Для миллиардов людей на Земле, рис является основным источником калорий и белка. Однако выращивание урожая требует большого количества удобрений, которые могут быстро вымываться из почвы, прежде чем растения успеют поглотить необходимый запас питательный веществ. Исследователи разработали удобрения нового поколения, которые медленно высвобождают свое содержимое в окружающую среду. Во время полевых испытаний на рисовых плантациях Шри-Ланки было отмечено, что урожайность заметно возросла даже в том случае, когда была добавлена лишь половина от обычной нормы питательных веществ.
Новые комплексные удобрения помогут спасти рисовые поля
Мочевина — прекрасное удобрение, однако в условиях дождливой погоды она очень быстро вымывается из почвы. Ученые Шри-Ланки разработали новые комплексные удобрения, которые удерживают азот в почве достаточно долгое время, чтобы растения успели его усвоить. Новое изобретение может поднять урожайность одной из самых популярных сельскохозяйственных культур на качественно новый уровень.
Рэнди Джексон, эколог из Висконсинского Университета, США, который не принимал участия в исследовании, говорит, что это «беспроигрышная стратегия». Одним из самых популярных удобрений является мочевина — обогащенное азотом органическое соединение, содержащееся в организме человека. Мочевина водорастворима, а потому оросительные системы или дожди часто попросту вымывают ее из почвы в форме раствора, или же вызываю ее преждевременное испарение. Азот жизненно необходим растениям — им питаются бактерии-симбионты, которые влияют на урожайность. Ведущий автор исследования, Нилвала Коттегода, ученый из Нанотехнологического института Шри-Ланки, говорит, что на практике до 70% мочевины вымывается из почвы. Это очень плохая новость для фермеров, бюджет которых и так весьма невелик: удобрение, попадая в дельты рек и оросительные каналы, приводит к обильному цветению водорослей, которые являются токсичными представителями морской флоры.
Коттегода и ее команда разработали новую формулу мочевины, которая представляет собой капсульный препарат. Исследователи соединили молекулы мочевины и гидроксиапатита, важного компонента зубов и костей человека, в соотношении 6:1 по весу. Химические связи между мочевиной и гидроксиапатитом предотвращают мочевину от растворения, однако они постепенно разрушаются со временем, что и приводит к выделению азота в почву с той скоростью, с которой растения могут его усваивать. Кроме того, сам гидроксиапатит богат фосфором и кальцием, что идет растениям только на пользу.
В настоящее время исследователи синтезировали порядка 90 кг удобрений, формируя их в 1-мм гранулы. В ходе лабораторных испытаний было установлено, что 99% обычной мочевины теряет свой азот практически моментально, в то время как новые удобрения сохраняли стабильную концентрацию азота в течение недели. После этого ученые протестировали свое изобретение на рисовом поле в восточной части Шри-Ланки. Они измерили урожайность риса на трех участках поля: один не получил удобрений совсем, другой был удобрен 100 кг азота на гектар чистой мочевины, а третий — 50 кг азота на гектар комбинированного удобрения. В результате обнаружилось, что последний участок дал на 10% больше урожая, чем все остальные (при том, что фактически на него было затрачено в два раза меньше ресурсов), рассказывают ученые на страницах ACS Nano.
Новое удобрение производится за одну стадию, с помощью недорогих химических веществ, что делает производство куда дешевле прочих аналогов, к примеру мочевины с полимерным покрытием. Такая экономия (учитывая то, что удобрение снабжает растения еще и фосфором и кальцием) поможет фермерам в несколько раз сократить расходы на удобрения. Коттегота и коллеги с нетерпением ждут разрешения на испытание их изобретения на многолетних культурах, таких как чай. Результаты могут отличаться от риса, пшеницы и кукурузы, так что до внедрения продукта на рынок пройдет еще целая череда испытаний и тестов.