15:52
Современное сельское хозяйство в значительной степени зависит от азотных удобрений, поскольку азот необходим сельскохозяйственным культурам для построения белков, хлорофилла и, в конечном итоге, урожая, однако большинство основных сельскохозяйственных культур не могут напрямую использовать газообразный азот, который составляет большую часть атмосферы. Фермерам приходится покупать азот в тех формах, которые могут использовать растения, обычно в форме аммиака, мочевины и нитратных удобрений, производимых промышленным способом в огромных масштабах. Эта система лежит в основе современной производительности сельского хозяйства, но она также подвергает производство продуктов питания воздействию цен на природный газ, затрат на промышленную энергию и экологических последствий попадания азота в воздух и воду.
Агротехнологические компании потратили годы, пытаясь уменьшить эту зависимость с помощью биологии. Некоторые, в том числе PivotBio, с соучредителем которого Карстеном Темме я разговаривал много лет назад, разрабатывают микробы, которые могут превращать атмосферный азот в формы, которые могут использовать растения, в то время как другие пытаются дольше удерживать удобрения в корневой зоне, стимулировать корни, чтобы сельскохозяйственные культуры более эффективно захватывали питательные вещества, или выводят растения, которые более продуктивно взаимодействуют с микроорганизмами. Все эти продукты могут привести к маркетинговым заявлениям о сокращении использования удобрений, но биологические процессы, лежащие в основе этих заявлений, существенно различаются и могут взаимодействовать, если они применяются к одной и той же культуре.
Это различие занимает центральное место в моем анализе нового стека азотных технологий в TFIE Strategy Briefing, в котором технологии рассматриваются как части одной системы сельскохозяйственных культур, а не как изолированные категории продуктов. Подробный брифинг предназначен для инвесторов и корпоративных стратегов, но основная проблема сельского хозяйства проста: некоторые технологии могут помочь сократить количество закупаемых удобрений, и нельзя предполагать, что их преимущества суммируются.
Азотфиксирующий микробпотенциально может принести новый полезный азот в систему растениеводства путем преобразования азота из атмосферы. Ингибитор нитрификации действует дальше по течению, замедляя биологические процессы, которые преобразуют удобрения в формы, более уязвимые к потере, в то время как обработка корней или повышение эффективности питательных веществ может помочь культуре восстановить больше уже присутствующего азота. Генетика сельскохозяйственных культур добавляет еще один уровень, изменяя само растение и потенциально влияя на то, как корни рекрутируют микроорганизмы или взаимодействуют с ними.
Эти механизмы могут дополнять друг друга, но они также могут перекрываться. Представьте себе фермера, рассматривающего один продукт, рекламируемый как заменяющий 30 фунтов азота на акр, второй, который утверждает, что сохраняет 20 фунтов, которые в противном случае были бы потеряны, и третий, который утверждает, что еще 20 фунтов за счет улучшенного поглощения. Если сложить маркетинговые данные, получится 70 фунтов, но ферма не продемонстрировала ничего подобного, пока комбинированные обработки не были проверены вместе.
Некоторая часть азота, сохраненного удерживающим продуктом, может быть тем же азотом, который впоследствии улавливают улучшенные корни. Высокие уровни доступного азота могут изменить или подавить некоторые реакции фиксации азота, в то время как микробы, которые хорошо работают по отдельности, могут конкурировать за поверхность корней, физическое пространство или углерод растительного происхождения, когда они применяются вместе. Начальная программа удобрений фермера также могла быть выше экономического оптимума, что позволяло сократить количество удобрений, что было бы возможно вообще без каких-либо биологических продуктов.
Сельское хозяйство сталкивалось с такого рода проблемами в течение длительного времени, поскольку урожайность сельскохозяйственных культур по своей сути носит системный характер. Органическое вещество почвы вносит азот, осадки перемещают его через почву, температура меняет микробную активность, генетика сельскохозяйственных культур меняет укоренение.поведение и управление определяют, когда и куда поступают удобрения. Продукт, который кажется мощным в одной комбинации этих условий, может оказаться гораздо менее впечатляющим в другой, что делает повторяемость поля более важной, чем один большой отклик.
Поэтому наиболее полезный эксперимент является удивительно традиционным. Исследователи могут выращивать урожай при нескольких нормах внесения удобрений, начиная с явно недостаточного количества азота и заканчивая моментом, когда добавление большего количества удобрений больше не дает достаточной дополнительной ценности урожая, чтобы окупить себя. Повторение этой кривой реакции на удобрения с биологической обработкой показывает, действительно ли потребность в экономически полезных удобрениях снижается.
Тестирование комбинации лишь немного сложнее. Если предполагается, что два продукта усиливают друг друга, обработайте участки ни с одним из продуктов, с каждым продуктом отдельно и с обоими вместе по нормам удобрений. Это показывает, являются ли преимущества аддитивными, перекрывающимися или антагонистическими, вместо того, чтобы полагаться на арифметику отдельных маркетинговых испытаний.
Это также объясняет, почему доказательства, которые кажутся впечатляющими, все еще не доказывают замены удобрений. Тот факт, что микроорганизм колонизирует растение, подтверждает, что он может там жить, а увеличение урожайности показывает, что с урожаем произошло что-то полезное. Изотопное отслеживание может пойти дальше и установить, что азот, недавно зафиксированный из атмосферы, действительно попал в растение, но фермерам все равно необходимо знать, смогут ли они безопасно удалить купленные удобрения и сохранить экономически приемлемый урожай и качество.
Данные о коммерческих азотных биологических препаратах остаются достаточно неоднозначными, чтобы оправдать такую осторожность. Некоторые новые продукты становятся все более сложными.молекулярные данные и крупные полевые программы, проводимые компаниями, в то время как широкое независимое тестирование выбранных ранее коммерческих продуктов часто обнаруживало небольшую выгоду от урожайности, помимо уже внесенных удобрений. Поколения продукции могут улучшиться, поэтому предыдущие результаты не следует рассматривать как окончательные приговоры, но улучшение усиливает аргументы в пользу текущих независимых испытаний норм удобрений, а не ослабляет их.
Коммерческие победители, следовательно, могут быть определены гораздо большим числом, чем наибольшее число, указанное в заявлении о замене удобрений. Срок годности, стабильность производства, совместимость с протравливателями семян, простота применения и эффективность в различных почвах и погодных условиях — все это влияет на то, будут ли консультанты по растениеводству и фермеры полагаться на продукт. Обработка, которая приводит к меньшему, но с высокой повторяемостью сокращению количества удобрений, может быть более ценной, чем обработка, способная дать впечатляющие результаты в узком наборе условий.
Крупные сельскохозяйственные компании имеют еще одно преимущество, поскольку они уже работают в сфере семян, защиты растений, биологических препаратов, агрономии и распределения. Целенаправленные стартапы имеют другую структуру стимулов, поскольку их оценка может гораздо более напрямую зависеть от доказательства того, что биологические удобрения позволяют исключить традиционные удобрения из фермерской программы. Компании, занимающиеся цифровой агротехникой, могут занять еще одну ценную позицию, если они соберут достаточно полевых данных, чтобы определить, какие комбинации принадлежат каким полям и с какими нормами.
Будущее выращивания азота будет напоминать интегрированный технологический стек, а не единую замену синтетических удобрений. Генетика растений, микробы, меры по удержанию азота, зондирование и обычные удобрения могут играть разную роль, при этом остаточнаяпромышленные удобрения управлялись точнее, а не исчезали совсем. Фермерам не нужна биологическая технология для устранения удобрений, чтобы это имело экономическое или экологическое значение; скромное сокращение, которое надежно работает на миллионах акров, уже будет иметь серьезные последствия.
Это менее драматичная история, чем появление чудо-биологического удобрения, но она лучше соответствует как биологии, так и экономике. Самая сильная компания в конечном итоге может стать той, которая владеет наиболее защищенной частью сельскохозяйственной системы, которая позволяет производителям покупать меньше азота, не принимая на себя неприемлемый риск урожайности.
Полный брифинг по стратегии TFIE глубже рассматривает восемь технологических уровней, все 28 парных связей, доказательства конкретных коммерческих претензий и ландшафт компании. Сопутствующая рабочая тетрадь содержит матрицу суммирования, реестр источников и подробные доказательства для тщательного изучения инвесторами и корпоративной стратегией
.
