Підвищення стресостійкості рослин

452

В процесі вирощування сільськогосподарських культур рослини часто зазнають впливу різних стресових чинників навколишнього середовища: низькі температури, посуха, кислотність ґрунту, ураженість шкідниками та хворобами, що значно знижують їх продуктивність. Так, відносне зниження врожайності, викликане абіотичними стресорами (від потенціалу при ідеальних умовах вирощування), може становити від 60 до 82%, залежно від культури (рис. 1).

Зниження врожайності основних сільсько­господарських культур під дією абіотичних і біотичних стресів
Рис. 1. Зниження врожайності основних сільсько­господарських культур під дією абіотичних і біотичних стресів

Найбільші втрати врожаю спричиняють посухи, кислотність ґрунту, засолення, дія екстремальних температур і дисбаланс мінерального живлення рослин. Щонайменше 60% культивованих ґрунтів у всьому світі характеризуються дефіцитом життєво необхідних елементів живлення. Комбінування порушень режиму живлення з абіотичними та біотичними стресами призводить до значних втрат продуктивності сільськогосподарських культур.

Відомо, що на фоні дефіциту азоту та фосфору в рослин значно знижується здатність до поглинання клітинами кореня води та поживних речовин. Дефіцит калію зумовлює сильне зниження фотосинтетичної фіксації СО2 і порушення розподілу продуктів фотосинтезу, що призводить до пошкодження мембран хлоропластів і деградації хлорофілу. Застосування калійних добрив пом’якшує наслідки стресу шляхом підтримання осмотичного тиску клітин, регуляції продихів і активації ферментних систем.

Важливу роль у підвищенні толерантності рослин до несприятливих умов вирощування відіграє кремній (Si). В умовах посухи формування біокремнієвих структур у клітинах епідермісу листків перешкоджає втратам води через зменшення кутикулярної транспірації та діаметру продихів, захищає від надмірної інтенсивності ультрафіолетового випромінювання. Наявність кремнієвих відкладень у місцях інфікування та накопичення в клітинах токсичних для патогенів фенольних сполук сприяє стійкості до біотичних стресорів. Крім того, позакореневе підживлення Si призводить до збільшення об’єму і маси кореневої системи та поліпшення ефективності використання ґрунтової вологи. Кремній ефективно захищає рослини від сільіндукованого окисного стресу та підвищує толерантність до токсичності важких металів.

За несприятливих умов вирощування значно знижується надходження в рослину мікроелементів із ґрунту. Так, наприклад, висока температура та низькі значення pH знижують надходження бору (B), міді (Cu) та магнію (Mg), а низька температура та зміщення показника кислотності в лужний бік блокують засвоєння заліза (Fe), марганцю (Mn) та цинку (Zn).

Відомо, що мікроелементи відіграють надзвичайно важливу фізіологічну роль у захисті від стресу шляхом зміни активності ферментів та утворення метаболітів, що беруть участь в реакції рослин на пригнічення (рис. 2).

Участь мікроелементів у формуванні загальної стресостійкості рослин
Рис. 2. Участь мікроелементів у формуванні загальної стресостійкості рослин

Надходження в клітини, наприклад, Мо, Zn і Cu стимулює біосинтез гормонів, які беруть участь в експресії стрес-реагуючих генів. Молібденкофактори (Мосо) беруть участь у синтезі абсцизової кислоти, регулюючи темпи транспірації завдяки контролю продихів. Цинк підвищує активність триптофансинтетази та зумовлює утворення амінокислоти триптофану – попередника ауксину. Під впливом Cu відбувається накопичення вільних амінокислот і проліну.

Іонні форми Fe, Zn, Cu, Mn, В та Ni містяться або виступають як кофактори у багатьох антиоксидантних ферментах (Cu-Zn-супероксиддисмутази, Mn-супероксиддисмутази, Fe-супероксиддисмутази, каталази, неспецифічні пероксидази та ін.), рівень яких зростає у відповідь на стреси навколишнього середовища. Завдяки дефіциту мікроелементів активність антиоксидантних ферментів знижується, що, в свою чергу, підвищує чутливість рослин до екологічних стресів.

Mn, Cu та В активізують ферменти, які пришвидшують різні етапи біосинтезу кутикулярних парафінів і утворення жирних кислот. Це зумовлює обмеження непродихової транспірації та зниження теплового навантаження на листок і сприятливо позначається на продуктивності рослин у посушливих умовах вирощування. В умовах посухи Zn також здійснює регуляцію продихів, іонного балансу в рослинних системах, а збільшення доступності Fe модулює катіонно зв’язувальну здатність клітинної стінки, що підвищує толерантність до посухи та токсичності важких металів. Кобальт сприяє підвищенню стійкості до біотичних стресів шляхом накопичення алкалоїдів.

Скоригувати мінеральне живлення рослин і підготувати їх до «відбиття» стресового впливу ще до моменту його настання можна шляхом позакореневих підживлень відповідними добривами. Взявши до уваги критичні періоди росту та розвитку й фізіологічні потреби рослин у збалансованому живленні, ТОВ НВК «Квадрат» розробило лінійку комплексних добрив ТМ Quantum. Для різних груп культур підібрано оптимальне співвідношення макро- та мікроелементів, що забезпечує формування у рослин конститутивних механізмів стійкості до стресових чинників. Також створено моноелементні препарати, призначені для ліквідації дефіциту мікроелементів, спричиненого погодно-кліматичними, ґрунтовими чи антропогенними чинниками, а також для корекції систем підживлення в інтенсивних технологіях вирощування сільськогосподарських культур. Застосування функціонального калійного добрива, збагаченого органічними кислотами, Квантум-К36, висококонцентрованого кремнієвого комплексу Квантум-АкваСил і препарату з високим вмістом амінокислот Квантум-Аміно Макс дає змогу сформувати природний захисний механізм рослини у відповідь на дію стресора за несприятливих умов вирощування. Фосфорно-калійне добриво Квантум-ФітоФос значно знижує ураження рослин патогенними організмами.

Таким чином, вирішальним чинником у підвищенні стійкості рослин до екстремальних погодних умов є збалансована система удобрення, що відповідає потребам рослин на певних етапах їх росту та розвитку. При цьому забезпечення рослин відповідними мікроелементами, навіть в умовах дії несприятливих чинників, дає змогу отримувати стабільно високі врожаї сільськогосподарських культур.

С. П. Полянчиков, директор з розвитку, О. С. Капітанська, науковий консультант із живлення рослин, ТОВ «НВК «Квадрат»

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2018