Почему работает севооборот

Новое исследование, которое будет опубликовано в The ISME Journal (Nature), показывает, что севооборот оказывает глубокое влияние на обогащение почвы бактериями, грибами и простейшими.

Изменение микробного сообщества

"Смена вида культуры кардинально меняет содержание микробов в почве, что, в свою очередь, помогает растению получать питательные вещества, регулировать рост и защищаться от вредителей и болезней, повышая урожайность", — заявил профессор Филип Пул из John Innes Centre.

В эксперименте почву, собранную в поле под Нориджем, засеяли пшеницей, овсом и горохом. После выращивания пшеницы состав почвы остался в основном неизменным, и в ней преобладали бактерии. Однако выращивание овса и гороха вызвало резкий сдвиг в сторону простейших и нематод. Почва после гороха была сильно обогащена грибами.

Сдвиг в сторону эукариот

Все организмы можно разделить на прокариот (включая бактерии) и эукариот (включая грибы, растения, животных). Через четыре недели роста почва вокруг пшеницы содержала около 3% эукариот. Для овса и гороха этот показатель вырос до 12–15%. В полевых условиях сдвиг баланса, вероятно, ещё более выражен.

Новый метод анализа: секвенирование РНК

Ранее анализ основывался на амплификации ДНК, что ограничивало учёных изучением одной таксономической группы (например, только бактерий). Каждый грамм почвы содержит более 50 000 видов бактерий. Теперь, секвенируя РНК, можно получить полную картину активных бактерий, грибов, простейших и других микробов в почве. "Это также позволяет нам понять, что они там делают", — отметил аспирант Том Тёрнер.

Практическое значение

"Наша работа помогает объяснить опыт фермеров в поле. Лучшее семя нужно сочетать с лучшими агрономическими практиками", — сказал профессор Пул. По его словам, в то время как монокультура "тянет" почву в одном направлении, переход на другую культуру улучшает её здоровье. Инокуляция семян бактериями перед посадкой не обеспечивает того разнообразия или количества микробов, которое обнаружено в исследовании.

Неожиданный результат с овсом

Учёные также вырастили сорт овса, не способный производить нормальный уровень авенацина — соединения, защищающего корни от грибковых патогенов. Ожидалось повышение уровня грибов, но вместо этого обнаружилось большее разнообразие других эукариот, например, простейших.

Перспективы

Результаты исследования можно использовать для разработки сортов растений, которые стимулируют полезные почвенные микробы. Учёные John Innes Centre уже исследуют возможность создания злаковых культур, способных ассоциироваться с азотфиксирующими бактериями, как горох. "Небольшие изменения генотипа растения могут иметь сложные и неожиданные эффекты на почвенные микробы вокруг корней", — заключил профессор Пул.