Минерал апатит и микроорганизмы помогут растениям избежать недостатка фосфора
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН определили, что одновременное внесение в почву апатита и почвенных микроорганизмов рода Bacillus позволяет повысить доступность фосфора для растений.
В почвах фосфор фиксируется в виде нерастворимых фосфатов, поэтому растения должны постоянно получать фосфор за счет химических удобрений. Однако только небольшое количество дополнительного фосфора используется растениями, в то время как большая его часть депонируется в почве. Широкое применение химических удобрений негативно влияет на плодородие почвы и развитие растений, а также на водные ресурсы, вызывая их эвтрофикацию. Предложенный подход послужит экологически безопасной альтернативой химическим удобрениям, приводящим к загрязнению почв и водоемов.
Результаты исследования опубликованы журнале Agronomy.
Работа выполнена в рамках проекта научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего» и поддержана национальным проектом «Наука и университеты».
Фосфор жизненно необходим всем живым организмам, поскольку он входит в состав молекул ДНК и РНК, а также АТФ — универсального источника энергии в клетке. Растения получают фосфор из почвы вместе с водой, однако до 99,9% содержащегося в грунте фосфора входит в состав нерастворимых, а значит и недоступных к поглощению минералов, например, апатита, фосфорита, алюмосиликатов и других. В связи с этим сельскохозяйственные культуры часто испытывают недостаток фосфора, который сказывается на их росте и продуктивности.
Наиболее простым решением проблемы считается внесение в почвы фосфорных удобрений. Однако, с другой стороны, использование химических удобрений снижает плодородие почв и может привести к загрязнению водоемов, поэтому использование удобрений в сельском хозяйстве стараются ограничивать. Альтернативный подход, исследуемый на протяжении последних семидесяти лет, предполагает использование почвенных фосфатсолюбилизирующих микроорганизмов — бактерий, способных химическим путем переводить соединения фосфора из нерастворимого состояния в растворимое, тем самым делая их доступными для растений.
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН совместно с ВНИИСХМ и ПАО «ФосАгро» предложили новый подход, при котором фосфатсолюбилизирующие микроорганизмы вносятся в почву совместно с апатитом, который должен служить дополнительным источником фосфора и тем самым повышать эффективность химических превращений, осуществляемых бактериями. Авторы использовали три штамма микроорганизмов: Bacillus subtilis, Bacillus velezensis и Bacillus megaterium, известные своей способностью переводить фосфор в доступную для растений форму.
Исследователи провели эксперимент с выращиванием райграса — травянистого растения, повсеместно используемого в качестве кормового сырья и для озеленения. Авторы провели вегетационный опыт по выращиванию этого злака на обедненной дерново-подзолистой почве, для которой характерно низкое содержание доступного фосфора, с добавлением апатита и фосфатсолюбилизирующих микроорганизмов. При этом образцы отличались сочетаниями внесенных в них бактериальных культур, а также размером частиц апатита (мелкого и крупного помола).
Оказалось, что совместное внесение минерала и бактерий в почву до 17% ускорило рост растений и набор ими биомассы. При этом расчеты показали, что при использовании апатита мелкой фракции растения эффективнее поглощали фосфор из почвы. Однако наибольший эффект, когда использование фосфора райграсом возросло на 13%, наблюдался при одновременном использовании крупных гранул минерала и консорциума всех трех штаммов микроорганизмов.
Проведенное исследование показало, что биологизированный апатит в сочетании с фосфатсолюбилизирующими микроорганизмами действительно помогает повысить доступность фосфора для растений. Кроме того, эксперименты позволили авторам определить сочетание этих компонентов, наилучшим образом влияющее на рост исследуемых растений.
Сельское хозяйство, ветеринария, зоотехния, агрономия, агроинженерия, пищевые технологии
