Azotas yra pati svarbiausia maistinė medžiaga augalininkystei, tačiau taip pat viena iš sunkiausiai reguliuojamų. Šis junginys yra gyvybiškai svarbus pasaulinei žemės ūkio gamybai. Tačiau azoto perteklius iš trąšų išplaunamas į aplinką ir sukelia žalingą poveikį.
Šiame straipsnyje mes kalbėsime apie azoto svarba žemės ūkyje ir kaip tam tikri augalai gali būti maitinami azotu iš oro.
Kokia azoto reikšmė augalų augimui?
Azotas vaidina lemiamą vaidmenį tiek augalams, tiek žmonėms, nes jis naudojamas aminorūgščių, kurios gamina baltymus, atsakingus už ląstelių statybą, sintezei ir yra vienas iš pagrindinių DNR komponentų. Be to, Azotas yra gyvybiškai svarbus augalų augimui, nes yra pagrindinis chlorofilo elementas, junginys, leidžiantis augalams panaudoti saulės šviesos energiją, kad vanduo ir anglies dioksidas paverstų cukrumi.
Azoto ciklas pagrįstas procesų serija, kurių metu azotas iš atmosferos patenka į žemę, praeina per dirvožemį ir galiausiai grįžta į atmosferą.
Procesas prasideda biologiniu azoto fiksavimu, reiškinys, kai azotą fiksuojančios bakterijos, gyvenančios ankštinių augalų šaknų mazgeliuose, organines medžiagas paverčia amoniu, kuris vėliau paverčiamas nitratais. Augalai gali absorbuoti nitratus iš dirvožemio ir paversti jį azotu, reikalingu jų augimui, o denitrifikuojančios bakterijos palengvina nitrato perteklių pavertimą neorganiniu azotu, kuris vėliau patenka į atmosferą.
Perteklinis nitratų kiekis arba nitratų netekimas dėl išplovimo (kai pagrindinės maistinės medžiagos ištirpsta lietaus ar drėkinimo metu) gali prasiskverbti ir užteršti požeminio vandens šaltinius.
Koks yra azoto trąšų vaidmuo?
Tūkstantmečius žmonija iš esmės nesirūpino azotu. Tačiau XX amžiaus pradžioje Tapo aišku, kad dėl intensyvios žemės ūkio veiklos mažėja dirvožemio nitratų kiekis, todėl nerimaujama dėl didėjančio pasaulio gyventojų skaičiaus ir neišvengiamos maisto krizės grėsmės.
Po gamybos industrializacijos, sintetinių azoto trąšų įvedimas suvaidino lemiamą vaidmenį skatinant Žalioji revoliucija, dėl kurios nuo septintojo dešimtmečio pabaigos smarkiai išaugo pasaulinė žemės ūkio gamyba. Per šį laikotarpį tiek Meksika, tiek Indijos ir Pakistano šalys apsirūpino kviečių auginimu, nepaisant to, kad buvo ant bado slenksčio.
Šiuolaikinėje intensyvioje žemdirbystėje sintetinių azoto trąšų svarba labai išaugo. Šiuo metu Pasaulinė gamyba viršija 100 milijonų metrinių tonų šios prekės kasmet, o Jungtinių Tautų Maisto ir žemės ūkio organizacijos prognozės rodo, kad tikimasi, kad paklausa nuolat didės, ypač tokiuose regionuose kaip Afrika ir Pietų Azija.
Ar tai perspektyvu ilgalaikėje perspektyvoje?
Didėjant pasaulinei paklausai, azoto valdymo iššūkis yra tiekti pakankamai azoto, kad būtų patenkinti pasauliniai aprūpinimo maistu poreikiai, kartu mažinant azoto perteklių. 300 kartų kenksmingesnis aplinkai nei anglies dioksidas.
Tam tikrose srityse azoto trūkumas trukdo užtikrinti maisto ir mitybos saugumą. Priešingai, kituose regionuose beveik penkiasdešimt procentų žemės ūkyje naudojamų azoto trąšų patenka į aplinką, o tai sukelia neigiamą poveikį, pvz. padidėjusi rizika aplinkai, negrįžtamas žemės degradavimas ir vandens išteklių tarša.
Šią problemą galima išspręsti gerinant azoto naudojimo efektyvumą, kuris grindžiamas daugialypiu skaičiavimu, dėl kurio dažnai reikia palyginti pasėlių biomasę (daugiausia ekonominį derlių) arba azoto kiekį / pasisavinimą (derlingumą) ir azotą, naudojamą (įvedimą) per mėšlą arba sintetinį trąšos. Optimizavus šį ryšį, ne tik padidėja pasėlių produktyvumas, bet ir sumažinami aplinkos nuostoliai dėl kruopštaus agronominio valdymo, o tai prisideda prie ilgalaikio dirvožemio kokybės gerinimo.
Šiuo metu pasaulinis vidutinis azoto panaudojimo efektyvumas neviršija 50 %, o tai yra gerokai mažiau nei 67 %, kurių reikia norint patenkinti pasaulinius maisto poreikius 2050 m., tuo pačiu užtikrinant, kad azoto perteklius neviršytų priimtinų oro ir vandens kokybės slenksčių.
Nors atsiranda pažangių technologinių sprendimų, skirtų azoto valdymui, ūkininkai gali nedelsiant pagerinti azoto naudojimo efektyvumą įvairiais būdais, įskaitant tręšimą, lėtai atpalaiduojančių azoto trąšų naudojimą, tiksliųjų azoto panaudojimo įrankių naudojimas (pvz., Green Seeker) arba įgyvendinant tręšimą naudojant mikrodrėkinimą.
Optimali technologija
Didelė pažanga padaryta kuriant technologijas, skirtas veiksmingam azoto valdymui, kurios kartu su tinkama agrotechnika įrodė, kad gali pagerinti pasėlių derlių. Šis metodas pagerina azoto naudojimo efektyvumą ir sumažina azoto perteklių pasėliuose.
Tyrėjai tiria Biologinio nitrifikacijos slopinimo privalumai – mechanizmas, per kurį augalai išskiria medžiagas, kurios veikia azoto ciklą dirvožemyje. Šis gamtos reiškinys, stebimas tam tikrose žolėse ir laukiniuose kviečių giminaičiuose, atlieka lemiamą vaidmenį mažinant azoto emisiją.
2007 metais mokslininkai nustatė biologinės nitrifikacijos požymius kviečių giminaičiams, o 2018 metais sėkmingai perkėlė šias savybes į įvairius kininius vasarinius kviečius. Nors preliminarūs rezultatai rodo žemą produktyvumą ir yra dar ankstyvose vystymosi fazėse, mokslininkai yra suinteresuoti įvertinti galimą šio proceso pritaikymą komercinėms kviečių veislėms ateityje. Jei ši technologija bus sėkminga, ji gali reikšmingai paveikti pasaulinių azoto naudojimo efektyvumo tikslų pasiekimą.