Grâul poate chiar să păstreze îngrășământul și să reducă emisiile de azot

Økologisk Nu
Grâul poate chiar să păstreze îngrășământul și să reducă emisiile de azot

Hrișca nu este doar una dintre cele mai importante culturi din lume. Este, de asemenea, mult mai șireată decât cred majoritatea oamenilor. Cercetări noi de la Universitatea din Aarhus arată că plantele de grâu se ajută activ singure să păstreze azotul, unul dintre cele mai importante și problematice nutrienți din agricultură. Ele o fac cu ajutorul chimiei. Universitatea menționează acest lucru într-un comunicat de presă. Sub pământ, rădăcinile eliberează în mod natural substanțe care încetinesc microorganismele care altfel transformă azotul în forme care dispar ușor din sol. Rezultatul este simplu: mai mult azot rămâne în sol și mai puțin se pierde în mediu. O problemă majoră în agricultura modernă Azotul este esențial pentru creșterea culturilor. Dar sistemul este ineficient. Astăzi, plantele absorb mai puțin de jumătate din fertilizantul aplicat pe câmpuri. Restul se pierde: ca scurgere în mediul acvatic sau ca oxid de azot, un gaz cu potențial de efect de seră De aceea, agricultura a încercat de decenii să găsească soluții. O posibilitate a fost utilizarea unor inhibitori chimici ai nitrificării. Aceștia pot reduce pierderea de azot, dar sunt scumpi, trebuie folosiți repetat și pot afecta viața din sol. Dar ce-ar fi dacă plantele ar putea face singure această muncă? Exact asta au descoperit cercetătorii recent. Fenomenul se numește inhibiție biologică a nitrificării (BNI), și se referă la capacitatea plantelor de a-și regla singure azotul din sol. „Plantele nu sunt pasive,” explică postdoctorandul Purna Kumar Khatri de la Institutul de Agroecologie de la Universitatea din Aarhus. „Ele luptă activ pentru nutrienți. Și au strategii mult mai avansate decât am crezut mult timp.” Un limbaj chimic în sol În centrul atenției se află un grup de substanțe naturale cu denumirea tehnică de benzoxazinoide. Acestea se găsesc în cereale precum grâu, porumb și secară și au fost cunoscute de mult timp pentru protecția plantelor împotriva dăunătorilor și buruienilor. Acum, cercetările arată că unele dintre ele încetinesc și bacteriile responsabile de nitrificare: procesul prin care azotul devine mai volatil și mai ușor de pierdut. Cu alte cuvinte: planta influențează activ solul său. În experiment, cercetătorii au comparat diferite soiuri de grâu. Unele aveau o caracteristică genetică specială care le făcea mai eficiente în a secreta substanțele active din rădăcini. Rezultatul a fost clar: aceste linii de grâu puteau inhiba nitrificarea într-un grad mult mai mare. Alte studii sugerează că astfel de caracteristici pot reduce pierderile de azot cu până la 20-30%. În același timp, primele teste pe teren indică faptul că acest lucru nu afectează randamentul. „Dacă putem crește eficiența utilizării azotului cu doar aproximativ zece procente în practică, va avea efecte enorme atât din punct de vedere economic, cât și pentru mediu,” spune Khatri. O soluție care crește în câmp Unul dintre avantajele mecanismului plantelor este precizia. În timp ce substanțele chimice sunt aplicate în doze mari, planta eliberează singură cantități mici exact acolo unde rădăcinile se dezvoltă. Astfel, soluția devine mai precisă și potențial mai blândă pentru ecosistemul solului. Cercetătorii lucrează acum pentru a transforma această cunoaștere chimică în ameliorare genetică a plantelor. Scopul este de a dezvolta soiuri de grâu și mai eficiente în a-și păstra singure azotul. Dacă va reuși, culturile viitorului pot: necesita mai puțin fertilizant reduce impactul asupra climei și, în același timp, asigura recolte stabile „Aici, chimia întâlnește genetica,” spune Khatri și adaugă: „Când înțelegem mecanismele, le putem și îmbunătăți.”

Wheat is not just one of the world's most important crops. It is also far more cunning than most people think.

New research from Aarhus University shows that wheat plants actively help themselves retain nitrogen, one of agriculture's most important and problematic nutrients.

They do this with chemistry. This is stated by the university in a press release.

Underground, the roots naturally release substances that inhibit the microorganisms that otherwise convert nitrogen into forms that easily disappear from the soil.

The result is simple: More nitrogen remains in the soil and less is lost to the environment.

A major problem in modern agriculture

Nitrogen is essential for crop growth. But the system is inefficient. Today, plants absorb less than half of the fertilizer applied to the fields. The rest disappears:

For decades, agriculture has tried to find solutions. One option has been chemical nitrification inhibitors. They can slow nitrogen loss, but they are expensive, need to be used repeatedly, and can affect soil life. But what if the plants themselves could do the work?

This is exactly what researchers have now gained better insight into.

The phenomenon is called biological nitrification inhibition (BNI), and it encompasses plants' ability to regulate nitrogen in the soil themselves.

“Plants are not passive,” explains postdoc Purna Kumar Khatri from the Department of Agroecology at Aarhus University.

“They actively fight for nutrients. And they have much more advanced strategies than we have long been aware of.”

A chemical language in the soil

At the center is a group of natural substances with the somewhat technical name benzoxazinoids. They are found in grains like wheat, maize, and rye and have long been known to protect plants against pests and weeds.

Now, research shows that several of them also inhibit bacteria responsible for nitrification: the process where nitrogen becomes more volatile and easier to lost. In other words: the plant actively influences its own soil.

In the experiment, researchers compared different types of wheat. Some had a special genetic trait that makes them better at secreting these active substances from the roots.

The result was clear: these wheat lines could significantly inhibit nitrification.

Other studies suggest that such traits can reduce nitrogen loss by up to 20–30 percent. At the same time, initial field trials indicate that this does not affect yields.

“If we can just increase nitrogen use efficiency by about ten percent in practice, it will have enormous effects both economically and environmentally,” says Purna Kumar Khatri.

A solution that grows in the field

One of the advantages of the plants' own mechanism is precision.

While chemical agents are added in large doses, the plant itself releases small amounts exactly where the roots grow. This makes the solution both more targeted and potentially gentler on the soil ecosystem.

The researchers are now working on translating this chemical knowledge into plant breeding. The goal is to develop wheat varieties that are even better at retaining nitrogen themselves.

If successful, future crops could:

“This is where chemistry meets genetics,” says Purna Kumar Khatri, and adds:

“When we understand the mechanisms, we can also start to improve them.”