Биочар (биоуголь) как альтернатива фосфорным удобрениям
Уже несколько лет биочар активно изучается как альтернатива фосфорным удобрениям. Биочар представляет собой вторичный продукт, получаемый в результате пиролиза биомассы, то есть сжигания органического сырья без доступа кислорода при температуре от 400°С до 700°С. Основы биочара могут существенно различаться: отходы древесины, куриный помет или листья могут быть переработаны в удобрения.
Проведенные ранее исследования показали, что растения по-разному реагируют на биочар. Одни росли лучше, другие реагировали так, как будто их вообще не удобряли, а третьи даже «пьянели» от биоудобрения.
Междисциплинарная группа исследователей из Института растениеводства имени Йозефа Готлиба Кельрейтера (JKIP) и Института технической химии использовала рассаду томатов и обнаружила, что происхождение биомассы биочара зависит от симбиоза с существующими в почве арбускулярными микоризными грибами (AM-грибами).
В первом эксперименте группа исследовала влияние биочаров, изготовленных из пшеничной соломы и куриного помета. Биочар из куриного помета содержал в девять раз больше фосфатов, чем биочар на основе пшеничной соломы. Фосфат — это растворимая форма фосфора, связанная с кислородом; молекула, необходимая для роста растений. Как и ожидалось, рассада томатов, удобренная биочаром из куриного помета, росла «быстро и блестяще», очень много фосфатов было доступно для непосредственной переработки.
Во втором эксперименте исследователи заставили АМ-грибы колонизировать растения томатов. Уже более 400 млн лет эти микрогрибы живут на Земле в корнях 80% наземных растений. Они заселяют кору, поглощают фосфаты и передают их растению. В свою очередь, растение снабжает их сахарами и липидами.
Наблюдая за отдельными молекулами, исследователи обнаружили, что богатый фосфатами биочар на основе куриного помета нарушает симбиоз томата и АМ-грибов, и молекулярный обмен практически не происходил. В случае биочара на основе пшеничной соломы, растения и микрогрибы развивали активный симбиоз. В долгосрочной перспективе растения, удобренные биочаром из пшеничной соломы, более совместимы с другими микроорганизмами и гораздо лучше защищены от патогенов.
Для подтверждения этих результатов команда использовала анализ экспрессии генов. Это сложный и дорогостоящий метод, но он позволяет увидеть, что происходит в генах растения и какие маркеры срабатывают или нет. Чтобы еще лучше понять реакцию растений, потребуются дальнейшие эксперименты. Ученые говорят, что когда им удастся расшифровать эту реакцию, они смогут в долгосрочной перспективе программировать растения таким образом, чтобы им требовалось меньше фосфатов и, следовательно, меньше минеральных удобрений.
