Почвенные микробы преобразуют значительную часть азотных удобрений в нитраты, которые загрязняют водоемы и превращаются в закись азота – парниковый газ, почти в 300 раз мощнее углекислого. Ученые из Новой Зеландии выяснили, как обычный подорожник ланцетный (Plantago lanceolata) подавляет этот процесс, и обнаружили, что его механизм действия отличается от прежних представлений.
Как показало исследование, опубликованное в журнале Plant and Soil, соединения, которые ранее считались главными ингибиторами у подорожника – аукубин и вербаскозид, – в действительности не влияют на активность почвенных бактерий. Ученые установили, что нитрификацию замедляют другие вещества, в том числе плантамайозид и ранее не известная в этой роли плангагогуанидиновая кислота.
Новые данные позволили предположить, что эти вещества связывают ионы меди и железа в почве. Микроорганизмы используют эти металлы для работы ферментов, которые перерабатывают азот. Лишаясь доступа к металлам, бактерии замедляют свою активность. Похожим образом действуют и промышленные химические ингибиторы.
Исследователи проверили действие подорожника в четырех типах новозеландских почв. Растение снизило скорость нитрификации на 11–41%. При этом райграс пастбищный, который высаживали для контроля, также замедлил процесс на 0–39%, а в двух типах почв его эффективность не уступала подорожнику.
Ключевым фактором оказался тип почвы. Он определял и состав микробного сообщества, и то, насколько успешно растения подавляли нитрификацию. Эффект был сильнее в почвах, где растениям было проще связывать медь и железо, что подтверждает гипотезу о роли металлов.
Это открытие меняет подходы к селекции пастбищных трав. Теперь агрономы смогут выводить сорта, ориентируясь на новые химические маркеры и подбирая их под конкретный тип почвы. В перспективе это позволит создавать пастбища, которые сами контролируют круговорот азота и снижают экологический ущерб от сельского хозяйства без дополнительных химикатов.