Фолиарные обработки, устьица и апопласт: как это связано?
Материал подготовлен на основании авторской статьи, размещённой на сайте «ГлавАгроном» .
Анатолий Таракановский , ученый-фитопатолог
Фолиарные (листовые) подкормки наиболее эффективны:
- если погодные условия ограничивают доступность питательных веществ из почвы;
- в условиях вымывания или химической связанности элементов питания в почве;
- когда стадия роста, потребность растений и внешние условия ограничивают потребление и логистику питательных веществ к критическим органам и тканям.
В каждом случае решение о применении фолиарного внесения элементов питания определяется величиной потерь урожая, связанной с конкретным дефицитом на начальных этапах его развития.
Большинство элементов питания применяются в виде солей, которые ионизируются в воде: это самый эффективный тип для поглощения растениями. В то время как многие хелаты металлов заряжены отрицательно, а некоторые соединения, такие как мочевина или борная кислота, могут быть нейтральными, большинство ионов минеральных солей будут иметь положительные заряды (катионы) и потенциально могут связываться с существующими свободными карбоксильными и гидроксильными группами, присутствующими в кутикуле, которая будет действовать как ионообменная мембрана.
Эффективность подкормок микроэлементами может зависеть от их способности переноситься в другие органы растений (мобильности).
В отношении подвижности по флоэме они делятся на:
- высокомобильные (N, P, K, Mg, S, Cl, Ni);
- условно мобильные (Fe, Zn, Cu, B, Mo);
- практически немобильные (не передвигаются от старых листьев к молодым — Ca, Mn).
Следовательно, обработки высокомобильными элементами с большей вероятностью вызовут системные реакции у растений, и вы точно увидите их влияние на урожайность (опять же, только в том случае, если в почве этих элементов недостаточно).
Например, препараты на основе Zn, Mn, Ca и Fe являются локальными по своему эффекту и обладают ограниченным переносом из обработанных тканей к новообразующимся.
В этом случае необходимо приурочить обработку к наиболее критической фазе для растений, а не применять препараты тогда, когда вы можете выйти в поле — это не решение вопроса, а классический пример «каши из топора».
Необходимо также помнить, что молодые и растущие листья физиологически неспособны экспортировать питательные вещества, пока они не созреют, в то время как старые листья неспособны импортировать питательные вещества: это означает, что в некоторых случаях микроэлементы для определённых культур необходимо вносить два-три раза за сезон .
Существует два пути для перемещения растворенных веществ внутри листа, прежде чем они достигнут проводящей системы: апопластический путь (по существу, пассивный), и транспорт через симпласт (активный транспорт по флоэме и ситовидным трубкам), который происходит быстрее, чем по апопласту.
Гормоны, которые также влияют и на транспирацию, в то же время никак не влияют на транспорт питательных веществ, что является косвенным доказательством того, что открытие или закрытие устьиц не влияет на поглощение листьями элементов питания: поглощение через устьица не играет существенной роли в механизме листового питания.
Для реального эффекта элементам питания необходимо качественно распределиться на листьях, проникнуть через кутикулу или устьица в лист и далее — в клетки.
Кутикула представляет собой воскообразный гидрофобный слой, защищающий все поверхности растений от испарения влаги, тем самым создавая природный барьер для поглощения чего угодно с поверхности. В условиях засухи толщина кутикулы увеличивается примерно на треть и в её составе увеличивается количество гидрофобных липидов: растение одевается в «броню» перед трудными условиями! Поэтому любому раствору (будь это мочевина, подкормка микроэлементами, фунгицид, гербицид) необходимо «уметь» эффективно проникнуть через кутикулу — самое мощное «укрепление» на пути внутрь листа.
(Отвлечёмся от темы и отметим, что те действующие вещества фунгицидов или инсектицидов, которые плохо растворяются в воде, будут очень легко проникать через кутикулу, обладая более высоким липофильным сродством. То же верно до определённой степени и наоборот).
Большей частью поглощение происходит через кутикулу, но возможно и косвенное — через устьица, но…
Самое интересное (!): капля воды не может попасть в устьица высших растений из-за гидрофобности листьев, поверхностного натяжения воды и геометрии замыкающих клеток устьиц. Кроме того, скорость поглощения катионов при фолиарных обработках обычно выше ночью (устьица закрыты), чем днем (открыты) — значит, основной путь поглощения не лежит-таки через устьица. Большие анионы через устьица проникают, хотя достаточно ограниченно. Именно поэтому основной путь проникновения элементов питания — это всё же кутикула, а не устьица, а значит, применение ПАВ просто обязательно! Обычные ПАВ обеспечивают поверхностное натяжение около 30 мН/м, которого обычно недостаточно для проникновения в устьица. Однако кремнийорганические ПАВ (например, Silver Star Premium) могут снизить поверхностное натяжение воды примерно до 15…20 мН/м, обеспечивая поступление растворов и через устьица.
Источник
Эффективность фолиарной обработки посевов кукурузы комплексными и микробиологическим удобрениями
Эффективность фолиарной обработки посевов кукурузы комплексными и микробиологическим удобрениями
Коконов С. И. 1 , доктор сельскохозяйственных наук
Валиуллина Р. Д. 1
Рябова Т. Н. 1 , кандидат сельскохозяйственных наук
Зиновьев А. В. 2 , кандидат сельскохозяйственных наук
Борисов Б. Б. 3
1 ФГБОУ ВО «Ижевская ГСХА»
426069, Россия, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 11
2 Группа компаний «СоюзХим»
426009, Россия, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Фронтовая, д. 2
3 СХПК им. Мичурина
427328, Россия, Удмуртская Республика, Вавожский р-н, д. Зямбайгурт, ул. Верхняя, д. 1а
Оптимизация питания кукурузы, в том числе применение подкормок, является рычагом повышения её кормовой продуктивности. Целью исследований было выявление эффективности фолиарной обработки посевов кукурузы комплексными и микробиологическими препаратами при возделывании её на кормовые цели. Исследования по изучению эффективности фолиарной обработки посевов кукурузы проведены по общепринятой методике в СХПК им. Мичурина в Вавожском районе Удмуртской Республики. Полевые опыты закладывали на дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве с повышенным содержанием гумуса (2,6–3,0%), с близкой к нейтральной и нейтральной обменной кислотностью (рН — 5,6–6,4), очень высоким (более 250 мг/кг) содержанием подвижного фосфора и калия. Схема опыта включала обработку комплексными удобрениями Agree`s «Аминовит», Agree`s «Азот», Agree`s «АзотКалий», Agree`s «Магний», Agree`s «Цинк» и их применение совместно с микробиологическими препаратами «Азотовит» и «Фосфатовит» с расходом рабочего раствора 200 л/га. В среднем за 2016–2018 годы фолиарная подкормка посевов кукурузы способствовала увеличению площади листовой поверхности в фазе вымётывания на 0,7–2,4 тыс. м 2 /га, в фазе цветения — на 0,3–3,2 тыс. м 2 /га, в фазе молочно-восковой спелости зерна — на 0,5–3,5 тыс. м 2 /га. Эффективность фолиарной обработки посевов кукурузы проявилась в увеличении площади листьев в течение вегетационного периода и повышении кормовой продуктивности, о чём свидетельствует прямая средняя и сильная корреляционная связь (r = 0,65–0,79) с урожайностью сухого вещества. В среднем за 3 года исследований наибольший эффект получен от фолиарной обработки посевов в виде повышения сбора сухого вещества на 1,4–4,9 т/га. Совместное применение микробиологических удобрений «Азотовит» и «Фосфатовит» с комплексными удобрениями Agree`s «Азот» или Agree`s «АзотКалий» обусловило формирование наибольшей продуктивности — 16,3–16,7 т/га.
Ключевые слова: фолиарная обработка, комплексные и микробиологические удобрения, площадь листьев, продуктивность кукурузы.
Среди кормовых культур большая роль в создании прочной кормовой базы принадлежит кукурузе, в связи с чем поиск способов повышения её продуктивности сказывается на рентабельности производства (Kislyakova, 2019). Кукуруза относится к культурам, весьма требовательным к элементам питания. Это связано с образованием большого объёма вегетативной массы и потреблением значительного количества питательных элементов в относительно короткий период интенсивного роста растений (Kokonov, 2019; Усанова, 2019а; 2019б). Как отмечает Н. И. Володарский (1986), кукуруза неравномерно потребляет питательные вещества из почвы в течение вегетации. При оптимизации минерального питания растений кукурузы важно учитывать и баланс микроэлементов (Мёрзлая, 2007). Изучение влияния микроэлементов (меди, марганца, цинка) и их смесей, а также комплексного органоминерального удобрения «Гумат+7» на фоне внесения полного минерального удобрения (N60P90K60), проводимое в Астраханской области на бурых полупустынных почвах, доказало их высокую эффективность (Зимина, 2006). Оптимизация режима питания, применение макро- и микроудобрений создают условия для продуктивной фотосинтетической деятельности посевов кукурузы. Исследованиями Э. Д. Адиньяева, Н. Л. Адаева, З. М. Испиевой (2013) установлено, что внесение рекомендованных норм удобрений в степной зоне в условиях орошения способствует увеличению площади листьев до 41,4–45,1 тыс. м 2 /га, фотосинтетического потенциала — до 3393,1 тыс. м 2 /га × дн, а чистой продуктивности фотосинтеза — на 9,1–25,6%.
На разных фазах развития потребности кукурузы в элементах питания меняются. Это нужно учитывать при составлении схемы внесения подкормок. Различная скорость поступления в растения элементов питания наблюдается уже на самых ранних этапах вегетации. Активное потребление азота кукурузой начинается в фазе шести-восьми листьев. До их появления растение усваивает азота всего 3%, от появления 8-го листка до усыхания на початках рылец — 85%, оставшиеся 10–12% — в фазу созревания. В связи с этим соотношение между элементами питания в растении в течение вегетации постоянно меняется. Существенное значение в формировании продуктивности растений имеет некорневая подкормка, которая стала важным элементом современных технологий производства сельскохозяйственной продукции. Важная роль в регуляции физиологических процессов, лежащей в основе роста и развития растительных организмов, отводится легкодоступным удобрениям. На сегодняшний день имеются многочисленные данные о разнообразии физиологических эффектов от их применения. Эффективность подкормки азотными удобрениями доказали Т. Р. Толорая, В. П. Малаканова, Д. В. Ломовской, А. И. Елисеев (2008). Они в своих исследованиях выявили, что совместное действие листовой подкормки комплексными водорастворимыми удобрениями и корневой азотной подкормки привело к повышению урожайности зерна кукурузы до 8,10–8,44 т/га, а азотная подкормка в фазе пяти-шести листьев кукурузы привела к увеличению высоты растений на 6 см.
Синтез новых препаратов предполагает повышение их экологической безопасности и создание энергосберегающих технологий производства и применения. Фолиарную обработку посевов из-за низких доз применения можно отнести к малозатратным элементам технологии возделывания, что делает её привлекательной с экономической точки зрения. В связи с этим выбранное направление исследований является актуальным и своевременным.
Методика исследований. Целью исследований было определение эффективности фолиарной обработки посевов кукурузы комплексными и микробиологическими препаратами при возделывании на кормовые цели.
Эффективность некорневой подкормки зависит от множества факторов, к которым относятся: увлажнённость, уровень плодородия и гранулометрический состав почвы, биологические особенности культур, условия агротехники, применяемые удобрения. Наибольший эффект от некорневых подкормок наблюдается в районах с достаточным увлажнением.
Метеорологические условия в период проведения исследований были разнообразными, агроклиматические показатели значительно варьировались как по условиям увлажнения, так и по температурным режимам. В 2016 году июль и август характеризовались высокой температурой воздуха (среднесуточная температура воздуха — 21,1 и 22,6ºС, превышение нормы — на 2,1 и 6,6ºС соответственно). Условия вегетационного периода 2017 года характеризовались существенными отклонениями среднесуточной температуры. Температура воздуха за май-июль была ниже средней многолетней на 1,1–2,5ºС (рис.). Июль и август отличались избыточным увлажнением: осадков выпало 208–222% от нормы. В 2018 году сложились относительно благоприятные погодные условия.
Рис. Температурные условия вегетационных периодов 2016-2018 гг. (метеостанция г. Ижевска)
Исследования проводили в СХПК им. Мичурина в Вавожском районе Удмуртской Республики по общепринятой методике (Доспехов, 1985), полевые опыты закладывали на дерново-среднеподзолистой среднесуглинистой почве с повышенным содержанием гумуса (2,6–3,0%), с близкой к нейтральной и нейтральной обменной кислотностью (рН — 5,6–6,4), очень высоким (более 250 мг/кг) содержанием подвижного фосфора и калия (ГОСТ Р 54650-2011). В опыте высевали гибрид Каскад 166 АСВ после картофеля.
Схема опыта включала следующие варианты подкормки посевов кукурузы:
- без обработки (контроль);
- Agree`s «Аминовит» (1,4 л/га);
- Agree`s «Аминовит» (1,4 л/га) + «Азотовит» и «Фосфатовит» (1 л/га + 1 л/га);
- Agree`s «Азот» (3 л/га);
- Agree`s «Азот» (3 л/га) + «Азотовит» и «Фосфатовит» (1 л/га + 1 л/га);
- Agree`s «АзотКалий» (3 л/га);
- Agree`s «АзотКалий» (3 л/га) + «Азотовит» и «Фосфатовит» (1 л/га + 1 л/га);
- Agree`s «Магний» (2,5 л/га);
- Agree`s «Магний» (2,5 л/га) + «Азотовит» и «Фосфатовит» (1 л/га + 1 л/га);
- Agree`s «Цинк» (2,5 л/га);
- Agree`s «Цинк» (2,5 л/га) + «Азотовит» и «Фосфатовит» (1 л/га + 1 л/га);
- «Азотовит» и «Фосфатовит» (1 л/га + 1 л/га).
Полевой однофакторный опыт проведён в трёхкратной повторности. Размещение вариантов систематическое. Учётная площадь делянки — 42 м 2 . Расход рабочего раствора — 200 л/га, опрыскивание проводили фазе пяти-шести листьев.
Результаты исследований. В среднем за 2016–2018 годы фолиарная подкормка посевов кукурузы способствовала увеличению площади листовой поверхности (табл. 1). Эффективность фолиарной обработки посевов кукурузы выявлена с фазы вымётывания, эта закономерность проявлялась до фазы созревания зерна.
В фазе вымётывания фолиарная обработка посевов способствовала увеличению листовой поверхности на 0,7–2,4 тыс. м 2 /га, или на 5–17% по сравнению с вариантом без обработки. Это стало возможным за счёт содержания в препаратах комплекса аминокислот и микроэлементов в хелатной форме, участвующих в обменных процессах клеток растений. Наибольшая площадь ассимиляционной поверхности кукурузы —16,0–16,3 тыс. м 2 /га — сформировалась при обработке посевов комплексным микроудобрением Agree`s «Магний» и совместном применении микробиологических удобрений «Азотовит» и «Фосфатовит» с комплексным удобрением Agree`s «АзотКалий», что выше аналогичного показателя в контрольном варианте на 2,1–2,4 тыс. м 2 /га (на 15–17%).
В фазе цветения площадь листовой поверхности кукурузы по вариантам опыта составила 20,7–23,9 тыс. м 2 /га. Некорневая подкормка комплексным микроудобрением Agree`s «Азот», а также совместное применение микробиологических удобрений «Азотовит» и «Фосфатовит» с Agree`s «Азот» и Agree`s «АзотКалий» обеспечили формирование наибольшей площади листовой поверхности кукурузы — 23,0–23,9 тыс. м 2 /га.
1. Площадь листьев кукурузы в зависимости от фолиарной обработки, тыс. м 2 /га (2016–2018 гг.)
Некорневая подкормка
Фаза семи-восьми листьев
Фаза вымётывания
Фаза цветения
Фаза молочно-восковой спелости зерна
Источник