Сбалансированное питание и подкормка растений минеральными удобрениями — залог формирования стрессоустойчивости растений

 

Относительное снижение урожайности, вызванное абиотическими стрессорами, (от потенциала при идеальных условиях выращивания) может составлять от 60 до 82% зависимости от культуры (рис. 1). Наибольшие абиотические потери урожая вызваны засухами, кислотностью почвы, засолением, действием экстремальных температур и дисбалансом минерального питания растений. Не менее 60% культивируемых почв во всем мире характеризуются дефицитом соответствующих элементов питания. Комбинирование нарушений режима питания с экологическими стрессами приводит к значительным потерям производительности сельскохозяйственных культур.

 

Известно, что на фоне дефицита азота и фосфора у растений значительно снижается способность к поглощению клетками корня воды и питательных веществ. Дефицит калия вызывает сильное снижение фотосинтетической фиксации углекислого газа и нарушение распределения продуктов фотосинтеза, что в конечном итоге приводит к повреждению мембран хлоропластов и деградации хлорофилла.

 

Применение калийных удобрений смягчает последствия стресса путем поддержания осмотического давления клеток, регуляции устьиц и активации ферментных систем. Важные функции в повышении толерантности к неблагоприятным условиям выращивания имеет кремний. Формирование биокремниевых структур в клетках эпидермиса листьев препятствует потерям воды из-за уменьшения кутикулярной транспирации и диаметра устьиц в условиях засухи и защищает от чрезмерной интенсивности ультрафиолетового излучения. Формирование кремниевых отложений в местах инфицирования и накопление в клетках токсических для патогенов фенольных соединений способствует устойчивости к биотическим стрессорам.

Кроме того, подкормка кремнием приводит к увеличению объема и массы корневой системы и улучшению эффективности использования воды. Кремний эффективно защищает растения от индуцированного окислительного стресса и повышает толерантность к токсичности тяжелых металлов. При неблагоприятных условиях выращивания значительно снижается поступление микроэлементов из почвы. Так, например, высокая температура и низкие значения pH снижают поступление бора, меди и магния, а низкая температура и смещение показателя кислотности в щелочную сторону блокируют усвоение железа, марганца и цинка.

 

Известно, что микроэлементы играют чрезвычайно важную физиологическую роль в борьбе со стрессом путем изменения активности ферментов и образования определенных метаболитов, участвующих в реакции растений на стресс (рис. 2). Поступление в клетки, например, молибдена, цинка и меди стимулирует биосинтез гормонов, которые участвуют в экспрессии стресс-реагирующих генов. Молибденкофакторы участвуют в синтезе абсцизовой кислоты, регулируя темпы транспирации за счет контроля устьиц.

 

Цинк повышает активность триптофансинтетазы, чем влияет на образование аминокислоты триптофана - предшественника ауксина. Под влиянием меди происходит накопление свободных аминокислот и пролина.

 

Ионные формы железа, цинка, меди, марганца, бора и никеля входят в состав или выступают в качестве кофакторов во многих антиоксидантных ферментов (Cu-Zn-супероксиддисмутазы, Mn-супероксиддисмутазы, Fe-супероксиддисмутазы, каталазы, неспецифические пероксидазы и др.), уровень которых растет, как ответ на стрессы окружающей среды.

Под действием дефицита микроэлементов активность антиоксидантных ферментов снижается, что, в свою очередь, повышает чувствительность растений к экологическим стрессам. Марганец, медь и бор активизируют ферменты, которые катализируют различные этапы биосинтеза кутикулярных парафинов и образования жирных кислот, что приводит к ограничению непродыховой транспирации и снижению тепловой нагрузки на лист и благоприятно отражается на производительности в засушливых условиях выращивания.

Итак, решающим фактором в усилении устойчивости растений к экстремальным погодным условиям является сбалансированная система удобрения, отвечающая потребностям растений на определенных этапах их развития. При этом обеспечение растений соответствующими микроэлементами даже в условиях воздействия неблагоприятных факторов гарантирует получение стабильных высоких урожаев сельскохозяйственных культур.