Исследователи изучают влияние уровня азота в условиях ограниченного орошения
Поскольку фермеры сталкиваются с усилением засухи, ограниченное орошение стало важнейшей стратегией выращивания сельскохозяйственных культур с меньшим количеством воды. Однако этот подход поднимает вопрос о том, как следует корректировать другие вводимые ресурсы, особенно азот, для оптимизации здоровья сельскохозяйственных культур и урожайности. Группа ученых из Службы сельскохозяйственных исследований (ARS) углубилась в этот вопрос, чтобы предоставить фермерам рекомендации по управлению уровнем азота в условиях ограниченности воды.
Важность азота для роста сельскохозяйственных культур
Азот необходим для роста растений, играя ключевую роль в фотосинтезе и общем развитии растений. Традиционно фермеры применяют азотные удобрения, исходя из предположения, что большее количество удобрений компенсирует снижение доступности воды. Однако недавнее исследование ученых ARS предполагает, что эта стратегия может быть ошибочной.
Результаты исследований взаимодействия азота и воды
В своем исследовании исследователи ARS провели несколько экспериментов, чтобы понять влияние различных уровней воды и азота на урожайность сельскохозяйственных культур, сток азота и выбросы парниковых газов. Удивительно, но результаты показали, что даже небольшой избыток азота может отрицательно повлиять на урожайность. Это открытие побудило исследователей рекомендовать использовать только минимально необходимое количество азота, когда вода ограничена, особенно с учетом растущей стоимости удобрений.
«По сути, вы оставляете после себя скопление азота, который так или иначе попадет в окружающую среду», — объяснила Луиза Комас, физиолог научно-исследовательского предприятия в Отделе исследований систем управления водными ресурсами и систем в Форт-Коллинзе, штат Колорадо. «Это двойной негатив для продюсер. Они платят за азот, и по мере того, как эти затраты растут, они платят за то, что на самом деле вредит их прибыли».
Эффективные стратегии применения азота
Чтобы свести к минимуму потери азота, исследователи экспериментировали с раздельным внесением азота — внесение удобрений несколькими небольшими порциями с течением времени. Этот метод позволяет согласовать доступность азота с потребностями растений, снижая риск потери азота по сравнению с традиционными методами разбрасывания, при которых удобрения вносятся в начале вегетационного периода, когда растения менее способны его усваивать.
«Преимущество раздельного применения заключается в том, что вы соответствуете потребностям завода. Распространение обычно начинается довольно рано, либо перед посадкой, либо когда растения еще совсем маленькие, поэтому у растения меньше возможностей поглощать азот и увеличивается риск его потерь», — отметила Кэтрин Стюарт, почвовед-исследователь из Soil. Отдел управления и исследования сахарной свеклы в Форт-Коллинзе, Колорадо.
Экологические и экономические преимущества
Исследование также подчеркнуло экологические преимущества надлежащего регулирования уровня азота в условиях пониженного уровня воды. Команда наблюдала более низкие выбросы парниковых газов при использовании систем дефицитного орошения и капельного орошения по сравнению с другими методами.
Кроме того, исследование выявило значительное увеличение содержания азота в глубине профиля почвы (30-90 см) в условиях ограниченной доступности воды. Этот результат подчеркивает важность точного внесения удобрений для минимизации потерь азота в окружающую среду и предполагает потенциальный пересмотр текущих рекомендаций по азоту.
Направления будущих исследований
Заглядывая в будущее, команда ARS стремится лучше понять естественные почвенные процессы, которые снабжают растения азотом. Их особенно интересует, как корневые системы растений, почвенные микробы и взаимодействие азота и воды с углеродом способствуют доступности азота.
«То, как растения взаимодействуют через свою корневую систему, как они поддерживают микробы и как азот и вода взаимодействуют с углеродом, поступающим из растений в этих процессах, является очень важной частью этого уравнения», — сказал Комас. «В конечном итоге нам бы хотелось меньше вносить удобрений и иметь возможность больше использовать эти естественные процессы».
Сотрудничая с исследователями из Университета штата Колорадо, команда продолжает изучать эти сложные взаимодействия для разработки более устойчивых методов ведения сельского хозяйства.
