Интеграция удобрений и навоза сокращает выбросы закиси азота

Новое долгосрочное полевое исследование показало, что сочетание органического навоза с синтетическими удобрениями может улучшить качество почвы, поддерживать высокую урожайность и значительно сократить выбросы закиси азота – одного из самых мощных парниковых газов, влияющих на изменение климата.

Ученые из Хайнаньского университета, Китайской академии наук и их партнеры выяснили, как различные стратегии управления почвой влияют на ее микробиом и экологические процессы, контролирующие круговорот азота. Результаты показывают, что при совместном внесении навоза и синтетических азотных удобрений значительно увеличивается содержание как органического углерода, так и общего азота в почве. Этот синергетический эффект приводит к повышению плодородия и урожайности без экологической нагрузки, обычно связанной с традиционными удобрениями.

Эксперимент, проведенный на Северо-Китайской равнине, сравнивал четыре метода обработки почвы: без удобрений, традиционное внесение синтетических удобрений, оптимальная доза синтетики и сбалансированная комбинация навоза и синтетических удобрений. Участки, обработанные смешанным методом, показали самые высокие оценки качества почвы и сохранили урожайность на уровне тех, где применялись только высокие дозы синтетических удобрений.

Ключевым открытием стало то, что комплексный подход с использованием навоза привел к гораздо более низким выбросам закиси азота по сравнению с обычным внесением синтетики. Закись азота, или N2O, примерно в 300 раз мощнее углекислого газа как парниковый газ. Секрет такого снижения кроется в почвенных микробах, ответственных за круговорот азота. На участках с добавлением навоза была зафиксирована значительно большая популяция микробов, несущих ген nosZ, который обеспечивает последний этап денитрификации – превращение N2O в безвредный газообразный азот.

Используя передовые молекулярные методы, такие как высокопроизводительное секвенирование генов и новое экологическое моделирование, исследователи проследили, как разные стратегии удобрения влияют на отбор различных групп микробов, участвующих в круговороте азота. Было доказано, что традиционное внесение удобрений способствует развитию микробов, производящих больше N2O, тогда как комплексное управление с использованием навоза стимулирует тех, кто способен расщеплять закись азота.

Исследование также подчеркивает, что выбор удобрений может предсказуемо направлять функции почвенного микробиома в сторону либо увеличения, либо уменьшения выбросов. Таким образом, правильный подход к удобрению почвы становится управляемым инструментом в борьбе с изменением климата.

Авторы отмечают, что их результаты предлагают практический путь к устойчивому сельскому хозяйству: фермеры могут поддерживать или даже повышать урожайность, одновременно помогая достигать климатических целей путем точной настройки применения удобрений. Команда считает, что такая «экологическая инженерия почвенных микробиомов» может стать следующим рубежом в сокращении выбросов парниковых газов от сельского хозяйства.

Будущие исследования должны проверить применимость этих выводов в различных агроэкосистемах, а также изучить экономические и логистические факторы, необходимые для широкого внедрения комплексного управления удобрениями.