Пшеница и фосфорные удобрения: в поисках баланса

Об этом пишет agroxxi.ru ссылаясь на релиз Queen Mary University of London.

Хотя интенсификация сельского хозяйства за счет применения все большего количества удобрений обычно приводила к повышению урожайности с гектара для многих культур (например, пшеницы, риса, кукурузы и сои) по всему миру, в последние годы урожайность замедлялась, стагнировала или даже снижалась для некоторых культур в зависимости от места их выращивания.

Такие наблюдения, возможно, удивительны, учитывая, что применение удобрений увеличилось в четыре раза с 1965 года, при этом в 2021 году во всем мире было использовано 109 миллионов метрических тонн азота (N) и 48 миллионов метрических тонн фосфора (P) (Международная ассоциация производителей удобрений, 2023.

Кроме того, примечательно, что типичное массовое соотношение, при котором применяются основные питательные вещества азота (N) и фосфора (P), также возросло с массового соотношения N:P ~1:2 в 1965 году до ~2:3 в 2021 году (Международная ассоциация производителей удобрений,  2023), несмотря на то, что оба соотношения очень богаты P по сравнению с растительными тканями.

Учитывая, что азотные и фосфорные удобрения являются основной и растущей статьей расходов для фермеров и потребителей, способствуют образованию парниковых газов (как при их производстве, так и при снижении содержания углерода в почве) и приводят к стоку, наносящему ущерб экосистемам, крайне важно, чтобы они применялись на соответствующем уровне и в соотношении N:P. Это оптимизирует их воздействие на урожайность и обеспечит продовольственную безопасность, одновременно минимизируя их негативное воздействие на окружающую среду.

Пшеница является одним из важнейших видов сельскохозяйственных культур, используемым как для потребления человеком, так и в качестве корма для скота. Огромное мировое производство пшеницы было достигнуто за счет применения удобрений, так что только на производство пшеницы уходит 18,2% мирового запаса N. До сих пор большинство исследований, направленных на повышение эффективности использования питательных веществ N и P, были сосредоточены, например, на селекции для увеличения соотношения корней и побегов, корректировке типа и способа внесения удобрений или улучшении усвоения N или P, например, путем увеличения экспрессии транспортеров фосфата.

Команда исследователей из Лондонского университета королевы Марии и Королевского ботанического сада в своей работе, опубликованной в журнале «Продовольственная и энергетическая безопасность», сосредоточила внимание на том, как соотношение вносимых азота и фосфора влияет на эффективность производства биомассы и семян.

«Изучая растения пшеницы, выращенные в горшках, мы установили, что пшеница использует азотные и фосфорные удобрения в соотношении 21 атом азота на один атом фосфора, то есть азот и фосфор в соотношении 21:1, и любой азот или фосфор вне этого соотношения тратится впустую, поскольку не повышает урожайность пшеницы. Эта закономерность, вероятно, применима ко всем культурам.

В настоящее время глобальное использование удобрений имеет соотношение N:P от 2,1:1 до 4,3:1, что значительно превышает оптимальный уровень. Эти отходы накапливаются в почвах и водоемах, нанося вред окружающей среде и увеличивая расходы для фермеров и потребителей. При этом, в отличие от азота, фосфор является конечным ресурсом. Если эти выводы верны для сельского хозяйства, резкое сокращение потребления фосфора может принести пользу фермерам, окружающей среде и обществу без ущерба для урожайности», — рассказывает профессор Эндрю Лейтч из Лондонского университета королевы Марии.

Профессор Марк Триммер из Лондонского университета королевы Марии добавил: «Сток удобрений опустошает нашу окружающую среду. Сокращение выбросов фосфора может значительно улучшить биоразнообразие и здоровье экосистемы, не влияя на производство сельскохозяйственных культур».

Доктор Илья Лейтч из Королевских ботанических садов Кью прокомментировал: «Сорок пять процентов видов цветковых растений находятся под угрозой. Избыток удобрений является основным фактором. Наше исследование может помочь фермерам сократить использование удобрений, экономя деньги и заботясь об окружающей среде».

Современные композитные удобрения обычно поставляются с гораздо более высоким содержанием P, чем соотношение 21N:1P, что потенциально приводит к огромным глобальным потерям P, конечного ресурса, со всеми сопутствующими расходами для фермера, потребителя и окружающей среды, заключили исследователи.