Масштабное полевое исследование показывает, что обработка почвы сельскохозяйственных угодий микоризными грибами может повысить урожайность кукурузы на 40% без необходимости использования каких-либо дополнительных удобрений или пестицидов, что является очень многообещающим признаком для обеспечения и улучшения производства продуктов питания. В ходе швейцарского исследования исследователи смешали арбускулярные микоризные грибы (AMF) с почвой перед посевом на 800 экспериментальных участках на 54 кукурузных фермах.
Этот гриб естественным образом встречается в здоровой почве и проникает в корни растений, образуя древовидные структуры (склероции). Когда они разветвляются, они увеличивают площадь поверхности корней растения, что способствует усвоению питательных веществ.
«На четверти участка микоризные грибы увеличили урожайность на 40 процентов, что является огромным улучшением», — сказал почвенный эколог Марсельвандер Хейден из Цюрихского университета и Центра сельскохозяйственных исследований, который возглавлял исследование.
Когда исследователи выяснили, почему треть почв производит мало или даже меньше, они обнаружили, что здоровая почва производит столько же (или в некоторых случаях меньше), чем здоровая почва.
«Мы обнаружили, что инокуляция работает лучше всего, когда в почве уже присутствует большое количество грибковых патогенов», — сказала соавтор Стефани Лутц из Agroscope.
Грибы считаются первой линией защиты почвы от поражающих растения патогенов, которые могут значительно снизить урожайность сельскохозяйственных культур. Таким образом, на полях с возбудителями болезней урожайность может оставаться неизменной в отсутствие грибов, тогда как на полях без заражения возбудителями благотворное влияние грибов на урожайность ниже. Будучи полезными организмами, грибы также помогают растениям усваивать питательные вещества из почвы.
Основываясь на обширных результатах, команда затем использовала индикаторы микробиома почвы, чтобы успешно определить изменения роста растений на любом участке перед посевом с точностью 86%.
«Мы смогли предсказать успешность инокуляции на девяти из 10 полей и, следовательно, урожайность задолго до начала полевого сезона», — говорит соавтор Клаус Шлеппи из Базельского университета. «Эта предсказуемость позволяет целенаправленно использовать гриб в тех полях, где он может быть эффективным. Это ключевой фактор в превращении этих технологий в надежные методы ведения сельского хозяйства».
Это открытие может увеличить производство продуктов питания без необходимости интенсивного использования пестицидов и удобрений. В докладе Организации Объединенных Наций за 2022 год было установлено, что 40% почв в мире умеренно или сильно деградированы, и прогнозируется, что эта доля может вырасти до 90%.
Как эффективно распространить гриб в более крупных коммерческих масштабах, еще предстоит решить, но «результаты этого полевого испытания представляют собой большой шаг на пути к более устойчивому сельскому хозяйству», — говорит Вандерхайден.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Microbiology.