Прихована перевага тополі: як дерева роду Populus використовують органічний азот для росту

 

Коли ми говоримо про підживлення в лісовому господарстві, розмова зазвичай точиться навколо нітратів або амонію — «неорганічних» форм азоту, які переважають у промисловому підживленні. Але у природи є інший спосіб.

Дослідження видів роду Populus — родини, до якої входять тополя та осика — виявляють дивовижну річ: ці дерева не просто переносять органічний азот. Вони віддають йому перевагу.

І саме ця особливість може стати запорукою більш сталого лісового господарства, що характеризується вищою ефективністю використання азоту, меншим вимиванням поживних речовин та кращою стійкістю в довгостроковій перспективі.

1. Тополі можуть безпосередньо поглинати амінокислоти

Довгий час вчені вважали, що рослини можуть засвоювати азот лише після того, як ґрунтові мікроорганізми перетворюють його на неорганічні форми. Зараз це уявлення переглядається.

У дослідженні «Поглинання амінокислот: поширена здатність рослин бореальних лісів» вчені виміряли, як коріння Populus tremula (європейської осики) поглинає амінокислоти безпосередньо з навколишнього середовища.

• У Populus було зафіксовано швидкість поглинання на рівні 0,67 ± 0,07 мкмоль/г сухої маси кореня за годину — що відповідає показникам багатьох вічнозелених видів.

• Дерева використовували ектомікоризні (ЕМ) асоціації для забезпечення поглинання цих амінокислот.

Простіше кажучи: тополі здатні вилучати азот з органічних сполук, таких як аргінін і глютамін, обходячи мікроорганізми як посередників.

Це означає, що вони можуть використовувати джерела азоту, які зазвичай вважаються «замкненими» в органічній речовині, — що є величезною екологічною перевагою для бореальних і помірних ґрунтів.

2. Органічний азот сприяє підвищенню ефективності росту

Наступне питання, яке поставили вчені, було таким: чи справді органічний азот має якесь значення?

Відповідь міститься в дослідженні 2016 року, опублікованому в журналі «Plant, Cell & Environment» під назвою «Вуглецевий бонус органічного азоту підвищує ефективність використання азоту».

Саджанці тополі (P. tremula) вирощували на стерильних агарових чашках і підживлювали:

• Неорганічний азот (у вигляді нітратів або амонію), або

• Органічний азот (у вигляді аргініну або глютаміну).

Стерильні умови експерименту гарантували, що за поглинання та використання азоту відповідала виключно рослина, а не мікроорганізми.

Які результати?

• Тополі, які підживлювали органічним азотом, ефективніше використовували вуглець на одиницю поглиненого азоту.

• «Вуглецевий бонус» від органічного азоту підвищив ефективність використання азоту (NUE) та сприяв росту коренів і розподілу поживних речовин.

Це свідчить про те, що тополі, які використовують такі амінокислоти, як аргінін, можуть розвивати міцніше кореневище — це висновок, який цілком узгоджується з польовими даними компанії Arevo щодо збільшення біомаси коренів та виживаності саджанців, які отримували підживлення на основі аргініну.

3. Вживання аргініну сприяє природним циклам росту

Якщо молоді тополі можуть добре рости на органічному азоті, то як щодо дорослих дерев?

Саме це і намагалися з’ясувати автори статті «Внесення нітратних добрив може уповільнювати осіннє старіння листя, на відміну від внесення амінокислотних добрив», опублікованої у журналі «Physiologia Plantarum» у 2022 році.

Використовуючи генотипи Populus зі шведської колекції Populus (SwAsp) — що представляють популяції з Доротеї та Умео — дослідники порівняли різні методи внесення азоту:

• На основі нітрату (NH₄NO₃)

• На основі амінокислот (аргінін, глютамін, глютамінова кислота, лейцин)

Вони навіть випробували метод «точного внесення добрив», вводячи поживні речовини безпосередньо в стовбури дерев у клонових насадженнях — цей метод імітує контрольоване внесення поживних речовин і за своєю концепцією схожий на метод внесення добрив у прикореневу зону, розроблений компанією Arevo.

Висновки:

• Нітрати уповільнювали осіннє старіння, штучно подовжуючи термін життя листя.

• Внесення амінокислотних добрив не вплинуло на сезонні терміни, тобто дерева дотримувалися свого природного циклу.

• Високі концентрації амінокислот не мали негативних наслідків, що підтверджує безпечність та переносимість аргініну.

Висновок? Аргінін із «
» сприяє росту, не порушуючи сезонного ритму дерева — це ключовий фактор для збереження життєстійкості, стану спокою та здатності до зимівлі в північних лісах.

4. Двостороннє партнерство тополь: коріння та мікориза

Нарешті, дерева роду Populus вирізняються ще однією особливістю — їхніми подвійними мікоризними асоціаціями.

Дослідження Populus angustifolia та P. tremula показують, що ці види можуть утворювати як арбускулярні (AM), так і ектомікоризні (ECM) симбіотичні зв’язки, пристосовуючись до температурних та ґрунтових умов.

Ця подвійність дозволяє тополям успішно рости в різноманітних умовах — від родючих низовин до холодних бореальних ґрунтів — і, ймовірно, підвищує їхню здатність засвоювати органічний азот.

Поєднуючи внесення добрив на основі аргініну з природними мікоризними мережами, ми можемо досягти такої ж ефективності в лісовому господарстві та розсадниках.

Чому це важливо

У сукупності ці дослідження дають чітке уявлення про ситуацію:

• Тополі здатні поглинати органічний азот, такий як аргінін, і добре рости завдяки йому.

• Органічний азот сприяє підвищенню врожайності, розвитку кореневої системи та природним циклам росту.

• Амінокислотні добрива, такі як arGrow від Arevo, працюють у гармонії з природними системами, а не проти них.

У лісовому господарстві, де втрата поживних речовин і вимивання азоту є постійними проблемами, ця наука пропонує реальну альтернативу: систему живлення, що відповідає біологічним особливостям дерев.

Тополі вказують нам шлях уперед — і, можливо, майбутнє добрив стане трохи більш органічним.

 

Література

• «Вплив раннього внесення невеликих доз азоту на проростання та ранній ріст саджанців сосни звичайної (Pinus sylvestris) та на формування грибної спільноти, пов’язаної з кореневою системою». (Дослідження, присвячене утворенню мікоризи у Populus angustifolia та реакції на температуру.)
• «Азотисті сполуки у ґрунтовому розчині сільськогосподарських угідь». (Відзначається наявність Populus tremula на ділянці прорідженого березового лісу.)
• Фатафтах, Н. та ін. (2022). «Внесення нітратних добрив може уповільнювати осіннє старіння листя, на відміну від внесення амінокислотних добрив». Physiologia Plantarum, 174(2).
• Франклін, О. та ін. (2016). «Внесок вуглецю з органічного азоту підвищує ефективність використання азоту». Plant, Cell & Environment, 39(8): 1672–1683.
• Робінсон, Н. та ін. (2023). «Подвійна мікоризна колонізація у видів тополі: наслідки для поглинання поживних речовин та перенесення вуглецю». Trends in Plant Science, 28(5).
• Näsholm, T. та ін. (2009). «Поглинання органічного азоту рослинами». New Phytologist, 182(1): 31–48.