Исследователи из Института прикладной экологии Китайской академии наук разработали новую экологически чистую добавку к удобрениям, которая значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур и снижает выбросы вредных газов.
Основные результаты исследования
Исследование, [опубликованное](https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167198725002223) в журнале Soil & Tillage Research, представляет собой значительный шаг вперёд в области [устойчивого сельского хозяйства](https://phys.org/tags/sustainable+agriculture/) и управления азотом в почве.
Описание добавки
Добавка, 2-циклопентен-1-он (CCO), представляет собой соединение растительного происхождения, которое действует как ингибитор азота двойного действия. Она замедляет трансформацию и потерю азота в почве, тем самым повышая эффективность использования азота.
По сравнению с обычными ингибиторами, такими как NBPT (N-бутилтиophosphoric триамид) и DMPP (3,4-диметилпиразол фосфат), которые сталкиваются с постоянными проблемами, включая быструю деградацию, высокие производственные затраты и экологические проблемы, CCO предлагает более экологичную и потенциально более эффективную альтернативу.
Эффективность добавки
Для оценки эффективности CCO исследовательская группа провела полевые испытания и метагеномное секвенирование на Национальной станции наблюдения за агроэкосистемами в Шэньяне, сравнивая CCO с традиционными формулами азотных ингибиторов (ND), сочетающими NBPT и DMPP.
Результаты показали, что обе обработки снизили потери азота и [выбросы парниковых газов](https://phys.org/tags/greenhouse+gas+emissions/), одновременно повысив [урожайность](https://phys.org/tags/crop+yields/). В частности, обработка CCO и ND подавляла улетучивание аммиака (NH₃), снижала выбросы закиси азота (N₂O) и [углекислого газа](https://phys.org/tags/carbon+dioxide/) (CO₂) и повышала способность почвы поглощать метан (CH₄).
Однако две обработки значительно различались по своим основным молекулярным механизмам. В то время как обработка ND в первую очередь модулировала экспрессию генов, участвующих в круговороте азота, таких как amoB, nirS и nisK, обработка CCO оказывала более сильное регуляторное воздействие на гены, такие как norB и nirD, которые непосредственно участвуют в денитрификации.
Влияние на микробные сообщества
Кроме того, метагеномный анализ показал, что CCO уникальным образом влияет на микробные сообщества почвы и ключевые пути метаболизма азота. Заметные изменения включали сдвиги в численности микробных родов, таких как Nocardioides и Nitrospira, а также изменения в экспрессии путей KEGG, таких как субъединица переноса электронов ассимиляционной нитратредуктазы (K00360) и малая субъединица НАДН-зависимой нитритредуктазы (K00363).
Этот прорыв не только обогащает портфель зелёных ингибирующих материалов, но и представляет собой важное достижение в понимании микробиологических основ эффективности удобрений.
По словам исследователей, исследование укрепляет международные позиции Китая в области экологически чистых технологий удобрений и закладывает прочную основу для будущей разработки устойчивых стабилизированных удобрений. Поскольку сельское хозяйство сталкивается с растущим давлением по сокращению своего [углеродного следа](https://phys.org/tags/carbon+footprint/), инновации, подобные CCO, предлагают жизненно важные инструменты для перехода к более экологичному сельскому хозяйству.
Предоставлено [Chinese Academy of Sciences](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)