Стабильный изотоп азота может помочь ученым подобрать наиболее оптимальные методики внесения удобрений

Эксперты во все большем числе стран используют новую ядерную технику, названную Азот-15 (Nitrogen-15, N15), чтобы помочь фермерам повысить урожайность культур и оптимизировать использование удобрений. В попытке создать наиболее оптимальное использование удобрений и приспособить сельскохозяйственную практику к изменяющимся климатическим условиям на предмет эффективности также проверяются различные сорта риса, зерновых и овощей.

Исследования показали, что менее 40% от вносимого удобрения усваивается возделываемым урожаем, в то время как остальная часть либо теряется в атмосфере или грунтовых водах, либо остается в почве в форме, не приспособленной для потреблением растениями.

«Мы сократили использование удобрений примерно на четверть на участке в половину акра, на котором я проверял новый сорт риса», говорит фермер У Чжо Лай (U Kyaw Lay) из деревни Тар Яр Су, Мьянма. Подобное сокращение является ощутимой экономией для его семьи. В следующем сезоне он увеличит долю данного сорта риса на своем поле, который, по его словам, к тому же оказался вкуснее традиционных сортов.

Лай и еще 20 фермеров, согласившихся участвовать в тестировании лучших методик по использованию различных сортов, получили семена из государственного ведомства сельскохозяйственных исследований, в котором уже прошли тестирование 160 различных сортов риса. Из этого числа было отобрано 6 сортов, наиболее эффективно использующих азотные удобрения. Иными словам, эти сорта требуют меньше удобрения для роста, объяснил Су Су Вин (Su Su Win), директор отдела почвоведения, водопользования и сельскохозяйственного машиностроения.

Исследователи рекомендуют использовать данные сорта в различных регионах страны, в том числе в окраинных землях, обычно принадлежащих беднякам, так и в регионах, где изменение климатических условий привело к снижению урожайности традиционных сортов.

Азот играют важную роль в росте растений и фотосинтезе, процессе, посредством которого растения преобразуют солнечную энергию в химическую. По этой причине азот часто добавляется в почву в виде удобрения. Некоторые удобрения имеют маркировку о наличии стабильных изотопов азота-15 (15N). Данный изотоп отличается от обычного атома азота тем, что имеет дополнительный нейтрон. В результате ученые могут отследить изотопы и определить, насколько эффективно растение поглощает удобрение. Данная техника также помогает определить оптимальное количество удобрения — после того, как растение насыщается азотом, оставшаяся часть остается в почве и подвержен выщелачиванию.

В поисках наиболее эффективного сорта риса

Су Вин (Su Win) и ее команда использовала технику азота-15 для определения степени поглощения азота различными сортами риса. Исследование проводилось при поддержке со стороны МАГАТЭ и Продовольственнай и сельскохозяйственнай организации ООН (ФАО).

«Рис является наиболее важной культурой в Мьянме как с точки зрения продовольственной безопасности, так и промышленного развития», говорит Су Вин. В то же время многие выращиваемые в стране сорта риса показывают высокую урожайность только при соответствующем внесении удобрений. Однако многим фермерам удобрения просто не по карману, в результате и фермеры, и урожаи остаются бедными. Исследователи надеются, что после выявления наиболее оптимальных сортов риса, фермеры получат высокоурожайные сорта, не требующие чрезмерного внесения удобрений.

Так, первоначальные результаты показали, что при разумном применении азота в рисовых культурах экономия на удобрениях составляет 30%, а также снижает потери удобрения на 20%, сообщает почвовед Джозеф Аду-Гьямфи (Joseph Adu-Gyamfi), специалист из отдела Ядерных техник в продовольствии и сельском хозяйстве при ФАО/МАГАТЭ.

МАГАТЭ и ФАО поддерживают использование техники азота-15 по всему миру, оказывая помощь в рамках программы технического сотрудничества МАГАТЭ, и выступая в качестве платформы для многочисленных скоординированных исследовательских проектов. В настоящее время помощью этой программы пользуются эксперты из более чем 100 стран.

В Ботсване почвоведы только недавно начали использовать данную технику для определения оптимального количества удобрений для зеленого перца, шпината и других садовых культур и почв.

«Типы почв разнятся во всем мире, поэтому мы не можем использовать результаты, полученные где-то в другом месте.», говорит Келебони Бареленг (Kelebonye Bareeleng) из Национальной почвенной лаборатории. Несмотря на то, что эксперименты все еще продолжаются, по предварительным оценкам от четверти до половины удобрений, используемых в зерновых культурах, тратится впустую. Это не только бьет по карману фермеров, но и загрязняет окружающую среду, в частности — грунтовые воды. «Для такой страны, как Ботсвана, которая полагается на подземные резервуары в качестве питьевой воды, это слишком рисковано», добавила ученый. Кроме того, для такого нового для страны сектора, как садоводство, в котором производители пытаются конкурировать с импортом из ЮАР, удобрения составляют наибольшую часть издержек производства. Поэтому, сокращение последних значительно повысит конкурентноспособность отрасли. «Это может быть ключом к развитию этого сектора в Ботсване», заключила Бареленг.

Во Вьетнаме использование техники азота-15 показало, что на потери удобрения, вносимого в капустные поля, достигают 50%. Данные потери приводят к загрязнению вод и проблемам с пищевой пезопасностью. «В результате проекта техничесокго сотрудничества с МАГАТЭ местные чиновники принимают соответствующие меры и консультируют фермеров по наиболее эффективному использованию удобрений», сообщает Джозеф Аду-Гьямфи.

IAEA — International Atomic Energy Agency