Кремниевые удобрения повышают урожайность пшеницы и доступность воды
Впервые влияние кремниевых удобрений на урожайность пшеницы было исследовано в работе под руководством Центра сельскохозяйственных ландшафтных исследований им. Лейбница (ZALF), опубликованной в журнале Science of the Total Environment.
В полевом испытании в Бранденбурге растения сформировали значительно больше биомассы: урожайность выросла на 80% по сравнению с участками, обрабатываемыми традиционным способом. Секвестрация углерода в почве и доступность воды также значительно улучшились в результате внесения удобрений. В будущем это может повысить устойчивость растений к засушливым периодам.
Механизм действия
Результаты исследования группы под руководством доктора Йорга Шаллера показывают, что удобрение поля так называемым аморфным силикатом может увеличить как доступность питательных веществ, так и воды в почве.
Ключевой эффект — способность накапливать воду. Как губка, аморфный силикат притягивает молекулы воды, которые накапливаются в гелевой оболочке вокруг силикатного ядра.
«Если верхний 20-сантиметровый слой почвы содержит на 1% больше силиката, у нас примерно на 40% больше воды, доступной для растений», — описывает результаты экспериментов Йорг Шаллер.
В условиях засухи эта дополнительная вода может поддерживать жизнь растения до следующего ливня и, таким образом, снизить потери урожая.
Улучшение роста растений и секвестрации углерода
Благодаря улучшенной доступности воды в почве биомасса растений удвоилась после внесения кремниевых удобрений. Вследствие увеличения производства биомассы, больше органического углерода также попадает в почву в форме соломы, где он фиксируется, улучшая состояние почвы.
Восстановление нарушенного цикла
В естественных, малонарушенных почвах содержится 6–7% аморфного силиката. Растения накапливают эти высокореактивные соединения кремния, образующиеся при выветривании горных пород, в виде так называемых растительных опалов в стеблях и листьях.
В естественных системах соединения возвращаются в почву после отмирания и гниения растения. На сельскохозяйственных землях этот цикл нарушен. Злаковые культуры, в частности, поглощают через корни большое количество кремния из почвы и накапливают его в биомассе в виде аморфных силикатов. С урожаем часть его снова выводится из цикла и из почвы. Сельскохозяйственные почвы, использовавшиеся десятилетиями или веками, постепенно истощаются. Сегодня в них содержится лишь часть от исходного содержания аморфного силиката — обычно менее одного процента.
Необходимость дальнейших исследований
Требуются дополнительные исследования, особенно в отношении возможных негативных эффектов. Например, если внести в поле слишком много аморфного силиката, большое количество питательных веществ может высвободиться за короткое время. В худшем случае питательные вещества вымываются и попадают в водоемы, где могут стимулировать развитие водорослей.
В любом случае, кремниевое удобрение — это разовая мера для пополнения запасов в почве. После внесения в почву эффект от удобрения должен сохраняться несколько десятилетий.
В целом, кремниевые удобрения могут стать более устойчивым и экологически безопасным вариантом для производства сельскохозяйственных культур, одновременно смягчая последствия изменения климата.