Vísindamenn við Árósarháskóla hafa bent á sjö náttúruleg hveitirótarsambönd sem bæla niður nítrandi jarðvegsbakteríur álíka sterkt og tilbúnar nítrunarhemlar, sem opnar mögulega ræktunarleið í átt að hveitiafbrigðum sem halda meira notaðu köfnunarefni án þess að krefjast viðbótar efnainntaks eða fórna ávöxtun.
Köfnunarefnisvandinn sem landbúnaður glímir sífellt við
Minna en helmingur köfnunarefnisins sem notaður er sem áburður er í raun tekinn upp af ræktun, en afgangurinn tapast við útskolun í vatnaleiðir eða losun lofttegunda út í andrúmsloftið sem nituroxíð, öflug gróðurhúsalofttegund. Í áratugi hafa aðalviðbrögðin verið reglugerðartakmörk á notkunartíðni og tilbúna nítrunarhemla, efni sem hægja á örveruumbreytingu ammóníums í nítrat en eru kostnaðarsöm, krefjast endurtekinnar notkunar og geta haft áhrif á jarðvegslífverur sem ekki eru-markmiðar.
Árósahópurinn, undir forystu nýdoktors Purna Kumar Khatri, rannsakaði hvort hveiti sjálft gæti framkvæmt útgáfu af þeirri virkni líffræðilega. Vinna þeirra snýst um líffræðilega nítrunarhömlun, ferli þar sem plönturætur gefa frá sér náttúruleg efnasambönd sem bæla niður nítrunarörverurnar sem bera ábyrgð á að umbreyta ammóníum í hið -nítratform sem er hættara við útskolun.
Hvað eru benzoxazínóíð?
Bensoxasínóíð eru afleidd umbrotsefni sem framleidd eru náttúrulega af kornrækt, þar á meðal hveiti, maís og rúg, sem venjulega eru rannsökuð vegna hlutverks þeirra í vörn plantna gegn skordýrum, illgresi og þráðormum. Vísindamennirnir í Árósum skimuðu 18 mismunandi benzoxazínóíð efnasambönd með því að nota lífljómunargreiningu með Nitrosomonas europaea, fyrirmynd nítrunarbakteríu, og fundu sjö - þar á meðal BOA, MBOA, DIBOA og DIMBOA - sem geta bælt nitrification mjög í tiltölulega lágum styrk. Vegna þess að þessi efnasambönd eru framleidd og sleppt af plöntunni sjálfri frekar en að vera notuð utan, bjóða þau upp á í grundvallaratriðum annan flutningsbúnað en tilbúnir hemlar: stöðug, staðbundin losun nákvæmlega hvar og hvenær plantan þarf að vernda tiltækt köfnunarefni.
Hannaðar hveitilínur sýna að hægt er að magna áhrifin
Rannsóknin bar saman hefðbundna hveitiforeldralínu á móti tveimur hveitilínum sem bera litningabrot frá Leymus racemosus, villtu grasi sem vitað er að eykur líffræðilega nítrunarhömlun. Auknu línurnar ræktaðar í vatnsræktun gáfu frá sér marktækt hærri styrk virkra benzoxazínóíða en móðurlínan og rótarútskilningur þeirra bældu nitrification allt að tvisvar sinnum sterkari - niðurstöðu sem var í beinni fylgni við hærri styrk efnasambanda sem mældist.
Líkanavinna sem rannsakendur vitna í benda til þess að ræktun sem gerir líffræðilega-nítrunar-hömlun-virkjuð kleift að draga úr köfnunarefnistapi um 20% til 30%, og snemma tilraunir á vettvangi hafa ekki sýnt fram á neina uppskeruviðurlög tengda eiginleikanum, sem þýðir að bændur gætu í grundvallaratriðum notað minna áburðarmagn á meðan kornuppskeran er borin saman. Khatri sagði að umfang tækifæranna væri umtalsvert, jafnvel þó að hagkvæmni aukist lítillega: "Ef hægt er að auka skilvirkni köfnunarefnis-notkunar um jafnvel tíu prósent við raunverulegar aðstæður á akri er alger sparnaður í áburði og losun gífurlegur."
Frá efnafræði til ræktunarmarkmiðs
Langtímamarkmiðið-er að þýða efnafræðilegar niðurstöður yfir í ræktunarstefnu: Þegar vísindamenn hafa fundið hvaða líftilbúningsferlar framleiða áhrifaríkustu nítrunar-hemjandi efnasamböndin, gætu plönturæktendur valið hveitiafbrigði sem tjá eiginleikana sterkari, án þess að þurfa að breyta starfsháttum eða kaupa ný aðföng. Rannsóknin er hluti af víðtækara alþjóðlega CropSustain verkefninu, þar sem samhliða rannsóknarhópar rannsaka hvernig þessir eiginleikar hafa áhrif á jarðvegsörverur og lífverur sem eru ekki-markmiðar yfir lengri tíma - spurning sem skiptir máli fyrir eftirlits- og viðskiptaupptöku jafnvel þótt undirliggjandi líffræði reynist sterk.
Niðurstöðurnar koma þar sem alþjóðlegir köfnunarefnismarkaðir eru enn óstöðugir í kjölfar truflunar á Hormuz-sundi, sem varð til þess að þvagefnisverð náði nær-metháum fyrr á þessu ári fyrir leiðréttingu að hluta. Þó að ræktunartímalínur fyrir nítrunar-hamlandi hveitiafbrigðum gangi yfir margra-ára sjóndeildarhring frekar en að veita tafarlausa léttir, bætir rannsóknirnar við vaxandi fjölda líffræðilegra valkosta - ásamt örveru köfnunarefni-viðgerðarvörur sem þegar eru markaðssettar af fyrirtækjum þar á meðal Pivot Biolandbúnaðargeiranum sem gæti {{6} smám saman minnkað háð tilbúnu köfnunarefnisinntaki.
Rannsóknin, "Benzoxazinoids sem frambjóðandi efnasambönd fyrir líffræðilega nítrunarhömlun í hveiti," var birt í Plant Physiology and Biochemistry og unnin í samvinnu við Kaupmannahafnarháskóla, háskólann í Aberdeen og International Maize and Wheat Improvement Centre (CIMMYT), sem útvegaði fræefni fyrir rannsóknina.
