Микроэлементы: почему для потери урожая достаточно нескольких сотен граммов?
Для формирования 10 т/га зерна кукуруза потребляет примерно 150-300 кг азота, 80-120 кг фосфора и 200-300 кг калия. При этом потребность в отдельных микроэлементах измеряется сотнями граммов. Например, цинка требуется около 300-400 г/га, а бора – примерно 70 г/га. Разница между потреблением макро- и микроэлементов может достигать сотен раз. Но именно дефицит таких нескольких сотен граммов микроэлемента способен ограничить использование десятков килограммов того же азота.
На первый взгляд кажется, что значение микроэлементов должно быть второстепенным. Однако физиология растения устроена иначе. Если азот можно сравнить со строительным материалом, то микроэлементы работают как регуляторы и катализаторы. Без них нарушается работа ферментов, фотосинтез, образование пыльцы, транспорт сахаров и десятки других процессов.
Почему микроэлементы обходятся агроному особенно дорого?
Дефицит микроэлемента редко выглядит как катастрофа. Поле не желтеет за несколько дней, а растения не погибают мгновенно. Чаще происходит другое: культура постепенно теряет часть потенциала урожайности.
Каждый микроэлемент выполняет свою функцию в питании растений. Например, цинк влияет на ростовые процессы, а бор участвует в цветении, оплодотворении и формировании семян. Железо и марганец необходимы для полноценного фотосинтеза. Если один из этих элементов становится недоступным, растение продолжает расти, но делает это менее эффективно.
Даже потеря 5–15 % урожая может оказаться незаметной на первый взгляд, но именно такие потери часто становятся наиболее затратными для хозяйства. Например, снижение урожайности пшеницы всего на 5 % при урожае 8 т/га означает потерю около 400 кг зерна с каждого гектара. При этом связать такие потери с дефицитом конкретного микроэлемента бывает непросто, поскольку выраженные внешние симптомы появляются далеко не сразу.
По какой причине дефицит микроэлементов трудно распознать?
Существует несколько причин. Во-первых, многие симптомы похожи друг на друга. Например, межжилковый хлороз может возникать при дефиците железа, марганца или цинка. Во-вторых, похожие признаки могут вызывать погодные стрессы, повреждения корневой системы или переувлажнение. В-третьих, визуальные симптомы появляются уже после того, как физиологические процессы начали нарушаться. То есть урожай начинает теряться раньше, чем агроном замечает проблему в поле.
Почему возникает дефицит микроэлементов?
Распространённое заблуждение состоит в том, что дефицит всегда означает низкое содержание элемента в почве. На практике причин как минимум три.
Причина №1. Элемент есть, но он недоступен
Это одна из самых частых причин. В почве могут присутствовать значительные запасы железа, марганца или цинка, но растение не способно их использовать.
Главный фактор здесь – реакция почвенного раствора. При повышении pH доступность железа, марганца, цинка и бора снижается. Поэтому на карбонатных и щелочных почвах дефициты возникают значительно чаще.
Фактически элемент находится в поле, но для растения оказывается недоступным.
Причина №2. Растение не может усвоить элемент
Даже если микроэлемент присутствует в доступной форме, усвоение зависит от состояния корневой системы. Холодная весна замедляет работу корней. Засуха ограничивает перемещение элементов к корневой поверхности. Переуплотнение и переувлажнение ухудшают развитие корневой системы. В результате растение начинает испытывать голодание при формально достаточном содержании микроэлементов в почве.
И причина №3. Элемента действительно мало в доступной форме
Такое бывает на лёгких песчаных почвах, малогумусированных участках или полях, где вынос элемента годами не компенсировался. Особенно часто подобные ситуации описываются для бора и цинка.
Ключевые микроэлементы открытого грунта
Напомним, что в одной из предыдущих статей мы подробно рассматривали такой процесс растений, как реутилизация – внутреннего перераспределения элементов питания между органами растения. Именно поэтому дефицит одних элементов сначала проявляется на нижних листьях, а других – на верхушке растения. Для большинства микроэлементов характерна слабая подвижность внутри растения: после поступления в ткани они практически не перемещаются в новые органы. Поэтому при возникновении дефицита растение не может «перебросить» накопленные запасы к точкам роста. Как следствие, именно верхние листья, точки роста, цветки и формирующиеся репродуктивные органы первыми реагируют на дефицит микроэлементов и становятся основными объектами диагностики в поле.
Бор
Роль: Бор необходим для образования новых тканей, участвует в процессах цветения и последующего формирования семян и плодов. Кроме того, без достаточного обеспечения бором нарушается построение клеточных стенок, а у бобовых культур ухудшается образование клубеньков.
Основной источник бора в почве – это разложение органического вещества. В холодную или засушливую погоду этот процесс замедляется, поэтому растения получают меньше бора. При недостатке влаги также снижается работа корневой системы, что может вызывать временные признаки дефицита. Наиболее высокий риск нехватки отмечается на легких почвах, где содержание минералов, удерживающих бор, обычно ниже, а сам элемент легче вымывается.
Признаки дефицита: Недостаток бора прежде всего проявляется на молодых органах растения. Поскольку элемент практически не может реутилизироваться, дефицит затрагивает точки роста и молодые листья. В результате их развитие нарушается, а верхушки побегов могут постепенно отмирать. Для отдельных культур характерны специфические симптомы: у арахиса встречается пустотелость семян, у яблони – опробковение внутренней части плода, у люцерны и хлопчатника наблюдается отмирание верхушечных почек, у сахарной свеклы развивается гниль сердечка, а у картофеля появляется парша.
Подсолнечник – один из самых наглядных примеров борной чувствительности: при сильном дефиците корзинка деформируется, может не раскрываться и растение не формирует семена. Наиболее высокий риск возникает в засушливые годы, поскольку бор поступает в растение вместе с влагой.
Цинк
Роль: Цинк входит в число микроэлементов, от которых напрямую зависит работа многих ферментных систем растения. Он участвует в синтезе веществ, регулирующих рост и развитие, поэтому при недостатке цинка одним из первых сигналов становится замедление роста.
Признаки дефицита: Недостаток обычно начинается с молодых листьев. Между жилками появляется хлороз, из-за чего листовые пластинки приобретают характерную полосчатую окраску (так называемый межжилковый хлороз). По мере усиления нехватки угнетается развитие всего растения, листья мельчают, затем могут отмирать и опадать. У плодовых и орехоплодных культур на концах ветвей нередко формируются побеги с укороченными междоузлиями и мелкими листьями. Такое явление известно как розеточность. Одновременно ослабевает закладка плодовых почек, а плоды часто формируются мелкими и деформированными.
Чаще всего цинковое голодание связано с высоким уровнем pH почвы и избытком фосфора. Особенно характерна эта проблема для карбонатных почв, где доступность микроэлемента снижается.
Среди сельскохозяйственных культур наиболее чувствительны к недостатку цинка плодовые деревья, кукуруза, соя, фасоль, бобы, хмель и лен. Реже признаки дефицита отмечаются у картофеля, томатов, лука, люцерны, проса, свеклы и красного клевера. Овес, пшеница, горох, спаржа, горчица и морковь практически не реагируют на нехватку этого микроэлемента. Риск дефицита цинка возрастает после известкования, при холодной весне и на полях с высоким содержанием фосфора.
Железо
Роль: Железо катализатор образования хлорофилла. Оно присутствует в ферментах, обеспечивающих его синтез. Кроме того, микроэлемент участвует в процессах дыхания растений, переносе энергии и образовании белков.
Признаки дефицита: О нехватке железа чаще всего сигнализируют молодые листья. Из-за слабой подвижности элемента внутри растения сначала между жилками появляется пожелтение, тогда как сами жилки остаются зелеными (по аналогии с дефицитом цинка здесь также называется межжилковый хлороз). При дальнейшем развитии дефицита хлороз распространяется на более старые листья. В тяжелых случаях листовые пластинки могут стать практически белыми. При этом важно учитывать, что похожие симптомы способны вызывать не только недостаток железа, но и другие нарушения питания, а также болезни, повреждения насекомыми или действие гербицидов.
Железное голодание хорошо иллюстрирует ситуацию, когда проблема связана не с запасами элемента в почве, а с его доступностью для растений. Поэтому признаки дефицита могут появляться даже на участках с высоким содержанием железа, особенно часто проблема проявляется на щелочных почвах. Усвоение железа ухудшается при pH выше 7, низком содержании органического вещества, переувлажнении, пониженных температурах, избыточном известковании и внесении высоких доз фосфорных удобрений.
Интересно, что большая часть железа остается в нетоварной части урожая. Например, у кукурузы около 40-45% всего элемента сосредоточено в корневой системе, еще значительная доля находится в листьях, стеблях и обертках початков. В зерно переходит лишь 14-16% железа от общего биологического выноса, поэтому вместе с товарной продукцией из хозяйства удаляется сравнительно небольшое количество этого микроэлемента, остальное возвращается в почву.
Марганец
Роль: Марганец необходим растениям для нормального протекания многих жизненно важных процессов. Он входит в состав ферментов и активирует их работу, участвуя в фотосинтезе, дыхании и азотном обмене. В частности, марганец задействован в преобразовании нитратного азота в форму, которая затем используется для синтеза органических соединений. Также он играет важную роль в образовании хлорофилла.
Признаки дефицита: Из-за низкой подвижности марганца внутри растения признаки его нехватки прежде всего появляются на молодых листьях. Дефицит сопровождается замедлением роста и межжилковым хлорозом. Сначала листья теряют насыщенную зеленую окраску, становясь бледно-зелеными, затем желтеют. При дальнейшем развитии дефицита на них возникают бурые участки отмершей ткани.
Проявления могут различаться в зависимости от культуры. У зерновых нередко появляются серые пятна на листьях, у бобовых культур — некротические пятна на семядолях. Для сои и картофеля более характерен межжилковый хлороз верхних листьев, при котором жилки долго сохраняют зеленую окраску.
Как и в случае с железом, проблемы с обеспеченностью марганцем чаще связаны не с его общим содержанием в почве, а с доступностью для растений. Наиболее часто дефицит наблюдается на почвах с высоким pH, а также на участках, богатых органическим веществом или изначально бедных доступными формами марганца. Дополнительную сложность создает то, что внешние признаки марганцевого голодания нередко напоминают дефицит железа.
Медь
Роль: участвует в работе ферментов, связанных с окислительно-восстановительными процессами, влияет на белковый и углеводный обмен, поддерживает интенсивность дыхания и играет важную роль в фотосинтезе. Медь также способствует сохранению устойчивости хлорофилла и участвует в регулировании водного режима растений.
Признаки дефицита: Первые признаки дефицита обычно появляются на молодых растущих органах, поскольку медь практически не перераспределяется внутри растения. Рост новых листьев и побегов замедляется, возможны деформации. У плодовых культур нередко наблюдаются обесцвечивание молодых листьев, побеление их кончиков и суховершинность. При недостатке меди нарушается синтез белка, а растения теряют тургор – листья становятся вялыми и поникают.
Особое значение медь имеет для зерновых культур, поскольку напрямую влияет на формирование колоса и зерна. При дефиците листья на концах белеют и скручиваются, растения могут активно куститься, но формируют мало продуктивных колосьев. В зависимости от степени нехватки часть колосьев или метелок остается пустой, снижается озерненность, а само зерно формируется щуплым. Это состояние известно под названиями «белоколосица» или «белая чума».
Чаще всего недостаток меди развивается на почвах с высоким содержанием органического вещества, прежде всего на торфяных и перегнойно-торфяных. Причина связана с тем, что органическое вещество прочно удерживает медь, ограничивая ее поступление в растения через корневую систему.
Хлор
Роль: Хлор участвует в фотосинтезе, регулирует водный режим растений и способствует повышению устойчивости к засухе. Также он участвует в транспорте калия, кальция и магния и помогает растениям противостоять ряду грибных заболеваний.
Признаки дефицита: Недостаток хлора проявляется прежде всего в виде пожелтения молодых листьев, то есть так называемый хлороз листьев, и общего увядания растений. При этом важно не путать дефицит хлора с хлорозом как термином. Само слово «хлороз» происходит от греческого слова, означающего «бледный», и описывает внешний вид растения, а не связано напрямую с химическим элементом хлором. Хлор отличается высокой подвижностью в почве и легко вымывается, поэтому его недостаток чаще связан не с запасами элемента, а с потерями из корнеобитаемого слоя.
Что поможет выявить дефицит микроэлементов вовремя?
И главная проблема микроэлементного питания заключается в том, что симптомы появляются слишком поздно и часто вводят в заблуждение. Как мы выяснили, одинаковый внешний признак может быть вызван разными элементами. Более того, иногда растение выглядит дефицитным не из-за нехватки элемента, а из-за неблагоприятных условий для его усвоения.
Поэтому современная диагностика строится в первую очередь на анализе почвы, и только дальше на листовой диагностике и понимании условий конкретного поля, которые помогут исключить дефициты других микроэлементов. Именно такой подход позволяет выявить проблему до того, как она превратится в потерянные центнеры урожая.
Желаем не сталкиваться с настолько редкими и сложными случаями дефицитов микроэлементов у вас на полях!
Если у вас есть вопросы, вы можете задать их агрономам компании «Акрон» на нашем сайте market.acron.ru через форму «Спросить у агронома».
Другие материалы по теме:
Синергизм и антагонизм химических элементов: Как улучшить урожайность и здоровье культур
Мезоэлементы: как сера, магний и кальций влияют на урожай
Как повысить урожайность, зная агрохимию почвы? Разбираемся с Почвенным институтом им. В. Докучаева
Как сохранить урожай в условиях засухи и нестабильного климата?