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
в 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.
Источник: ФИЦ Биотехнологии РАН.