Fixering sojabønner behov for nitrogen

Sojabønner er rig på protein, hvilket er fantastisk for mennesker og dyr, der spiser det. Men dette høje proteinindhold har en pris.

For at lave protein, sojaplanter har brug for meget nitrogen. Planterne får noget af det kvælstof, de har brug for, ved at arbejde med specialiserede bakterier i jorden. Disse bakterier lever i rodknuder. De trækker kvælstof fra atmosfæren og omdanner det til en form, planterne kan bruge.

Men denne procesbiologiske nitrogenfiksering giver måske ikke alt det nitrogen, som sojaafgrøder har brug for. Landmændene skal muligvis også anvende kvælstofgødning.

En ny undersøgelse, imidlertid, viser, at det er muligt at øge antallet af sojabønnerodknuder - og de bakterier, der lever der - for at øge afgrødeudbyttet. Dette kunne fjerne behovet for at anvende yderligere nitrogengødning.

"Det åbner muligheden for at opnå højere udbytter af sojabønner udelukkende baseret på biologisk fiksering, " siger Mariangela Hungria, en forsker ved Embrapa Soja, Brasilien.

Hungria, hovedforfatter af undersøgelsen, og hendes kolleger overtrukne sojabønnefrø med bakterierne (den sædvanlige metode, der anvendes af avlere). De tilførte yderligere bakterier ved at sprøjte det på planterne under andre vækststadier. Sojabønneplanter, der modtog den ekstra sprøjtepodning, udviklede flere rodknuder. Og flere knuder førte til højere udbytter.

Faktisk, tilføjelse af bakterier til frø øgede udbyttet med 27% og 28%. Sprøjtning af bakterier på sojamarkerne under væksten pressede udbyttet yderligere op.

Stigningen i rodknogler efter yderligere sprøjtepodning overraskede Hungria og hendes kolleger. Tidligere forskning indikerede, at hver knude gør det sværere for sojabønneplanter at udvikle efterfølgende planter. Men i denne undersøgelse, sojaplanter var i stand til at danne nye knuder, da forskerne gav flere bakterier.

"At opdage, at knuder ikke er reguleret så strengt, som tidligere antaget, er et vigtigt fund, " siger Hungria. "Begrænsningen sker især i begyndelsen af ​​sojabønnevækst, når de første knuder dukker op." Efter det indledende stadie, mere knudevækst er mulig.

Mere biologisk nitrogenfiksering, og mindre nitrogen gennem gødning, kan også øge bæredygtigheden. Først, det reducerer kulstofemissionerne. Kvælstofgødning fremstilles normalt ved hjælp af fossile brændstoffer. "For hvert pund fremstillet nitrogengødning, mindst 10 pund kuldioxid kan frigives, " oplyser Hungria.

Den anden forbedring af bæredygtighed er på banen. Overskydende kvælstofgødning fra marken kan strømme ud i vandområder. For meget i et akvatisk økosystem kan forårsage algeopblomstring. Disse udtømmer vandet for ilt og fører til "døde zoner" uden liv. Biologisk fiksering ved hjælp af bakterier, imidlertid, betyder, at mere af kvælstoffet bruges af afgrøden.

Mindre brug af gødning har også en økonomisk betydning. Udgifterne til nitrogengødning kan hurtigt stige, både for landmænd og for lande. Brasilien importerer omkring 70% af de kvælstofgødninger, der bruges i landet.

Flere farme i Brasilien begyndte at bruge undersøgelsens strategi i oktober 2016 (sommerafgrøden i Brasilien). De første resultater har været lovende, siger Hungria. De højere sojabønneudbytter, der ses i undersøgelsen, opretholdes på disse større skalaer.

Hungria mener, at disse resultater også vil strække sig ud over Brasilien. "Men de skal verificeres, fordi den genetiske baggrund for sojabønner er forskellig i hvert land, " siger hun. Samarbejde med Kansas State University, for at kontrollere, om resultaterne kan udvides til USA, er lige startet.

At forske i bakterier og nitrogenfiksering kan kun være begyndelsen. "Jeg tror, ​​at mikroorganismer kan være 'stjernerne' i en ny æra af landbrug, hvor vi ikke kun overvejer fødevaresikkerhed, men også bæredygtighed, " hun siger.