя — деревья, растущие в речных системах штата Вашингтон. Эти реки питаются главным образом талыми водами и чрезвычайно бедные на азот.

Уже давно известно, что тополь и ива являются новаторами

Но другие ученые говорят, что эти деревья просто эффективные.

Но в тех условиях, в которых они растут — просто нет питательных веществ, чтобы эффективно их усваивать.

Деревья не могут впитывать азот из воздуха, но это могут делать микробы. Эндофиты — микроорганизмы, при определенных обстоятельствах населяющие ткани растений. Это грибы, бактерии, реже водоросли и вирусы. Они не несут негативного влияния на развитие и функционирование растений.

Некоторые микроорганизмы превращают азот из воздуха в ту форму, которую усваивают растения — процесс называется азотфиксацией. Сегодня ученые изучают то, как их можно использовать, чтобы сельскохозяйственные культуры самостоятельно вырабатывали азот. В частности, исследуют такие возможности для риса и кукурузы.

Когда Доти исследовала ДНК эндофитов деревьев в лаборатории — обнаружились гены, указывающие на то, что микробы могут фиксировать азот. Ученые задались вопросом: если эти эндофиты могут так эффективно фиксировать азот в диком тополе, можно ли использовать их для сельского хозяйства?

Как удвоить продуктивности при помощи «магии» эндофитов?

Доти и ее команда знали, что эндофиты могут использовать свою азотную «магию» в нескольких видах деревьев. Но они не были уверены, что тот же трюк будет работать на других растениях, включая такие культуры, как кукуруза и рис. Они физически и генетически сильно отличаются от тех же диких тополей. Исследователи взяли саженцы сельскохозяйственных культур и пропитали их в ванной с эндофитами из тополей, а затем наблюдали за развитием рассады.

Для многих видов такая процедура дала рассаду более развитую чем обычно. Растения с эндофитами имели более крупные корни и листья. А некоторые виды томатов и болгарского перца почти удвоили количество плодов, которые они произвели.

Трава с эндофитами (слева) и без. Автор: Шерон Доти, источник: npr

Хотя результаты многообещающие — успех в лаборатории не всегда переносится в полевые условия. Ученые должны наладить промышленное производство таких микроорганизмов, чтобы они не были дорогими. Предыдущие попытки разработать полезные микробы для сельского хозяйства потерпели неудачу именно из-за издержек производства.

Недоверие аграриев к новым технологиям

Еще одни важный аспект — доверие агропроизводителей новым технологиям. Например, BioGro — биоудобрение, состоящее из нескольких штаммов полезных микроорганизмов — было эффективным в выращивании рисовых растений. Но фермеры не доверились разработке. В результате — более половины компаний, производящих BioGro, не проработали в этом бизнесе и двух лет.

Условия для хранения также являются проблемой. Фермеры предпочитают покупать обработанные семена. Они остаются пригодными для использования даже при хранении в течение нескольких месяцев или лет.

Более того, в отличие от традиционных удобрений, которые могут быть использованы для любого типа культур в любой точке мира — эндофиты не являются универсальным решением.

Необходимо адаптировать микробы к различным экологическим ситуациям,

говорит Рэй Диксон, микробиолог в Джон Иннс Центре (исследовательский биологический центр в Великобритании).

Он изучает азотфиксацию бактерий более 40 лет.

По словах ученного, эффект зависит от вида сельскохозяйственной культуры, типа почвы и климата. Если одно из условий не подходит — решение не сработает.

Присутствие пестицидов или других микроорганизмов в почве, также может отрицательно повлиять на успех азотфиксации.

Диксон подытоживает, что предстоит еще много работы, прежде чем эндофиты смогут полностью заменить традиционные удобрения.

Немецкий гигант Bayer уже заинтересовался эндофитами

Ученные интенсивно работают над решением этих проблем. Исследователи разных стран мира пытаются определить оптимальные условия для недорогого массового производства этих микроорганизмов.

Уже определены виды эндофитов, которые полезны для рапса, кукурузы, сахарного тростника и проса прутьевидного (биоэнергетическая культура). Полевые эксперименты сейчас проходят по всему миру: от Ирландии до Египта и Бразилии.

И это не просто академические исследования. Bayer и Gingko Bioworks в прошлом году создали Joyn Bio. Это новая биотехнологическая компания, которая занимается разработкой эндофитов для сельскохозяйственных культур. Joyn Bio уже получил $100 млн венчурных инвестиций.

Стартапы также разрабатывают свои продукты

Стартап Pivot Bio уже разработал азотфиксирующие микроорганизмы для кукурузы. Но решение Pivot Bio функционируют несколько иначе. В отличие от эндофитов, которые живут внутри растения, микробы Pivot Bio живут на поверхности корней. Эти микробы не заменяют полностью азотные удобрения — но они могут сократить количество удобрений.

Pivot Bio пять лет проводили эксперименты на 5000 полевых участках в 100 разных районах. На основе этих исследований разработчики пришли к выводу, что их продукт позволить заменить до 28 кг минеральных азотных удобрений на гектар кукурузного поля.

Стартап Pivot Bio уже анонсировал предварительный коммерческий запуск своих азотфиксирующих микроорганизмов. Фермеры США проводят крупные полевые испытания. Результаты должны быть доступны к концу года.

Украинские микробиологи также разрабатывают решения для сельского хозяйства. Они создали уникальный препарат — AgroLact. Он не имеет аналогов в мире и повышает продуктивность культур и их стрессоустойчивость к засухе, холоду, жаре, кислотным дождям, грибным патогенам.

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector