В исследовании, проведенном профессором U of T. Скарборо Гербертом Кронзукером в сотрудничестве с командой Китайской академии наук, были изучены 19 разновидностей риса, чтобы выяснить, какие из них более эффективны в использовании азота.«У нас есть это сельское хозяйство — пастбище животных или обширные поля величественных культур — но глобальная реальность такова, что оно является одним из основных факторов загрязнения окружающей среды и изменения климата», — говорит Кронзакер.Азот, применяемый в качестве удобрения, неэффективно усваивается большинством сельскохозяйственных культур.
На тропических рисовых полях может быть потеряно от 50 до 70 процентов. Проблема в том, что азот отрицательно влияет на качество воды, загрязняя близлежащие водосборы или вымываясь в грунтовые воды. Это также важный источник газов, таких как аммиак и оксид азота, которые не только вредны для водных организмов, но и являются значительным источником выбросов парниковых газов.Хотя азот является одним из трех основных питательных веществ, необходимых для выращивания сельскохозяйственных культур, его производство также требует больших затрат, добавляет Кронзукер.
«Все, что мы можем сделать для снижения спроса на азот как с экологической точки зрения, так и со стороны фермеров в развивающихся странах, которые изо всех сил пытаются за него платить, является значительным вкладом».Исследование Кронзукера впервые определяет новый класс химических веществ, производимых и выделяемых корнями рисовых культур, которые непосредственно влияют на метаболизм почвенных микробов. Они обнаружили, что ключевые микробные реакции, которые приводят к неэффективности улавливания азота, могут быть значительно уменьшены в некоторых сортах рисовых растений за счет действия этих специфических химических веществ, высвобождаемых из корневых клеток.Одна из основных причин, по которой растения тратят так много удобрений, заключается в том, что они были выращены таким образом.
В прошлом производство удобрений было относительно недорогим, поскольку ископаемое топливо было в изобилии и дешево. В результате генетики растений вывели культуры, которые реагировали на большое количество удобрений, независимо от того, насколько эффективно они использовали азот.
«Раньше эта неэффективность не представляла особого интереса, но теперь, когда цены на топливо колеблются и растет озабоченность по поводу изменения климата, это гораздо более серьезная проблема», — говорит Кронцукер, директор Канадского центра исследований голода в мире в U of T. Скарборо.В банке зародышевой плазмы Международного научно-исследовательского института риса (IRRI) на Филиппинах хранится более 120 000 разновидностей риса, но команда Кронзукера сосредоточилась только на сортах, отвечающих важным критериям.
Во-первых, они сосредоточились только на японике (рис, который используется в суши) и индике, самом популярном в мире типе риса, обычно выращиваемом в Китае, Индии и Юго-Восточной Азии. Сорта также должны были в настоящее время выращиваться фермерами, иметь высокий потенциал урожайности, быть устойчивыми к болезням и вредителям, вырастать до нужного размера и иметь достаточно сильные корни, чтобы выдерживать сильные муссонные ветра.«Они должны были быть проверены на практике как жизнеспособные варианты. Это непрактично, если фермер, выращивающий рис, не собирается их трогать», — добавляет Кронзакер.
В будущем есть надежда, что это исследование послужит основой для стратегий выращивания риса во всей Азии. Одним из вариантов может быть предоставление фермерам государственных стимулов, таких как налоговые льготы, для перехода на более безопасный для азота сорт.
Другим результатом могут быть более совершенные селекционные программы, позволяющие производить даже лучшие виды сельскохозяйственных культур.«Нет никаких причин, по которым урожай не может привести к меньшему загрязнению, а также сэкономить деньги фермеров; эти два понятия не являются несовместимыми», — говорит Кронзакер. «Если мы сможем производить более ответственные растения, которые не тратят удобрения напрасно, все выиграют».