Китайські дослідники створили інгібітор азоту 2-циклопентен-1-он (2-cyclopenten-1-one (CCO)) подвійної дії: збільшення врожайності та зниження газоподібних викидів за допомогою мікробної регуляції. Польові випробування показують, що CCO рослинного походження підвищує врожайність кукурудзи та скорочує викиди парникових газів, змінюючи гени азоту та приносячи користь таким корисним мікробам, як Nocardioides та Nitrospira.
Про це повідомляє Chinese Academy of Sciences.
Застосування добавок азоту, таких як інгібітори уреази та інгібітори нітрифікації, пропонує більш просту та економічну альтернативу складним стратегіям управління азотом.
Порівняно із звичайними добривами, інгібітори уреази підвищують ефективність азотного добрива за рахунок затримки гідролізу сечовини.
Інгібітори нітрифікації підвищують ефективність використання азоту (Nitrogen use efficiency, NUE) та врожайність культур за рахунок уповільнення перетворення NH₄ + у NO₃ -під час нітрифікації та зниження подальшої денітрифікації у ґрунті.
Читати по темі: Застосування інгібіторів азоту — одна з основних технологій вуглецевого землеробства
Наприклад, поєднання сечовини з інгібітором уреази N-бутилтіофосфорним тріамідом (NBPT) або інгібітором нітрифікації 3,4-диметилпіразолілянтарною кислотою (DMPSA) підтримувало порівнянну врожайність і використання N, значно скорочуючи викиди NH₃ і N₂.
Команда вчених з Інституту прикладної екології Китайської академії наук представили нову екологічно чисту добавку до добрив подвійного призначення — стимуляція врожайності плюс зниження викидів — яка могла б працювати однаково добре у нормальних, дощових чи напівзасушливих умовах.
CCO, сполука, отримана з ромашки, є перспективним інгібітором на рослинній основі. CCO інгібує уреазу, займаючи її активний сайт і хелатуючи іони міді в активному сайті аміачної монооксигенази, тим самим пригнічуючи як активність уреази, так і нітрифікацію.
Однак, незважаючи на потенціал, більшість досліджень CCO залишаються обмеженими лабораторними умовами. Систематичні польові випробування відсутні, а молекулярні механізми його взаємодії з ґрунтовими мікроорганізмами залишаються неясними. Це підкреслює критичний пробіл у знаннях та необхідність подальших досліджень для повного використання потенціалу CCO та інших матеріалів рослинного походження у зелених сільськогосподарських практиках.
Для усунення цих прогалин у знаннях дослідниками Китайської академії наук було проведено на кукурудзі польовий експеримент на Національній станції спостереження за агроекосистемами в Шеньяні, провінція Ляонін, що на рівнині Ляохе.
Експеримент включав чотири обробки, кожна з трьома повтореннями: (i) контроль (без внесення добрив); (ii) хімічне добриво (NPK); (iii) NPK з традиційними інгібіторами NBPT та DMPP (NPK+ND) та (iv) NPK з CCO (NPK+CCO).
Результати показали, що обидві обробки CCO та ND ефективно збільшили врожайність та скоротили викиди.
Крім того, обробка ND ефективно регулювала відносну велику кількість і структуру мікробних угруповань, пов’язаних з такими генами, як amoB, nirS і nisK. Навпаки, обробка CCO діяла більш специфічно такі гени, як norB і nirD.
Добавка CCO значно вплинула на цільові мікроорганізми, включаючи Nocardioides та Nitrospira, за рахунок підвищення бактеріальної великої кількості та посилення конкуренції у співтоваристві.
Отже, мікробний метаболізм ґрунту, особливо денітрифікація, був пригнічений, що знизило викиди парникових газів та підвищило врожайність кукурудзи. Ці результати дають цінну інформацію для оцінки механізмів утримання поживних речовин новими інгібіторами та стратегій пом’якшення парникового ефекту.
Простіше кажучи, CCO підвищує врожайність кукурудзи та скорочує викиди парникових газів; змінює засвоєння азоту, приносячи користь таким мікробам, як Nocardioides і Nitrospira, покращує здоров’я ґрунту та сприяє його довгостроковій стабільності. Співставно з традиційними інгібіторами, але перевершує їх за своєю тривалою ефективності зниження з викидів NH₃ і парникових газів.
Все про живлення культур 
Олена Басанець, SuperAgronom.com
