Niedostateczna ilość przyswajalnych form azotu w glebach uprawnych stanowi ogromne wyzwanie ekonomiczne i ekologiczne dla współczesnego rolnictwa. Ze względu na bardzo duże zapotrzebowanie roślin na azot, jego dostępność stanowi często główny czynnik limitujący wzrost i rozwój roślin, dlatego na pola uprawne corocznie wprowadza się ponad 110 milionów t azotu.
Światowe, roczne zużycie nawozów azotowych zwiększyło się prawie 9-krotnie w ciągu ostatnich 50 lat i pochłania obecnie około 1% wykorzystywanej przez ludzi energii. Niestety, w zależności od sposobu uprawy, uprawianego gatunku, warunków atmosferycznych czy aktywności mikroorganizmów glebowych od 50 do ponad 80% tej
ogromnej ilości azotu dostarczanego na pola nie jest asymilowane przez rośliny, lecz trafia do hydrosfery lub zostaje przekształcone w materię organiczną przez mikroorganizmy glebowe. Jak się szacuje, doprowadziło to do dwukrotnego zwiększenia ilości azotu krążącego w biosferze i niesie za sobą długofalowe skutki dla środowiska, wśród których wymienia się powiększenie dziury ozonowej, przyspieszenie efektu cieplarnianego
oraz zmniejszenie różnorodności biologicznej. Walka z negatywnymi efektami stosowania nawozów azotowych jest niezwykle trudna i kosztowna. W 2011 roku koszty te w Unii Europejskiej szacowane były na 70 do 320 miliardów euro. Co więcej, badania Sebilo i wsp. (2013) z użyciem znakowanego izotopowo azotu pokazały, że w naszym klimacie skutki jednorazowej aplikacji standardowej ilości nawozu azotanowego na pole uprawne będą możliwe do zmierzenia jeszcze przez około 100 lat. Jednocześnie szacuje się, że całkowite zaprzestanie stosowania nawozów azotowych doprowadziłoby do niemożności wykarmienia 45% populacji ludzkiej, a jej liczebność ciągle rośnie i w 2050 roku osiągnie prawdopodobnie około 9,1 miliarda. Stwierdzono również, że tak znaczny przyrost
naturalny będzie skutkował 70–110% wzrostem produkcji żywności i w zależności od dynamiki tych zmian (tj. zmian w powierzchni upraw oraz w wydajności nawożenia) pociągnie za sobą konieczność zwiększenia produkcji nawozów o 50 do 100 % w latach 2005–2050. Z drugiej strony, aż 85% azotu znajdującego się w zbożach jest konsumowane nie przez ludzi, lecz przez zwierzęta wykorzystywane do produkcji mleka, mięsa i jajek. Dlatego przejście Europejczyków na dietę wegańską zmniejszyłoby zużycie nawozów azotowych aż o 70%.
Z tych powodów ostatnimi laty znacząco wzrosło zainteresowanie stworzeniem roślin uprawnych, lepiej przystosowanych do korzystania z dostępnego w glebie azotu (NUE, ang. nitrogen use efficient). Naukowcy intensywnie badają procesy pobierania, akumulacji,
remobilizacji i asymilacji związków azotu przez rośliny, poszukując genów, które można by poddać ukierunkowanym modyfikacjom genetycznym mającym na celu stworzenie roślin wydajniej pobierających azot z gleby lub o wydajniejszym metabolizmie azotowym.
Dzięki temu zmniejszeniu uległoby stosowanie nawozów, a tym samym zanieczyszczenie środowiska.
źródło: W jaki sposób rośliny pobierają i asymilują azot?
EDUKACJA BIOLOGICZNA I ŚRODOWISKOWA 2/2018
