Навіщо рослинам мікроелементи

Рослини майже на 90% складаються з води, на суху речовину припадає близько 10%, з яких 9% — це вуглець, водень, кисень і азот. Близько 1% — це поживні макро- і мікроелементи, які забезпечують нормальне функціонування культур. На кожен макроелемент (N, P, K, Ca, Mg, S і ін.) припадає від 0,01% і більше, мікроелемент (Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo та ін.) — менше 0,001%. Розповімо про роль цих малих, але дуже важливих елементів живлення для тепличних культур, які отримують їх переважно із живильного розчину.

 

 

 

Мікроелементи входять до складу ферментів і вітамінів і необхідні для всіх життєво важливих процесів у рослинах, незважаючи на те, що їхня концентрація в живильному розчині дуже невелика (менше 1 мг/л кожного мікроелемента). Занадто високий уміст мікроелементів призводить до токсичності, особливо небезпечна велика кількість марганцю, алюмінію, бору й міді. Найчутливіші до надлишку мікроелементів огірки.

Дефіцит мікроелементів проявляється переважно на молодих пагонах, адже вони не здатні до реутилізацію (повторного використання). І лише нестача молібдену помітна на старому листі.

Нестача одного з мікроелементів може виникнути через антагонізм між елементами, коли живильний розчин не збалансований. Так, зайвий уміст марганцю знижує засвоєння заліза, а надлишок міді погіршує поглинання марганцю і заліза. Підвищена концентрація цинку перешкоджає споживанню міді, марганцю, заліза і молібдену. Великі кількості алюмінію затримують надходження нікелю.

Переважно ознаки дефіциту мікроелементів проявляються через складність їхнього засвоєння, навіть попри те, що живильний розчин приготовлено правильно. Так, наприклад, зниження температури субстрату гальмує поглинання не лише макро-, а й мікроелементів. Найчастіше проблеми виникають із підживленням рослин залізом, марганцем і бором.

Перш ніж коригувати склад живильного розчину або збільшувати дозу мікроелементів, необхідно перевірити рН кореневої зони. За рівня рН більше 6,5 у ньому утворюються нерозчинні сполуки мікроелементів, які не здатні в такому вигляді засвоюватися рослинами. За рН менше 5,5 ускладнюється поглинання молібдену, а подальше підкислення розчину посилює розчинність заліза, алюмінію і марганцю. Це може привести до отруєння рослин. Однак така небезпека можлива тільки за вирощування рослин на ґрунті, мінералогічний і хімічний склад якого доволі різноманітний. Якщо використовувати субстрати з кам’яної вати, ці ризики значно скорочуються. Так, субстрати SPELAND виробляють з габро-базальту з додаванням доломіту, і вони мають постійний мінералогічний склад, який контролює лабораторія заводу. Кам’яна вата хімічно та біологічно інертна, вона не має ємності катіонного обміну, що створює передбачуваніші умови для живлення рослин. У ній легко підтримувати оптимальний діапазон рН, який становить від 5,5 до 6,5 од.

Наявність важких металів також може заважати поглинанню мікроелементів. Так, кадмій знижує надходження заліза й марганцю. При цьому деякі мікроелементи (молібден, цинк, марганець) є важкими металами, але в невеликих кількостях життєво необхідні. За вирощування гідропонним способом небезпека отруєння рослин важкими металами мінімальна. У цьому випадку коріння розташовується здебільшого у живильному розчині, тоді як субстрат є лише основою для їхнього закріплення. Таким чином, на одну рослину припадає близько 250 г кам’яної вати, тоді як за вирощування на ґрунті основна маса коренів однієї рослини розташовується мінімум в 10 кг субстрату.

Розглянемо більш докладно роль кожного мікроелемента в житті сільгоспкультур.

 

 

МІДЬ

Мідь необхідна для нормального проходження процесів фотосинтезу, вуглеводного і білкового обміну. За наявності міді поліпшується поглинання азоту, вона входить до складу хлоропластів, перешкоджає руйнуванню хлорофілу. Елемент присутній у ферментах і деяких амінокислотах, позитивно впливає на смак і колір плодів, бере участь у формуванні насіння, прискорює розвиток рослин і ріст коренів, а також підвищує їхній імунітет, захищаючи від хвороб. Мідь є компонентом багатьох фунгіцидів.

Уміст міді в живильному розчині дуже малий — близько 0,05-0,06 мг/л для томатів і огірків. І може коливатися від 0,01 до 0,1 мг/л у поживних розчинах для інших культур. Мідь вводять в розчин у вигляді мідного купоросу або хелатів міді.

Візуальні симптоми нестачі міді проявляються на молодих листках спочатку у вигляді межжілкового хлороза, потім у цих місцях і на краях листя з’являються некротичні плями. Листя набуває легкої зморшкуватості, а нові листки дрібнішають, стають синьо-зеленими, матовими, млявими, іноді повністю в’януть. Кінчики молодого листя біліють і втрачають колір. Старе листя скручується. Міжвузля скорочуються, виникає низькорослість, розвиток нових пагонів припиняється, точка росту може відмерти. Квітки стають блідими і так, як і зав’язі, іноді обпадають. Підвищується схильність плодів до розтріскування.

Гранично допустимий уміст міді в поливній воді — 1 мг/л, адже у вищій концентрації цей елемент токсичний. Це призводить до «спалювання» кореневих кінчиків, а в результаті — до надлишкового росту бічних коренів. Надлишки міді в живильному розчині перешкоджає поглинанню заліза, молібдену і цинку — на нових листках можуть проявитися ознаки дефіциту заліза, а старе листя вкривається коричневими плямами і потім відмирає, розвиток культури призупиняється.

Слід уникати контакту живильного розчину з мідними і латунними виробами — доволі часто це є причиною підвищення концентрації міді в розчині до токсичного рівня.

Найвідчутніше рослини реагують на нестачу міді у фазах розсади й інтенсивного росту. Крім відхилення рН, дефіцит міді може посилити надмірний уміст азоту, калію, фосфору або цинку в живильному розчині.

У разі поганого засвоєнні рослинами міді рекомендовано внести в розчин хелати міді замість сульфатів, а за вираженого дефіциту провести листкове підживлення мідьумісними добривами.

 

 

ЦИНК

Цинк підвищує стійкість рослин до посухи. Він входить до складу понад 30 ферментів, бере участь у синтезі білків, крохмалю, хлорофілу й триптофану, з якого утворюються гормони росту (ауксини).

Брак цинку викликає більш серйозні симптоми, ніж дефіцит інших мікроелементів, оскільки без цинку відбувається руйнування цукрів: знижується рівень сахарози і крохмалю. За недостатньої кількості цинку припиняється синтез білків, руйнуються амінокислоти, підвищується концентрація органічних кислот, а вміст ауксинів падає.

Симптоми нестачі цинку проявляються в пожовтінні старого листя, яке потім бронзовіє, аж до некрозу, але жилки залишаються зеленими. Молоде листя стає дрібнішим, виглядає зім’ятим з хвилеподібними краями, закрученими догори. Ріст рослин загальмовується, міжвузля коротшають, квітки і зав’язі обпадають, через що знижується врожайність.

Цинк і залізо є антагоністами, тому за підвищеного вмісту цинку норму заліза можна збільшити до 2-2,5 мг/л. У разі надлишку фосфору цинк утворює з ним нерозчинні сполуки. Нестача цинку виникає як через неоптимальний рівень рН субстрату, так і через надлишок фосфору або кальцію в живильному розчині.

За нестачі цього мікроелемента необхідно оптимізувати умови його поглинання і провести позакореневе підживлення хелатними добрива або 0,1–0,2% розчином сульфату цинку.

Надлишок цинку справляє токсичну дію на рослини. Все листя зеленіє, на молодому проявляється блідо-зелений хлороз. За сильнішого отруєння між жилками проступають коричневі плями, їх поверхня стає горбкуватою, старе листя в’яне.

У поливній воді для малооб’ємного вирощування вміст цинку не повинен перевищувати 0,5 мг/л. Необхідно уникати контакту живильного розчину з оцинкованими поверхнями.

 

МАРГАНЕЦЬ

Марганець підтримує процеси фотосинтезу й дихання, вуглеводний і білковий обмін. Він підвищує імунітет рослин, бере участь у синтезі хлорофілу, зменшує його розпад, прискорює розвиток культур, дозрівання насіння, покращує якість і смак плодів, а також сприяє засвоєнню нітратного азоту.

За малооб’ємної технології вирощування марганець додають у живильний розчин в кількості 0,55 мг/л, іноді до 0,8 мг/л.

Брак марганцю проявляється на середніх за віком листках у вигляді хлорозу, схожого на мармуровість. У цьому випадку, на відміну від нестачі заліза, жилки листя залишаються зеленими навіть у разі сильного дефіциту. Перші ознаки нестачі марганцю нагадують пошкодження, спричинені павутинним кліщем. Серйозніші порушення викликають бурі некротичні плями на листі, квітки недостатньо розвинені, плоди не зав’язуються через проблеми з пилком, репродуктивні органи засихають, буріють і обпадають.

Марганець має властивість окислювати залізо, тому за підготовки живильного розчину потрібно звертати увагу на співвідношення цих елементів. Правильна пропорція Мn:Fe = 1:2–5. Занадто велика кількість марганцю ускладнить засвоєння заліза.

Причинами дефіциту марганцю можуть бути підвищений рівень рН субстрату, його перезволоження або незбалансований живильний розчин: надлишок калію, кальцію, магнію, фосфору, заліза, міді і цинку погіршує всмоктування марганцю. За високої концентрації кальцію легкодоступний двовалентний марганець перетворюється на двоокис марганцю, який важко засвоюється рослинами.

За перших ознак нестачі марганцю проводять обприскування рослин хелатами Mn або 0,1% розчином сульфату марганцю. Брак марганцю складніше задовольнити, ніж заліза — не виключено, що буде потрібно декілька обробок з інтервалом 5–7 днів.

А от надмірна концентрація марганцю призводить до нестачі заліза, кальцію і магнію, оскільки ці елементи є антагоністами. Особливо чутливі до цього томати на початкових фазах розвитку.

 

МОЛІБДЕН

Молібден регулює процес транспортування поживних речовин до точок росту, бере участь у фотосинтезі (входить до складу хлоропластів, сприяє утворенню хлорофілу), а також вуглеводному і білковому обміні. Він впливає на обмін фосфору, підвищує вміст вітамінів і цукрів у плодах, прискорює відновлення нітратів, таким чином обмежуючи їхнє накопичення в овочевій продукції. Цей мікроелемент сприяє появі бульбочок у бобових, які фіксують атмосферний азот (концентрація молібдену в бобових більша, ніж в інших рослинах), входить до складу ферментів, допомагаючи розвитку культур і дозріванню насіння.

Для томатів і огірків оптимальний уміст молібдену в живильному розчині становить 0,05 мг/л. Вносять молібден у вигляді хелату або молибденовокислого амонію (NH₄) 2MoO₄.

Брак молібдену спочатку проявляється на нижніх листках: вони вигинаються і нагадують купол, їхні краї жовтіють і закручуються всередину, можуть виникати коричневі цяточки, але жилки залишаються зеленими. За тривалої нестачі молібдену старе листя товщає, а молоде погано розвивається і набуває неправильної форми. Хлоропласти поступово руйнуються, фотосинтез сповільнюється, рослини накопичують нітрати, оскільки скорочено азотний обмін і синтез білків. Культури стають чутливими до зниження температури. У рослин вкорочуються міжвузля, розвиток і рість сповільнюються, цвітіння затримується, пилок утворюється слабо, квітки відмирають. Урожайність падає.

Дефіцит молібдену може виникати через занадто низький або занадто високий рівень рН (менше 5,5 і більше 6,5). Тоді його ознаки можуть проявлятися разом із симптомами нестачі фосфору. Якщо зниження рН розчину не допомогло відновити кількість молібдену, необхідно приготувати новий розчин і замінити їм розчин у маті. Засвоєння молібдену погіршується також через підвищений уміст сульфатів, марганцю і міді у витяжці з субстрату.

Позакореневе підживлення проводять розчином молібденіту амонію 0,05–0,1 %.

У поливної воді концентрація молібдену не повинна перевищувати 0,25 мг/л. У разі його надлишку в живильному розчині скорочується надходження міді в рослини і виникає дефіцит цього елемента.

 

БОР

Бор покращує ріст коренів, бере участь у розвитку пилку, формуванні зав’язі, заплідненні рослин і дозріванні насіння, транспорті вуглеводів, а також у процесах росту молодих частин. Він активує синтез хлорофілу і зменшує його розпад, підвищує імунітет і сприяє кращому опору бактеріальним і вірусним хворобам.

Метаболізм кальцію в рослині пов’язаний з бором, тому ознаки його нестачі нагадують брак кальцію. Дефіцит бору помітний на молодому листі і точках росту — можуть відмирати верхівки, обпадати квітки і зав’язі, тріскатися плоди, молоде листя стає світло-зеленими, скручується в трубочку, а жилки набувають темно-зелений колір. Обмежена кількість цього елемента викликає порушення синтезу вуглеводів, а також негативно відбивається на формуванні репродуктивних органів. Молоді пагони стають крихкими, коренева система не розвивається, а потім буріє. У рослин коротшають міжвузля, з’являється карликовість.

Оптимальний уміст бору в живильному розчині становить 0,33 мг/л, а за вирощування томатів може досягати 1 мг/л у фазі інтенсивного плодоношення, коли потреба в цьому елементі зростає.

Для позакореневих підживлень використовують 0,05–0,06% розчин борної кислоти, спеціальні борумісні добрива.

Причинами ускладнення засвоєння бору, крім неоптимальною рН, часто бувають підвищені дози кальцієвих добрив, адже кальцій із бором утворює нерозчинні сполуки. Також заважає поглинанню бору надмірний уміст азоту, фосфору і калію в живильному розчині або в маті. Низька вологість субстрату теж обмежує надходження бору в рослини.

У вихідній воді для поливу обсяг бору не повинен становити більше 0,3 мг/л. Щоб перешкоджати токсичній дії підвищеного рівня бору, можна зменшити його доступність для рослин.

Для цього потрібно підтримувати реакцію середовища в більш лужному діапазоні (не нижче 6,0), а також збільшити дози кальцію в живильному розчині. Поріг токсичності бору буде визначатися не лише його вмістом, а й кількістю і співвідношенням інших елементів живлення в розчині або в маті.

Токсичність бору помітна на старому листі: воно жовтіє, потім на ньому з’являються некротичні плями, які поступово збільшуються в розмірах, края і кінчики листя починають засихати і згодом обпадають. Найчутливішою культурою до отруєння бором є огірок у розсадному періоді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Залізо

Залізо входить до складу ферментів, від яких залежать процеси фотосинтезу, дихання та обміну речовин. Цей елемент впливає на фіксацію азоту і синтез білка, бере участь у відновленні сульфатів і нітритів, а також у створенні хлорофілу.

Засвоєння заліза залежить від його форми: двовалентне залізо є доступним, а його окислена форма — тривалентне залізо — майже не всмоктується. Для поглинання тривалентного заліза рослини витрачають багато енергії: спочатку вони виділяють іон Н+, щоб розчинити окислене залізо, а потім пов’язують його своїми кореневими виділеннями.

Залізо, яке вже наявне у поливній воді, не враховують під час приготування живильного розчину, бо воно преребуває там у недоступній рослинам формі. Але його кількість у воді не повинна перевищувати 1,0 мг/л, інакше крапельниці будуть забиватися. Якщо вода містить залізо, то водопідготовка включає аерацію і фільтрацію через піщано-гравійний фільтр.

У живильний розчин залізо додають у вигляді хелату — металоорганічного комплексу, який запобігає окисленню мікроелемента. Хелатуючі агенти розрізняються за їхньою стабільністю в різних діапазонах рН. Найпридатніший хелат для гідропонних технології — Fe-DTPA (11 %), він ефективний у діапазоні рН від 1,5 до 7. Хелат EDTA- Fe (13 %) — дешевший і менш стабільний, працює за pH до 6,0. Тому його краще використовувати для позакореневих підживлень, але обов’язково попередньо підкислити воду для його розведення до рН 5,5–6,0.

Дорожчі хелати (Fe-HEEDTA працює до РН 9,0 і Fe-EDDHA — до РН 10,0) залишаються стабільними у ширшому діапазоні рН. Зазвичай їх використовують для швидкого усунення дефіциту заліза в лужних середо­вищах. Позакореневе підживлення проводять розчином з концентрацією 0,1–0,2 г/л, полив під корінь — 0,1–0,5 г/л. Також 20–30 % Fe-DTPA в живильному розчині можна замінити на Fe-EDDHA на початку вирощування рослин, коли дренаж ще незначний і живильний розчин у кореневій зоні оновлюється слабо. Застосування Fe-EDDHA буде ефективно за підвищених температур і значної жорсткості вихідної води.

Хелати заліза в поживному розчині триваліший час залишаються стабільними, якщо інші мікроелементи також вносять у вигляді хелатів. Сульфати здатні «вибивати» залізо з органічного комплексу, тому дозу внесеного Fe-DTPA доведеться збільшити вдвічі. Таким чином, вигідніше використовувати хелати цинку, міді і марганцю у формі EDTA, ніж сульфати цих мікроелементів.

В якості хелатуючого агента в бак Б частіше додають ОЕДФ (хелатон). Він не містить поживних речовин, але добре розчиняє сульфат калію, перешкоджає осадженню кальцію і заліза. У разі руйнування хелатів заліза він «перехоплює» метал і не дає йому випасти в осад. ОЕДФ працює в діапазоні рН від 2,0 до 7,0. Норма внесення — 400 г/м³ живильного розчину.

Хелати вносять в бак А, так як в цьому баку зазвичай оптимальна кислотність і відсутні сульфати, що руйнують металорганічні комплекси. рН баків А і Б повинен бути близько 5,0, але не нижче 3,5 (хелати руйнуються) і не вище 6,0 (добрива розчиняються не повністю, може утворюватися осад). рН в баках А і Б перевіряють тільки лакмусовим папером, бо рН-метр дуже чутливий і легко ламається в агресивних середовищах. Переконавшись, що рівень рН оптимальний, хелати додають в бак А в останню чергу.

Хелати повинні бути захищені від дії високої температури (понад 40° С) і УФ-випромінювання (яскраве сонце), інакше вони зруйнуються. Тому для поживних розчинів використовують непрозорі баки з кришками. Це допомагає зберігати розчин кілька тижнів без втрати якості.

Ознаки дефіциту заліза найчастіше проявляються в початковий період вирощування, коли йде слабке поглинання поживних речовин, що посилюється в похмуру погоду. За недостатнього освітлення можливі їхні прояви й у період інтенсивного росту і плодоношення. Брак заліза стає помітним через неоптимальний рівень рН, підвищену вологість субстрату, накопичення солей (особливо високий уміст азоту, кальцію, магнію, калію, фосфору, марганцю, молібдену, цинку, міді, нікелю, кобальту і хрому).

У разі підвищеної концентрації цинку необхідно збільшити норму заліза до 2–2,5 мг/л, а правильне співвідношення заліза і марганцю в середньому становить 2–5:1.

За нестачі заліза на молодих листках з’являється хлороз: на перших стадіях жилки залишаються зеленими, листок укривається тонкою зеленою сіткою, потім жилки жовтіють, листок біліє. Некроз проявляється тільки на заключному етапі. Дефіцит заліза спричинює вповільнення росту й розвитку рослин, міжвузля яких коротшають, стебла стоншуються, коріння коротшає і буріє. Квітки набувають дивної форми, іноді обпадають, а плоди стають дрібними, врожай, відповідно, знижується. За тривалої нестачі заліза рослини гинуть.

За вирощування томатів, огірків і перців на мінеральній ваті рівень заліза в поживному розчині становить 0,8–1 мг/л. Троянди вимагають підвищеного вмісту заліза (1,5 мг/л).

Надлишок заліза може провокувати токсичний ефект — пошкоджуються ліпіди, білки і ДНК. Зазвичай це відбувається за дуже низької кислотності. За умов надто високої вологості субстрату брак кисню сприяє перетворенню Fe²⁺ у Fe³⁺. В результаті кількість заліза досягає токсичного рівня та отруює кореневу систему. Надлишок заліза іноді проявляється як дефіцит фосфору або марганцю, так як погіршує їхнє засвоєння. За надмірного надходження заліза листя набуває темно-зеленого відтінку.

Малооб’ємна технологія вирощування потребує постійного контролю рН живильного розчину і мату, агрохімічного складу витяжки з субстрату, кількості дренажу і його рН. Це зручно робити, використовуючи в якості субстрату кам’яну вату — вона має достатню вологоємність, що забезпечує рослини водою, поживними речовинами і киснем протягом усього циклу вирощування. В ній легко регулювати умови живлення культур і швидко реа­гувати на їхні потреби. В результаті рослини формують здорову і потужну кореневу систему, яка допомагає отримувати всі необхідні макро- і мікроелементи. Все це дає прибавку врожаю до 50%, порівняно з традиційною технологією вирощування на ґрунті.

 

О. Старцева, агроном-консультант, кандидат с.-г. наук

журнал «Пропозиція», №9, 2021 р.