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
- Стимуляция фотосинтеза: Поглощенный растением селен увеличивает фотосинтез более чем на 40%. Растение поглощает больше CO2 и производит больше углеводов.
- Рост корней: Углеводы направляются в корни, стимулируя их рост.
- Улучшение микробиома: Более здоровые корни выделяют органические соединения, которые культивируют полезные почвенные микробы.
- Повышение NUE: Эти микробы помогают корням эффективнее усваивать азот из почвы, повышая NUE риса с 30% до 48,3%.
- 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.
