Новый штамм бактерий на треть снизит сельскохозяйственные выбросы закиси азота в Европе

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.