Глобальное 60-летнее исследование выявило низкую эффективность использования удобрений в основных культурах

Международная группа учёных провела масштабный 60-летний анализ, охвативший 205 стран и регионов, чтобы систематически изучить эволюцию эффективности использования азота и фосфора (NUE и PUE) в четырёх основных сельскохозяйственных культурах — рисе, пшенице, кукурузе и сое.

Глобальная оценка эффективности использования азота (NUE) и фосфора (PUE) в полевых условиях для четырёх основных культур. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66019-w

Исследование, недавно опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что, несмотря на постоянный рост мировых объёмов внесения удобрений, эффективность их использования основными культурами не улучшилась соответствующим образом и в целом остаётся низкой. Это подчёркивает, что «высокие затраты при низкой эффективности» остаются системной проблемой, с которой сталкивается мировое сельское хозяйство.

Как отметили исследователи, были обнаружены значительные различия в эффективности между культурами и регионами. Рис, выращиваемый в тропических регионах, и пшеница в умеренных зонах стабильно демонстрируют относительно более высокую эффективность использования азота (NUE). В то же время производство кукурузы в основных регионах-производителях, таких как Китай и США, следует отчётливой модели «высоких затрат — низкой утилизации», что определяет её как ключевую область для оптимизации.

Примечательно, что эффективность использования фосфора для всех четырёх культур в целом остаётся ниже 50%. Это указывает на то, что фосфорное питание растений по-прежнему в значительной степени зависит от естественных запасов фосфора в почве, а не от удобрений, внесённых в текущем сезоне.

Исследование указывает, что фундаментальным препятствием для экологизации сельского хозяйства является не отсутствие технологий, а пространственно-временное несоответствие между физиологическими потребностями растений, условиями окружающей среды и практиками управления. Таким образом, ядро будущей оптимизации сельского хозяйства должно сместиться с вопроса «как удобрять» к вопросу «как системно перестроить» — перепроектировав базовую архитектуру агроэкосистем через интеллектуальное сопоставление культур, климата и почвенных условий.

Основываясь на этих выводах, исследователи предлагают трёхуровневый параллельный путь системной оптимизации: «культура — регион — технология». На уровне культуры следует внедрять целевое точное внесение удобрений для неэффективных комбинаций «культура-климатическая зона». На региональном уровне управленческие ресурсы должны быть приоритизированы для «стоков эффективности» на основе пространственного распределения показателей. На технологическом уровне такие меры, как сорта с высокой эффективностью использования питательных веществ, минимальная обработка почвы, возврат соломы и применение функциональных микроорганизмов, должны быть интегрированы в комплексные технологические пакеты для повышения эффективности и сокращения выбросов.

Разработанный в ходе исследования глобальный атлас эффективности использования питательных веществ не только раскрывает ключевое противоречие в управлении питанием растений, но и предоставляет научную основу для динамической диагностики системных узких мест и моделирования результатов управления, отметили учёные.

Больше информации: Ji Liu et al, Global-scale prevalence of low nutrient use efficiency across major crops, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66019-w

Источник: Китайская академия наук