Утримувати азот в ґрунті та перешкоджати його втратам через викиди N₂O дозволяє внесення марганцевого біочару

Водночас цей матеріал спрямував більшу частину нітратів у мікробний процес, що сприяє утриманню азоту в ґрунті. Дослідження пропонує технологічне рішення для подолання однієї з найбільш витратних проблем, пов’язаних із використанням добрив — втрат азоту.

Значна частина азоту, який вносять аграрії, не засвоюється сільськогосподарськими культурами. У перезволожених ґрунтах, наприклад на рисових полях, денітрифікуючі бактерії перетворюють більшу частину нітратів на газоподібні сполуки, зокрема на оксид азоту (N₂O) — парниковий газ, чий вплив на клімат приблизно у 300 разів потужніший, ніж у вуглекислого газу. Такі втрати означають як економічні збитки для аграріїв, так і додаткове навантаження у вигляді викидів парникових газів.

Читати також: Біочар — рішення для сільського господарства, енергетики та екології

Альтернативний мікробний процес — дисиміляційне відновлення нітратів до амонію (DNRA) — перетворює нітрати на амоній. Амоній краще зв’язується з частинками ґрунту і залишається доступним для рослин. Проблема полягає в тому, що для процесу DNRA потрібна велика кількість електронів, тому він зазвичай програє конкуренцію денітрифікації. Дослідники поставили собі за мету змінити цей баланс.

Науковці збагатили біовугілля з пшеничної соломи марганцем — елементом, який легко змінює ступінь окиснення і може переносити електрони до мікроорганізмів. Основні результати дослідження:

• Марганцеве біовугілля збільшило ємність обміну електронами приблизно на 80% порівняно зі звичайним (немодифікованим) біочаром.
• Активність процесу DNRA зросла в 2,9 рази порівняно з необробленим ґрунтом.
• Частка нітратів, що відновлюються шляхом DNRA, збільшилася з 2,0% до 10,8%.
• Сумарні викиди N₂O знизилися з 17,6 до 1,9 міліграма азоту на кілограм сухого ґрунту.

Крім того, така обробка змінила склад бактеріальної спільноти, сприяючи розвитку груп, пов’язаних із процесом DNRA, а також посилила експресію гена nrfA — стандартного маркера перетворення нітратів на амоній. Автори знайшли докази того, що марганець мобілізував природний органічний вуглець ґрунту як додатковий донор електронів, без вимірюваних втрат вуглецю протягом інкубаційного періоду.

«Покращення здатності біовугілля переносити електрони може спонукати мікроби зберігати азот, а не дозволяти йому витікати. Співавтор Шупін Цінь сказав, що робота показує, що трансформації ґрунтового азоту можна спрямувати на шляхи, які зберігають поживні речовини», — зазначив автор дослідження.

Для індустрії добрив інтерес полягає в ефективності використання азоту. Будь-яка поправка, яка зберігає більше внесеного азоту як доступного для рослин амонію, може, в принципі, дозволити виробникам утримувати врожаї з меншою кількістю продукту або скоротити викиди кожної внесеної тонни. Це важливо, оскільки покупці, регулятори та вуглецеві програми ретельно перевіряють N₂O на полях, який часто є найбільшим джерелом викидів, пов'язаних з добривами, для сільськогосподарських культур.

«Результати отримані в результаті контрольованих лабораторних інкубацій на одному рисовому ґрунті, і цифра 89% стосується лише цих експериментальних умов. Польові випробування необхідні для перевірки довгострокової ефективності, екологічної безпеки та продуктивності на різних типах ґрунтів», — зауважують дослідники.

У дослідженні не повідомлялося про норми внесення або виробничі витрати на біовугілля, насичене марганцем, оскільки обидва ці фактори визначатимуть, чи може цей підхід конкурувати з існуючими інгібіторами нітрифікації та уреази.

Якщо польові результати підтвердяться, марганцевий біочар приєднається до короткого списку ґрунтових добавок, які роблять більше, ніж просто зберігають вуглець, активно перенаправляючи хімію азоту на користь виробників.

Головна тема

Кукурудза в 2026 році програє через логістику, ціни та врожайність