Новый метод анализа почвы помогает точнее определять потребность растений в фосфоре

Исследователи усовершенствовали простой и недорогой метод определения содержания фосфора в почве. Он позволяет выявлять биологически активную форму этого элемента, которую стандартные анализы обычно не учитывают. Это дает агрономам более полное представление о плодородии почвы в условиях сокращения мировых запасов фосфатного сырья.

Метод разработала международная группа ученых, в которую вошли специалисты Университета Султана Кабуса (Оман), Института Джеймса Хаттона (Великобритания) и Управления по охране окружающей среды Омана. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Agricultural and Marine Sciences.

Почему это важно

Фосфор — один из ключевых элементов, необходимых для выращивания сельскохозяйственных культур. Основным источником фосфора служат фосфориты — невозобновляемое полезное ископаемое, запасы которого сосредоточены лишь в нескольких странах мира. По мере истощения месторождений добыча становится все более сложной и дорогой.

Чем точнее фермеры понимают, как фосфор ведет себя в почве, тем эффективнее они могут рассчитывать нормы внесения удобрений, сокращать их потери и уменьшать загрязнение рек и озер.

Что не показывают обычные анализы

Большинство существующих методов оценивают главным образом неорганический фосфор — растворенную форму, доступную растениям, либо фосфор, связанный с минеральными соединениями. Однако значительно меньше внимания уделяется органическому фосфору, входящему в состав живых организмов и органических веществ.

Новый метод измеряет содержание фосфора, связанного с ДНК (DNA-P). Он находится в генетическом материале почвенных микроорганизмов. В отличие от минеральных запасов, этот фосфор постоянно участвует в круговороте: микроорганизмы растут, погибают и разлагаются, поэтому содержание DNA-P быстро меняется. Именно благодаря этому он служит показателем биологической активности почвы, а не просто отражает общий запас фосфора.

Более простой и дешевый метод

За основу ученые взяли методику, опубликованную еще в 2013 году. Сначала они протестировали несколько изменений на двух типах почв, а затем проверили обновленный метод на 32 различных типах почв Великобритании. Полученные данные сравнили с результатами спектроскопии ядерного магнитного резонанса и традиционных почвенных анализов.

Ключевым выводом стал методологический аспект: оказалось, что используемые ранее ферментные обработки можно полностью исключить без потери точности. Это значительно удешевляет и упрощает анализ.

При этом один этап оказался принципиально важным — ультрафильтрация, которая позволяет отделить фосфор, связанный с ДНК, от других соединений фосфора. В итоге обновленная методика сохранила высокую точность исходного метода, но стала заметно дешевле и проще в применении.

Почему DNA-P отражает состояние почвы

Во всех 32 исследованных образцах DNA-P составлял лишь небольшую часть общего органического фосфора. Однако его содержание оказалось тесно связано с показателями биологической активности почвы — уровнем pH, количеством микробной биомассы, содержанием органического вещества и концентрацией растворенного фосфора в почвенной влаге.

Там, где микроорганизмы были наиболее активны, содержание DNA-P также было выше. Если же условия подавляли развитие почвенной микрофлоры, этот показатель снижался. Это означает, что новый анализ позволяет оценивать не только химический состав почвы, но и ее биологическое состояние.

Что это дает сельскому хозяйству

Для эффективного применения удобрений такая информация имеет большое значение. Анализ, отражающий активность почвенных микроорганизмов, помогает точнее оценить, сколько фосфора почва сможет самостоятельно высвободить для растений, а значит — более обоснованно рассчитывать нормы внесения удобрений. Метод также дополняет исследования, показывающие, что переработанный фосфор ведет себя в почве иначе, чем фосфор из природных фосфоритов.

На фоне высоких цен на фосфаты и ограниченности их мировых запасов такие методы могут способствовать более точному, адресному внесению фосфорных удобрений. Благодаря упрощению методики анализ, который раньше требовал дорогостоящего оборудования и сложной подготовки образцов, теперь может стать значительно доступнее для практического применения.

Следующим этапом станет внедрение новой технологии за пределами лабораторий — в работе агрономов и специалистов по управлению земельными ресурсами, которые принимают решения, сколько фосфорных удобрений необходимо вносить на каждом конкретном поле.

Источник: Earth.com