«В связи с глобально ограниченной доступностью запасов фосфора, основанных на фосфоритах, в своей работе мы уделили внимание возможностям использования органических источников P, таких как дигестат, мясокостная мука и навоз. Хотя содержание P в этих органических источниках является высоким, не весь фосфор находится в растворимой форме и, таким образом, непосредственно не доступен для растений», - пишут ученые в статье, опубликованной на портале MDPI.
Например, мясокостная мука содержит примерно 20–30% P в виде гидроксилапатита с низкой биодоступностью.
Но при этом, гидроксилапатит более доступен растениям в кислых почвах, чем в известковых или щелочных, а также в присутствии микоризных грибов почвы.
Происхождение исходного сырья дигестата влияет на содержание Р и его растворимость. Например, дигестат на основе осадка сточных вод может содержать адсорбенты оксида алюминия и ферросульфата – оба они снижают биодоступность фосфора.
Добавленный фосфор способен накапливаться в сельскохозяйственных почвах. Ионы P могут адсорбироваться и осаждаться на положительно заряженные минералы, такие как оксиды кальция (Ca), железа (Fe) и алюминия (Al).
Около 80–90% внесенного фосфора задерживается и сорбируется частицами почвы. Поток питательных веществ в почве-растительной системе контролируется сложными взаимодействиями между корнями растений, почвенными микроорганизмами, химическими реакциями и путями утраты. Доступность почвы P для корней растений контролируется концентрацией фосфат-ионов в почвенном растворе и способностью почвы пополнять эти ионы, когда корни растений удаляют их.
Многие важные культуры, зерновые и масличные, чувствительны к доступности фосфора на ранних стадиях роста.
Наиболее критическим периодом обычно является период со второй по четвертую неделю роста, когда у проростков заканчивается запас фосфора из семян.
Дефицит фосфора задерживает фенологическое развитие, ограничивает производство побегов и развитие вторичных корней, а также уменьшает как размер растений, так и накопление биомассы.
В среде с ограниченным фосфором растения обладают адаптивными реакциями для повышения подвижности P в почве для увеличения его поглощени.
Эти ответы включают изменение pH ризосферы путем экссудации P-мобилизующих соединений (протоны, органические кислоты и фосфатазы) из корней, изменения в архитектуре и морфологии корней (длина и число случайных корней), пролиферация корневых волосков и симбиозы с микробами, такими как микоризные грибы и бактерии.
Как пример, кукуруза быстро развивает внутрирадикальную микоризу, но также усиливает боковое укоренение как ответ на ограничение фосфора.
Точно так же гречиха обладает большой способностью размножаться своими корнями в условиях дефицита фосфора, а также увеличивает активность фосфатазы на поверхности корня и выделяет органические кислоты и фенольные соединения, чтобы снизить pH почвы для повышения доступности фосфора.
Белый люпин способен регулировать свою корневую архитектуру, формируя специализированные корневые структуры, то есть протеоидные корни, регулируя физиологические процессы и выделяя лимонную кислоту, чтобы максимизировать захват P-ионов.
Известно, что кукуруза, пшеница и рапс выделяют яблочную кислоту из своих корней при дефиците питательных веществ.
Масличный рапс тоже способен высвобождать фосфатазы для расщепления органических фосфатаз и повышения доступности Р, для пролиферации корневой системы. Однако, рапс синтезирует растворимые и летучие соединения, которые уменьшают прорастание спор и расширение гиф микоризных грибов, и, таким образом, считается немикоризным растением.
Цель этого исследования состояла в том, чтобы оценить ранний рост и реакцию поглощения фосфора следующими культурами: гречиха, кукуруза, масличный рапс, пшеница спельта и белый люпин. Дополнительная цель - оценить возникновение микоризы в корнях. Источники фосфора, использованные в этом исследовании, были выбраны на основе различной биодоступности P: химический P, мясокостная мука и дигестат на основе обработанного ферросульфатом ила.
Гипотеза заключалась в том, что виды сельскохозяйственных культур с различными стратегиями поглощения Р, особенно с корневыми экссудатами и микоризой, могут использовать фосфор в мясокостной муке для своего раннего роста.
Растения выращивали в горшках, содержащих песчаную почву с химическими питательными веществами, либо в качестве подкормки применялись только мясокостная мука и дигестат.
Через тридцать дней посевные растения были собраны и проанализированы стадия роста, значение развития, биомасса, содержание фосфора в растениях, колонизация корней эндомикоризой и рН почвы, а также количество спор грибов в почве. Все виды показали взаимодействие с источниками P по измеренным признакам, за исключением pH ризосферы.
Высокая биомасса была зарегистрирована у всех видов с фосфорными подкормками по сравнению с контролем без внесения обработки. Гречиха и спельта показали самое высокое поглощение фосфора из мясокостной муки. При дигестате был улучшенный микоризный симбиоз по сравнению с мясокостной мукой и синтетическим удобрением.
«Следовательно, органические источники фосфора представляют собой жизнеспособную альтернативу для замены неорганических фосфорных удобрений в АПК при надлежащим проектированием систем посева. Тем не менее, нужны дополнительные исследования в поле», - заключают авторы.
(Источник: www.mdpi.com).
