Китайское исследование: замена 15% минеральных удобрений органическими может сократить выбросы N₂O на табачных полях

Репортаж от Wedoany，Новое исследование Нанкинского сельскохозяйственного университета (Nanjing Agricultural University) показывает, что частичная замена минеральных азотных удобрений органическими помогает табаководам поддерживать активный круговорот азота в почве, одновременно снижая выбросы закиси азота (N₂O).

Азотные удобрения имеют решающее значение для производства сельскохозяйственных культур, но их чрезмерное применение приводит к деградации почвы, потере питательных веществ и выбросам закиси азота. Закись азота — это парниковый газ, чей потенциал глобального потепления за 100-летний период значительно превышает потенциал углекислого газа.

Исследование опубликовано в журнале «Nitrogen Cycling». Автор-корреспондент Чжэнцинь Сюн (Zhengqin Xiong) отмечает, что органическая замена не только снижает количество вносимых минеральных удобрений, но и изменяет микробные процессы, контролирующие производство, потребление и выделение азота в почве, создавая возможности для более климатически безопасного управления питательными веществами.

Исследователи провели эксперименты на табачных полях в городе Цюйцзин провинции Юньнань, где табак обычно выращивают на кислых краснозёмах. Эти почвы имеют ограниченное содержание органического вещества, склонны к закислению, низкой эффективности использования азота и потерям парниковых газов. В исследовании сравнивались четыре варианта внесения удобрений: только минеральные азотные удобрения, а также замена 15% минерального азота коммерческим органическим удобрением, традиционным навозом или биоорганическим удобрением, содержащим полезный гриб Trichoderma viride.

После сбора урожая табака исследователи отобрали образцы почвы и использовали метод изотопного мечения азотом-15 для отслеживания перемещения азота в различных почвенных пулах. По сравнению с внесением только минеральных удобрений, все три варианта органической замены повысили общую скорость образования нитратов, скорость образования аммония и скорость потребления аммония. Автотрофная нитрификация — микробный процесс превращения аммония в нитраты — была особенно активной в почвах с внесением навоза и биоорганического удобрения.

Несмотря на более высокую активность трансформации азота, варианты с органической заменой производили значительно меньше кумулятивной закиси азота, чем вариант с минеральными удобрениями. Ранжирование кумулятивных выбросов было следующим: минеральные удобрения, навоз, коммерческое органическое удобрение, биоорганическое удобрение, однако различия между тремя органическими вариантами не были статистически значимыми. Изотопный анализ показал, что автотрофная нитрификация была крупнейшим источником закиси азота, составляя от 60% до 67% общих выбросов в каждом варианте, но органическая замена уменьшила количество закиси азота, образующейся по этому пути.

Вариант с биоорганическим удобрением показал самую высокую скорость образования аммония и потребления нитратов, а также самые низкие кумулятивные выбросы закиси азота в эксперименте. Исследователи полагают, что биоорганическое удобрение может улучшить структуру почвы, аэрацию, доступность углерода и микробную активность, поддерживая быстрый круговорот азота при одновременном снижении доли азота, теряемой в виде закиси азота. Исследование также показало, что органическая замена изменила численность генов микроорганизмов, участвующих в процессах нитрификации и денитрификации.

Авторы отмечают, что в изотопных инкубационных экспериментах использовались более высокие дозы метки для обеспечения точности измерений, и сообщённые скорости трансформации являются потенциальными скоростями в контролируемых условиях. Однако сравнение между вариантами по-прежнему даёт убедительные доказательства того, что частичная органическая замена может улучшить динамику азота в почве и сократить выбросы закиси азота на табачных полях. Эти результаты обеспечивают практическую поддержку стратегий внесения удобрений, направленных на снижение зависимости от минерального азота, улучшение качества почвы и смягчение выбросов парниковых газов в сельском хозяйстве.