Основная проблема с зерновыми культурами – рисом, пшеницей, кукурузой – заключается в том, что им, в отличие от некоторых других культур, для правильного роста необходимо большое количество удобрений.
Удобрение имеет серьезные экологические и энергетические проблемы, связанные с его использованием. Чтобы помочь решить эту проблему, есть много возможностей: севооборот, одновременное выращивание других культур и тому подобное, отмечает эксперт компании АгроПлант. Но в Массачусетском технологическом институте уже работают над своеобразным “святым Граалем” для семян: зерновыми культурами, которые сами делают свое удобрение.
Фото: agroplant.com.ua
Ключевым ингредиентом большинства удобрений является азот, который стимулирует рост растений. Особенно популярные у украинских фермеров семена подсолнечника, требуют достаточного присутствия азота в почве для получения высокого урожая, а не менее популярные семена кукурузы, еще более требовательны к почвенному плодородию и в период интенсивного роста требует азота в виде удобрений.
Некоторые растения, особенно бобовые, могут сами его производить, отмечает эксперт компании. «Fix» – это термин, обозначающий действие по сбору азота из воздуха и предоставлению его в почву для использования. Бобовые делают это с некоторыми бактериями, которые живут на самих растениях, но зерновые культуры не могут этого сделать. Таким образом, зерновые культуры – безусловно, наиболее часто выращиваемые культуры в мире – истощают доступный азот из почвы, а затем требуют его пополнения, которое и получают в виде удобрения.
Но на самом деле производство удобрений чрезвычайно энергоемко, требует много ископаемого топлива, особенно природного газа, что серьезно удорожает производство. Кроме того, внесение удобрений редко бывает без последствий для экологии, к чему приводят стоки удобрений в водоемы.
В Массачусетском технологическом институте лаборатория Voigt, названная в честь своего лидера, биоинженера Кристофера Фойгта, работает над созданием зерновых культур, которые работают как бобовые, для восстановления собственного азота. Но перенос этих бактерий или их последствий из бобовых культур в зерновые культуры невероятно сложен и сопряжён с многими препятствиями.
Недавно в MIT объявили, что лаборатория Voigt успешно перенесла некоторые жизненно важные структуры в клетках бактерий, избегая, возможно, непреодолимой проблемы переноса всей бактерии. Исследователи быстро отмечают, однако, что это «только один шаг, хотя и большой шаг» к созданию азотфиксирующего злакового растения. Каждый конкретный штамм каждой зерновой культуры отличается; каждая конкретная азотфиксирующая бактерия отличается. Но их работа показывает серьезный прогресс в достижении этой цели.
Даже помимо применения в области охраны окружающей среды и безопасности, азотфиксирующая культура могла бы быть посажена в почвах, которые обычно считаются слишком бедными на азот, чтобы о них стоило беспокоиться. Теоретически, это может открыть новый этап в растениеводстве: меньше удобрений и больше культур.