Засуха – длительный и значительный недостаток осадков, чаще при повышенной температуре и пониженной влажности воздуха, в результате которого иссякают запасы влаги в почве, – обуславливает снижение или гибель урожая. В основном для борьбы с опасным явлением применяют комплекс агротехнических и мелиоративных мероприятий, направленных на усиление водопоглощающих и водоудерживающих свойств почвы, на задержание снега на полях. Новый экологичный подход, основанный на биоинженерии для управления системой микробиома «почва-растение», изобретён в ЮФУ. Добавки к почве, такие как биоуголь, здесь считают благом для улучшения системы микробиома почвы и растений.

Из-за большого влияния агрохимикатов биотические стрессы (это влияние живой природы: отсутствие или наличие патогенов и/или вредителей, сорняков) и абиотические (это влияние неживой природы: свет, температура, влажность, режим питания, атмосферный состав воздуха) в эпоху изменения климата резко влияют на здоровье почвы. Стресс, вызванный засухой, негативно сказывается на урожайности сельскохозяйственных культур, часто приводит к дефициту продовольствия. Растения обладают сложными метаболическими системами, способными противостоять засухе, однако их способности не всегда позволяют успешно справиться с внешними факторами. Внедрение экологически чистых внешних добавок может существенно увеличить рост и повысить продуктивность засухоустойчивых растений. 

В ходе исследований в ЮФУ выявили, что внесение биоугля, толерантных микробов и микоризных грибов улучшает микробную функциональность почвы и способствует росту растений. Ризобактерии и микоризные грибы, стимулирующие рост растений, продемонстрировали фитостимулирующее поведение, которое поддерживает рост растений даже в засушливых условиях. Применение биоугля активизировало все эти механизмы и обеспечило лучшую среду обитания для роста. Учёные использовали микоризные грибы (корневые симбионты), которые обеспечивают растение-хозяина питательными веществами, такими как фосфаты и азот.

Основное преимущество данной технологии заключается в том, что биоуголь использует биомассу таким образом, что углерод не только удерживается, но ещё и хранится (в отличие от прямого его сжигания). Успех технологии зависит от различных факторов окружающей среды, степени засухи и температур, климатических условий и типов почв, а также от растительности и применения удобрения. Тем не менее, консорциум микробов, интегрированных в биоуголь, может быть применён на полевом уровне с наибольшей эффективностью и производительностью.

Данная работа была подготовлена командой Международной лаборатории нанобиотехнологий ЮФУ совместно с индийскими коллегами. Результаты опубликованы в журнале «Environmental Geochemistry and Health»», сообщается на сайте ЮФУ.