Международная команда ученых из Германии, Франции, Австралии, США и Италии подсчитала, что уже в ближайшие годы для самых урожайных генотипов пшеницы потребуется использовать гораздо больше азотных удобрений для достижения прироста урожайности в условиях изменения климата, что диктует необходимость в разработке новых стратегий выращивания жизненно важной культуры.
В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Plants, авторы использовали имитационные эксперименты для разных стран мира, чтобы показать динамику изменения потребностей пшеницы в азотных удобрениях, пишет exp.idk.ru.
Согласно их расчетам, для достижения полного потенциала урожайности высокопродуктивных сортов — 52%-ного увеличения глобальной средней урожайности в сценарии сильного потепления климата середины века (RCP8.5) — использование удобрений увеличиться в целом в четыре раза по сравнению с текущим использованием, что неизбежно приведет к более высокому воздействию на окружающую среду от производства этого зерна.
Пшеница — самая важная сельскохозяйственная культура в мире. По мере роста населения мира и экономического роста будет расти и спрос на пшеницу. В то же время, пахотные земли в мире ограничены. Кроме того, сельское хозяйство должно уменьшить свое негативное воздействие на климат и окружающую среду, продолжая кормить мир. Изменение климата усугубляет эти проблемы. Устойчивые решения крайне важны для перенастройки пшеничного производства.
Прежде всего, авторы статьи, среди которых ученые из Центра исследований сельскохозяйственных ландшафтов имени Лейбница (ZALF), выступают за оперативную разработку и внедрение стратегий по улучшению усвоения азота пшеницей.
В пшенице только 48% внесенных удобрений усваивается культурой. Остальной внесенный азот, большая часть, вымывается в почву или выбрасывается в воздух. Избыточное внесение азотных удобрений загрязняет качество воды, приводит к высоким выбросам парниковых газов и является основным фактором потери биоразнообразия.
«Наши результаты показывают, что нам необходимо сосредоточиться в первую очередь на обеспечении доступности азота для растений в почве и его эффективного усвоения растениями. Это оказывает большое влияние на потенциальную урожайность пшеницы, а также на окружающую среду. Учитывая негативное воздействие избытка азота на климат и окружающую среду, нам нужно выращивать пшеницу более устойчиво», — говорит профессор, доктор Франк Эверт, научный директор ZALF и соавтор исследования.
Среди решений, обсуждаемых авторами, — выведение сортов пшеницы, которые лучше усваивают и используют азот. Также необходимы и другие методы, например, сочетание пшеницы с бобовыми культурами, которые могут производить азот из воздуха с помощью клубеньковых бактерий.
Однако ни одно из этих решений по отдельности не обеспечит необходимую азотную перестройку интенсивного производства пшеницы — необходима разумная интеграция агрономических, генетических и социально- экономических факторов, подчеркивают авторы работы.
Так, в имитационных моделях лучшее управление характеристиками стока и самого источника азота, то есть оптимизированного пшеничного поля, увеличили урожайность на 16% при текущих внесениях азотных удобрений как при нынешнем климате, так и при сценариях изменения климата середины века.
