Важливість магнію та кальцію в системі удобрення

Багато аграрних інтернет-ресурсів і друкованих видань постійно звертають увагу на важливість розробки оптимальної та правильної системи живлення рослин. Однак часто така увага зосереджена на своєрідній «великій трійці» — NPK (азот, фосфор, калій), і аграрії, на жаль, у своїй практиці взагалі ігнорують решту елементів живлення. Ні в якому разі не будемо применшувати важливість азотних, фосфорних і калійних добрив, проте в цій статті мова піде про інших «героїв» — магній і кальцій.

Магній часто називають мінералом життя, оскільки він є центральним атомом у молекулі хлорофілу й акумулює сонячну енергію у процесі фотосинтезу. Хлорофіл поглинає сонячну енергію й перетворює вуглекислий газ і воду в складні органічні речовини, зокрема крохмаль або цукор. Магній є важливою складовою рибосом, адже завдяки йому (разом з АТФ) амінокислоти зв’язуються з тРНК під час процесу біосинтезу білка. Іони Mg2 + забезпечують підтримку структури білкових молекул, «зшиваючи» молекули білка в клубочки. Магній каталізує синтез АТФ з нуклеозиддифосфатів, приводить у дію системи перетворення щавлевої кислоти в мурашину та вуглекислий газ, а яблучної — в лимонну.

Кальцій, своєю чергою, за твердженням О.Н. Соколовського, є «стражем родючості ґрунту». Саме він коагулює ґрунтові колоїди в частинках глини сприяє цементуванню, утворює дрібногрудкуватий ґрунт. На відміну від глини вапно не змінює свого об’єму під час зволоження та висихання. Завдяки вапну поліпшується аерація та водопроникність, унеможливлюється утворення кірки, ґрунт стає пухким, полегшується його обробіток. Вапно прискорює розкладання органічних речовин, зв’язує вільні кислоти ґрунту, зумовлює перетворення закисних сполук в окисні, підвищує поглинання амонію, калію, фосфорної та азотної кислот. Внаслідок цього активізується діяльність корисних мікроорганізмів, особливо азотофіксуючих і нітрофікуючих бактерій, що в результаті посилює азотне живлення рослин. Підвищення біологічної активності ґрунту вапнуванням сприяє переведенню важкорозчинних ґрунтових сполук фосфору та калію в рухомі форми.

Окрім перерахованих вище основних властивостей, кальцій виконує ще цілий ряд функцій, які позитивно впливають на рослинний організм. Так, кальцій відіграє важливу роль у транспорті вуглеводів, зумовлює та контролює фізико-хімічні властивості протоплазми, відповідає за нормальне проходження біохімічних процесів в рослині, активує використання запасних білків насіння за його проростання, впливає на процеси фотосинтезу, покращує обмін речовин, виступає в ролі речовини-будівника, яка здатна склеювати між собою стінки деяких клітин, забезпечує активність ферментів. Кальцій має дуже позитивний вплив на розвиток кореневої системи рослин. Без Са руйнуються клітини в зоні росту коренів, оскільки пептиди та ліпоїди, що просочують клітинні стінки, з кальцієм утворюють малорозчинні з’єднання.

Магній також багатофункціональний елемент. Його участь у розвитку рослини дещо схожа з кальцієм, однак він має й власні завдання. Магній також бере участь у побудові пектинових компонентів стінки клітин. Він є складовою частиною фітину — речовини, що використовується в енергетичному обміні та є джерелом фосфорної кислоти. Магній стабілізує структуру рибосом, підтримуючи її, зв’язує РНК і білок. Велика й мала субодиниці рибосом взаємодіють разом лише за наявності магнію. Отже, стає зрозуміло, що за нестачі магнію під загрозою стають будь-які процеси синтезу білка.

Магній — це й активатор чималої кількості ферментів. Він забезпечує транспортування енергії та активізує фермент, що стимулює участь СО₂ у процесі фотосинтезу. Магній потрібен і для роботи ферментів молочнокислого і спиртового бродіння. Він покращує синтез ефірних масел, каучуку, вітамінів С і А. За підвищення кількості магнію в рослинах зростає вміст органічних і неорганічних форм фосфорних сполук. Це пояснюється участю Mg в активації ферментів, що задіяні у метаболізмі фосфору.

Поглинання магнію рослинами відбувається у формі іона Mg2 +. Середній вміст магнію в рослині становить близько 0,07% загальної маси. Такий показник є четвертим, поступаючись лише азоту, калію та кальцію. Попри загальні переконання та усталені уявлення, лише 10% магнію знаходиться у хлорофілі, здебільшого ж його частка розташована у молодих відростаючих частинах рослини і насінні. В рослинах магній досить рухомий, що зумовлює його накопиченняв молодих тканинах. Процеси реутилізації (повторного використання) мають місце, але проходять повільніше, ніж у азоту, фосфору чи калію. Це пояснюється тим, що частина елемента утворює нерозчинні й не здатні до переміщення по рослині оксалати й пектати.

Кальцій потрібен рослинам упродовж усього періоду росту, однак особливо — у фазах цвітіння та плодоношення. Це ще раз підкреслює явний взаємозв’язок між забезпеченістю рослин кальцієм та інтенсивністю протікання метаболічних процесів. Транспортування іонів Са2 + відбувається шляхом редокс- систем плазмолеми та іонних насосів АТ-фазної природи. Їхня роль полягає в створенні електрохімічного потенціалу іонів на плазмалемі, через який інші іони вдруге потрапляють у клітини. Якщо в ґрунтовому розчині є нітратний азот, то проникнення кальцію в рослини посилюється, а за наявності аміачного азоту (внаслідок антагонізму між катіонами Са і NH) — знижується. Перешкоджають надходженню кальцію також іони водню та інші катіони за їхньої високої концентрації у ґрунтовому розчині.

Потрапивши у рослину через лист, іони кальцію транспортуються у тканини листа й одразу ж переміщаються до його країв. Досить важливою є здатність іонів кальцію входити до складу металоорганічних сполук. У процесах обміну речовин кальцій виконує різноманітні функції: бере участь у побудові стінок клітин, гормональних реакціях, стабілізації мембран. У рослині кальцій знаходиться у вигляді фосфатів, сульфатів, карбонатів, а також у формі солей пектинової та щавлевої кислот. Найбільше кальцію міститься в клітинах, що старіють.

Кальцій може визначати доступність низки макро- і мікроелементів. Так, завдяки антагоністичним властивостям калій послаблює, а інколи й зовсім знешкоджує шкідливу дію на рослину іонів водню, марганцю, амонію та алюмінію. Схожі властивості має й магній. Достатня забезпеченість у рослини цим елементом сприяє зниженню впливу токсичного алюмінію. Після проведення листового підживлення магнієм коренева система рослини виділяє збільшену кількість цитратів, що дає змогу ефективніше протистояти шкідливому впливу іонів алюмінію.

Дуже цікавим є питання взаємодії кальцію та магнію між собою. Кальцій покращує засвоєння рослинним організмом магнію, втім, перешкоджає його надлишку. Оптимальна пропорція кальцію та магнію, зрозуміло, різна для різних культур і може варіюватися у достатньо широких межах. Вапнування кислих ґрунтів вуглекислим кальцієм може призвести до негативної взаємодії між кальцієм і магнієм. Дуже залежить від кислотності ґрунту і взаємодія магнію з марганцем. Внесення азотних добрив у нітратній формі покращує надходження магнію в рослину.

«Ми розуміємо справжню цінність речей, лише коли їх втрачаємо». Це твердження надзвичайно точно підходить і до рослинного світу. Адже найкраще та найточніше описати функції того чи іншого елемента можна шляхом дослідження того, як поводить себе рослина за його нестачі чи обмеженого вмісту.

Так, дефіцит магнію зумовлює пригнічення та гальмування процесів синтезу азотовмісних сполук, зокрема хлорофілу. Також нестача цього елемента призводить до підвищення активності пероксидази та посилює окислення в органах рослини. Неповне забезпечення потреб рослинного організму магнієм зумовлює зменшення рівня фосфору в рослинах, навіть за умов наявності фосфатів у живильному субстраті у оптимальних кількостях, адже фосфор здебільшого рухається рослиною в органічній формі. Тому дефіцит магнію гальмуватиме утворення фосфорорганічних сполук, а отже і розподілення фосфору в рослинах загалом. За нестачі магнію помітно страждають корені, пригнічується їхній ріст, що, своєю чергою, призводить до зменшення засвоєння поживних речовин із ґрунтового розчину. Особливо актуальне це під час посухи. Коренева система страждає через те, що брак магнію провокує його рух із листя у репродуктивні органи.

Ознаки дефіциту магнію насамперед проявляються на старих листках і лише згодом переходять на молоде листя та рослинні органи. Між жилками листя виникає хлороз, і хоча зелений колір не змінюється, його забарвлення дещо нагадує ялинку. За гострого дефіциту цього елемента спостерігають мармуровість, скручування та пожовтіння листя. Тканини між жилками також змінюють колір, стаючи жовтими, помаранчевими, червоними чи навіть фіолетовими. Далі листки починають із країв відмирати. Саме листя скручується та поступово опадає. Тривала та висока освітленість посилює ознаки нестачі магнію. Це пояснюється явищем утворення вільних радикалів із електронів, незадіяних у процесі фотосинтезу (такі утворюються саме через брак магнію). Вони здатні руйнувати тканини клітини, причому масштаби ураження від впливу світла збільшуються з інтенсивністю сонячного випромінювання.

У польових умовах дефіцит магнію може залишатись непоміченим досить тривалий час. Через зниження рухомості цукри та інші вуглеводи накопичуються у листках, а транспортування поживних речовин практично припиняється. Оскільки цукри та вуглеводи є основою для формування та розвитку кореневої системи молодого організму, проблема набуває дуже серйозного характеру. На розвитку листового апарату рослини нестача магнію починає відображатися через 10 днів, але типові ознаки дефіциту стають помітними десь на 15-й день.

Нестача кальцію також є дуже небезпечною для рослини. За його дефіциту спостерігають патологічний розвиток тканин меристеми у клітин, які не діляться, не утворюються клітинні стінки, і тому виникають багатоядерні клітини або клітини дуже малого розміру. Це призводить до втрати міцності стебла, гальмування росту бічних коренів, кореневих волосків і листя. Також брак кальцію обмежує ріст коріння у довжину, що лімітує надходження решти елементів мінерального живлення.

Низька забезпеченість кальцієм призводить до набухання пектинових речовин кореневої системи, що зумовлює ослизнення клітинних стінок, зниження імунітету і зараження різними аеробними мікроорганізмами, збудниками кореневих гнилей. Зменшення ступеня насиченості ґрунту основними елементами знижує його буферність, що призводить до глобального підкислення.  За дефіциту кальцію знижується ферментативна та мікробіологічна активність ґрунтів, а також доступність інших елементів мінерального живлення, внаслідок чого порушується режим живлення культурних рослин.

Загальновідомо, що найефективнішим і найдієвішим методом надходження кальцію в ґрунт є вапнування. Воно не лише підвищує врожайність та ефективність використання добрив на кислих ґрунтах, а й сприяє чималому економічному ефекту. На сильно- та середньокислих ґрунтах за їхнього вапнування добрива працюють на 40–50% ефективніше, на слабокислих — на 15–20%. Цікаво й те, що прибавка від суміжного застосування вапнування і мінеральних добрив завжди більша, ніж сума від прибавок їхнього внесення окремо. Якщо з певних причин не вдалося здійснити вапнування, можна скористатись способом стрічкового внесення кальцієвмісних добрив.

Як уже зазначалось вище, повна забезпеченість магнієм стимулює збільшення продуктивності та накопичення цінних цукрів та інших вуглеводів у рослинах, що підвищує їхню стійкість до заморозків. Озимі рекомендовано підживляти добривами з вмістом магнію вже восени. Для енергетичних культур, запланована врожайність яких є вище, ніж середня, потреба у магнію відповідно зростає. Варто звернути увагу на те, що надлишок калію має здатність пригнічувати засвоєння магнію. Тому внесення простого калійного добрива слід поєднувати з водорозчинним магнієвим добривом. Такий метод дає змогу обом елементам живлення розчинятись рівномірно, і їхня концентрація у ґрунті підвищується. За внесення лише калію порушується баланс елементів (якого слід дотримуватись у нормі 3:1).

На важких ґрунтах рекомендований вміст магнію має бути вище, ніж на легких. Надходження вологи та поживних речовин до кореневої системи рослин проходить в такому разі значно повільніше. Глинисті ґрунти сильно «в’яжуть» обмінний і розчинний магній, що помітно знижує рівноважну концентрацію речовин ґрунтового розчину в прикореневій зоні.

Процеси вимивання призводять до втрати магнію з ґрунту в межах 10–20 кг/га. Вищим цей показник спостерігають у вологі роки та на легких ґрунтах, а також якщо використовують супутні мінеральні добрива. Наприклад, за внесення хлористого калію збільшуються втрати магнію з дренажними водами. Дещо менші ці втрати у разі внесення сульфату калію та простого суперфосфату. Відчутно зменшується вимивання магнію під час заміни простого суперфосфату подвійним, що пояснюється нестачею в останньому гіпсу. Внесення азотних, калійних і фосфорних добрив, як правило, підвищує потребу рослин у Mg, адже для них важливе співвідношення між цими елементами. Для підтримки позитивного балансу магнію у ґрунті рекомендують щороку вносити його в кількості 30–40 кг/га. Важливо враховувати, що осіннє внесення магнію покращує його розподілення в орному шарі. Зручним і одним з найдієвіших методів коригування надходження Mg до рослин є позакореневе підживлення.

А. Чумак, Інститут живлення рослин

Журнал «Пропозиція», №5, 2018 р.