Фосфатмобилизирующий эффект, или Как избежать фосфорного кризиса

К концу века запасы фосфора иссякнут

Сырье для производства фосфорных удобрений добывают в шахтах. По прогнозам ученых, до 2030-го мы достигнем пика потребления фосфора, и к концу века его запасы иссякнут. В 2050 году нас будет 9 млрд, согласно U.N. Food and Agriculture Organization, и нужно будет производить вдвое больше пищи, чем сегодня. И вот парадокс: количество фосфора стремительно сокращается, а еды надо все больше.

Фосфор — один из трех основных элементов питания. По объемам использования фосфорные удобрения занимают второе место после азота.

Ключевое действие фосфора — быстрый старт для образования корневой системы растений, а в случае озимой пшеницы — образование вторичной корневой системы. При этом растения лучше усваивают воду и питательные вещества из почвы, быстрее формируют надземную массу. Основную часть фосфора растения используют в первые фазы роста и развития, создавая соответствующие его запасы. Затем фосфор легко перемещается из старых тканей в молодые, то есть происходит его реутилизация. И главное — фосфорное голодание растений в ранний период роста оказывает настолько депрессивный эффект, который невозможно устранить последующим оптимальным фосфорным питанием.

По утверждению ведущего ученого-исследователя Института биологии растений в Монреале профессора биологии Хиджре, из 100% фосфора, который мы даем растениям в виде фосфорных удобрений, только 15% достается растению, еще 85% мы теряем. Эти проценты уходят в почву и завершают свой путь в озерах, где возникает избыток фосфора, отсюда — имеем активное размножение цианобактерий. И это еще одна глобальная экологическая проблема, ведь чрезмерная концентрация фосфора обусловливает развитие токсичных видов (наиболее изученный токсин — микроцистин, продуцируемый, например, видом Microcystis aeruginosa) или условно-патогенных (вид Anabaena). Это главные участники цветения воды, вызывающие массовые заморы рыбы и отравления животных и людей. И эта проблема также требует немедленного решения.

Лишь 15% фосфора потребляется растением

Не слишком ли расточительно? А что еще хуже — это очень дорого: вспомните, что 85% используемого фосфора теряется впустую.

Проблема фосфора как элемента питания заключается в незначительной подвижности по сравнению с другими элементами. Он практически неподвижен в почве (по разным источникам — не более 0,1-0,15 мм в сутки). Усваивается корнями только с небольшого расстояния — 2-4 мм от корней (фосфор поглощается на очень малом расстоянии, поскольку на 90% этот процесс проходит диффузно), тогда как кальций и магний — с 8-10 мм, аммоний, калий, натрий — 15 мм, нитраты, сера — 40 мм.

Фосфор плохо усваивается при низких температурах почвы (менее чем +14°С), тогда как посев основных полевых культур начинают проводить при значительно более низких температурах, но именно фосфор крайне необходим для роста корней.

Если решать проблему подпиткой растений раствором солей фосфора через листья, то следует иметь в виду, что перемещение его в другие органы происходит достаточно медленно и в небольшом количестве. Оптимальный синтез фосфорорганических соединений в растении происходит лишь при условии усвоения соединений фосфора через корневую систему. Если же раствором фосфорных удобрений обрабатывают вегетативные органы, то даже при безвредных (безожоговых) концентрациях растения начинают отставать в росте от растений с корневым питанием фосфором. Листья отмирают раньше и содержат много фосфора, тогда как при корневом питании его содержание незначительное: он перемещается в другие органы, преимущественно в генеративные. Поэтому фосфорное питание растений должно обеспечиваться через корневую систему. Этим и объясняется необходимость внесения в рядки 10-15 кг/га д.в. легкорастворимых фосфорных удобрений.

Микофикс: идеальное решение для насыщения почвы микоризантом

Решение, которое предложили ученые, существовало еще до появления растений на Земле: микроскопический гриб, очень простой, но одновременно очень сложный. Этот гриб существует в симбиозе с корнями. И именно понимание данного симбиоза предусматривает двустороннее и взаимовыгодное сотрудничество-сосуществование. Обычно корень сам находит фосфор, но он может делать это только в радиусе одного миллиметра. Теперь представьте крошечный гриб, который растет гораздо быстрее, глубже и лучше приспособлен для поиска фосфора. Это биотехнология, которая существовала 450 млн лет, и через некоторое время гриб эволюционировал и адаптировался к поиску даже мельчайших частиц фосфора.

И здесь одной из самых удачных является разработка британскими учеными микоризного препарата Микофикс на основе эндомикоризного гриба Glomus intraradlces, которая открывает новую страницу в оптимальном насыщении почвы микоризантом.

Прижившись на растении, микоризные грибы размножаются на корнях растений и распространяются в окружающей почве в виде большой массы абсорбирующих нитей, увеличивая поглощение растением воды и питательных веществ. Эти нити более чем на порядок тоньше корневых волосков, и поэтому способны проникать в тончайшие поры почвенных минералов, которые есть даже в каждой отдельной песчинке. В одном кубическом сантиметре почвы, окружающей корни, общая протяженность нитей микоризы составляет от 20 до 40 метров. Нити грибов постепенно разрушают почвенные минералы, добывая из них минеральные элементы питания растений, которые не находятся в почвенном растворе, особенно фосфор.

Гифы гриба распространяются на большие расстояния от корней, и по ним фосфор поступает в корни с расстояния 20-30 и даже 80 мм. Также грибы-микоризообразователи способствуют поглощению фосфора корнями растений из труднорастворимых фосфатов.

Как вместо 100% использовать только 25% фосфорных удобрений

Наряду с фосфором, микоризный симбиоз может играть роль в поступлении в растения азота и микроэлементов, в частности кальция, цинка, меди, железа. В литературе имеется значительное количество данных о том, что арбускулярный микоризный симбиоз не только увеличивает поглощение элементов питания растениями, но и может влиять на устойчивость растений к неблагоприятным факторам окружающей среды, в частности загрязнению тяжелыми металлами, засухе, засолению и др. Давайте добавим микоризу к диаграмме, приведенной выше. И вместо 100% используем только 25% фосфора в виде фосфорных удобрений. Вы видите, что из них более 90% достанутся растению. Совсем небольшое количество останется в почве. В некоторых случаях фосфор даже не придется добавлять в качестве удобрения.

Итак, 85% фосфора остается в почве, и для растений он недоступен — в нерастворенном виде. Гриб способен растворить фосфор и дать растению возможность его использовать.

На фото ниже — поле, засеянное сорго. Слева вы видите урожай, полученный при традиционном ведении сельскохозяйственного производства — со стопроцентной дозой фосфора, а справа дозу уменьшили на 50%, но использовали микоризу. Всего лишь с половиной дозы получили гораздо лучший результат.

Николай Сучек, руководитель отдела R&D компании Vitagro Partner