Ольга МОЖЕЙКО, «ГлавАгроном»
Почвенные микробы — это живые, работающие «барометры» здоровья почвы. Они ответственны за превращение атмосферного азота в формы, которые могут использовать растения, и за высвобождение азота обратно в воздух. Ученые не имели полного представления о том, как севооборот и обработка почвы влияют на микробиом почвы.
Используя 20-летний полевой эксперимент, ученые из Иллинойса продемонстрировали значительные риски, связанные с непрерывными севооборотами кукурузы, как для почвенного микробного сообщества, так и для здоровья окружающей среды в более широком масштабе.
«Для поддержания уровня урожайности при непрерывном выращивании кукурузы требуется больше неорганического азота, тем самым усиливая азотный цикл. Результатом этого является подкисление и потенциальное увеличение потерь азота и вредных выбросов закиси азота».
Геван Бенке - ведущий автор исследования и постдокторант-исследователь в области растениеводства
Ученые из Иллинойса впервые посадили кукурузу и сою на экспериментальной площадке в 1996 году, одни поля были полностью засажены кукурузой, другие - соей. Также в эксперименте участвовали поля с регулярно меняющимся севооборотом. В рамках каждой системы земледелия поля либо не обрабатывались, либо ежегодно подвергались плужной обработке.
Бенке проанализировал образцы почвы, взятые с каждого типа поля в 2015 и 2016 гг., извлек ДНК и измерил физические и химические свойства.
«Анализ ДНК был важен, потому что многие проблемы связаны с циклом азота, будь то выбросы закиси азота, выщелачивание нитратов в водные объекты или просто токсичное накопление азота в почве. Поэтому мы изучали гены и микробные группы, связанные с фиксацией, нитрификацией и денитрификацией».
Геван Бенке - ведущий автор исследования и постдокторант-исследователь в области растениеводства
Процесс микробной нитрификации превращает аммиачное удобрение в нитрат, гораздо более подвижную форму, связанную с выщелачиванием. Денитрификация, с другой стороны, превращает нитрат в газообразные формы, включая азот и закись азота, мощный парниковый газ.
Собрав все данные вместе, исследователи обнаружили, что непрерывный посев кукурузы увеличил содержание органических веществ в почве и ее кислотность, а также привел к увеличению количества микробов, участвующих как в нитрификации, так и в денитрификации. Исследователи обнаружили противоположную картину на полях с непрерывным посевом сои и получили промежуточные результаты в севооборотах кукуруза-соя.
«Предыдущие исследования показали, что кукуруза постоянно выбрасывает больше парниковых газов, но наше исследование объяснило, почему именно на микробном уровне».
Геван Бенке - ведущий автор исследования и постдокторант-исследователь в области растениеводства
No-till управление увеличило содержание органических веществ в почве, что привело к повышению ее кислотности и увеличению бактерий, которые превращают аммиак в нитрат.
«Азот остается на почве в полях с бесплужной обработкой, в то время как обработка почвы действительно может распространить этот азот в верхних 10 см. Однако сама по себе обработка почвы не была таким мощным толчком для микробного изобилия, как применяющаяся технология севооборота».
Геван Бенке - ведущий автор исследования и постдокторант-исследователь в области растениеводства
Первое в своем роде исследование не только предоставляет важную фундаментальную информацию о здоровье почв в агрономических системах, но и создает основу для будущих исследований.
Узнавайте первыми самые актуальные новости сельского хозяйства России и мира на нашем сайте «ГлавАгроном».
