Mavzu: Tuptoq tarkibidagi fosforning safarbar holatga o’tishi (mobilizatsiya) va muqimlanishi

4. Qishloq xo'jaligi tuproqlarida fosforni boshqarish uchun ilhomlantirilgan strategiyalar

2-rasmda ko'rsatilganidek, o'simlik mavjud P va uning fraktsiyalarini yaxshilash uchun bir nechta ilhomlantirilgan strategiyalar qo'llanilgan . Ushbu strategiyalarning rivojlanishi ushbu kichik bo'limning diqqat markazidir.

Shakl 2. Fosfor va uning fraksiyasini boshqarish uchun ilhomlantirilgan strategiyalar. Qisqartmalar: PGPR: o'simliklarning o'sishini rag'batlantiruvchi bakteriyalar, PSM: fosfatda eriydigan mikroorganizm, AFM: arbuskulyar mikorizal zamburug'lar, Pi: noorganik fosfor, Po: organik fosfor, P: fosfor, Ca-P: kaltsiy temir, Fe-fosfat: , Al-P, alyuminiy fosfat, NaHCO ₃ : natriy bikarbonat, NaOH: natriy gidroksid, HCl: xlorid kislota.

4.1. Fosfat o'g'itlarini qo'llash

Kimyoviy P o'g'itlarini ekin maydonlarida qo'llash ekin o'simliklaridan samarali foydalanish uchun qishloq xo'jaligi tuproqlarida qattiq P ni ko'paytirish va cho'ktirish uchun eng keng tarqalgan va uzoq vaqtdan beri qo'llaniladigan strategiyadir [40 ] . Ushbu strategiya belgilangan P ning dastlabki tugashi uchun foydalidir va ma'lum darajada hosildorlikni oshiradi. Biroq, qishloq xo'jaligi tomonidan noorganik fosforli o'g'itlarning ommaviy ravishda qo'llanilishi tufayli, rivojlanayotgan mamlakatlarda qishloq xo'jaligida P foydalanish samaradorligi (PUE) pasayishda davom etmoqda. Bu tuproqdagi P kontsentratsiyasi ekinlarning o'sishi va rivojlanishi uchun optimal darajaga erishish uchun zarur bo'lgan darajaga yeta olmaydi. Urug'lantirish kabi antropogen harakatlar yerdagi P tsikliga sezilarli ta'sir ko'rsatdi [ 41]]. Tuproqda P darajasi o'simlik to'qimalarida saqlanadigan P (5-10 mM) darajasidan ancha past (10 mM) [ 42 ]. Kimyoviy P o'g'itlarini qo'llash P ning pastligi va ekinlarning o'sishi va hosildorligini oshirish uchun tuproqda mustahkamlangan P tufayli talab qilinadi [ 43 ]. Bundan tashqari, fosforli o'g'itlar monokalsiy fosfat (MCP) va monokaliy fosfat (MPP) shaklida past P tuproqqa qo'llaniladi. Monofosfat o'g'itlarini qo'llash tuproqning biokimyoviy va fiziologik jarayonlariga sezilarli darajada ta'sir qiladi va namlash jarayonida juda ko'p miqdorda proton va fosfat hosil qiladi va nihoyat u qo'llaniladigan tuproqda P ga boy zonani tashkil qiladi [44 ] . Keyingi jarayonlar cho'kma reaktsiyalarini, to'g'ridan-to'g'ri reaktsiyalarni va adsorbsion reaktsiya zonalarini yaratadi.
P-to'yingan hudud (to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya zonasi) kislotali bo'lib, pH 1,0 dan 1,6 gacha [ 45 ]. Kislotali tabiati tufayli metall ionlarining tez harakatlanishi sodir bo'ladi. Bu chiqarilgan metall ionlari to'g'ridan-to'g'ri reaksiya zonasida Pi bilan reaksiyaga kirishadi va shu bilan Pi ning keyingi cho'kishini kuchaytiradi. Metall ionlari va P kimyoviy o'zaro ta'sir qiladi va Fe-P, Al-P va Mg-P birikmalarining murakkab molekulalarini hosil qiladi [ 46]]. Fosfor bunday birikmalarda chambarchas bog'langan va har xil o'simlik turlari uchun deyarli mavjud emas. Shunday qilib, ohakli tuproqda asta-sekin monokalsiy va dikalsiy fosfatning yangi agregatlari hosil bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan bu agregatlar apatitga (kaltsiy fosfatning barqaror shakli) aylanadi. Tozalangan tuproqning fizik va kimyoviy xususiyatlariga mos keladigan muvozanatli o'g'it qo'shilishi, P yetishmaydigan qishloq xo'jaligi tuproqlarida o'simliklarning o'sishi va rivojlanishini kuchaytirish uchun samarali va mos yondashuv bo'lishi mumkin.

4.2. Go'ngni qo'llash

Go'ngni qo'llash, shuningdek, qishloq xo'jaligi tuproqlarida P-foydalanish samaradorligini oshirishning istiqbolli strategiyasidir. Tuproq unumdorligini va P kontsentratsiyasini oshirish uchun go'ng ko'pincha qishloq xo'jaligi tuproqlarida muntazam ravishda o'zgartirish sifatida ishlatiladi. Go'ngda umumiy P ning konsentratsiyasi o'zgaruvchan [ 47 ]. Go'ng labil shakldagi umumiy P ning taxminan 70% ni o'z ichiga oladi, Pi esa 50% dan 90% gacha [ 48 ]. Bundan tashqari, organik fosfor (Po) nuklein kislotalar va fosfolipidlar shaklida ham mavjud [ 49 ]. Mineralizatsiya jarayoni go'ng bilan o'zgartirilgan tuproqda tuproqning Po tarkibini oshiradi. Bundan tashqari, mineralizatsiya reaktsiyalari organik kislotalarning molekulalarini kaltsiy fosfatga eritadi [ 50 ]]. Go'ngning tuproqqa o'zgarishi bilan tuproq zarralarida P adsorbsiyasi sezilarli darajada kamaydi. Go'ngli tuproqni qo'llash ham P mavjudligi va pH darajasini o'zgartiradi. Humik kislotaning gidroksillari va karboksillarining katta molekulalari, shuningdek, go'ngdagi manfiy zaryadlangan joylar adsorbsiya uchun o'zgartirilgan tuproqda Pi bilan kuchli raqobatlashadi [ 51 ]. Biroq, P ning Pi va Po hovuzlari o'rtasidagi transformatsiya mexanizmi go'ng bilan o'zgartirilgan tuproqda qo'shimcha tadqiqotlarni talab qiladi.

4.3. Mikorizani qo'llash

Mikorizal qo'ziqorinlarni P-etishmovchiligi bo'lgan tuproqqa qo'llash o'simliklarning o'sishini kuchaytirish uchun fosforli o'g'itlardan foydalanishning muqobil strategiyasidir va mavjud P. Mikorizalar, ayniqsa arbuskulyar mikoriza qo'ziqorinlari (AMF), yuqori o'simliklarning ildizlari bilan simbiotik birlashmalarni (70%) o'rnatadi. angiospermlar va P oziqlanishiga sezilarli hissa qo'shadi [ 52 ]. Murakkab ildiz tizimlari bilan bog'liq mikoriza boshqa o'simlik turlari [ 53 ] uchun mavjud bo'lgan tuproqda bir xil P rezervuarlariga ega . Oldingi tadqiqot [ 54] ektomikoriza va AMF tomonidan qo'llaniladigan P ning muqobil rezervuarlari o'rganildi. Bunday simbiotik assotsiatsiyalarda AMF mezbon o'simliklardan uglerod (C) manbalarini oladi, shu bilan birga o'zlarining xos o'simliklarini keng gifal tizim orqali doimiy ravishda P oziqlanishi bilan ta'minlaydi. Stress sharoitida barqaror qishloq xo'jaligi mahsuldorligi uchun AMFning ozuqaviy ta'siri tuproq agregatlarini shakllantirishda va o'simliklarni o'rnatishda juda foydali. Simbiotik munosabatlar orqali AMFning asosiy afzalligi P ni qabul qilishning ortishidir. Oldingi hisobotda mikorizali o'simliklar mikoriza bo'lmagan o'simliklarga qaraganda yaxshiroq o'sishni ko'rsatdi, ular AMF yo'llariga ega, shuningdek, P so'rilishini ko'paytirdi [ 55 ]]. Biroq, ma'lum qilingan ba'zi hollarda, hatto AMF yo'llari bo'lgan mikorizal o'simliklar ham P ni etarli darajada qabul qilmadi va o'simliklarning o'sishi to'xtatildi. Oldingi tadqiqot [ 56 ] shuni ko'rsatdiki, eritish jarayoni orqali AMF gifal ekssudati o'simlik-ildiz ekssudatlariga qaraganda tuproq rezervuarlaridan ko'proq P ni eriydi, bu eritish jarayoni orqali mikoriza o'simliklarning P uptaekini kuchaytirishi mumkinligini ko'rsatdi. AMF zamburug'larining zamburug'li gifal mitseliyasidan fosfataza fermentlarining sekretsiyasi o'rganildi va bu organik P [ 57] dan foydalanish va mineralizatsiyani sezilarli darajada oshirishi mumkinligi aniqlandi.]. Mikorizal o'simlik P ni olish tuproqdagi P rezervuar manbalariga chuqur kirib, uni ildizlarga, keyinchalik o'simlikning boshqa qismlariga aylantiradigan ekstraradikal mitseliyalar orqali ortadi. Katta sirt maydonlari, shuningdek, yuqori mikorizali gifal zichligi ham o'simliklar tomonidan ortofosfatning yaxshi so'rilishiga hissa qo'shishi mumkin. Mikoriza bilan bog'liq bo'lgan o'simliklarda ko'tarilgan qabul qilish odatda mahalliy tuproq P rezervuarlaridan gifal tizimi orqali P dan foydalanishning kuchayishi bilan izohlanishi mumkin [ 58 ]. Mikorizal o'simliklar P ni etarli darajada qabul qilish uchun ikkita yo'ldan (to'g'ridan-to'g'ri va mitselial) foydalanadi. Birinchisi tuproq va o'simlik interfeysida to'g'ridan-to'g'ri yo'llar deb ataladigan ildiz tuklari orqali sodir bo'ladi. Ikkinchi yo'l qo'ziqorin miseliyasi orqali sodir bo'ladi va mikorizal yo'l [ 59 ] deb ataladi.

4.4. O'simliklar o'sishiga yordam beruvchi bakteriyalarni qo'llash

_{Kimyoviy o'g'itlarga muqobil sifatida qo'llaniladigan o'simliklarning o'sishini rag'batlantiruvchi bakteriyalarni (PGPB) emlash P ning eruvchanligi, N 2} fiksatsiyasi, fitohormon sekretsiyasi, vitamin sintezi va organik P mineralizatsiyasiga asoslangan [ 60 ]. O'simliklarning o'sishini rag'batlantiruvchi bakteriyalarni tuproqqa qo'llash P-eruvchanlik mexanizmi [ 61 ] orqali tuproq P konsentratsiyasini oshirishning tabiiy usuli hisoblanadi. Ko'p sonli PGPB turli xil tuproq muhitlaridan ajratilgan va ularning o'simliklarning o'sishi va rivojlanishiga ta'siri haqida xabar berilgan [ 62 ]. Tadqiqotlarning aksariyati asosiy o'simlikka P mavjudligini oshirish uchun P ning eruvchanligi bilan bog'liq funktsiyalarni bajaradigan PGPRga qaratilgan [ 63]]. Bacillus , Enterobacter , Pseudomonas va Serratia turlari kabi turli xil PGPR majmuasi P mobilizatsiyasida ishtirok etishi aniqlangan, masalan, pHni pasaytirish orqali Ca-P ni eritish, ekssudatsiya orqali Al va Fe oksidlari bilan bog'langan P ni ochish. organik kislotalarning, shuningdek, fosfataza fermenti orqali organik P ning minerallashuvi. Ko'rsatilgan PGPR ekinlarning o'sishi va hosildorligini oshirish uchun potentsial samarali emlash vositalari sifatida ko'rib chiqilgan. Biroq, ba'zi tadqiqotchilar PGPR ni tuproqqa to'g'ridan-to'g'ri emlash o'simliklarning biomassasini va P ni qabul qilish qobiliyatini oshirmaganligini, P bilan bog'liq tuproq xususiyatlarining o'zgarishi, shuningdek, ma'lum atrof-muhit omillari bilan cheklangan ferment faolligi tufayli [64 ]]. Oldingi topilmalar [ 65 ] past ozuqa kontsentratsiyasi, shuningdek, mahalliy tuproq mikrobial, qo'ziqorin, protozoa va nematod populyatsiyalari bilan raqobat tufayli PGPR uchun past omon qolish darajasini ko'rsatdi.