Сергій Полянчиков, директор з розвитку
Ольга Капітанська, к.б.н., керівник науково дослідного відділу
Ірина Логінова, к.с.-г.н., консультант з живлення рослин
НВК «Квадрат»
Висока продуктивність сільськогосподарських культур закономірно передбачає внесення значних норм поживних речовин, але ігнорує біологічний потенціал кореневої системи і ризосфери для ефективної мобілізації та засвоєння елементів живлення, що призводить до надмірного використання добрив.
Ризосфера - це зона ґрунту (в межах 0,5 - 4 мм від кореня), яка характеризується підвищеною біологічною активністю за рахунок впливу хімічних речовин, що виділяє коренева система рослин та мікробіота. Видовий профіль ризосфери та склад ексудатів варіює залежно від виду рослини, а також фази розвитку і морфології коренів. Загалом, ризосфера функціонує як складна інженерна екосистема, яка підтримує у тісному взаємозв’язку усі її складові, регулює процес обміну речовини та енергії між рослинами та ґрунтом і, таким чином, впливає на продуктивність сільськогосподарських культур.
Ріст коренів і ризосферні процеси чинять значний вплив на трансформацію ґрунтових запасів елементів, їх мобілізацію і ефективне використання рослинами. З метою адаптації до умов ґрунтового середовища, коренева система рослин може не тільки змінювати морфологічні характеристики, а також значно впливати на ризосферні процеси шляхом регуляції фізіологічної активності коренів, зокрема, виділенням органічних кислот, фосфатаз та інших сигнальних молекул, вивільненням протонів, або зміною окислювально-відновного потенціалу.
Традиційно концентрацію елементів живлення у ґрунтовому розчині збільшували внесенням добрив, базуючись на передбаченні, що високі норми застосування забезпечують віддачу у вигляді високих врожаїв. Однак, надмірне внесення поживних речовин може призводити до пригнічення мікробної активності, впливати на характер кореневих виділень, та, в свою чергу, знижувати ефективність засвоєння внесених добрив.
Тому ефективним способом підвищення коефіцієнтів використання поживних речовин та продуктивності культур є стратегія менеджменту ризосфери. Вона передбачає максимальну ефективність кореневих та ризосферних процесів, що беруть участь у мобілізації та поглинанні поживних речовин культурами, а не базується виключно на високих нормах використання мінеральних добрив у системах інтенсивного землеробства.
Стратегія менеджменту ризосфери передбачає:
1) Регулювання морфології та архітектури кореневої системи шляхом коригування кількості, складу та способу надходження поживних речовин. Включає розробку нових форм добрив та оптимізацію норм застосування, управління поживними речовинами кореневої зони шляхом локального внесення добрив.
2) Підвищення біодоступності важкорозчинних поживних речовин шляхом впливу на кореневу ексудацією.
3) Поліпшення засвоєння важкодоступних елементів за рахунок використання мікоризних грибів та інших корисних мікроорганізмів.
Ефективність ризосферних процесів сильно залежить від комбінованого впливу природної родючості ґрунту та надходження зовнішніх ресурсів живлення, і значно знижується, якщо нормальний ріст коренів обмежується дефіцитом поживних речовин у ґрунті. Зі збільшенням запасів елементів живлення ефективність ризосферних процесів може бути підвищена. Однак, надмірне внесення добрив може призвести до високої концентрації розчинних солей у кореневій зоні, що може обмежити ріст коренів та ефективність ризосфери. Останні дослідження показали, що врожайність культур може бути підтримана або навіть підвищена за умови, що внесення добрив знижується. Це досягається шляхом менеджменту надходження елементів живлення у зону кореня у оптимальній кількості та стимулюванням ризосферних процесів, що сприяють підвищенню ефективності внесених добрив і мобілізації ґрунтових пулів елементів.
Особливу увагу слід приділяти фосфорному живленню, оскільки фосфор є мало мобільним елементом і його засвоєння відбувається на відстані лише декількох міліметрів від кореня, тобто саме в ризосфері. Поглинання фосфору рослинами залежить від його градієнту концентрації в ґрунті біля коренів та швидкості дифузії. За таких умов коренево-ґрунтові взаємодії у ризосфері помітно впливають на доступність фосфору для рослин.
Локальне внесення
Внесення фосфору впливає на ріст коренів, змінює хімічні та фізіологічні процеси в ризосфері. Поживні речовини служать сигналами для стимулювання розвитку і росту коренів. Дослідження показали, що локальне внесення фосфору суттєво стимулює розвиток коренів, і тим самим покращує ріст рослин. Крім того, внесення NH4+ сприяє вивільненню Н+ корінням і локальному зниженню рН ризосфери, щопризводить до підвищення біодоступності Р. Подальші дослідження показали, що локальне внесення поживних речовин може збільшити врожайність кукурудзи на 8–10%, поглинання Р на 39–48%, а об’єм та довжину кореневої системи – на 50%.
Активність мікрофлори
ДЛЯ поліпшення ефективності використання фосфору, рослини і мікроби повинні знаходитися в тісній взаємодії. Відомо, що арбускулярні мікоризні гриби допомагають більш ніж 80% наземним рослин поглинати фосфор з ґрунту. А, наприклад, Р-мобілізуючі бактерії можуть збільшувати кількість доступного Р для рослин та допомагати кореням їх засвоювати. Кореневі ексудати відіграють головну роль у мобілізації важкорозчинних поживних речовин у ризосфері та можуть виступати сигналами для регулювання взаємодії системи корінь/мікрофлора. Тому регуляція складу та інтенсивності кореневих виділень, особливо в критичні періоди розвитку рослин, є ефективною стратегію покращення надходження поживних речовин з ґрунту та добрив.
Компанія НВК «Квадрат», як лідер у галузі стартового живлення, також не залишила питання ризосферного менеджменту поза увагою, розробивши нову для українського ринку технологію ACTion (Active Carbon Technology) – технологію інтенсифікації ризосферних процесів. Для реалізації цієї технології, під час виробництва рідких стартових добрив використовується унікальна композиція природних рослинних метаболітів та біологічноактивних речовини, які мають прямий стимулюючий ефект на рослину через активацію росту кореневої системи та ґрунтової мікрофлори, а також через підвищення мобілізації елементів живлення з ґрунту і їх доступності через зміни хімічних і біологічних процесів у ризосфері.
Комплекс ACTion за своєю біологічною активністю має аналогічну дію з кореневими ексудатами рослин, що стимулюють ризосферні процеси:
Механізм взаємодії компонентів ризосфери та технології ACTion можна представити наступним чином. Рослини через кореневу ексудацію та виділення специфічних сигнальних сполук впливають на склад та активність мікробної спільноти ризосфери. Кореневі виділення за рахунок підкислення сприяють розчиненню та підвищенню доступності зв’язаних ґрунтом елементів живлення. Мікроорганізми, в свою чергу, розкладають органічні рештки, забезпечують рослини доступними формами елементів живлення, та за рахунок виділення продуктів метаболізму, опосередковано впливають на ріст рослин. Локальне внесене добриво Квантум Діафан з технологією ACTion як додатковий компонент системи управління ризосферою пов'язує рослинні процеси з ґрунтовими, діє паралельно з кореневими ексудатами та відіграє важливу роль у контролі надходження поживних речовин (рис.1).
Рис.1. Орієнтовна схема підвищення доступності елементів живлення під впливом складових технології ACTion
Система корінь-ризосферна мікрофлора формується відразу після проростання насіння. Внесення при посіві стартових добрив Квантум Діафан з технологією ACTion сприяє:
Таким чином, основною метою стратегії менеджменту ризосфери є максимізація ефективності кореневих і ризосферних процесів в мобілізації елементів живлення, підвищення їх доступності і використання культурою. Запорукою успішного менеджменту ризосфери є локальне внесення високотехнологічних добрив, що забезпечить оптимальні умови для розвитку культури та зменшить непродуктивні втрати елементів живлення.
Надруковано в Журналі «ЗЕРНО» №2 2020
