Бельгийские исследователи дают мощный импульс устойчивому сельскому хозяйству
Исследователи из VIB-UGent Center for Plant Systems Biology представили конкретные результаты, позволяющие снизить использование азота в сельском хозяйстве, воздействуя на микроорганизмы в почве. Их выводы опубликованы в журналах Frontiers in Plant Science, Trends in Microbiology и Journal of Environmental Management.
Азот и почвенный микробиом
Растениям для роста нужен азот из почвы, но они конкурируют за него с некоторыми бактериями и археями. Эти микроорганизмы преобразуют азот в форме аммиака в нитриты и нитраты в процессе нитрификации.
Полученные нитриты и нитраты вымываются в грунтовые и поверхностные воды, становясь недоступными для сельхозкультур и негативно влияя на биоразнообразие и качество воды. Кроме того, нитраты могут превращаться в мощный парниковый газ — закись азота (N2O). Фермеры часто вносят избыточное количество удобрений, что имеет негативные последствия для окружающей среды.
Остановка нитрификации
Ключом к более эффективному использованию азота является поиск веществ, блокирующих нитрификацию у микроорганизмов (нитрификационных ингибиторов). Когда почвенные организмы потребляют меньше азота, его больше остается растениям, что снижает потребность в удобрениях.
Предыдущие исследования были сосредоточены в основном на почвенных бактериях, игнорируя архей. Бельгийские ученые восполнили этот пробел.
«Важность этих архей для потребления азота в почве долгое время игнорировалась. Существующие коммерческие ингибиторы против бактерий не только ограничены, но и неэффективны против архей. Чтобы повысить эффективность ингибирования нитрификации, мы искали нитрификационные ингибиторы против архей», — говорит доктор Фабиан Бикман.
Исследовательская группа разработала два тестовых метода для выявления нитрификационных ингибиторов у архей и проверила почти 50 000 молекул на функциональную пригодность.
«Мы не только описали нитрификационные ингибиторы для архей, но и показали, что комбинация ингибиторов против бактерий и архей дает наилучшие результаты. Теперь у нас есть инструменты, чтобы найти и комбинировать лучшие ингибиторы, действительно снижая использование азота в сельском хозяйстве», — отмечает доктор Ханс Мотт, координатор проекта.
Устойчивое будущее
Эффективное управление азотом соответствует целям Европейского климатического закона и Нитратной директивы ЕС. Исследователи делают шаг дальше в сторону устойчивости.
«В настоящее время все нитрификационные ингибиторы являются синтетическими молекулами. С нашими новыми тестовыми методами мы теперь можем искать природные молекулы, которые также могут служить нитрификационными ингибиторами. На следующем этапе мы можем даже рассматривать растения, которые сами производят и выделяют эти продукты в почву. Это открывает путь к более эффективному органическому земледелию и устойчивым сельскохозяйственным системам», — говорит профессор Том Бикман.