Эффективные питательные ресурсы и потенциал замены удобрений корневой биомассой основных культур в Китае

Скрытая помощь под полями

Когда мы представляем себе пшеничное или рисовое поле, обычно думаем о том, что видно над землей: золотые колосья или высокие зелёные стебли. Но под ногами находится огромное и в основном невидимое царство. В этом исследовании рассматриваются корни основных культур Китая и задаётся простой, но важный вопрос: если правильно учесть и использовать то, что эти корни оставляют в почве, насколько они могут помочь аккумулировать углерод и заменить химические удобрения?

Измеряя то, что трудно увидеть

Поскольку корни растут под землёй, их гораздо сложнее наблюдать и взвешивать, чем стебли и листья. Исследователи справились с этой задачей, проанализировав экспериментальные работы, в которых тщательно измеряли рост корней и надземной массы у основных культур Китая — кукурузы, пшеницы, риса, сои, хлопка, арахиса и рапса. Из этих данных они построили набор «коэффициентов», связывающих, сколько корневой биомассы формируется на единицу соломы (стеблей и листьев, оставшихся после уборки). Затем эти коэффициенты объединяли с актуальной статистикой по площадям посевов и производству соломы за 2022 год, чтобы оценить, сколько корневого материала осталось в почвах китайских полей после уборки урожая.

Сколько корневого материала находится в почве?

Числа оказались очень большими. В 2022 году корни основных культур Китая взвешивали примерно 152 миллиона тонн — почти одна пятая от всей произведённой надземной соломы. Три привычных зерновые культуры доминировали в этом подземном «урожае»: кукуруза, пшеница и рис вместе обеспечивали более 90% общей корневой биомассы. Большая часть этого материала концентрировалась в Северном Китае, на Северо-Востоке и в среднем и нижнем течении реки Янцзы — регионах, которые также являются хлебными корзинами страны. Такие провинции, как Хэнань и Хэйлунцзян, с обширными плодородными равнинами, выделялись как «горячие точки» корневой биомассы.

Корни как тихий источник питательных веществ

Корни — это не просто мёртая ткань после уборки; в них содержатся азот, фосфор и калий — те же питательные вещества, которые фермеры покупают в мешках удобрений. Сочетая оценки биомассы с данными о содержании питательных веществ, авторы рассчитали, что корни основных культур Китая содержат примерно 3,22 миллиона тонн этих ключевых элементов. Ещё более важный для сельхозпроизводства показатель — сколько из этого становится доступным для следующей культуры в следующем вегетационном сезоне по мере разложения корней. Используя опубликованные скорости высвобождения питательных веществ из растительных остатков, группа оценила, что около 2,32 миллиона тонн питательных веществ из корней может быть усвоено растениями в течение одного сезона, при этом наибольшую долю составляет калий.

Сокращение удобрений без потери урожайности

Чтобы понять, что эти скрытые питательные вещества могут значить на практике, исследователи сравнили свои оценки с рекомендованными нормами химических удобрений для каждой из основных культур. Они обнаружили, что питательные вещества, высвобождающиеся из корней в течение одного вегетационного сезона, теоретически могли бы заменить около 5,3% от оптимального объёма химических удобрений, вносимых по стране. Потенциал замены был умеренным для азота и фосфора — в пределах нескольких процентов, но примечательно высоким для калия — примерно 13%. Пшеница показала наибольшую относительную выгоду: питательные вещества из корней соответствовали более чем 7% её идеальной дозы удобрений. Эти оценки — «в лучшем случае»: реальные поля различаются по типу почвы, климату и способам ведения хозяйства, а это влияет на скорость разложения корней и эффективность использования высвобождённых питательных веществ культурами.

Что это значит для почв и продовольственной безопасности

С позиции неспециалиста, послание исследования таково: корни культур — ценный, «домашний» ресурс, который Китай уже производит бесплатно. Правильный учёт этой подземной биомассы помогает учёным точнее оценивать, сколько углерода могут хранить сельскохозяйственные почвы, и как движутся питательные вещества по ландшафту. Для фермеров и политиков работа предлагает, что более умное управление растительными остатками и корнями — в сочетании с более точным внесением удобрений — может снизить зависимость от химических добавок, особенно калия, одновременно поддерживая здоровье почвы и долгосрочную урожайность. Хотя в точных цифрах ещё остаётся неопределённость и нужны дополнительные исследования, отслеживающие скорость высвобождения питательных веществ в разных почвах, общий вывод ясен: внимание к тому, что происходит под землёй, может сыграть важную роль в развитии низкоуглеродного и ресурсосберегающего сельского хозяйства.

Цитирование: Xie, J., Shao, J., Gao, C. et al. Effective nutrient resources and fertilizer substitution potential of root biomass of major crops in China. Sci Rep 16, 11107 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39892-8

Ключевые слова: корни культур, питательные вещества в почве, использование удобрений, углерод в почве, сельское хозяйство Китая