Азотът е най-важният хранителен елемент за производството на култури, но също така и един от най-трудните за регулиране. Това съединение е жизненоважно за глобалното земеделско производство. Въпреки това, излишъкът от азот от торовете се просмуква в околната среда, което води до вредни ефекти.
В тази статия ще говорим за значението на азота в селското стопанство и как определени култури могат да се хранят с азот от въздуха.
Какво е значението на азота за растежа на растенията?
Азотът играе решаваща роля както за растенията, така и за хората, тъй като се използва за синтезиране на аминокиселини, които генерират протеините, отговорни за изграждането на клетките, и представлява един от основните компоненти на ДНК. освен това Азотът е жизненоважен за растежа на растенията, тъй като е основен елемент на хлорофила, съединението, което позволява на растенията да използват енергията на слънчевата светлина, за да превърнат водата и въглеродния диоксид в захари.
Цикълът на азота се основава на поредица от процеси, чрез които азотът преминава от атмосферата към земята, преминава през почвата и накрая се връща в атмосферата.
Процесът започва с биологична фиксация на азота, явление, при което азотфиксиращите бактерии, живеещи в кореновите възли на бобовите растения, трансформират органичната материя в амоний, който след това се превръща в нитрат. Растенията могат да абсорбират нитрати от почвата и да ги метаболизират в азота, необходим за техния растеж, докато денитрифициращите бактерии улесняват превръщането на излишния нитрат в неорганичен азот, който впоследствие се освобождава в атмосферата.
Прекомерният нитрат или този, загубен чрез излугване (когато основните хранителни вещества се разтварят от дъжд или напояване), има потенциала да проникне и да замърси източниците на подземни води.
Каква е ролята на азотните торове?
В продължение на хилядолетия човечеството до голяма степен не се интересуваше от азота. Въпреки това, в началото на 20 век, Стана ясно, че интензивните земеделски практики изчерпват нивата на нитрати в почвата, което води до опасения относно нарастващото световно население и непосредствената заплаха от хранителна криза.
След индустриализацията на производството въвеждането на синтетични азотни торове изигра решаваща роля за стимулиране на Зелена революция, водеща до значително увеличение на глобалното селскостопанско производство в края на 1960-те години. През този период както Мексико, така и народите на Индия и Пакистан постигнаха самодостатъчност в производството на пшеница, въпреки че бяха на ръба на глада.
В съвременните интензивни селскостопански практики значението на синтетичните азотни торове е нараснало значително. в момента, Световното производство надхвърля 100 милиона метрични тона от тази стока годишно, а прогнозите на Организацията по прехрана и земеделие на Обединените нации показват, че се очаква търсенето да нараства стабилно, особено в региони като Африка и Южна Азия.
Жизнеспособен ли е в дългосрочен план?
С нарастващото глобално търсене, предизвикателството на управлението на азота се състои в доставянето на достатъчно азот, за да се посрещнат глобалните нужди от хранителна сигурност, като същевременно се намали отделянето на излишен азот, 300 пъти по-вреден за околната среда от въглеродния диоксид.
В определени райони дефицитът на азот възпрепятства постигането на хранителна и хранителна сигурност. За разлика от това, в други региони почти петдесет процента от азотните торове, използвани в селското стопанство, изтичат в околната среда, което води до неблагоприятни ефекти като повишени рискове за околната среда, необратима деградация на земята и замърсяване на водните ресурси.
Този проблем може да бъде решен чрез подобряване на ефективността на използване на азот, което се основава на многостранно изчисление, което често изисква сравнение между биомасата на културите (главно икономичен добив) или съдържанието/поглъщането на азот (добив) и азот, приложен (вложен) чрез оборски тор или синтетичен торове. Чрез оптимизиране на тази връзка не само се повишава производителността на културите, но и се намаляват загубите в околната среда чрез щателно агрономично управление, което допринася за дългосрочно подобряване на качеството на почвата.
В момента глобалната средна ефективност на използване на азот не надвишава 50%, което е доста под оценените 67%, необходими за посрещане на глобалните нужди от храни през 2050 г., като същевременно се гарантира, че излишният азот остава в рамките на приемливите прагове за качеството на въздуха и водата.
Въпреки че се появяват усъвършенствани технологични решения за управление на азота, фермерите могат да постигнат незабавни подобрения в ефективността на използването на азот чрез различни методи, включително прилагане на торове, използване на азотни торове с бавно освобождаване, използването на прецизни инструменти за прилагане на азот (като Green Seeker) или чрез прилагане на фертигация чрез микронапояване.
Оптимална технология
Постигнат е значителен напредък в разработването на технологии, насочени към ефективно управление на азота, които, в комбинация с подходящи агрономични практики, са показали потенциала за подобряване на добивите от култури. Този подход подобрява ефективността на използването на азот и минимизира излишъка на азот в културите.
Изследователите изследват предимства на биологичното инхибиране на нитрификацията, механизъм, чрез който растенията отделят вещества, които влияят на цикъла на азота в почвата. Този природен феномен, наблюдаван при някои треви и диви роднини на пшеницата, играе решаваща роля за значително намаляване на азотните емисии.
През 2007 г. изследователите идентифицираха биологични черти на нитрификация в роднина на пшеницата, а през 2018 г. те успешно прехвърлиха тези черти на разнообразие от китайска пролетна пшеница. Въпреки че предварителните резултати показват ниска производителност и все още са в ранните фази на развитие, учените се интересуват от оценката на възможното приложение на този процес към търговски сортове пшеница в бъдеще. Ако успее, тази технология има потенциала да повлияе значително на постигането на глобалните цели за ефективност на използването на азот.