Влияние краткосрочного внесения органического навоза на рост силосной кукурузы (Zea mays L. cv. Kwangpyeongok) и бактериальные сообщества почвы

Почему это важно для ферм и продовольствия

Во всем мире фермеры зависят от минеральных удобрений, чтобы получить достаточно урожая, но этот быстрый стимул может незаметно вредить здоровью почвы и окружающей среде. В то же время животноводство генерирует большие объемы навоза, который часто рассматривается как проблема утилизации, а не как ресурс. В этом исследовании поставлен актуальный вопрос: может ли правильно обработанный коровий навоз, внесенный в подходящей форме, обеспечить рост кукурузы на уровне минерального удобрения и одновременно краткосрочно укрепить почвенную жизнь?

Испытание разных способов питания кукурузы

Исследователи выращивали силосную кукурузу, важную кормовую культуру для скота, на полевых участках, ранее оставленных под паром. Сравнивали четыре варианта: без внесения питательных веществ, стандартное минеральное удобрение, обычная доза компостированного навоза Hanwoo (корейских коров) и высокая доза того же компоста — в четыре раза больше стандартной по азоту. Они отслеживали рост растений в высоту, массу урожая и формирование початков. Одновременно измеряли изменения химии почвы, такие как органическое вещество и доступный фосфор, и подробно изучали бактериальные сообщества почвы с помощью высокоточного секвенирования ДНК.

Как откликнулись растения и почва

Кукуруза быстро отреагировала на наиболее богатые питательными веществами варианты. Растения, получавшие минеральное удобрение или высокую дозу компоста, выросли значительно выше — более двух метров — по сравнению с участками без внесения или с обычной дозой компоста. Формирование початков и биомасса также были наибольшими на участках с минеральными удобрениями, при этом высокодозный компост был почти столь же эффективен. Напротив, обычная доза компоста за этот короткий сезон показала лишь незначительное превосходство над отсутствием удобрения, вероятно потому, что большая часть его азота оставалась в связанной органической форме и еще не была доступна растению.

Здоровье почвы под поверхностью

Даже за один сезон разные удобрения преобразили почву. Почвы, получившие компост при любой дозе, увеличили содержание органического вещества и доступного фосфора по сравнению с необработанными участками, тогда как минеральное удобрение не повышало эти запасы и даже сопровождалось снижением pH почвы и содержания кальция. На участках с компостом также наблюдались более богатые и разнообразные бактериальные сообщества, особенно при обычной дозе компоста, где в почве сохранялось больше органики. Некоторые группы бактерий, связанные с разложением органического вещества и круговоротом питательных веществ, такие как Proteobacteria и группа Candidatus Saccharibacteria, стали более распространены при внесении компоста. Напротив, участки с минеральным удобрением способствовали росту бактерий, связанных с удалением фосфора, что согласуется с пониженным содержанием фосфора в этих почвах и тканях растений.

Связь между микроорганизмами, питательными веществами и ростом

Сопоставляя сдвиги в бактериальных сообществах с параметрами почвы, команда обнаружила, что многие бактерии, обогащенные при внесении компоста, положительно коррелировали с повышенным содержанием органического вещества и фосфора. Эти микроорганизмы, по-видимому, процветают в углеродно‑богатой среде, созданной навозом, и могут способствовать высвобождению питательных веществ в формах, доступных растениям. Высокая доза компоста в частности обеспечивала достаточное количество немедленно доступного азота, чтобы поддержать рост кукурузы почти на уровне минерального удобрения, при этом способствуя формированию сообществ, участвующих в круговороте питательных веществ. Однако поскольку такая тяжелая нагрузка доставляла гораздо больше общего азота и фосфора, чем поглощалось культурой за один сезон, регулярное применение в таком объеме может привести к потерям питательных веществ в водоемы или к их долгосрочному накоплению.

Что это значит для устойчивого земледелия

Проще говоря, исследование показывает, что большая, хорошо компостированная доза коровьего навоза может в краткосрочной перспективе обеспечивать рост кукурузы почти на уровне минерального удобрения и одновременно поддерживать почвенные бактерии, наращивающие плодородие. Однако стандартная норма компоста может быть слишком скромной, чтобы удовлетворить немедленные потребности культуры на ранее не удобренной почве. Авторы рассматривают применение высоких доз компоста не как универсальную рекомендацию, а как доказательство концепции: при тщательной настройке норм компост может помочь фермерам снизить зависимость от синтетических удобрений, переработать отходы животноводства и поддержать более живую, устойчивую почву. Дальнейшие исследования должны уточнить эти дозы, чтобы фермы могли извлечь выгоду из компоста, не платя за это скрытыми экологическими издержками.

Цитирование: Shim, SY., Lee, J., Linh, L.T.Y. et al. Effects of short-term application of organic manure on the growth of forage maize (Zea mays L. cv. Kwangpyeongok) and soil bacterial communities. Sci Rep 16, 14291 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45179-9

Ключевые слова: органический навоз, силосная кукуруза, почвенный микробиом, минеральное удобрение, компостированный коровий навоз