Ученые показали, как выращивать более питательный рис с меньшим количеством удобрений

Новое исследование ученых из Массачусетского университета в Амхерсте и Цзяннаньского университета (Китай) демонстрирует, что наноразмерный селен может сделать выращивание риса — основного зерна для более 3,5 миллиардов человек — более экологичным и экономичным.

В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, впервые показана эффективность этого подхода в реальных полевых условиях.

Проблема: низкая эффективность азотных удобрений

  • Азотные удобрения — основа «Зеленой революции» — дороги в производстве, создают много CO2 и часто смываются.
  • Эффективность использования азота (NUE) у риса может составлять всего 30%. Это означает, что 70% удобрений и затрат на них теряется, вызывая эвтрофикацию водоемов.
  • Кроме того, взаимодействие азота с почвой и микробами увеличивает выбросы метана, аммиака и закиси азота (N2O), усиливающих глобальное потепление.

Решение: наноразмерный селен

Ученые обнаружили, что наноразмерный селен, распыленный с помощью дрона на стебли и листья риса, кардинально меняет ситуацию:

  • Снижает негативное воздействие азотных удобрений на окружающую среду на 41%.
  • Повышает экономическую выгоду на 38,2% на тонну риса.

Механизм действия

  1. Стимуляция фотосинтеза: Поглощенный растением селен увеличивает фотосинтез более чем на 40%. Растение поглощает больше CO2 и производит больше углеводов.
  2. Рост корней: Углеводы направляются в корни, стимулируя их рост.
  3. Улучшение микробиома: Более здоровые корни выделяют органические соединения, которые культивируют полезные почвенные микробы.
  4. Повышение NUE: Эти микробы помогают корням эффективнее усваивать азот из почвы, повышая NUE риса с 30% до 48,3%.
  5. Снижение выбросов: Выбросы закиси азота и аммиака в атмосферу снизились на 18,8–45,6%.

Результаты

  • Урожайность и питательность: Рис дает более высокий урожай с более питательным зерном — повышается уровень белка, критических аминокислот и самого селена.
  • Экономия удобрений: Метод позволяет снизить применение азотных удобрений на 30%.

Значение

Поскольку на выращивание риса приходится 15–20% глобального использования азотных удобрений, эта технология предлагает решение для растущего населения, изменения климата и высоких экономических и экологических затрат сельского хозяйства.