Кремниевые «растительные камни» для крепкого риса: удобрение и рециклинг Si на полях Вьетнама

Новое исследование показало, что кремний (Si) — важный элемент питания, повышающий выносливость растений риса, однако факторы, контролирующие доступность Si в почвах, изучены слабо. Учёные проекта LEGATO исследовали влияние Si-удобрений на поглощение кремния и рост риса, а также на разлагаемость производимой соломы в Северном Вьетнаме. Исследование опубликовано в журнале Plant and Soil.

Кремний буквально «накачивает» силу растения риса. Рис поглощает Si с почвенным раствором и формирует в тканях аморфные тела из диоксида кремния — так называемые фитолиты («растительные камни»). Эти фитолиты делают стебель и листья растения прочнее и жёстче. Таким образом, достаточное снабжение Si повышает устойчивость растений к сильному дождю и ветру, а также к атакам вредителей и грибков.

Несмотря на важность Si для устойчивого производства риса, процессы, контролирующие его доступность в почве, остаются малоизученными. В своей работе Анника Марксен из Центра Гельмгольца по исследованию окружающей среды — UFZ и её команда изучают рисовые почвы Вьетнама, чтобы понять эти процессы, создавая научную основу для будущих рекомендаций по устойчивому рисоводству.

Кремний содержится в большинстве почвенных минералов, и выветривание медленно высвобождает этот важный элемент в почвенный раствор. Во Вьетнаме почвы сильно выветрены из-за высоких температур и осадков, что означает очень низкую доступность Si.

Исследование показывает, что внесение Si в почву увеличивало поглощение кремния рисом и урожайность зерна. Когда произведённая рисовая солома (богатая Si) остаётся на поле после уборки, значительная часть Si высвобождается в процессе её разложения и становится доступной для следующего урожая риса. Таким образом, кремний рециркулирует, и его снабжение для растений риса может поддерживаться на высоком уровне после однократного внесения удобрения на протяжении многих сезонов.

Лигнин — трудноразлагаемое углеродное соединение в растительных клетках — выполняет ту же функцию, что и фитолиты: придаёт растению устойчивость. Однако образование лигнина энергетически намного затратнее для растения, чем образование фитолитов. Следовательно, повышенная доступность и поглощение Si рисом, вероятно, снижает образование лигнина и тем самым ускоряет разложение и высвобождение питательных веществ из производимой соломы. Таким образом, Si-удобрение может также влиять на круговорот других важных питательных веществ с пока неизвестными последствиями для роста риса.

«Наше исследование показало положительное влияние Si-удобрения на рост риса и разлагаемость производимой соломы, однако круговорот Si необходимо понять более детально, прежде чем применять Si-удобрения в больших масштабах. Несомненно, нужно больше исследований, но эти первые шаги, кажется, ведут нас в правильном направлении», — комментирует Анника Марксен.