Производственный потенциал растениеводства ограничивается недостатком осадков относительно потребностей культур в воде. Засухи в наших климатических условиях в последнее время стали довольно частыми. Их появление обусловлено существенной изменчивостью погоды во времени, проявляющейся в неравномерности количества и распределения осадков в течение года. Количество осадков тесно связано с показателем эвапотранспирации (прим. ред. эвапотранспирация ‒ полное количество воды, возвратившейся с земной поверхности в атмосферу, включая испарение с почвы и транспирацию растительным покровом).
Культурные растения обладают высокой способностью адаптации к условиям окружающей среды, в том числе и к дефициту осадков. В результате изменения структуры и функций клетки растение приспосабливается к стрессовым условиям, что позволяет ему не только пережить воздействие стресса, но и функционировать в жестких условиях.
Засуха является одним из факторов внешней среды, которые влияют на растение в его жизненном цикле и могут привести к серьезным повреждениям и даже гибели. Понятие «засуха» включает атмосферную, почвенную (низкий водный потенциал почвы) и физиологическую засуху (засоление, вызывающее доступность воды).
Часто наблюдается совместное действие почвенной и атмосферной засухи, которое может сопровождаться и физиологической засухой. Каждый из перечисленных видов засухи может вызвать нарушение водного баланса растения и привести к дефициту влаги в тканях. Поэтому периодический дефицит воды вынуждает растение увеличивать корневую систему, изменяя тем самым транспорт питательных веществ между органами растения. Этот транспорт возможен только в том случае, если растение может накапливать большое количество ионов калия во флоэме.
Только растения, которые хорошо обеспечены калием, могут развить свою корневую систему вглубь профиля почвы и таким образом увеличить поглощение питательных веществ и влаги. Поэтому оптимальное питание калием является неотъемлемым условием для эффективного управления влагообеспеченностью культур.
На протяжении всего вегетационного периода калий контролирует в растениях степень раскрытия дыхательных устьиц, регулируя тургор клеток, т.е. испарение влаги из тканей. Проникая в клетку, калий увеличивает гидратацию плазмы и способствует обеспеченности клеток водой, что повышает ее тургор. Влияя на осмотическое давление, калий является одним из факторов, регулирующих движение устьиц, что определяет процесс транспирации влаги из растения в атмосферу. Большое количество доступного калия позволяет растению быстро закрывать и открывать устьица в периоды повышения температуры в течение суток, уменьшая таким образом потери влаги.
Синергизм азота с калием
Взаимодействие калия с азотом ‒ одна из важнейших метаболических взаимосвязей между элементами в растениях, определяющих динамику роста и будущую урожайность культуры. Достаточная обеспеченность растения калием способствует более быстрому поглощению нитратов, а значит, лучшему использованию энергии солнечного излучения – основного фактора формирования урожая. Анализ потребности кукурузы в элементах питания, приведенный в табл. 1, указывает на приблизительное накопление азота и калия, обусловленное содержанием элементов в период вегетации.
Динамика накопления элементов питания в течение вегетационного периода ясно показывает, что, начиная со стадии 5-го листа, по крайней мере, до цветения кукурузы доминирующим компонентом является калий, а не азот. Это основное условие хорошей озерненности початка. При оптимальной влажности именно калий определяет количество фертильных цветков, а значит, и потенциальных зерен, окончательное количество которых сформируется только на стадии начала развития зерна (ВВСН 71).
В таблице 2 приведены основные фазы развития кукурузы и критические факторы, обеспечивающие оптимальное развитие растений и формирование элементов структуры урожайности. В первый период, который заканчивается стадией 5-го листа, у растения закладывается количество листьев и завязей початков. Рост растений обычно протекает в условиях хорошей влажности почвы, поэтому основными ограничивающими факторами интенсивности роста надземной массы являются элементы питания, влияющие на рост корневой системы. Развитие растений в этот период можно стимулировать с помощью локального применения удобрений, почвенного внесения комплексного удобрения (NPK) с цинком или в виде некорневой подкормки до фазы развития 4-5-го листа.
Лист под початком ‒ индикатор урожайности зерна
По состоянию листа, расположенного под початком кукурузы, можно определить обеспеченность питанием растения кукурузы и спрогнозировать уровень урожайности зерна.
В своих исследованиях в фазе ВВСН 65 (цветение верхней и нижней части метелки, полного появления рылец) мы определяли содержание азота, фосфора, калия, магния и кальция в листьях кукурузы с целью установления линейной зависимости между урожайностью зерна кукурузы и содержанием одного из элементов. Установлено, что увеличение содержания каждого из анализируемых элементов питания приводило к повышению урожайности зерна. Таким образом, для получения планируемой урожайности зерна следует стремиться к увеличению содержания элементов питания в растении выше критического значения и поддерживать состояние баланса минеральных элементов в растении.
Стоит отметить, что в 2019 г. при наименьшем количестве осадков (277 мм) содержание азота и магния в листьях кукурузы в фазе ВВСН 65 не оказало существенного влияния на урожайность зерна (табл. 3).
Только содержание в листьях в эту фазу фосфора более 43% и калия более 34% определяло урожайность зерна в условиях дефицита осадков в июле (цветение кукурузы). Поэтому условием эффективного контроля расхода растением воды является оптимальное питание калием.
Таким образом, периодический недостаток влаги вынуждает кукурузу развивать корневую систему и тем самым менять направление транспорта питательных веществ между органами растения. Этот транспорт может происходить только тогда, когда растение способно накапливать большое количество ионов калия во флоэме. Следовательно, растения, которые хорошо обеспечены K+, могут развивать корни вглубь почвенного профиля и увеличивать поглощение питательных веществ и влаги.
Перевод с польского Анны Кислековой
Журнал "Наше сельское хозяйство", № 3, 2023 год.
Петр Шульц, доктор наук, Университет естественных наук, Познань, Польша
