_ Secretele pulsurilor de îmbogățire a solului ar putea transforma viitorul agricultura durabilă

De la linte la năut și chiar și fasolea umilă, legumele sunt probabil cel mai bine cunoscute ca o sursă alternativă de proteine ​​pe bază de plante. Aceste plante sunt eroi ai mediului: lucrează împreună cu microbii din sol pentru a „fixa” azotul din aer, îmbogățind solul cu nutrienți pentru a le permite să prospere.

Pe măsură ce capacitatea lor de fixare a azotului devine din ce în ce mai bine înțeleasă, oamenii de știință speră să găsească modalități de a crește productivitatea și, în cele din urmă, să aplice unele dintre aceste caracteristici eficiente de îmbogățire a solului altor culturi, cum ar fi cerealele. Cu capacitatea de a fixa azotul, culturile ar avea nevoie de mai puțin îngrășământ cu azot, iar sănătatea solului s-ar îmbunătăți simultan.

Leguminoasele, semințele uscate comestibile ale plantelor de leguminoase, sunt alimente de bază în alimentația oamenilor și a animalelor din jur. lume. În Europa și în SUA, sunt consumate în mod obișnuit ca conserve de fasole, năut și linte, în timp ce în Africa subsahariană, cowpea este printre cele mai importante leguminoase.

Bogat în proteine, carbohidrați, fibre alimentare, vitamine și minerale, legumele joacă un rol fundamental în dietele nutritive sănătoase. Atât semințele, cât și frunzele sunt, de asemenea, folosite ca hrană pentru animale. Pentru micii fermieri din țările în curs de dezvoltare, leguminoasele nutritive reprezintă un înlocuitor rentabil pentru proteinele animale și reprezintă o mare parte din dietele tipice.

În vestul Keniei, Rwanda și Burundi, oamenii mănâncă mai mult de 30 kg de fasole. în medie pe an, în timp ce multe țări africane recomandă legumele ca alternativă la carne în ghidurile alimentare. Leguminoasele pot fi, de asemenea, păstrate pentru perioade îndelungate, fără a le afecta conținutul nutrițional.

Cu aproximativ 100 de milioane de ani în urmă, leguminoasele și-au dezvoltat capacitatea naturală de a adăposti bacterii benefice în structurile dedicate numite noduli radiculari. Aici, bacteriile transformă azotul gazos din aer și sol într-o formă care este accesibilă plantei ca nutrienți.

Așadar, leguminoasele au nevoie de mai puțin îngrășământ cu azot decât cerealele și alte culturi de legume. O leguminoasă de înaltă performanță poate fixa până la 300 kg de azot pe hectar, ceea ce altfel ar costa fermierilor în jur de 1 USD pe kg în îngrășământ pentru a satisface nevoile de nutrienți ale plantei.

La proiectul Enabling Nutrient Symbioses in Agriculture. , încercăm să înțelegem cum fac exact acest lucru leguminoasele. Explorăm modul în care acești noduli rădăcini fixatori de azot au evoluat în primul rând numai în leguminoase. Cu aceste cunoștințe, sperăm să găsim modalități de a crește eficiența fixării azotului în interiorul nodulilor rădăcinilor și de a maximiza creșterea și randamentul culturilor de leguminoase.

Grupul meu de cercetare investighează modul în care leguminoasele se pot implica cu bacteriile benefice și evitați microbii care cauzează boli. În timp ce bacterii precum rizobia din acești noduli rădăcini ajută plantele să-și obțină nutrienți, alți microbi din sol, inclusiv bacteriile și ciupercile, ar putea provoca boli și pot împiedica plantele să transforme cât mai mult azot. Deci planta trebuie să aibă un mecanism de apărare care să țină la distanță microbii care cauzează boli. Acest lucru îl poate împiedica, de asemenea, să se implice pe deplin cu bacteriile benefice.

Echipa noastră de cercetători a identificat potențiali factori care limitează fixarea azotului în nodulii Medicago, cunoscuți și sub numele de baril medic sau baril clover. Această leguminoasă este folosită frecvent pentru cercetare și nu este cultivată pentru consum. Prin studierea acestor factori limitanți, sperăm să îmbunătățim eficiența fixării azotului fără a afecta mecanismele de apărare încorporate ale culturii pentru a o proteja de boli.

După ce au studiat acest mecanism în leguminoasele de cercetare, cercetătorii studiază acum. câteva leguminoase relevante, cum ar fi soia și cowpea, pentru a înțelege cât de răspândite și aplicabile sunt mecanismele biologice de bază și dacă acestea pot fi valorificate pentru a îmbunătăți alte leguminoase în viitor.

Deși sunt unele dintre cele mai vechi culturi domestice, multe leguminoase sunt mult mai puțin adaptate agriculturii și, prin urmare, au un potențial semnificativ de îmbunătățire ulterioară prin reproducere și inginerie genetică, făcându-le mai potrivite și mai durabile pentru sistemele alimentare moderne.

Beneficiile fixării mai eficiente a azotului în leguminoase ar include o creștere și o biomasă mai mari și, sperăm, un conținut mai mare de proteine ​​în semințe sau leguminoase. Acest lucru ar crește valoarea nutrițională per cultură, ceea ce înseamnă că ar putea fi produse mai multe alimente de înaltă calitate, bogate în nutrienți la hectar.

Recolte mai mari ar crea noi oportunități pentru fermierii la scară mică și de subzistență de a cultiva și de a beneficia de leguminoase. — cum ar fi soia — ca culturi de numerar pentru a îmbunătăți mijloacele de trai în mediul rural. Leguminoasele mai productive ar putea fi mai eficiente ca o cultură prin rotație care îmbunătățește sănătatea solului, ceea ce este deosebit de important pentru fermierii care se confruntă cu soluri degradate, cum ar fi cele găsite în Africa subsahariană.

Cu cât știm mai multe despre acest lucru. capacitatea unică a leguminoaselor, cu atât este mai mare șansa noastră de a dezvolta cu succes alte culturi cu o capacitate similară. O astfel de dezvoltare, deși câțiva ani distanță, ar putea transforma agricultura durabilă, în special în zonele în care accesul la îngrășăminte sintetice este deja limitat de costuri și disponibilitate.

Extinderea fixării azotului la alte culturi a fost mult timp o ambiție a culturii. oameni de știință din întreaga lume și pe măsură ce studiul biologiei plantelor avansează, pulsul progresului se accelerează.

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)