Синергетические ингибиторы нитрификации в сочетании с лучшими практиками управления могут обеспечить более высокую урожайность и эффективность использования азота в полусухих солонцеватых почвах

Кормить посевы в суровых землях

Во многих засушливых районах мира фермеры испытывают трудности с получением достаточного количества продовольствия на солёных, продуваемых ветром почвах, при этом предотвращая загрязнение воды и воздуха удобрениями. Это исследование из Внутренней Монголии (Китай) показывает, как более разумное использование азотных удобрений — с помощью специальных добавок, называемых ингибиторами нитрификации — может приблизить урожай кукурузы к её потенциалу, сократить потери удобрений и уменьшить вред для окружающей среды, даже при скудных осадках.

Проблема сухих солёных хозяйств

Аридные и полуаридные регионы занимают более 40% пахотных земель мира и дают большую часть нашего продовольствия, но сталкиваются с серьёзными проблемами: недостатком осадков, солёными почвами и сильной зависимостью от орошения. В оросительном районе Хэтао на западе Внутренней Монголии фермеры традиционно вносят очень большие дозы азотных удобрений в кукурузу — 300–450 килограммов на гектар — в надежде обеспечить высокий урожай. Однако фактическая урожайность застопорилась примерно на 40% от возможной. Большая часть азота теряется в атмосферу или вымывается в каналы и озёра, что означает потраченные впустую деньги и загрязнение воды. Главный вопрос для исследователей заключался в том, как значительно приблизиться к достижимой урожайности региона, используя меньше азота и снижая потери в окружающую среду.

Проектирование более разумной системы удобрения

Команда провела трёхлетний полевой эксперимент на типичной солонцеватой почве с очень низким количеством осадков и орошением затоплением водой Желтой реки. Они сравнили четыре системы управления кукурузой: без внесения азота; обычную практику фермеров с высоким внесением; систему «высокой урожайности и высокой эффективности», которая сократила азот примерно на треть и упростила схему удобрения; и систему «высокой урожайности и устойчивости к стрессам», где использовали ту же сниженную дозу азота, но добавили ингибитор нитрификации DMPP, смешанный с удобрением и внесённый однократно при посеве. Во всех участках использовали один и тот же сорт кукурузы и сопоставимые дозы фосфора и калия, так что различия в основном объяснялись азотной стратегией.

Больше зерна при меньшем количестве азота

В период 2020–2022 гг. нефертильные участки постепенно теряли продуктивность, подтверждая, что сама по себе почва не может обеспечить высокую урожайность кукурузы. Напротив, обе улучшенные системы с сокращённым азотом дали урожай зерна 15–18 тонн на гектар — около 80% от местного потенциального уровня — соответствуя или почти соответствуя практике с высоким внесением в нормальные годы. Ключевой момент в том, что оптимизированные системы достигали этого при всего 250 килограммах азота на гектар и лишь одном внесении удобрения, по сравнению с 380 килограммами и тремя внесениями в традиционной системе. Это повысило эффективность использования азота — долю внесённого азота, фактически усвоенного растениями — с менее 50% до примерно или более 60% в годы с хорошими осадками, что соответствует международным целям «зелёного развития».

Встроенная страховка против засухи

Самым жёстким испытанием стал 2022 год, когда осадки резко сократились и кукуруза пережила сильную засуху в ключевую фазу роста. При таких суровых условиях система со сниженным азотом без ингибитора заметно снизила урожай по сравнению с практикой с высоким внесением. Напротив, система с применением ингибитора нитрификации сохранила урожай, главным образом за счёт более высокого веса зерна. Измерения показали, что это лечение сохранило надземное поглощение азота, повысило поглощение фосфора и поддержало общую биомассу растений даже в сухой год. Замедляя превращение аммония в нитрат в щелочной, солоноватой почве, ингибитор удерживал больше доступного азота вблизи корней в течение времени, помогая растениям лучше справляться с водным стрессом.

Чище поля и вода

Поскольку растения усваивали большую долю внесённого азота, улучшенные системы оставляли в поле гораздо меньшие азотные излишки. Практика с высоким внесением накапливала более 160–200 килограммов лишнего азота на гектар в год — азота, который, вероятно, уходит в атмосферу в виде газов или выщелачивается в дренажную воду. Оптимизированные системы примерно вдвое сократили этот излишек, а в некоторые годы обработка с ингибитором почти уравновешивала ввод и вывод азота. Это означает меньший риск выбросов парниковых газов и меньший поток азота в местные водоёмы, где он уже признан одним из основных загрязнителей.

Что это означает для фермеров и окружающей среды

Для фермеров, работающих в сухих, солончаковых регионах, исследование даёт ясный вывод: простое увеличение дозы азота не гарантирует больший урожай, тогда как более корректное время и форма внесения азота могут это обеспечить. Одно однократное применение удобрения со сниженной дозой азота в сочетании с ингибитором нитрификации может обеспечить высокую урожайность кукурузы, увеличить долю удобрения, реально усваиваемую растениями, и сократить загрязнение. Возможно, что еще важнее, такой подход действует как страховой полис в годы засухи, помогая культурам сохранять урожай при дефиците воды. При широком распространении в аналогичных регионах такие практики могут повысить продовольственную продуктивность, одновременно снижая давление на уязвимые почвы и водные ресурсы.

Цитирование: Zeng, Z., Wu, L., Liu, J. et al. Synergistic nitrification inhibitors with best management practices can achieve higher yield and nitrogen use efficiency in semi-arid saline-alkali soils. Sci Rep 16, 5287 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36007-1

Ключевые слова: эффективность использования азота, ингибитор нитрификации, урожайность кукурузы, полусухое сельское хозяйство, солонцеватая почва