Мировая фосфорная оптимизация может привести к тому, что ограниченные запасы этого важного удобрения в почвах прослужат более 500 лет и стимулируют глобальное производство продуктов питания, чтобы накормить растущее население, считают ученые.
эксклюзив 🔹
Портал AgroXXI.ru ознакомился с релизом Ланкастерского университета, Великобритания, в котором представлены тезисы недавнего исследования, посвященного глобальному использованию фосфора и концентрации в почве, проведенному учеными из Ланкастерского университета и Университета Линкольна в Новой Зеландии.
Исследование под названием «Применение фосфора, адаптированное к оптимальной урожайности сельскохозяйственных культур, поможет поддерживать глобальные запасы фосфора» в журнале Nature Food.
Около 30–40% сельскохозяйственных почв имеют избыточное внесение фосфора, причем больше всего это происходит в странах Евросоюза и Северной Америки, говорится в исследовании.
К 2050 году население планеты достигнет почти 10 миллиардов человек, и, по оценкам, для того, чтобы прокормить это возросшее население, потребуются еще 500 миллионов гектаров пахотных земель, если только фосфор не будет более эффективно использоваться для повышения и поддержания урожайности сельскохозяйственных культур.
Ежегодно во всем мире в качестве удобрения в сельскохозяйственные почвы вносится 20 500 метрических килотонн фосфора, который внесен в список важнейших видов сырья Европейским Союзом и недавно стал темой обсуждения на Ассамблее Организации Объединенных Наций по окружающей среде.
Высказывались опасения по поводу его ограниченного запас, так как фосфор преимущественно поступает из месторождений фосфоритной руды, которые сосредоточены в основном в Марокко и России.
Предыдущие оценки того, на сколько хватит почвенного фосфора в глобальном масштабе, сильно варьировались от 30 до более 300 лет. Эти предварительные оценки были основаны на существующей расточительной практике и содержали много неопределенностей.
В этом последнем исследовании изучались концентрации фосфора в сельскохозяйственных почвах по всему миру для оптимального роста 28 основных продовольственных культур от пшеницы и кукурузы до риса и яблони. Исследование выявило почвы с дефицитом фосфора и почвы, которые содержат концентрации, превышающие потребности растений для оптимального роста.
Глобальное распределение земельных площадей, засеянных рисом, соевыми бобами, кукурузой, пшеницей, рожью, ячменем, а также с плантациями апельсиновых деревьев и яблони, с содержанием фосфора выше или ниже агрономического порога в 15 мг/кг, необходимого для оптимального производства (красным помечены территории, где фосфор ниже агрономического порога, зеленым – где выше).
Результаты этой работы по поводу количества фосфора, доступного в почве и необходимого в качестве удобрений, показывают, что запасов фосфора может хватить на срок до 531 года, если мы будем использовать его более эффективно — это на 77 лет дольше, чем если бы мы придерживались нынешних методов.
Профессор Фил Хейгарт из Ланкастерского университета и соавтор статьи сказал: «Фосфор — это важное удобрение, которое стимулирует производство продуктов питания на фермах по всему миру. Это «энергия» сельского хозяйства, которая движет нашими продовольственными системами, но нам необходимо управлять нашими поставляет аккуратно. Нам необходимо искать пути более эффективного и устойчивого использования фосфорных удобрений, и наше исследование показывает, что существует значительный потенциал для повышения эффективности использования фосфорных удобрений. Мы показываем, что возможно оптимизировать глобальное производство продуктов питания, не ускоряя истощение драгоценных и ограниченные мировые запасы фосфорных удобрений».
«Маловероятно, что в ближайшие 500 лет у нас закончится фосфор, но только если мы будем применять его столько, сколько необходимо для получения оптимальных урожаев и прекратим расточительное чрезмерное внесение», добавил он.
Исследовательская группа подсчитала, что 10 556 метрических килотонн фосфора ежегодно тратится впустую из-за чрезмерного его применения, при этом большая часть таких расходов фосфора приходится на пшеницу и пастбища в Европе, а также на кукурузу и рис в Азии.
Профессор Ричард Макдауэлл из Университета Линкольна и AgResearch Новой Зеландии и ведущий автор исследования сказал: «Многие фермеры чрезмерно вносят фосфор, чтобы сохранить его в почве. Однако только часть почвенного фосфора может быть использована растениями. Корректировка применения для поддержания уровней, необходимых для получения оптимальной урожайности, сводит на нет необходимость тратить фосфор впустую. Если в почве есть чрезмерные уровни, которые растения не могут использовать, фосфор потенциально может быть потерян в воде, что рискует вызвать проблемы с качеством воды, такие как эвтрофикация».
Однако дело не только в сокращениях. Используя данные о сельскохозяйственных угодьях по всему миру, ученые также подсчитали, что во всем мире почти три четверти обрабатываемых почв испытывают дефицит фосфора, при этом дефицит фосфора наиболее остр в азиатских странах, таких как Индия. В результате, по подсчетам исследователей, во всем мире необходимо внести почти 57 000 метрических тонн фосфора, чтобы смягчить дефицит в почвах и повысить урожайность сельскохозяйственных культур.
Затем они подсчитали, что ежегодно для поддержания оптимальной концентрации фосфора в мировой почве необходимо 17 500 метрических тонн фосфора. Это приведет к глобальному сокращению спроса на фосфор примерно на 3000 метрических килотонн в год.
Профессор Макдауэлл сказал: «Для эффективного использования фосфора и увеличения поставок правительствам необходимо сотрудничать и проводить политику, которая будет способствовать использованию фосфора только там, где это необходимо. Это может включать в себя балансирование распределения фосфора для оптимального роста сельскохозяйственных культур и сокращение субсидий, которые поддерживают чрезмерное использование фосфора может привести к проблемам с качеством воды».
Большие надежды в плане фосфорной глобальной оптимизации авторы исследования возлагают на селекционеров.
«Повышение эффективности использования фосфора в оптимистичном сценарии будет результатом генетических исследований и селекции с целью создания растений с ризосферами, которые смогут осваивать большую площадь почвы и высвобождать почвенный органический или остаточный неорганический фосфор посредством выделяемых органических кислот и ферментов. Стратегия создания фосфорных корней должна сначала определить фундаментальные механизмы того, как недоступный, то есть неэкстрагируемый почвенный фосфор, может стать доступным для сельхозкультур, и это безусловно, должны быть приоритетом для будущих соответствующих исследований по основным культурам, таким как пшеница, соя, рис и другие. До 80% общего фосфора в почве может быть доступно, например, за счет улучшения генетики растений», заключают авторы научной работы.
Источник: Lancaster University.
Заглавное фото: Лукьянов Дмитрий, AgroXXI.ru.
