Фізіологічна роль елементів живлення у підвищенні стресостійкості рослин

Сільськогосподарські рослини часто піддаються впливу різних стресових факторів середовища, таких як низькі температури, посуха, кислотність ґрунту, зараженість шкідниками та ін., які серйозно впливають на їх продуктивність.

Сільськогосподарські рослини часто піддаються впливу різних стресових факторів середовища, таких як низькі температури, посуха, кислотність ґрунту, зараженість шкідниками та ін., які серйозно впливають на їх продуктивність. Відносне зниження врожайності, викликане абіотичними стресорами (від потенціалу при ідеальних умовах вирощування), може становити від 60 до 82% в залежності від культури (Мал. 1). Найбільші абіотичні втрати врожаю спричинені посухами, кислотністю ґрунту, засоленням, дією екстремальних температур та дисбалансом мінерального живлення рослин. Щонайменше 60% культивованих грунтів у всьому світі характеризуються дефіцитом відповідних елементів живлення. Комбінування порушень режиму живлення з екологічними стресами призводить до значних втрат продуктивності сільськогосподарських культур.
Відомо, що на фоні дефіциту азоту та фосфору у рослин значно знижується здатність до поглинання клітинами кореня води та поживних речовин. Дефіцит калію викликає сильне зниження фотосинтетичної фіксації СО2 і порушення розподілу продуктів фотосинтезу, що в кінцевому результаті призводить до пошкодження мембран хлоропластів і деградації хлорофілу. Застосування калійних добрив пом’якшує наслідки стресу шляхом підтримання осмотичного тиску клітин, регуляції продихів і активації ферментних систем.
Важливі функції в підвищенні толерантності до несприятливих умов вирощування має кремній (Si). Формування біокремнієвих структур в клітинах епідермісу листя перешкоджає втратам води через зменшення кутикулярної транспірації та діаметру продихів в умовах посухи та захищає від надмірної інтенсивності ультрафіолетового випромінювання. Формування кремнієвих відкладеннь в місцях інфікування та накопичення в клітинах токсичних для потогенів фенольних сполук сприяє стійкості до біотичних стресорів. Крім того, підживлення Si призводить до збільшення об’єму і ваги кореневої системи та поліпшення ефективності використання вологи. Si ефективно захищає рослини від сільіндукованого окисного стресу та підвищує толерантність до токсичності важких металів.
При несприятливих умовах вирощування значно знижується надходження мікроелементів з ґрунту. Наприклад, висока температура та низькі значення pH знижують надходження бору (B), міді (Cu) та магнію (Mg), а низька температура та зміщення показника кислотності в лужну сторону блокують засвоєння заліза (Fe), марганцю (Mn) та цинку (Zn).
Відомо, що мікроелементи відіграють надзвичайно важливу фізіологічну роль в боротьбі зі стресом шляхом зміни активності ферментів та утворення певних метаболітів, що беруть участь в реакції рослин на стрес (Табл. 1).
Надходження в клітини, наприклад, Мо, Zn і Cu стимулюють біосинтез гормонів, які беруть участь в експресії стрес-реагуючих генів. Молібденкофактори (Моcо) беруть участь у синтезі абсцизової кислоти, регулюючи темпи транспірації за рахунок контролю продихів. Zn підвищує активність триптофансинтетази, чим впливає на утворення амінокислоти триптофану – попередника ауксину. Під впливом Cu відбувається накопичення вільних амінокислот і проліну.
Іонні форми Fe, Zn, Cu, Mn, В та Ni входять в склад або виступають в якості кофакторів у багатьох антиоксидантних ферментів (Cu-Zn супероксиддисмутази, Mn-супероксиддисмутази, Fe-супероксиддисмутази, каталази, неспецифічні пероксидази та ін.), рівень яких зростає, як відповідь на стреси навколишнього середовища. Під дією дефіциту мікроелементів активність антиоксидантних ферментів знижується, що, в свою чергу, підвищує чутливість рослин до екологічних стресів.
Mn, Cu та В активізують ферменти, які каталізують різні етапи біосинтезу кутикулярних парафінів та утворення жирних кислот, що призводить до обмеження непродихової транспірації і зниження теплового навантаження на листок та сприятливо відображається на продуктивності у посушливих умовах вирощування. В умовах посухи Zn також здійснює регуляцію продихів, іонного балансу в рослинних системах, а збільшення доступності Fe модулює катіонно зв’язувальну здатність клітинної стінки, що в свою чергу підвищує толерантність до посухи та токсичності важких металів. Кобальт сприяє підвищенню стійкості до біотичних стресів шляхом накопичення алкалоїдів.
Скоригувати мінеральне живлення та підготувати рослину до «відбиття» стресового впливу ще до моменту його настання можна шляхом позакореневого підживлення рослин відповідними добривами. З урахуванням критичних періодів росту та фізіологічних потреб рослин в збалансованому живленні ТОВ НВК «Квад­рат» розробила лінійку комплексних добрив ТМ «Quantum». Для різних груп культур підібрано оптимальне співвідношення макро- та мікроелементів, що забезпечує формування у рослин конститутивних механізмів стійкості до стресових чинників. Також створені моноелементні препарати призначені для ліквідації дефіциту мікроелементів спричиненого погодно-кліматичними, ґрунтовими чи антропогенними факторами, а також для корекції систем підживлення в інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподар­ських культур. Застосування функціональ­ного калійного добрива збагаченого органічними кислотами Квантум-К36, висококонцентрованого кремнієвого комплексу Квантум-АкваСил та препарату з високим вмістом амінокислот Квантум-АміноМакс дозволяє сформувати природний захисний механізм рослини у відповідь на дію стресора при несприятливих умовах вирощування. Фосфорно-калійне добриво Квантум-ФітоФос значно знижує ураження рослин патогенними організмами.
Отже, вирішальним чинником в посиленні стійкості рослин до екстремальних погодних умов є збалансована система удобрення, що відповідає потребам рослин на певних етапах їхнього розвитку. При цьому забезпечення рослин відповідними мікроелементами, навіть в умовах дії несприятливих факторів, дозволяє отримувати стабільні високі врожаї сільськогосподарських культур.

 

Сергій Полянчиков директор з розвитку НВК «Квадрат»
Ольга Капітанська науковий консультант НВК «Квадрат»