Спецвозможности
Агрохимия

Внекорневое питание растений азотными удобрениями

23.03.2017
7828
Внекорневое питание растений азотными удобрениями  фото, иллюстрация
живлення грунту добривами

После кислорода, водорода и углерода азот (N) необходим растениям в наибольшем среди структурных элементов количестве. Ориентировочно азот представляет от 0,5 к 5% общей массы сухого вещества и является неотъемлемой составляющей белков, нуклеиновых кислот, ферментов, хлорофилла и многочисленных соединений вторичного метаболизма. Доступность азотных удобрений для растений является определяющим фактором их роста и развития. 

Подавляющее большинство основных сельскохозяйственных культур Украины (пшеница и другие зерновые колосовые, кукуруза, подсолнух, свекла, рапс и тому подобное) есть азотофилами и нуждаются в надлежащем количестве азотных удобрений в органической или минеральной форме. 

Внесение в почву азотных удобрений 

Главными источниками азота для растений являются нитрат и аммоний. Содержимое нитрата и аммония в почвах значительно варьирует. Концентрации нитрата в почве могут достигать 1-5 мМ, зато концентрации аммонию редко превышают 0,5-1,0 мМ, за исключением зон внесения безводного аммиака или аммиачной воды. Содержимое нитрата и аммония зависит от многих факторов: грунтовой отмены, компонентов агрофитоценоза, погодных условий, технологий питания. Проведено большое количество экспериментальных и обзорных работ по исследованию роли разных форм азота, в первую очередь нитрата и аммония, в питании растений. Зато, в течение длительного времени в изучении роли органического азота в жизни растений основное внимание уделяли агрохимическим и реже - биологическим особенностям разных органических удобрений и сидератов. Однако пул низкомолекулярных азотных соединений в почве очень высок. Концентрация аминокислот в пахотном слое почвы может достигать 50-200 мкМ. Отметим, что азот аминокислот и пептидов является доминирующей составляющей среди зольных элементов частиц почвы.

По данным ФАО (в 2014 г.), в мире используется свыше 105 млн т минеральных азотных удобрений. При этом эффективность применения азота не превышает 33%, что, соответственно, наносит значительные убытки производителям и предопределяет высокий уровень загрязнения агрофитоценозов, воздуха и водоносных горизонтов. Поэтому проблема повышения эффективности использования внесения в почву азотных удобрений  является одной из главных в современных технологиях растениеводства, а перспективным направлением существенного повышения эффективности использования азота является применение удобрений, которые содержат органический азот в виде низкомолекулярных соединений - аминокислот, пептидов и тому подобное. 

Роль аминокислот в азотном метаболизме растений исключительно важна и общеизвестна. В растениях аминный азот образуется в результате усвоения аммонию, поступления и возобновления нитратов, биологической фиксации азота или в процессе фотодыхания. Дальше аминный азот в цикле глутамисинтетаза-глутаматсинтаза превращается через дальнейшее трансаминование в многочисленные важные для растений соединения: аминокислоты, пептиды, белки, ферменты, нуклеиновые кислоты, уреиды и другие N -соединения.

Растения могут иметь до 200 аминокислот, лишь около 20 из них необходимы  для синтеза белка.

Азотные удобрения для растений и их применение 

В растениях низкомолекулярные органические соединения играют важную роль как посредники в превращениях неорганического азота в органическую его форму, а также выполняют транспортную функцию, перемещая органический азот к меристематическим  и генеративным органам в периоды наибольшей потребности растений в этом макроэлементе. 

Глутамат и глутамин, аспартат и аспарагин играют ключевую роль в метаболизме аминокислот и взаимодействия углерода и азота в растениях. Глутамин и аспарагин являются главными транспортными соединениями азота в пшенице и других злаковых растениях. Аспарагин играет важную транспортную функцию в растениях бобовых:  горохе, люпине, люцерне, клевере. У растений сои и бобов транспортную функцию выполняют уреид - аллантоин и аллантоиновая кислота. 

Хотя растения могут иметь до 200 аминокислот, лишь около 20 из них необходимо для синтеза белка. Роль других непротеиногенных аминокислот активно изучается. Например, никотинамид является предшественником в синтезе специализированных фитосидерофоров - мугеиновой кислоты в пшенице и тому подобное. Показано, что S -производные никотинамида являются антидотами гербицидов. Важным для растений низкомолекулярным соединением является бетаин (глицин бетаина), который участвует в осморегуляции. В условиях  засухи или солевого стресса синтез бетаина в цитоплазме клеток существенно растет. Бетаин стимулирует синтез хлорофилла, усиливает способность корневой системы поглощать воду, повышает стойкость растений к низким и высоким температурам, уменьшает осмотический потенциал внутри клетки, эффективный в стабилизации мембран и регуляции активности ферментов. Классическое в физиологии растений направление исследований механизмов стресса в условиях действия высоких температур, засухи и тому подобное связано с изучением биологической активности пролина. Пролин накапливается в тканях растений в ответ на стресс и может выполнять функции сигнальной молекулы для модуляции многих реакций растений, индуктировать экспрессию генов, необходимых для возобновления растений после стресса. Он имеет свойства протектора макромолекул и биомембран, является антиоксидантом. Антиоксидантные свойства проявляют и ряд других аминокислот (аргинин, гистидин, цистеин и тому подобное). Отдельные аминокислоты могут участвовать в регуляции фитогормональной активности и являются предшественниками фитогормонов. 

Азотные удобрения для растений

Принимая во внимание то, что превращение неорганического азота в низкомолекулярные органические соединения нуждается в значительных энергетических расходах растения, высокоперспективным является внекорневое применение комплексных удобрений с содержимым аминокислот. В последние годы на рынке Украины зарегистрировано уже несколько десятков азотных удобрений этого класса. По нашим данным, на основе полевых и производственных исследований в зерновом поясе Украины (от Сумской к Хмельницкой области) в течение последних пяти лет азотные удобрения с содержанием аминокислот на основе растительного или животного сырья (на рынке это, преимущественно, гидролизаты  водорослей и животных остатков) отличаются высокой эффективностью при внекорневом применении. 

Следует заметить, что азотные удобрения на основе аминокислот являются многокомпонентными рассчитанными композициями с одним из наивысших среди органических и минеральных удобрений уровнем наукоемкости. Разработка этих форм препаратов осуществляется на основе технологий GeneChip, что стало возможным после расшифровки генома Arabodopsis Thaliana (Science, 2000). Например, в пептидной карте удобрения на основе аминокислот действие гена АТ1 G02930.1 (что связанный с реакцией на водный и окислительный стресс) выше в 6 раз, в сравнении с контролем, что, соответственно, в 6 раз усиливает толерантность растения при действии  водного дефицита или окислительного стресса.

Таким образом, азотные удобрения с содержанием аминокислот являются многокомпонентными композициями, которые содержат аминокислоты, в частности непротеиногенные, пептиды, витамины, регуляторы роста растений разных классов, ряд макро- и микроэлементов, поэтому имеют широкий спектр биологической активности. Следовательно, они:

  • являются мощным инструментом обеспечения культурных растений доступными формами азота в органической форме при внекорневом  применении, что особенно важно в генеративный период развития;
  • рассматриваются как потенциальные регуляторы роста растений. Физиологичное действие биостимуляторов связано с их участием в процессах роста и развития растений, цветения, стрессовых реакциях и т. д. При этом повышаются эффективность использования минеральных удобрений, стойкость растений к действию патогена, урожай и его качество и т.д.;
  • имеют антистрессовую/антидотную активность в широком спектре - от засухи и теплового стресса к противодействию фитотоксичности фосфорорганических соединений и т.д.;
  • являются важными составляющими современных технологий питания в повышении эффективности использования макро- и микроэлементов культурными растениями;
  • как низкомолекулярные азотные соединения выступают в качестве хелантов для биологически важных для растения металлов;
  • служат носителями/транспортными средствами других агрохимикатов.

Следовательно, азотные удобрения, которые содержат аминокислоты, являются высокоэффективными композициями, где доступный для растений азот содержится в органической форме, и могут быть перспективными для использования в качестве антистрессовых препаратов , а также для повышения эффективности усвоения макро- и микроэлементов культурными растениями,  являются важными составляющими современных технологий выращивания высокопроизводительных сортов и гибридов в растениеводстве Украины.

 

В. Швартау, чл.-кор. НАН Украины, д-р биол. наук, профессор,

Л. Михальська, канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник, Институт физиологии растений и генетики НАН Украины

 

ж. Пропозиция, 2016, № 4

 

 

Интервью
Крайне важно не только готовиться к приобретению земли, но и не потерять земельные участки, которые есть в пользовании сельхозпредприятий уже сегодня. В этом контексте крайне важно понимать, на какие условия договора аренды, эмфитевзиса... Подробнее
Каждый сезон выращивания овощей для производителей не бывает легким и на 100% прогнозируемым. В частности, в последние годы значительно возросла активность вредителей на овощных культурах. Угрозу со стороны чешуекрылых чувствуют даже на... Подробнее

1
0