Дискусія у науковому світі про фосфорну кризу розпочалася ще у 2009 році, після публікації в журналі Nature наукової статті. І вже сьогодні ані учені, ані політики не заперечують, що вона не за горами. І якщо, наприклад, проблему з нафтою можна вирішити — хоча б теоретично, використовуючи біопаливо, сонячну енергію, енергію води, то фосфор замінити ми нічим не зможемо. Чи є рішення, і що робити з цією проблемою людству?

До кінця століття запаси фосфору вичерпаються

Сировину для виробництва фосфорних добрив добувають у шахтах. За прогнозами науковців, до 2030-го ми досягнемо піку споживання фосфору, і до кінця століття його запаси вичерпаються. У 2050 році нас буде 9 млрд, згідно U.N. Food and Agriculture Organization, і потрібно буде виробляти удвічі більше їжі, аніж сьогодні. І ось парадокс: кількість фосфору нестримно скорочується, а їжі треба все більше.

Фосфор — один із трьох основних елементів живлення. За обсягами використання фосфорні добрива посідають друге місце після азоту.

Ключова дія фосфору — швидкий старт для утворення кореневої системи рослин, а у випадку озимої пшениці — утворення вторинної кореневої системи. При цьому рослини краще засвоюють воду і поживні речовини з ґрунту, швидше формують надземну масу. Основну частину фосфору рослини використовують у перші фази росту й розвитку, створюючи відповідні його запаси. Потім фосфор легко переміщується зі старих тканин у молоді, тобто відбувається його реутилізація. І головне — фосфорне голодування рослин у ранній період росту чинить настільки депресивний ефект, що його неможливо усунути наступним оптимальним фосфорним живленням.

За твердженням провідного науковця-дослідника Інституту біології рослин в Монреалі професора біології Хіджре, зі 100% фосфору, який ми даємо рослинам у вигляді фосфорних добрив, лише 15% дістається рослині, ще 85% ми втрачаємо. Ці відсотки йдуть у ґрунт і завершують свій шлях в озерах, де виникає надлишок фосфору, звідси — маємо активне розмноження ціанобактерій. І це ще одна глобальна екологічна проблема, адже надмірна концентрація фосфору зумовлює розвиток токсичних видів (найбільшвивчений токсин — мікроцистин, що продукується, наприклад, видом Microcystis aeruginosa) або умовно-патогенних (вид Anabaena). Це головні учасники цвітіння води, що викликають масові замори риби й отруєння тварин і людей. І ця проблема також вимагає негайного вирішення.

Лише 15% фосфору споживається рослиною

Чи не занадто марнотратно? А що ще гірше — це дуже дорого: згадайте, що 85% використовуваного фосфору втрачається даремно.

Проблема фосфору як елемента живлення полягає у незначній рухомості порівняно з іншими елементами. Він практично нерухомий у ґрунті (за різними джерелами — не більше 0,1-0,15 мм за добу). Засвоюється корінням лише з невеликої відстані — 2-4 мм від коренів (фосфор поглинається на дуже малій відстані, оскільки на 90% цей процес проходить дифузно), тоді як кальцій та магній — з 8-10 мм, амоній, калій, натрій — 15 мм, нітрати, сірка — 40 мм.

Фосфор погано засвоюється за низьких температур ґрунту (менше ніж +14°С), тоді як посів основних польових культур починають проводити за значно нижчих температур, але саме фосфор вкрай необхідний для росту коренів.

Якщо вирішувати проблему підживленням рослин розчином солей фосфору через листки, то слід мати на увазі, що переміщення його в інші органи відбувається досить повільно і в невеликій кількості. Оптимальний синтез фосфорорганічних сполук у рослині відбувається лише за умов засвоєння сполук фосфору через кореневу систему. Якщо ж розчином фосфорних добрив обробляють вегетативні органи, то навіть за нешкідливих (безопікових) концентрацій рослини починають відставати у рості від рослин із кореневим живленням фосфором. Листки відмирають раніше і містять багато фосфору, тоді як за кореневого живлення його вміст незначний: він переміщується в інші органи, переважно в генеративні. Тому фосфорне живлення рослин має забезпечуватися через кореневу систему. Цим і пояснюється потреба внесення в рядки 10-15 кг/га д.р. легкорозчинних фосфорних добрив.

Мікофікс: ідеальне рішення для насичення ґрунту мікоризантом

Рішення, яке запропонували науковці, існувало ще до появи рослин на Землі: мікроскопічний гриб, дуже простий, але одночасно украй складний. Цей гриб існує в симбіозі з коренями. І саме розуміння даного симбіозу передбачає двосторонню і взаємовигідну співпрацю-співіснування. Зазвичай корінь сам знаходить фосфор, але він може робити це лише в радіусі одного міліметра. Тепер уявіть крихітний гриб, який росте набагато швидше, глибше і краще пристосований для пошуку фосфору. Це біотехнологія, яка існувала 450 млн років, і через якийсь час гриб еволюціонував та адаптувався до пошуку навіть найдрібніших часток фосфору.

І тут однією з найбільш вдалих є розробка британськими вченими мікоризного препарату Мікофікс на основі ендомікоризного гриба Glomus intraradlces, яка відкриває нову сторінку в оптимальному насиченні ґрунту мікоризантом.

Прижившись на рослині, микоризні гриби розмножуються на коренях рослин і поширюються в навколишній ґрунт у вигляді великої маси абсорбуючих ниток, збільшуючи поглинання рослиною води і поживних речовин. Ці нитки більш ніж на порядок тонші за кореневі волоски, і тому здатні проникати в найтонші пори ґрунтових мінералів, які є навіть у кожній окремій піщинці. У одному кубічному сантиметрі ґрунту, що оточує корені, загальна протяжність ниток мікоризи складає від 20 до 40 метрів. Нитки грибів поступово руйнують ґрунтові мінерали, добуваючи з них мінеральні елементи живлення рослин, які не знаходяться в ґрунтовому розчині, особливо фосфор.

Гіфи гриба поширюються на великі відстані від коренів, і по них фосфор надходить у корені з відстані 20-30 і навіть 80 мм. Також гриби-мікоризоутворювачі сприяють поглинанню фосфору коренями рослин із важкорозчинних фосфатів.

Як замість 100% використовувати лише 25% фосфорних добрив

Поряд із фосфором, мікоризний симбіоз може відігравати роль у надходженні до рослин азоту та мікроелементів, зокрема кальцію, цинку, міді, заліза. В літературі є значна кількість даних про те, що арбускулярний мікоризний симбіоз не лише збільшує поглинання елементів живлення рослинами, але й може впливати на стійкість рослин до несприятливих чинників довкілля, зокрема забруднення важкими металами, посухи, засолення тощо. Давайте додамо мікоризу до діаграми, наведеної вище. І замість 100% використаємо лише 25% фосфору у вигляді фосфорних добрив. Ви бачите, що з них більше 90% дістануться рослині. Зовсім невелика кількість залишиться в ґрунті. У деяких випадках фосфор навіть не доведеться додавати як добриво.

Отже, 85% фосфору залишається в ґрунті, і для рослин він недоступний — в нерозчиненому вигляді. Гриб здатний розчинити фосфор і дати рослині можливість його використати.

На фото нижче — поле, засіяне сорго. Зліва ви бачите урожай, отриманий за традиційного ведення сільськогосподарського виробництва — із стовідсотковою дозою фосфору, а праворуч дозу зменшили на 50%, але використали мікоризу. Усього лише з половиною дози отримали набагато кращий результат.

Ефективність мікоризації посівів
Ефективність мікоризації посівів

Микола Сучек, керівник відділу R&D компанії Vitagro Partner