Научный взгляд: как повысить урожайность пшеницы и нужно ли для этого больше удобрений

Исследование изучает будущие потребности в азоте для выращивания пшеницы: больше пшеницы — больше удобрений?

Пшеница — самая важная сельскохозяйственная культура в мире. По мере роста населения планеты и увеличения темпов экономического роста повышается спрос на пшеницу. В то же время пахотные земли в мире ограничены. Для того чтобы и дальше кормить мировое население, сельское хозяйство должно снизить свое негативное воздействие на климат и окружающую среду.

Ученые из Лейбницкого центра изучения сельскохозяйственных земель с помощью имитационных экспериментов показали, что в ближайшие годы количество азотных удобрений при выращивании пшеницы придется увеличить в четыре раза, чтобы максимально использовать потенциал урожайности сортов и прокормить растущее население планеты. Однако такое увеличение количества азота окажет негативное влияние на экосистемы сельскохозяйственных угодий.

Авторы исследования считают необходимым разработку стратегий по улучшению поглощения пшеницей азота. При выращивании пшеницы только 48% внесенных удобрений усваивается культурой. Остальная часть внесенного азота выщелачивается в почву или попадает в воздух. Избыток азотных удобрений снижает качество воды, приводит к большим выбросам парниковых газов и является одной из основных причин потери биоразнообразия.

В исследовании были использованы имитационные опыты для самых высокоурожайных сортов пшеницы с целью моделирования потенциального повышения урожайности и связанных с этим потребностей в азоте. К основным регионам выращивания пшеницы в мире были применены различные сценарии изменения климата.

Среди возможных решений создавшейся проблемы — выведение сортов пшеницы, которые лучше поглощают и утилизируют азот, или сочетание пшеницы с бобовыми культурами, которые могут производить азот из воздуха с помощью клубеньковых бактерий. Однако ни одно из этих решений само по себе не обеспечит необходимую интенсификацию производства пшеницы. Необходима разумная интеграция агрономических, генетических и социально-экономических факторов.

Одним из лимитирующих факторов при выращивании пшеницы также являются болезни данной культуры. Изучением и разработкой методов диагностики опасных фитопатогенов пшеницы занимаются в научных подразделениях Всероссийского центра карантина растений Россельхознадзора (ФГБУ «ВНИИКР»). В дальнейшем разработки применяют в аккредитованных лабораториях Россельхознадзора.

Источник: Pierre Martre et al, Global needs for nitrogen fertilizer to improve wheat yield under climate change, Nature Plants (2024). DOI: 10.1038/s41477-024-01739-3