Чи все Ви знаєте про взаємодію фосфору і цинку?

Якщо задати питання: «Що Ви знаєте про антагонізм елементів живлення?» – то у переважної більшості на розум прийде взаємодія між фосфором і цинком. І, ймовірно, більшість подумає саме про кукурудзу. 

 

Проте, по-перше, до сих пір немає єдиної і обґрунтованої думки щодо механізму взаємодії фосфору і цинку, попри ретельну увагу вчених упродовж останнього півсторіччя. По-друге, питання взаємодії цинку і фосфору стосується не лише кукурудзи, адже цинк є важливим для будь-якої культури.

 

МОЖЛИВІ МЕХАНІЗМИ ВЗАЄМОДІЇ Р і Zn

 

У останні декілька десятирічь численні дослідження були сфокусовані на тому, як пояснити потенційний механізм взаємодії фосфору і цинку у живленні рослин. Науково встановлені причини такого явища можна умовно об’єднати у такі групи:

 

1. Взаємодія фосфору з цинком у ґрунтовому розчині

 

Першою сферою взаємодії фосфору і цинку є ґрунтовий розчин, де можлива пряма взаємодія елементів з утворенням фосфатів цинку. Саме такий механізм найчастіше вважають головним результатом антагонізму Р і Zn, та з ним пов’язують вплив фосфорних добрив на доступність Zn рослинам.

 

Проте, ряд досліджень вказує на те, що вміст доступного цинку в ґрунті або зовсім не знижується, або знижується незначною мірою за внесення фосфору.

 

Ще у 1972 році Lindsay зазначав, що сполуки цинку і фосфору, які найбільш ймовірно можуть утворитися при цьому (Zn3(PO4)2 4H2O), є достатньо розчинними для того, щоб бути джерелом цинку і фосфору для рослин. Тому, очевидно, що дефіцит цинку найбільш ймовірний за регулярного внесення високих норм фосфорних добрив на ґрунтах з низьким вмістом доступного цинку, а особливо – за вирощування культур, чутливих до нестачі мікроелементу.

 

Узагальнюючи дослідження різних авторів, Bergmann et al. (1992) роблять висновок про те, що внесення високих норм Р у ґрунти з високим значенням рН і низьким до середнього вмістом цинку, може спричиняти дефіцит цинку, тоді як на ґрунтах з достатнім рівнем цинку, дефіцит спостерігається рідко або зовсім не спостерігається навіть за внесення фосфорних добрив у великих нормах.

 

Крім прямої взаємодії між фосфором і цинком, деякі вчені (наприклад, Saeed і Fox, 1979; Loneragan, 1975 та інші) притримуються думки, що головним чинником впливу фосфору на Zn в ґрунті є вплив Р на підвищення сорбції цинку ґрунтом: сорбція Р на поверхні оксидів Fe і Al підвищує їх негативний заряд, призводячи до підвищеної сорбції Zn.

Таким чином, дані щодо безпосередньої взаємодії Р і Zn в ґрунті суперечливі, що, очевидно, можна пояснити умовами проведення досліджень. Головним висновком, на наш погляд, тут повинно бути те, що рослини також приймають активну участь у реакції на взаємодію Р і Zn. І тому твердження про неможливість одночасного внесення фосфорних і цинкових добрив, ймовірно, не має під собою достатнього підґрунтя.

 

Рис. Ріст рослин пшениці з підвищенням норм внесення Р в ґрунт з низьким (зліва) і достатнім (справа) вмістом Zn (Джерело: Ova et al., 2015).

 

2. Іншою причиною називають явище «ростового розбавлення», тобто зменшення концентрації Zn в тканинах рослин в результаті інтенсифікації росту за внесення фосфорних добрив. Проте, Marschner (1995) вказує, що зниження поглинання рослинами цинку часто більше за рівень, який може бути пояснений лише ефектом розбавлення.

 

3. Взаємодія фосфору і цинку всередині рослини

 

Для такої взаємодії навіть існує особливий термін – синдром «спровокованого фосфором дефіциту цинку»: підвищення внутрішньорослинної потреби у Zn як реакція на внесення фосфорних добрив і, відповідно, підвищення поглинання Р рослинами.

 

Потрібно зазначити, що за нормальних концентрацій фосфор і цинк всередині рослини виступають синергістами. Адже, було встановлено, що дефіцит цинку активує транскрипцію численних генів, що приймають участь у обміні фосфору (van de Mortel et al., 2006), а дефіцит фосфору активує експресію генів, відповідальних за гомеостаз цинку в рослині (Bustos et al., 2010).

 

Однак, щодо процесів, які впливають на взаємодію Р і Zn в рослинах, також немає одностайної думки серед вчених. Найчастіше пригнічуючий ефект фосфору спостерігається за вирощування чутливих культур на ґрунтах, бідних на доступний цинк.

 

4. Виснаження мікоризи

 

Мікориза відіграє важливе значення у поглинанні рослинами багатьох малорухливих в ґрунті елементів живлення. Зокрема, мікориза відповідає за майже 50% загального поглинання Zn рослинами (Marschner, 2012).

 

За внесення високих норм Р, гіфи стають «лінивими», менш розвинутими, що призводить до зниження поглинання рослинами цинку. Високі норми Р можуть, таким чином, знижувати поглинання цинку переважно шляхом зменшення мікоризозалежного поглинання цинку (Loneragan and Webb, 1993; Marschner, 2012; Watts-Williams et al., 2013).

 

Очевидно, що після культур, що не утворюють мікоризу, рівень колонізації наступної культури грибами буде знижений, отже, це може призводити до дефіциту Р і Zn на ґрунтах, що мають граничні показники їх вмісту.

 

Таким чином, було висунуто і навіть експериментально підтверджено декілька механізмів, які можуть пояснити явище зниження забезпечення рослин цинком за внесення високих норм фосфору. При цьому, не завжди взаємодія Zn-P може бути охарактеризована як антагонізм. І багато даних вказує, що у більшості культур підвищені дози Р не мали негативного впливу на ріст і врожайність, коли відповідно підвищувалось забезпечення рослини цинком.

 

Це дає підґрунтя вважати, що існують певні співвідношення між Р і Zn, необхідні для підтримки балансу між елементами.

 

 

НЕ ВМІСТ – А СПІВВІДНОШЕННЯ

 

Звичайно, хотілось би знати певне співвідношення доступного Р:Zn в ґрунті, аби попередити можливий дефіцит і виключити взаємодію фосфору і цинку зі списку лімітуючих факторів.

 

Американські консультанти часто вказують на значення 10:1, тобто на 10 мг/кг рухомого фосфору в ґрунті має припадати 1 мг/кг доступного цинку. Але, тут мається на увазі визначення рухомих сполук фосфору і цинку в ґрунті за методами, прийнятими у них в країні. В Україні для аналізу ґрунту використовують інші методи, тому «переносити» іноземні рекомендації на українські ґрунти потрібно з великою уважністю.

 

Звичайно, лише співвідношення P:Zn в ґрунті недостатньо для приймання рішення щодо внесення добрив. Адже, вміст кожного з них може бути низьким, проте співвідношення між ними наближатиметься до оптимального. Проте, таке співвідношення може дати нам можливість спрогнозувати відклик рослин на внесення добрив: якщо в ґрунті співвідношення P:Zn близьке до оптимального, але вміст цинку в ґрунті низький, то внесення фосфорних добрив призведе до ще більшого загострення дефіциту цинку для рослин. Проте, за середнього і високого вмісту цинку в ґрунті, фосфорні добрива, ймовірно, не чинитимуть такого сильного впливу.

 

Те ж саме можна передбачити для ситуації, коли ви намагаєтесь одноразовим внесенням високих норм цинкових добрив підняти вміст доступного Zn в ґрунті, при цьому не враховуючи вмісту фосфору в ґрунті чи норм внесення фосфорних добрив для наближення співвідношення між ними до оптимального.

 

Тому, якщо ви маєте обмежений бюджет, кращим буде менш кардинальне коригування обох елементів, аніж інтенсивне коригування одного з них.

 

Втім, аналіз ґрунту на мікроелементи відомий своєю певною умовністю, тому більш реальну картину можна побачити, використовуючи тканинну діагностику рослин. Саме рослинна діагностика дає можливість виявити дефіцит цинку.

 

Крім традиційного визначення загального цинку в тканинах рослин і порівняння його з певним оптимальним рівнем, існують альтернативні методи визначення забезпеченості рослин елементами живлення – наприклад, становлення співвідношення Р:Zn для діагностики дефіциту цинку.

 

Прикладом є система DRIS, яка саме і орієнтована на визначення співвідношення між елементами в рослині, а не їх загального вмісту. Цілий ряд вчених присвятили свої дослідження встановленню оптимального співвідношення P:Zn в різних рослинах.

 

Наприклад, для кукурудзи різні вчені встановили такі оптимальні співвідношення P:Zn у рослинах: 76-116 (Brair et al., 1974), 150 (Lagett і Brown, 1964), 100 (Dennis, 1971), 50-200 (Trier і Bergmann, 1974).

 

Попри привабливість, метод встановлення співвідношення P:Zn також має свої обмеження, адже воно може варіювати залежно від виду рослин, часу відбору зразків і умов експерименту. І однакового співвідношення можна досягнути за різного загального вмісту.

 

Тому, на наш погляд, для правильного прогнозування необхідності та потенційного відклику на внесення цинку, важливо враховувати дані з різних джерел інформації, включаючи ґрунтову і рослинну діагностику, історію поля, прогноз погодних умов тощо.

 

Таким чином, за внесення фосфорних добрив, не можна недооцінювати роль цинку. Розуміння взаємодії між елементами, що впливає на їх доступність, може допомогти у прийнятті рішень щодо джерел добрив, способів і строків внесення.

 

Ірина Логінова, (С) НВК “Квадрат”

 

Інфоіндустрія за матеріалами in-furrow.in.ua