Pszenica może sama zatrzymać nawóz i zmniejszyć emisję azotu

Pszenica nie jest tylko jednym z najważniejszych zbóż na świecie. Jest również znacznie bardziej sprytna, niż większość ludzi myśli.

Nowe badania z Uniwersytetu w Aarhus pokazują, że rośliny pszenicy aktywnie pomagają sobie same w zatrzymywaniu azotu, jednego z najważniejszych i najbardziej problematycznych składników odżywczych w rolnictwie.

Robią to za pomocą chemii. Takie informacje podaje uniwersytet w komunikacie prasowym.

Pod ziemią korzenie naturalnie wydzielają substancje, które hamują mikroorganizmy, które inaczej przekształcałyby azot w formy łatwo znikające z gleby.

Efekt jest prosty: więcej azotu pozostaje w glebie, a mniej ucieka do środowiska.

Duży problem we współczesnym rolnictwie

Azot jest kluczowy dla wzrostu roślin. Jednak system jest nieefektywny. Obecnie rośliny pobierają mniej niż połowę nawozu dodawanego do pól. Reszta znika:

• wypłukując się do środowiska wodnego

• lub jako podtlenek azotu, silny gaz cieplarniany

Dlatego rolnictwo od dziesięcioleci próbowało znaleźć rozwiązania. Jedną z możliwości były chemiczne tak zwane inhibitory nitrifikacji. Mogą one hamować utratę azotu, ale są drogie, trzeba je stosować wielokrotnie i mogą wpływać na życie w glebie. Ale co, jeśli same rośliny mogłyby wykonać tę pracę?

Dokładnie to właśnie naukowcy teraz lepiej zrozumieli.

Zjawisko to nazywa się biologicznym hamowaniem nitrifikacji (BNI) i obejmuje zdolność roślin do samodzielnej regulacji azotu w glebie.

„Rośliny nie są pasywne,” wyjaśnia postdoktorant Purna Kumar Khatri z Instytutu Agroekologii na Uniwersytecie w Aarhus.

„Aktywnie walczą o składniki odżywcze. I mają znacznie bardziej zaawansowane strategie, niż długo sądziliśmy.”

Chemiczny język w glebie

W centrum znajduje się grupa naturalnych substancji o nieco technicznej nazwie benzoksazynoidy. Występują w zbożach, takich jak pszenica, kukurydza i żyto, i od dawna są znane z ochrony roślin przed szkodnikami i chwastami.

Teraz badania pokazują, że niektóre z nich również hamują bakterie odpowiedzialne za nitrifikację: proces, w którym azot staje się bardziej lotny i łatwiej ucieka. Innymi słowy: roślina aktywnie wpływa na własną glebę.

W eksperymencie naukowcy porównywali różne typy pszenicy. Niektóre miały szczególną cechę genetyczną, która czyniła je lepszymi w wydzielaniu aktywnych substancji z korzeni.

Efekt był wyraźny: te linie pszenicy mogły znacznie bardziej hamować nitrifikację.

Inne badania wskazują, że takie cechy mogą zmniejszyć straty azotu nawet o 20–30 proc. Jednocześnie pierwsze pola doświadczalne sugerują, że nie wpływa to na plony.

„Jeśli tylko uda nam się zwiększyć wykorzystanie azotu o około dziesięć procent w praktyce, będzie to miało ogromne znaczenie zarówno dla gospodarki, jak i dla środowiska,” mówi Purna Kumar Khatri.

Rozwiązanie rosnące w polu

Jedną z zalet mechanizmu roślin jest precyzja.

Podczas gdy chemiczne środki są dodawane w dużych dawkach, roślina sama wydziela małe ilości dokładnie tam, gdzie rosną korzenie. To sprawia, że rozwiązanie jest zarówno bardziej celowe, jak i potencjalnie bardziej łagodne dla ekosystemu gleby.

Naukowcy pracują teraz nad przekształceniem tej wiedzy chemicznej w hodowlę roślin. Celem jest opracowanie odmian pszenicy, które będą jeszcze lepsze w samodzielnym zatrzymywaniu azotu.

Jeśli się to uda, przyszłe plony:

• będą wymagały mniej nawozów

• zmniejszą wpływ na klimat

• i jednocześnie zapewnią stabilne plony

„Tu spotyka się chemia z genetyką,” mówi Purna Kumar Khatri i dodaje:

„Kiedy zrozumiemy mechanizmy, możemy je także zacząć ulepszać.”