Длительное внесение удобрений почти не меняет видовой состав микроорганизмов в почве, но перестраивает сеть их взаимодействий. К такому выводу пришла группа чилийских учёных, проанализировав результаты 24-летнего эксперимента на плантациях сахарного тростника на Кубе.
Исследование проводили на базе кубинского Института изучения сахарного тростника, где с 1998 года на одних и тех же участках применяют разные схемы подкормки азотом, фосфором и калием. Пробы почвы, взятые в 2022 году, позволили оценить кумулятивный эффект от долгосрочного применения удобрений. Вопреки ожиданиям, состав бактериальных и грибных сообществ в прикорневой зоне растений (ризосфере) остался на удивление стабильным вне зависимости от типа и дозы удобрений.
Стабильность видового состава учёные объясняют свойствами местных сиаллитных почв. Они обладают высокой буферной ёмкостью за счёт большого содержания кальция и магния, что помогает поддерживать постоянный уровень pH. Кроме того, интенсивные тропические дожди способствуют вымыванию и перераспределению питательных веществ, сглаживая разницу в химическом составе почвы между участками.
Ключевые различия проявились при анализе сети взаимодействий между микробами. Оказалось, что структура связей меняется в зависимости от того, какой именно макроэлемент вносили в почву. Учёные выявили «универсальное ядро» из 76 видов микроорганизмов, которое присутствует на всех участках и служит основой микробного сообщества. Удобрения же привлекают к этому ядру дополнительные «спутниковые» группы микробов-специалистов. Так, азот привлёк 18 уникальных видов, в основном грибов, фосфор – 40, а калий – всего шесть.
Эти данные объясняют, почему урожайность тростника хоть и растёт при подкормке, но выходит на плато и даже снижается при избытке удобрений, особенно азотных. Вместо коренной перестройки сообщества питательные вещества лишь активируют узкоспециализированные ниши. Авторы исследования полагают, что стандартный анализ биоразнообразия не позволяет увидеть реальные изменения в почве. Для устойчивого земледелия, по их мнению, важнее поддерживать здоровую архитектуру микробных связей, чем просто увеличивать дозы удобрений.