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.
Fosfatda eriydigan mikroorganizmlar (PSM) ortofosfatni turli noorganik va organik manbalardan eriydi [ 66 ]. Fosfatda eriydigan mikroorganizmlarga Rhizobium , Bacillus va Pseudomonas turlari, shuningdek, Penicillium va Aspergillus turlari [ 67 ] kabi qo'ziqorinlarning turli turlari kiradi. Laboratoriya tajribalarida tosh fosfatlar (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH, Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ F ₂ ) va kaltsiy birikmalari, masalan, trikalsiy fosfat (Ca ₃ (PO ₄₎) ₂ ), asosan PSMlarni identifikatsiya qilish uchun ishlatiladi. Chiqarilgan eruvchan P miqdori, ayniqsa, P manbasiga bog'liq; shuning uchun turli mikroorganizmlar P [ 68 ] ning turli manbalarini eriydi. Zamburug'li turlar ilgari Al va Fe fosfat manbalarini samarali eritish qobiliyatiga nisbatan keng o'rganilgan [ 69 ]. Kaltsiy fosfatning eruvchanligida madaniy muhitning pH darajasining o'zgarishi muhim rol o'ynaydi. PSMlar tomonidan laktat, oksalat, sitrat va glyukonat kabi organik anionlarning sekretsiyasi eritma muhitini kislotalash bilan bog'liq [ 70 ]. PSMlar organik anionlarni xelatlash orqali yomon eriydigan P-bog'laydigan Ca-P va Al-P birikmalarining eruvchanligini va pirovardida mobilizatsiyasini yaxshilaydi (2-jadval ). Ko'pgina tadkikotlar PSMlar bilan emlangan turli xil ekinlar tomonidan P ni qabul qilish va eritishning ortishi haqida xabar berilgan [ 71 , 72 ].
2-jadval. Qishloq xo'jaligi tuproqlarida mavjud va umumiy P (mg kg ^{-1 ) ning turli xil tuzatish / emlash usullari va konsentratsiyalari.}

Dala tajribalarida PSM ning funktsional mexanizmi ancha murakkab va ko'plab mahalliy tuproq mikroblari va turli xil atrof-muhit sharoitlari mavjudligida aniq tushuntirish juda qiyin bo'ldi [ 84 ]. Buning sababi PSMlarni tuproq muhitiga kiritish uchun mos va aniq usullarning yo'qligi, PSMlarning mahalliy organizmlar bilan o'zaro ta'siri haqidagi bilimlardagi bo'shliqlar va tuproqdagi P dinamikasini yomon tushunish bo'lishi mumkin [85 ] . Penicillium P ni sezilarli darajada eriydi va laboratoriya tajribalarida bug'doy o'sishini kuchaytirdi [ 86]. Mikroblar mineralizatsiya deb ataladigan jarayon orqali tuproq bilan bog'langan organik P ni ochishda asosiy rol o'ynaydi. PSM inokulyatsiyasi issiqxona tajribalarida organik P mavjudligini, shuningdek o'simlik biomassasini kuchaytirdi. Bundan tashqari, mikrobial biomassa tuproq eritmalarida Po va Pi ning maqbul darajasini saqlab qolish uchun zarurdir. Mikrobial biomassaning o'limi va parchalanishi bilan P tuproqdagi o'simliklar uchun mavjud [ 87 ].
PSM emlash texnikasi tez uglerodga aylanadigan mikrobial biomassaning katta miqdori mavjud bo'lgan o'simlik rizosferalariga nisbatan samarali, foydali va samarali ekanligini isbotladi [ 88]]. Biroq, PSMlar bilan bog'liq bo'lgan o'simlik rizosferasida P mobilizatsiyasi qo'shimcha tasdiqlash va tekshirishni talab qiladi. Organik va noorganik P ning minerallashuvi va mikroblar tomonidan faollashtirilgan fosfatning eruvchanligi mikroblar tuproqdan P ni olishning muhim jarayonlaridir. Biroq, ba'zi hollarda, PSMlar zavod talablarini qondirish uchun o'z talablaridan yuqori darajada P ni safarbar eta olmaydi. Tuproqdagi va mikrobial biomassadagi P tsikli haqiqatan ham har xil, mavjud, shu jumladan tuproq, P hovuzlarida P mobilizatsiyasi uchun muhim yo'lni namoyish etadi. Turli xil fiziologik jarayonlar organik P hovuzlarini bezovta qiladi va shuning uchun ularni o'simlik-tuproq ekotizimida mavjud bo'lmaydi [ 89]]. Ushbu mexanizmning o'simlik rizosferalarida ahamiyati murakkab muhitda batafsilroq tadqiqotlarni talab qiladi. Ekinlarni PSMlar bilan emlash tez-tez qo'llaniladigan usul bo'lib, ba'zi PSMlar allaqachon tijoratlashtirilgan [ 90 ]. Biroq, uzoq muddatli dalada qo'llashda bu emlash vositalari mahalliy tuproq nematodalari va mikroblari bilan omon qolish uchun raqobatlashishi kerak. Ushbu texnologiya hali boshlang'ich bosqichida va mineral o'rnatilgan P ni eritish uchun mos yondashuvlar o'rganilmoqda. Ushbu texnologiyani qo'llash bilan bog'liq muammolar quyidagilardan iborat: (1) inokulumning omon qolishi va kolonizatsiyasi, (2) xost o'simlikining o'ziga xosligi va (3) cheklangan tijoratlashtirish qiymati va o'simliklarning o'sishi va rivojlanish jarayonlariga etarli darajada ta'siri [91 ]]. PSM inoklyantlari tuproqqa qo'llaniladi va qattiq P eruvchan bo'ladi; ammo, o'simlik P qabul va biomassa ishlab chiqarish mikrobial biomassada fosfor fiksatsiyasi salbiy ta'sir qiladi [ 92 ]. Oldingi tadqiqot [ 93 ] nematodlar bilan birga fosfatda eriydigan bakteriyalarni qo'llash o'simlikning P yutilishini va mavjud P. Fosforning eruvchanligini samarali ravishda oshirganligini xabar qildi. Alyuminiy (Al) va temir (Fe) kislotali yoki past pH tuproqda P bilan kimyoviy reaktsiyalar natijasida P kamayishi sodir bo'ladi. Shu bilan birga, trikalsiy fosfat (Ca ₃ PO ₄ ) ₃ gidroksidi yoki yuqori pH tuproqda hosil bo'lib, tuproqda o'simlik mavjud P ni kamaytiradi [ 94]]. Shunday qilib, tuproq ishqoriyligi P ning mavjud bo'lmasligiga olib keladi - bu jarayon P fiksatsiyasi deb ataladi. PSM emlashdan keyin jo'xori hosildorligi sezilarli darajada oshdi [ 95 ]. P ning mavjudligini oshirish uchun Bacillus spp., Pseudomonas spp. va Agrobacterium spp. kabi bakterial turlar tuproq emlash vositalari sifatida ishlatiladi [ 96 ]. Mahalliy kislotalanish yoki ishqorlanishni o'z ichiga olgan fosforning eruvchanligi o'simlik rizosferalaridan ajratilgan ba'zi Pseudomonas , Cyanobacteria va Bacillus turlarida kuzatilgan [ 97]]. Organik fosfat tuproq fosfatining eng keng tarqalgan manbaidir, lekin uning birikmalari murakkab (nuklein kislotalar, fosfolipidlar va boshqalar) va ular o'simliklar tomonidan so'rilishidan oldin mikroorganizmlar tomonidan o'zgarishi kerak [98 ] .

4.5. Biosolid ilovasi

1990-yillarda "biossolid" atamasi birinchi marta maishiy kanalizatsiya loyini tozalashdan ishlab chiqarilgan suyuq, qattiq va yarim qattiq materiallarni tanlash uchun kiritilgan [ 99 ]. Erga qo'llaniladigan loy uchun qoniqarli ishlab chiqarish jarayoni kerak [ 100 ]. O'nlab yillar davomida biosolidlar iqtisodiy jihatdan tavsiya etilgan, ijtimoiy jihatdan maqbuldir va global miqyosda erdan foydalanishning an'anaviy amaliyotlarining bir qismidir [ 101] .]. Bundan tashqari, biosolidlarni erga qo'llash odatda ekologlar tomonidan taklif qilingan sanoat chiqindilarini boshqarish uchun qulay texnologiyadir. Biologik qattiq moddalar tarkibida mis (Cu), rux (Zn), temir (Fe), marganets (Mn), kaliy (K), azot (N), kaltsiy (Ca), oltingugurt (S) kabi ko'p miqdorda mikro va makroelementlar mavjud. ), organik uglerod (C) va fosfor (P) [ 102 , 103 ]. Bu o'simliklarning o'sishi va tuproqda faunaning omon qolishi uchun muhim elementlardir. Odatda, biosolidlarda ko'pchilik P alyuminiy fosfat shaklida bo'lib, odatda kaltsiy fosfat va temir fosfat [ 104 ] yuzalarida adsorbsiyalanadi . Biosolidlarda mavjud bo'lgan umumiy noorganik P 70% dan 90% gacha [ 105 ]. Bundan tashqari, biosolidlar kamroq miqdorda suvda eruvchan P [80 ], shuningdek, fosfolipidlar, ortofosfat monoesterlar va ortofosfat diesterlar shaklida organik P [ 106 ]. Chiqindilarni tozalash inshooti faoliyati biosolidlardagi P kontsentratsiyasiga kuchli ta'sir qiladi [ 107 ].
Fosfat o'g'itlarini qo'llash biosolidlardagi P dinamikasiga ta'sir qiladi; ammo biosolidlardagi P ning hammasi ham o'simliklar uchun mavjud emas [ 108 ]. P ning cho’kishi, erishi, mikrobial parchalanishi, desorbsiyasi va sorbsiyasi biosolidlar quruqlikka qo’llanganda sodir bo’ladi [ 109 ]. Yuqorida qayd etilgan jarayonlar qo'llaniladigan tuproqda sodir bo'ladigan biologik va fizik-kimyoviy jarayonlarga qarab sekin yoki tez bo'lishi mumkin. Biosolid bilan ishlov berilgan tuproqda P mavjudligi biosolidni qo'llash tezligi bilan ortadi [ 110]. Shunday qilib, biologik qattiq moddalardagi noorganik P ning yuqori miqdori ular qo'llaniladigan tuproqlarda P ning yuqori konsentratsiyasi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Biroq, P ni ushlab turish qobiliyati eng yuqori bo'lgan tuproqlarda yoki P-konsentrlangan tuproqlarda bunday o'zgarishlar unchalik aniq emasligi aniqlandi [ 111 ]. Past labil P ning yuqori labil P turlariga aylanishi ham o'zgartirilgan tuproqlarda biologik mavjud P ning kengaytirilgan tarkibi bilan bog'liq bo'lishi mumkin [ 112 ]. Boshqa bir tadqiqot shuni ko'rsatdiki, kaltsiy (Ca) kontsentrlangan biosolidlar o'zgartirilgan tuproqda suvda eruvchan P ning yaxshilangan darajalariga ham hissa qo'shgan [ 113 ]. Minerallanish, shuningdek, biosolidlar bilan bog'liq bo'lgan organik P ni ochishi mumkin bo'lgan biosolidlarning o'zgarishi bilan ortadi va shu bilan ekstraksiya qilinadigan P [ 114 ] ning kengaytirilgan tarkibiga hissa qo'shadi.
O'simliklarda mavjud bo'lgan P va biosolidlarning parchalanishi o'rtasidagi bog'liqlik ancha murakkab. Oldingi tadqiqot shuni ko'rsatdiki, biosolid o'zgarishi nafaqat tuproqning fizik-kimyoviy xususiyatlarini, masalan, pH, EK, erigan organik moddalar va biologik xususiyatlarni o'zgartiradi, balki o'zgartirilgan tuproqning adsorbsion qobiliyatini ham o'zgartiradi [115 ] . Fosfodiesteraza va fosfomonoesteraza fermentlari asosan organik fosfat efirlarini biokimyoviy ravishda ortofosfat anionlariga gidrolizlaydi va tuproq mikroblari orqali assimilyatsiya qilingan P ning katta qismini ajratib chiqaradi. O'simlik ildizlari va tuproq mikroblari S, C, P va N ning murakkab shakllaridan mineralizatsiyasi orqali o'simliklar uchun mavjud bo'lish uchun hujayradan tashqari fermentlar sekretsiyasida ham passiv, ham faol ishtirok etadilar [116] .]. O'simlik rizosferasida fosfomonoesteraza fermenti faolligi o'simliklar tomonidan P ni olishning asosiy mexanizmi sifatida aniqlandi, ko'p miqdordagi angidridlar va ortofosfat minerallarini katalizlaydi va shu bilan bog'langan P [117] ni chiqaradi . Qishloq xo'jaligi tuproqlarida fosfataza fermenti faolligi asosan qishloq xo'jaligi faoliyatiga hissa qo'shadi va o'rmon tuproqlarida namlik va haroratning mavsumiy o'zgarishiga javob beradi [ 118 ].
Iqtisodiy nazariyaga ko'ra, bioqattiq qo'llaniladigan tuproqlarda P boshqa oziq moddalar, masalan, S, N va S bilan birga o'zgartirilib, fosfataza fermentlarining faolligini rag'batlantiradi va tuproq mikroblari tomonidan energiya manbai sifatida foydalaniladi. kimyoviy o'g'itlar bilan tuzatilgan tuproq, fosfataza fermenti faolligi bostiriladi [ 119 ], shu bilan noorganik P tuzatish va o'g'itlarni qo'llash o'rtasidagi aniq farqni ochib beradi [ 18 ]. Ilgari, qishloq xo'jaligida biosolidlarni tuproqqa qo'llash kislota fosfataza faolligini, ozuqa moddalarining kontsentratsiyasini va mikrobial biomassani oshirdi [ 120]]. Turli tuproqlarda ferment faolligining har xil chidamliligi va ishlab chiqarish tezligi o'rganilgan. Tuproqning pH-buferlash qobiliyati ham biosolidni qo'llash bilan farq qiladi, natijada fosfataza fermenti faolligi o'zgaradi [ 121 ]. Biosolid qo'llaniladigan tuproqda fosfomonoesteraza va diesteraza fermentlari biosolidlardan P sekretsiyasi signallari sifatida ishlatilishi mumkin, chunki odatda kanalizatsiya loylari turli xil P shakllarini o'z ichiga oladi [ 122 ]. Fermentning mikrobial yoki o'simlik kelib chiqishi qanchalik baland bo'lsa, mineral P [ 123 ] ga bo'lgan talab shunchalik ko'p bo'ladi. Shunday qilib, o'simlik ildizlari va rizosfera mikroblari o'rtasidagi raqobat yoki hamkorlik birinchi navbatda tuproqning P holati bilan belgilanadi.

4.6. Operator ilovasi

Xitoy va Hindiston, P o'g'itlarining [ 124 ] eng yirik iste'molchilari sifatida , P resurslarini [ 125 ] asta-sekin kamaytirish katta muammoga duch kelmoqda . Ko'pgina hududlarda P o'g'itlashning haddan tashqari va muvozanatsiz qo'llanilishi haqida keng ma'lumot berilgan [ 126 ]. Ekinlarning yuqori mahsuldorligini saqlab qolish uchun fermerlar tomonidan kimyoviy P o'g'itlarining yuqori stavkalari (120 kg P ₂ O ₅ ga ^-1 ) qo'llanildi, buning natijasida qishloq xo'jaligi tuproqlarida P to'planishi keskin oshadi [ 127] .], shuningdek, suv muhitiga suv oqimi va yuvilishi orqali P yo'qotish. Shu sababli, ekologik, ekologik va iqtisodiy maqsadlarga erishish uchun P o'g'itlarini kiritishni minimallashtirish va zamonaviy qishloq xo'jaligida yangi materiallarni qo'llash orqali qishloq xo'jaligi tuproqlarining P holatini yaxshilash kerak. Bioko'mirni qo'llash (uglerodga boy material) ozuqa moddalari etishmaydigan qishloq xo'jaligi tuproqlarini yaxshilash uchun ekologik jihatdan qulay va iqtisodiy jihatdan samarali yondashuvdir [ 128 ]. Bioko'mir chiqindi qoldiqlaridan ishlab chiqariladi va ko'pincha qishloq xo'jaligi tuproqlarining unumdorligi va uglerod sekvestri uchun tavsiya etiladi [ 129]]. Bioko‘mirdan o‘simliklarning o‘sishini rag‘batlantiruvchi bakteriyalar (PGPB) uchun tashuvchi material sifatida foydalanish qishloq xo‘jaligi sohasida noyob imkoniyatlar va imtiyozlarni taqdim etadi. O'simliklarning o'sishini rag'batlantiruvchi bakteriyalarni bioko'mir bilan emlash bioko'mirning qiymatini oshiradi va uni bioo'g'it sifatida tijoratlashtirishni kuchaytiradi [ 130 ]. Bioko'mirni tashuvchi sifatida qo'llash juda ko'p afzalliklarga ega, chunki ular qayta ishlangan tuproqda kiritilgan PGPB ning omon qolishini ta'minlaydi va mikroblar harakati uchun issiq joylarni ta'minlaydi. Bundan tashqari, tuproqning bioko'mir tashuvchisi o'zgarishi ko'plab fizik-kimyoviy xususiyatlarni o'zgartiradi, bu esa kiritilgan PGPB ning ishlov berilgan tuproqlarda omon qolish samaradorligini oshiradi. Qishloq xo'jaligi tuproqlarini bioko'mir bilan o'zgartirishning ijobiy natijalariga tuproqning pH darajasi, massa zichligi, unumdorligi, suvni ushlab turish qobiliyati, ozuqa moddalarini saqlash va shamollatish qobiliyatini oshirish kiradi.131 ].
Qishloq xo'jaligi tuproqlarida P (Pt) ning umumiy konsentratsiyasi 400 dan 1200 mg kg ^-1 gacha . _{Biroq, H 2} PO ₄ ^- va HPO ₄ ^-2 ortofosfat ionlari kabi mavjud shakllarda faqat 1 mg kg ^-1 Pt mavjud [ 132 ]. P ning erimaydigan shakli noorganik (Pi) va organik shakllarda (Po) mavjud. _{Tuproqda erimaydigan Pi 20 dan 50% gacha PO 4} ^- ionlari [ 133 ] shaklida bo'ladi . Bu ionlar Ca, Fe va Al-Ca-P, Fe-P va Al-P ning turli birikmalariga adsorbsiyalanib, barqaror komplekslar hosil qiladi. Tuproqda PGPR ning qisqa va yomon yashashi tufayli, odatda, tuproqdan keyingi emlash tavsiya etilmaydi [ 134] .]. Bundan tashqari, suyuq PGPRni tuproqqa to'g'ridan-to'g'ri emlash tuproq zarralarining yopishishi tufayli murakkablashadi, bu ularning mezbon ildiz yuzalarini kolonizatsiya qilish qobiliyatini, shuningdek, vertikal tashishni kamaytiradi [135 ] . Torf va vermikulat kabi oddiy tashuvchilar katta miqyosda qo'llanilishini cheklaydigan ba'zi kamchiliklarga ega [ 136 ]. Biroq, torf va vermikulat bilan solishtirganda, bioko'mir tashuvchilar ekologik jihatdan qulay va iqtisodiy jihatdan samarali ko'rinadi. Bundan tashqari, bioko'mir sterilizatsiyasi muqobil tashuvchilar uchun ishonchli va yuqori sifatli tayyorgarlikni taklif qiladi (biologik ko'mirga yuklangan PSM). Ushbu afzalliklarga ko'ra, bioko'mir muqobil, tejamkor tashuvchi hisoblanadi. PSMlarning bioko'mir yuzasiga biriktirilishi mudofaa kolonizatsiyasi bilan bir qatorda xavfsiz zonani ham ta'minlashi mumkin [ 137]]. Bir tadqiqot [ 138 ], bioko'mir yuzasiga yuklanganda, Azospirillum xona haroratida 6 oylik uzoq umr ko'rishi haqida xabar berdi. Biroq, bioko'mir yuzasiga yuklangan PSMlar omon qolishni ta'minlaydimi, aniq emas; masala qo'shimcha tekshirishni talab qiladi. Biz turli xil bioko'mir tashuvchilarni (biokimirga yuklangan PSM), masalan, guruch-somon bioko'miri (RSB), soya-somon bioko'miri (SSB), guruch qobig'i bioko'miri (RHB), yeryong'oq qobig'i bioko'miri (PNB), yog'och bioko'miri (WB) qo'lladik. ) va makkajo'xori biologik ko'miri (CCB), Xitoyning Heilongjiang provinsiyasi, Xailun shahridagi qishloq xo'jaligi dalasidan yig'ilgan qishloq xo'jaligi tuproqlariga ( 3-rasm ). Sinov qilingan tuproqning pH qiymati 6,52 birlik va umumiy P konsentratsiyasi 5,59 mg kg ^-1 [ 139] edi.] Inkubatsiya tajribasi laboratoriya miqyosida to'liq tasodifiy blokli dizaynda (CRBD) to'rt nusxada o'tkazildi. Har bir tashuvchi sinovdan o'tgan tuproqqa 3% miqdorida alohida o'zgartirildi. Bir oylik inkubatsiya tajribasidan so'ng, RSB va SSB o'zgartirilgan tuproqda RHB, PNB, tozalangan tuproqlarda NaHCO ₃ ajratib olinadigan Pi va Po, NaOH olinadigan Pi va Po, HCl Pi, qoldiq P va umumiy P konsentratsiyasi sezilarli darajada yuqori bo'ldi. WB, CCB va CK tomonidan o'zgartirilgan tuproq ( 3-jadval ). Tashuvchi oʻzgartirilgan tuproqlarda umumiy P va P fraksiyalarining bunday koʻpayishi mineral bilan bogʻlangan P ning eruvchanligi va minerallashuvining kuchayishi bilan bogʻliq boʻlishi mumkin.

Shakl 3. Tashuvchi materiallarning SEM tasvirlari: ( A ) RHB, ( B ) SSB, ( C ) WB, ( D ) RSB, ( E ) PNB va ( F ) CCB (nashr qilinmagan ma'lumotlar).
3-jadval. Qishloq xo'jaligi tuprog'iga turli tashuvchi materiallar qo'llanilgandan so'ng ketma-ket olingan P fraksiyasi (mg kg ^{-1 ).} O'rtacha qiymatlar ±1 standart og'ish (n = 4) (nashr qilinmagan ma'lumotlar) ko'rsatilgan.