Азолла: суперрастение для производства риса

Рис – очень важная культура во многих регионах мира. Больше всего влияет на его урожайность нехватка азота – для риса это ограничивающий фактор. Если подселить в рисовые чеки водный папоротник азолла, он значительно увеличит количество доступного азота – это растение уже тысячи лет используется в качестве «зелёного» азотного удобрения для повышения урожайности риса. Кроме того, азолла отлично побеждает сорняки, дает богатое микроэлементами органическое удобрение и может служить кормом для скота

Азолла: суперрастение

Азолла – это миниатюрный водный папоротник размером приближенный к ряске. Вайи (листья) этого водного растения с изнанки коричневые, а с лицевой стороны зеленые – именно эта сторона отвечает за фотосинтез. В центральной полости азоллы селятся симбиотические цианобактерии Anabaena azollae – на одном листе обитает около 80 000 этих микроорганизмов.

Такое уникальное свойство позволяет использовать азоллу в качестве биоудобрения, которое улучшает почву, увеличивая содержание органического вещества и обеспечивая сельхозкультурам фиксированный азот. Кроме того, биоудобрение способствует усвоению кальция, магния и калия, а также развитию микрофлоры – следовательно, здоровью почвы. Азолла в сочетании с анабеной способны фиксировать почти в три раза больше атмосферного азота, чем бобовые. Типичные нормы для бобовых составляют 400 кг азота на гектар в год, а для азоллы — 1100 кг азота на гектар в год.

Азолла — высокопродуктивное растение. За двое суток её биомасса вырастает вдвое и более, в зависимости от условий, а урожайность на рисовых полях с азоллой может достигать 8–10 тонн сырой массы/га. В Индии для азоллы перистой (Azolla pinnata) зафиксирован урожай 37,8 т сырой массы/га (2,78 т сухого вещества/га сухого веса). Суточная скорость азотфиксации комплекса азолла-водоросль (Anabaena azollae) составляет 3–7 кг азота на гектар.

Азолла содержит 4% азота в пересчёте на сухую массу (сухая масса составляет 5% от сырой массы), 0,5–0,9% фосфора и 2–4,5% калия. Существует шесть видов азоллы: азолла каролинская (Azolla Carolina), азолла нилотическая (Azolla nilotica), азолла филикулоидная (Azolla filiculoids), азолла мексиканская (Azolla mexicana), азолла микрофилла (Azolla microphylla) и азолла перистая (Azolla pinnata). Azolla pinnata — самый распространенный вид в Индии.

Значение азоллы в качестве удобрения

Урожайность риса при выращивании с азоллой может быть эквивалентна урожайности, получаемой при внесении 30–60 кг азотного (N) удобрения/га. Увеличивается содержание остаточного азота в почве, растет содержание белка в зерне.

Азолла увеличивает доступный калий (K), поглощая водорастворимый калий из поливной воды и возвращая его в почву при внесении. Большое количество образующейся биомассы (10–15 тонн/га за внесение) значительно увеличивает содержание органического вещества в почве, улучшая ее физическую структуру и повышая доступность фосфора. Органические вещества азоллы также содержат микроэлементы.

Как использовать азоллу в качестве удобрения на рисовых полях

15 кг азоллы могут размножиться и дать 10–15 тонн биомассы за 100 дней (обеспечивает 30–45 кг N/га). Около половины общего количества азота становится доступным через 3 недели, а 80% — через 6 недель.

Заделывайте азоллу в почву перед пересадкой, а последующие заделки можно совмещать с регулярными прополками. В любое время заделывается только 75% азоллы. Оставшиеся 25% размножаются для следующей заделки.

Азолла повышает урожайность риса

Менее 5% поглощенного азоллой азота сразу доступно для растущих растений риса. Остальные 95% остаются в биомассе азоллы до самой гибели растения.

При выращивании азоллы на чеках и последующем внесении в почву в качестве зеленого удобрения, ее азот высвобождается при разложении и может быть использован культурой. Азолла может восполнить не менее 50% потребности риса в неорганическом азоте. По мере разложения растения органический азот быстро минерализуется и высвобождается в виде аммиака, который затем становится доступным в качестве биоудобрения для риса.

Эксперименты в Калифорнийском университете в Дэвисе показали, что азолла увеличила урожайность риса на 112% по сравнению с контрольными образцами без удобрений при внесении в качестве монокультуры в период парования, и всего на 23% при внесении в качестве промежуточной культуры с рисом. Однако урожайность увеличилась на 216% при внесении азоллы как в качестве монокультуры, так и в качестве промежуточной культуры.

Преимущества использования азоллы при выращивании риса

Густой слой азоллы на рисовых полях подавляет сорняки. Поскольку азолла плавает у поверхности воды, она конкурирует с рисом за свет и пространство. В большинстве климатических условий азолла лучше всего растёт в полутени, создаваемой рисовым пологом на ранних и промежуточных стадиях роста. Когда рис достигает зрелости, азолла начинает отмирать и разлагаться из-за низкой интенсивности освещения под пологом и истощения питательных веществ, выделяя их в воду.

Поскольку азолла разлагается быстро, её азот, фосфор и другие питательные вещества быстро высвобождаются в воду и становятся доступными для усвоения рисом в процессе развития зерна. Азолла обладает большей, чем рис, способностью накапливать калий в своих тканях в условиях низкого содержания этого элемента, обеспечивая рис калием после разложения азоллы. При выращивании на рисовом поле азолла снижает улетучивание аммиака, происходящее после внесения неорганических азотных удобрений, на 20–50%. Это связано с тем, что покров азоллы уменьшает проникновение света в паводковые воды, тем самым препятствуя повышению pH, которое обычно стимулирует улетучивание аммиака на рисовом поле без азоллы.

Другие интересные факты об азолле

·         Ларвицид – средство борьбы с комарами

Азоллу можно использовать для борьбы с комарами, поскольку толстый слой азоллы на поверхности воды препятствует размножению и вылету взрослых особей. Обследуя бассейны, пруды, колодцы, рисовые поля и канализационные стоки, ученые обнаружили, что размножение комаров Anopheles рактически полностью подавлялось в водоёмах, покрытых азоллой. Экстракты азоллы также казывают ларвицидное действие на личинки комаров-переносчиков Aedes aegypti.

Покрытие из азоллы снижало интенсивность света примерно на 90%, что приводило к снижению фотосинтеза в паводковой воде и, следовательно, к снижению концентрации кислорода в воде более чем на 50%. Помимо снижения интенсивности света, покрытие из азоллы изменяет качество света: зелёные листья действуют как фильтр, увеличивая относительное количество инфракрасного излучения, что снижает прорастание светочувствительных семян.

·         Сокращение выбросов метана

Показано, что образование метана при выращивании риса подавляется присутствием азоллы. Это имеет отношение к снижению выбросов парниковых газов. Ученые исследовали роль цианобактерий и азоллы в образовании и окислении метана в лабораторных экспериментах с использованием образцов почвы с рисовых полей. Все семь протестированных штаммов цианобактерий и азоллы значительно снижали концентрацию метана в паровой фазе затопленной почвы, инкубированной на свету.

·         Удаление дизельных загрязнителей и тяжелых металлов

Азолла обладает потенциалом к биоразложению и удалению дизельных загрязнителей из почвы и воды. Разложение дизельного топлива происходило за счет высвобождения бактерий (биоаугментация) и физико-химического улучшения почвы и воды (биостимуляция). Азолла также может использоваться для очистки воды, загрязненной металлами, и имеет потенциальное применение как в промышленности, так и в горнодобывающей промышленности, а также в космических исследованиях.

·         Корм для скота

Азолла имеет огромный потенциал в качестве корма для скота благодаря высокому содержанию белков, незаменимых аминокислот, витаминов (витамин А, витамин В12, бета-каротин), стимуляторов роста и минералов. Уже много лет она используется в Азии и некоторых частях Африки для кормления свиней, уток, кур, крупного рогатого скота, рыбы, овец, коз и кроликов.

_____________

Неудивительно, что азоллу называют «суперрастением». Ее использование на рисовых полях в качестве биоудобрения и зеленого удобрения способствует устойчивому производству риса. Это снижает затраты фермеров за счёт минимизации использования неорганических азотных удобрений и гербицидов, а также увеличивает их доход. Было обнаружено, что применение азоллы улучшает физико-химические и биологические свойства почвы. Кроме азота, в почву попадают и другие элементы, магний, кальций и натрий. Рациональное использование азоллы на полях приводит к повышению урожайности: в производстве она недорогая, экономичная и экологичная.