Спектроскопический анализ разложения рисовой соломы, обусловленного микробной деградацией и управлением азотом при безоборной пшенице в Северной Индии

Преобразование сельскохозяйственных отходов в ресурс

Каждую осень в Северной Индии фермеры сталкиваются с трудным выбором: как быстро убрать огромные остатки рисовой соломы, чтобы успеть вовремя посеять пшеницу. Самым быстрым решением часто было сжигать солому прямо в поле, что заполняет воздух дымом и вредит здоровью почвы. В этом исследовании рассматривается более экологичная альтернатива. Используя полезные микроорганизмы и более разумное внесение удобрений, авторы показывают, как фермеры могут разлагать рисовую солому прямо на поле, получать хорошие урожаи пшеницы и одновременно сокращать загрязнение и улучшать почву.

Проблема сжигания полей

Ротация рис–пшеница в Индо-Гангской равнине обеспечивает кормление миллионов людей, но после жатвы оставляет огромные груды рисовой соломы. Поскольку между уборкой риса и посевом пшеницы проходит всего две–три недели, многие фермеры сжигают остатки на месте, чтобы сэкономить время. Эта практика выделяет значительные объемы дыма и парниковых газов, лишает почву ценных питательных веществ и уничтожает множество микроорганизмов, поддерживающих плодородие. Со временем повторные сжигания могут деградировать землю и ухудшать качество воздуха для целых регионов.

Новый подход к обработке остатков соломы

Исследовательская группа опробовала более устойчивый подход на полях в Пенджабе, Индия. Вместо сжигания они оставляли измельченную рисовую солому в поле и сеяли пшеницу прямо в неё с помощью машины под названием Happy Seeder, которая может проводить посев через поверхностные остатки без вспашки. Затем они комбинировали различные уровни и формы азотных удобрений — включая часть из навоза — с опрыскиванием выбранными микробами. Эти микроорганизмы, главным образом бактерия Delftia и гриб Aspergillus, известны своей способностью разлагать жесткие растительные материалы, такие как солома. Цель заключалась в том, чтобы определить, какая смесь микробов и управление азотом ускорит распад соломы, увеличит биоту почвы и при этом обеспечит хорошие урожаи пшеницы.

Как микробы помогают почве работать эффективнее

Путём регулярного отбора проб почвы на протяжении вегетационного периода пшеницы учёные измеряли численность бактерий, грибов и микробов, разлагающих целлюлозу. Они обнаружили, что обработки, сочетающие повышенный уровень азота (150 килограммов на гектар) с навозом или мочевиной и опрыскиваниями микробами, приводили к значительно большему населению этих полезных организмов, особенно около 60 дней после посева. Дополнительные методы визуализации подтвердили это: под сканирующим электронным микроскопом кусочки соломы, обработанные Delftia и микробной смесью, показывали трещины, упавшие поверхности и эрозию кремнистых клеток — видимые признаки активного переваривания соломы микробами. Инфракрасная спектроскопия дополнительно выявила химические изменения в строительных блоках соломы, указывающие на то, что целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин распадаются на более простые соединения, которые могут питать почвенную жизнь и культуры.

От более здоровой почвы к большему урожаю

Рост микробной активности отразился на показателях урожайности. Пшеница, выращенная при внесении 150 килограммов азота на гектар с лёгким опрыскиванием мочевиной по остаткам, дала на 9–17 процентов больше зерна по сравнению со стандартной рекомендацией по удобрениям, в зависимости от участка. Использование смеси навоза и мочевины при том же уровне азота в сочетании с микробной смесью обеспечило наивысшие показатели полезных почвенных микроорганизмов и также сильные урожаи. Статистический анализ показал, что сообщества бактерий, грибов и разлагателей соломы, как правило, росли и уменьшались синхронно, что свидетельствует о тесно связанной живой сети, реагирующей на управление остатками и питательными веществами.

Что это значит для фермеров и окружающей среды

Проще говоря, исследование показывает, что фермерам не нужно выбирать между быстрой уборкой полей и защитой окружающей среды. Оставляя рисовую солому на почве, внося продуманную дозу азота (особенно с добавлением навоза) и опрыскивая полезными микроорганизмами, можно ускорить естественное разложение остатков, обогатить почвенную жизнь и повысить урожайность пшеницы. Вместо того чтобы превращать солому в дым, такой подход превращает её в пищу для почвы и следующей культуры. При широком внедрении это может сократить сжигание стерни, улучшить качество воздуха и поддержать более устойчивое производство зерна в одном из важнейших сельскохозяйственных регионов мира.

Цитирование: Khedwal, R.S., Singh, J., Kalia, A. et al. Spectroscopy based analysis of rice residue driven by microbial decomposition and nitrogen management under zero till wheat in Northern India. Sci Rep 16, 8279 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-025-25793-9

Ключевые слова: управление рисовой соломой, микробная деградация, пшеница при нулевой обработке почвы, азотное удобрение, устойчивое сельское хозяйство