Спецвозможности
Агрохимия

Сбалансированное питание как средство повышения засухоустойчивости

04.07.2019
885
Сбалансированное питание как средство повышения засухоустойчивости фото, иллюстрация
Дефицит влаги значительно уменьшает поступление и транспорт питательных веществ, которые поглощаются растением с водой, как способом массового тока, так и диффузией. Сочетание негативного воздействия экологических стрессов с нарушениями режима питания приводит к значительным потерям производительности сельхозкультур. Современные технологии предусматривают ряд подходов для повышения стрессоустойчивости, снижение непроизводительных потерь воды и минимизации вредного воздействия водного стресса на растения. При этом, сбалансированное питание растений является действенной стратегией повышения эффективности использования воды и сохранения урожая.
 
 

Реакция растений на засуху

Механізм посухостійкості на клітинному рівні

При недостатке влаги в растениях происходят значительные изменения обмена веществ. Содержание свободной воды в клетках уменьшается и повышается концентрация клеточного сока. Проницаемость мембран возрастает и снижается активность ферментов, структура белков и других полимеров нарушаются, что в конечном итоге приводит к их денатурации. Гидролиз различных органических веществ начинает преобладать над их синтезом. Происходит накопление низкомолекулярных белков, усиливается распад полисахаридов и увеличивается концентрация растворимых углеводов. С одной стороны, это осмотически активные вещества, и увеличение их содержания способствует повышению концентрации вакуолярного клеточного сока и росту осмотического давления, а значит, и большему поступлению воды. С другой стороны, состав клеток меняется, значительная часть ионов выходит из клеток, что приводит к подавлению синтеза и инактивации ферментов. В итоге нарушается баланс между производством активных форм кислорода (АФК) и защитных антиоксидантов, вызывая их накопление, что приводит к окислительному повреждению белков, мембранных липидов и других клеточных компонентов.
 
В результате происходит задержка роста, вследствие торможения клеточного деления и растяжения клетки становятся мельче. Ограниченное поступление воды тормозит фотосинтез растений, что обусловлено закрытием устьиц и уменьшением поступления углекислого газа, а также нарушением структуры митохондрий и синтеза хлорофилла. К тому же во время засухи накапливаются токсические продукты обмена в клетках.
 
Механизмы толерантности (рис. 1) обеспечивают растениям выживание и рост при низком водного потенциале. Питательные вещества растений играют очень важную роль в повышении эффективности использования воды и засухоустойчивости в условиях ограниченного водоснабжения. И главное, обеспечение растений соответствующими макро- и микроэлементами, даже в условиях воздействия неблагоприятных факторов, позволяет получать стабильные высокие урожаи.

 

Роль питательных веществ

Підвищення посухостійкості томатів під впливом обробки екстрактом водоростей Acadian™.Оптимальное обеспечение макроэлементами и особенно своевременное их поступления имеют решающее значение в повышении эффективности использования влаги растением. Известно, что на фоне дефицита азота и фосфора значительно снижается способность клеток корня к поглощению воды и питательных веществ. Обеспечение калием смягчает последствия водного стресса путем регулирования открывания и закрывания устьиц, уменьшением транспирационных потерь влаги, поддержания осмотического давления, тургора клеток и активации ферментных систем.

Высокоэффективным оказалось применение кремниевых препаратов в условиях засухи. Кремний способствует улучшению эффективности использования воды и стимуляции антиоксидантной системы защиты. Увеличение синтеза антиоксидантов и снижение генерации АФК, приводит к уменьшению фотоокислительного повреждения, поддержанию целостности мембран хлоропласта и усилению толерантности растений к засухе. Формирование биокремниевых структур в клетках эпидермиса листьев препятствует потерям воды из-за уменьшения кутикулярной транспирации, диаметра устьиц в условиях засухи и снижению температуры листовой поверхности. Кроме того, подкормка кремнием приводит к увеличению объема и веса корневой системы и улучшения поглощения влаги.

Цинк играет важную роль в регуляции устьиц и балансе ионов в растительных клетках. Кроме того, Zn является коферментом для синтеза триптофана, предшественника ауксина. Повышение уровня ауксина улучшает рост корней, что, в свою очередь, повышает устойчивость к засухе. Под действием цинка усиливается активность антиоксидантных ферментов, что способствует уменьшению генерации АФК и защищает клетки от окислительного повреждения.

Медь смягчает неблагоприятное воздействие водного стресса путем улучшения обмена азота, стимулирования образования фенольных соединений и лигнина, который повышает устойчивость клеточных стенок и предотвращает увядание.
 

Внекорневые подкормки бором способствуют транспорту сахаров, сохранению цветков, образованию и прорастанию пыльцы. Бор стимулирует синтез гетероауксина и лигнина, усиливает дифференциацию ксилемы. Его применение активирует антиоксидантную систему.

Молибден также существенно влияет на повышение засухоустойчивости. Молибденоферменты участвуют в биосинтезе абсцизовой кислоты - фитогормона, который регулирует работу устьиц. Его накопление способствует сокращению потерь воды, активации регулируемых стрессом генов и облегчением стресса от засухи.
 
Эффективными для повышения засухоустойчивости являются внекорневые подкормки удобрениями на основе экстрактов морских водорослей и аминокислотными препаратами (рис. 2). Они содержат компоненты, способствующие формированию развитой корневой системы и повышению использованию влаги. Антистрессовое действие проявляется в регуляции работы устьиц и транспирации, синтезе антиоксидантных ферментов, фенольных соединений и повышении прочности клеточных стенок, снижает чувствительность растений к дефициту влаги. Скорректировать минеральное питание и подготовить растение к засухе можно путем внекорневой подкормки растений соответствующими удобрениями.
 
Понимание основных механизмов, связанных со стрессом во время засухи, дает представление возможных стратегий повышения эффективности использования водных ресурсов и смягчения негативного воздействия от недостатка влаги. И именно обеспечение растений оптимальным уровнем питательных веществ в критические фазы их развития является действенной стратегией повышения засухоустойчивости и сохранения урожайности растений.
 

С. Полянчиков, директор по развитию,

О. Капитанская, научный консультант НПК «Квадрат»

Журнал «Пропозиція», №7-8, 2018 р.

 

Интервью
vitaliy skotsyk
20 сентября планируется начать всеукраинскую забастовку аграриев. О ее причинах и требованиях аграриев рассказал один из инициаторов, председатель Аграрной партии Украины Виталий Скоцик.  
Олег Вагин более всего примечателен своей открытостью и готовностью делиться секретами выращивания многих растений. В последние годы он полностью сконцентрировался на выращивании голубики, перейдя от выращивания саженцев до закладки... Подробнее

1
0