Полевая прививка – что общего между агроконсультантами и медицинскими работниками
О том, куда движется наука в инокуляции растений, рассказывает Горд Лезерс в статье, опубликованной на канадском агропортале Мanitoba Сo-operator.
…Барни Геддес, доцент программы микробиологических наук в Университете штата Северная Дакота, любит рассказывать коллегам-исследователям в сфере здравоохранения, насколько важным было открытие производства синтетических азотных удобрений. По его мнению, с точки зрения спасенных человеческих жизней, это оказало большее влияние, чем все инновации, созданные медицинской наукой, вместе взятые.
- Это довольно интересно, если сопоставить цифры, ведь, по правде говоря, половина мира на самом деле «питается» синтетическими удобрениями, - говорит он.
Синтетические удобрения являются продолжением биологических отношений, восходящих к архейскому эону (между 4000 и 2500 миллионов лет назад), когда первые простые микробы научились расщеплять атмосферный азот и связывать его с водородом. Этот ранний навык позволил им производить белок и сделал возможной всю жизнь на Земле, и человечество совершило сельскохозяйственную революцию, когда научилось фиксировать азот синтетическим путем.
- Теперь проблема в том, что синтетические азотные удобрения становятся очень дорогим ресурсом для фермеров, - продолжает Геддес. - На стоимость азота влияет множество факторов, от экологических требований до мировой политики и внутренней политики правительства разных стран. Например, в Канаде существует план правительства по сокращению выбросов азотных удобрений, измеренных в 2020 году, на 30 процентов к концу десятилетия. Фермеров подталкивают к поиску новых подходов к управлению азотом, сохраняя при этом урожайность культур.
В исследовательской программе Северной Дакоты Геддес работает с бобовыми, исследуя их способность превращать атмосферный азот в пригодные для использования питательные вещества через корневые клубеньки. Точнее, все дело в бактериях ризобиях, которые делают возможной фиксацию азота.
Геддес и его команда подробно изучают бактерии бобовых ризобий в надежде, что они смогут научиться использовать их более эффективно. Так, они хотят ввести в тестирование почвы биологические параметры, помогая фермерам и консультантам принимать более обоснованные решения в зависимости от поля.
- Агрономические результаты наших программ сосредоточены на двух основных вопросах, - говорит он. - Во-первых, можем ли мы указать фермерам, когда нужно инокулировать, то есть прививать свои поля и когда они могут ожидать преимуществ от прививки? Во-вторых, можем ли мы улучшить существующие технологии и максимизировать преимущества, получаемые от прививки?
Здесь следует учитывать, что каждая культура требует определенного вида ризобий. Соя, например, ассоциируется с бактериями Bradyrhizobium, а нуту нужны Mesorhizobium. По словам Геддеса, эти уникальные отношения заслуживают отдельного рассмотрения.
- Пойдем далее. Итак, коммерческий инокулянт поставляет правильный ризобий для нужного урожая. Однако, поскольку этот продукт является живым организмом, надо понимать, как долго сохраняется устойчивая популяция после урожая сои? Нужно ли фермерам прививать повторно? Те же вопросы, что и в медицине. Некоторые люди сказали бы, что вы регулярно должны делать прививку. Точно так же, как прививка, стимулирующая выработку иммунитета, обходится дешевле затрат на лечение болезни, так и инокуляция - это «дешевая страховка» здоровья поля по сравнению со стоимостью синтетических удобрений.
Исследования, проведенные в Центре расширения исследований Кэррингтона в долине Ред-Ривер в Северной Дакоте, показывают, что полевая прививка может длиться до пяти лет. И в этом случае еще одна дополнительная инокуляция может не дать повышения урожайности, потому что в почве уже есть остаточная популяция ризобий. С другой стороны, на срок действия полевой прививки влияют факторы окружающей среды.
Факторы окружающей среды также играют роль.
- Такие события, как засуха или наводнение, тяжелы для ризобий и могут привести к истощению их популяции. Почвенные условия, такие как кислый pH или соленость, затрудняют установление симбиоза между хозяином и симбионтом. Железодефицитный хлороз у соевых бобов также нарушает симбиоз и может замедлять рост клубеньков. Растение будет избегать сжигания собственной энергии для образования клубеньков, если в этом нет необходимости, например, когда азот в почве уже высок. Таким образом, биологический тест для определения нужных бактерий и их количества в поле был бы полезен для агроконсультантов и фермеров.
Может ли отрасль перейти от базовых химических испытаний почвы к области биологического анализа? Можно ли использовать тест полимеразной цепной реакции (ПЦР), аналогичный тому, что применяется для COVID-19, который позволил бы амплифицировать и анализировать небольшой генетический образец?
- Мы идем к цели по разработке анализа, с помощью которого можно количественно определить количество ризобий в данном полевом образце, - сказал Геддес. - Тест фактически ищет ДНК из целевых ризобий, и, основываясь на количестве ДНК, можно определить популяцию.
Геддес также ищет достаточный показатель популяции. Испытания в теплицах показали, что растения перестали реагировать на применение инокулянта при концентрации около 1000 ризобий на грамм сои.
- Сейчас мы переходим к полевым испытаниям, чтобы получить более точное представление о том, каковы контрольные точки и где мы можем ожидать реакции от прививки. Инокуляция не будет полной заменой синтетическим азотным удобрениям, но станет ценным инструментом. Я думаю, пора признать, что использование синтетического азота может быть ограничено в будущем. Мы думаем о точном земледелии и развитии этой революции точного земледелия. Надвигается новая волна - это включение информации о биологии почвы в точное земледелие.
(Источник: www.manitobacooperator.ca. Автор: Горд Лезерс).
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.
