Новый штамм бактерий на треть снизит сельскохозяйственные выбросы закиси азота в Европе
Cloacibacterium CB-01 нужно вносить в почву с жидкими и твердыми удобрениями
Если вносить в почву новый штамм CB-01 бактерий из рода Cloacibacterium, то можно снизить выбросы закиси азота с участка на величину до 95 процентов. А при добавлении этих микроорганизмов в разные почвы Евросоюза одновременно с твердым и жидким навозом, а также минеральными азотными удобрениями, выбросы N2O из сельскохозяйственного сектора уменьшатся на 31 процент. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature.
Сельское хозяйство сопровождается выбросами закиси азота N2O — парникового газа, способность которого вызывать парниковый эффект оценивается практически в 300 раз выше углекислого. Основные источники его эмиссии — навоз и эффективное усвоение азотных удобрений растениями. Чтобы снизить эти выбросы, обычно стараются совершенствовать азотные удобрения и методики их применения, но можно пойти и другим путем — добавлять в почву микроорганизмы-денитрификаторы, которые вырабатывают фермент N2O-редуктазу (NosZ) и в анаэробных условиях способны использовать закись азота для дыхания, превращая ее в молекулярный азот.
Ученые под руководством Элизабет Хийс (Elisabeth Hiis) из Норвежского университета наук о жизни применили новый штамм бактерий из рода Cloacibacterium — CB-01 — для удаления закиси азота из почв и снижения его общих выбросов. Этот штамм они выделили из дигестата (твердого остатка после анаэробного брожения) биогазовой установки, в которую подавали N2O, а затем культивировали в илистом осадке сточных вод до достижения высокой плотности клеток — порядка 6 × 109 клеток в миллилитре. Обогащенный бактериями дигестат вносили в почву в качестве удобрения.
Штамм CB-01 продемонстрировал хорошую выживаемость в почве (период полувыведения — около 24 дней) и эффективное поглощение N2O в условиях его высокой концентрации. В присутствии этих бактерий выбросы закиси азота из почвы были в среднем примерно на 60 процентов ниже, чем в контроле (в отдельных случаях — на 95 процентов ниже).
Авторы оценили потенциал применения CB-01 в сельском хозяйстве всего Евросоюза с помощью модели GAINS и пришли к выводу, что оно позволит сократить общие выбросы закиси азота на 2,7 процента, если использовать его только вместе с жидким навозом. Если же адаптировать методику и применять его одновременно с твердыми органическими и минеральными удобрениями, то выбросы N2O в сельскохозяйственном секторе удастся сократить на 31 процент.
Иногда повышенным выбросам закиси азота способствует микрорельеф — например, небольшие лужи на полях. При попытке объехать их сельскохозяйственная техника просыпает излишек азотных удобрений, а поскольку в затопленных впадинах формируются анаэробные условия, вскоре с границ таких луж начинает выделяться в 80 раз больше N2O, чем с ровных участков полей. Если вывести из сельского хозяйства поля с большим количеством луж, можно существенно снизить выбросы N2O во всем секторе.
При это длительность его хранения в растениях переоценена
Расчеты с использованием радиоуглеродного цикла показали, что растительный покров суши поглощает не менее 80 миллиардов тонн углерода в год с учетом затрат на дыхание. Это практически вдвое превосходит прежние оценки чистой первичной продуктивности от 43 до 76 миллиардов тонн углерода в год и говорит о том, что текущие климатические модели должны быть пересмотрены. Впрочем, в коррекции нуждается не только оценка накопленного углерода, но и время его хранения в растениях, которое оказалось более коротким, чем считалось ранее. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Science.
