Мифы и факты о листовой подкормке

Листовая подкормка является обычной практикой для обеспечения сельскохозяйственных культур минеральными питательными веществами, особенно в условиях, ограничивающих питание из почвы. По сравнению с почвенным внесением, листовая подкормка предлагает несколько потенциальных преимуществ, поскольку она доставляет питательные вещества непосредственно к листьям – минуя почву — посредством чего действует быстрее и предотвращает потери питательных веществ в результате выщелачивания и иммобилизации в почве. Таким образом, листовая подкормка может быстро и без загрязнения окружающей среды исправить или предотвратить дефицит питательных веществ. Однако, существуют также потенциальные недостатки и риски, связанные с этой практикой.

Среди недостатков и рисков можно выделить то, что недостаточная доза питательных веществ не сможет достичь коррекции дефицита, а передозировка может сжечь листья и повлиять на плодоношение. При внекорневой подкормке скорость абсорбции удобрений зависит от таких факторов, как условия окружающей среды, тип соли удобрений и, конечно же, от выращиваемой сельскохозяйственной культуры.

Немецкий профессор д-р Томас Эичерт (Thomas Eichert), мировой лидер в области исследований по подкормке в своей речи на конференции New Ag International в Нью-Дели рассмотрел некоторые из наиболее важных заблуждений или «мифов», касающихся внесения питательных элементов через лист.

Для оптимизации подкормки требуется знать принципы внекорневого поглощения питательных веществ и параметры управления. К счастью, был достигнут значительный прогресс в понимании этих процессов и от многих ранее принятых концепций и теорий пришлось отказаться, или, по крайней мере, изменить их. Однако, некоторые из старых взглядов по-прежнему остаются в умах производителей и исследователей.

МИФ 1: ЛИСТОВАЯ ПОДКОРМКА ЯВЛЯЕТСЯ «ЕСТЕСТВЕННОЙ» АЛЬТЕРНАТИВОЙ ПОЧВЕННОМУ ВНЕСЕНИЮ

В обычной практике листовой подкормки следует всегда учитывать, что надземные органы растений разработаны так, чтобы свести к минимуму обмен веществ с окружающей средой, который нужен для поглощения минеральных питательных веществ. Таким образом, поверхность листа покрыта более или менее водоотталкивающей липофильной кутикулой, которая противодействует проникновению гидрофильных растворов с питательными веществами.

В то же время устьица защищены от проникновения воды в жидком состоянии. Таким образом, основная задача состоит в том, чтобы преодолеть барьер поверхности листа так, чтобы питательные вещества поглощались листьями с подходящей скоростью — достаточно высокой, чтобы устранить дефицит питательных веществ, но достаточно низкой, чтобы избежать ожога листьев. Тот факт, что лиственное поглощение питательных веществ на поверхности листа является чисто физическим процессом и регулируется законами диффузии увеличивает трудности.

МИФ 2: ЛИСТЬЯ АКТИВНО ПОГЛОЩАЮТ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ПОПАДАЮЩИЕ НА НИХ

В отличие от корневого поглощения, процессы, участвующие в листовом поглощении являются пассивными и, следовательно, проникновение питательных веществ в лист не является избирательным. Это означает, что используемые питательные вещества проникают в лист, независимо от физиологических потребностей растения.

Пассивный характер процесса поглощения имеет важное следствие: любое вещество, присутствующее на поверхности листа проникнет внутрь согласно градиенту концентрации по всей поверхности листа и в соответствии с законами диффузии. Если в результате скорость проникновения очень высока и несовместима с обменом веществ растения, то результатом будет обгоревший лист, что часто наблюдается на практике.

При листовой подкормке возникают две проблемы: с одной стороны низкая скорость абсорбции из-за отпугивающих свойств поверхности листа, а с другой — чрезмерная скорость, вызванная пассивным процессом абсорбции. Поэтому одна из основных задач – использовать оптимальную дозу питательных веществ, чтобы исправить или предотвратить дефицит питательных веществ и чтобы не вызвать ожог листьев.

МИФ 3: КУТИКУЛА — ЕДИНСТВЕННЫЙ ДОСТУПНЫЙ СПОСОБ ПРОНИКНОВЕНИЯ

C тех пор, как стали проводиться исследования механизма лиственного поглощения, появились доказательства, указывающие на то, что устьица играют важную роль в проницаемости листа. Было отмечено, что уровень поглощения коррелирует с наличием, частотой или открытием устьиц. Кроме того, было ясно, что инфильтрация через устьица раствора, наносимого на лист не происходит посредством массового потока (пока поверхностное натяжение не было уменьшено очень эффективным активным ингредиентом на поверхности).

Этот парадокс разрешился, когда было продемонстрировано, как наночастицы проникают в устьица путем диффузии на поверхности устьичных пор, а не путем массового потока раствора.Было установлено, что процент устьиц, участвующих в лиственном поглощении часто мал, в то же время, количественный вклад устьичного проникновения в общее поглощение может быть существенным. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что особенно для минеральных питательных веществ устьица могут быть самым важным каналом.

МИФ 4: КУТИКУЛА (ВСЕГДА) ОСНОВНОЙ ПУТЬ ПОГЛОЩЕНИЯ

Кутикула является инертной и гидрофобной кожицей, покрывающей большую часть листвы растений. Основу кутикулы составляет трехмерный полимер, образованный кутином, в котором встроены аморфные или кристаллические липиды (воски).

В то время, как некоторые липофильные растворенные вещества могут легко проникать в кутикулу, растворяясь в восках и посредством диффузии через щели в сетке кутина, проникновение таких гидрофильных растворенных веществ, как соли минеральных удобрений сильно затруднено из-за очень низкой растворимости в кутикуле. Например, растворимость NH4NO4 в кутикуле более, чем в 107 раз ниже, чем в воде (оцененная коэффициентом распределения октанол-вода), оценки других солей также дали похожие значения.

Тем не менее, соли минеральных удобрений могут быть поглощены при нанесении на поверхность листа (без устьиц), что свидетельствует о том, что модель растворения и диффузии в кутикуле, которая действует для неполярных липофильных растворов, не может удовлетворительно объяснить кутикулярное поглощение гидрофильных растворов. Поэтому была разработана модель полярных водных пор. В соответствии с этой «моделью пор», вода может поглощаться кутикулой и формировать внутренние водные наборы.

Если поглощается достаточное количество воды, наборы могут образовывать водный мостик внутри липофильной кутикулы, в котором гидрофильные растворы могут диффундировать между самой внешней поверхностью листа и эпидермальными клетками. Поскольку состояние гидратации зависит от развития пор кутикулы, то ясно, что относительная влажность (HR) управляет проницаемостью. Было показано, что уменьшение HR со 100 до 90% снижает проницаемость кутикулы груши с коэффициентом 10, а уменьшение HR до 50% снижает проницаемость еще больше, с коэффициентом 100. Это позволяет заключить, что более низкие значения HR понижают проницаемость кутикулы. В таких условиях вклад устьичного поглощения может быть особенно важным.

МИФ 5: ЧЕМ ВЫШЕ ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ВЛАЖНОСТЬ, ТЕМ ЛУЧШЕ

Зачастую утверждается, что высокая относительная влажность воздуха способствует усвоению питательных веществ, вносимых по листу. Однако это предположение, как правило, основано на интуиции, а не на фактах. Как было отмечено выше, проницаемость кутикулы фактически возрастает с увеличением относительной влажности и, можно также предположить, что при высоком значении HR вероятность открытия устьиц также выше, чем при низком.

Таким образом, при высокой HR проницаемость обоих путей лиственного поглощения была бы больше, чем при низкой относительной влажности. Тем не менее, помимо проницаемости, существует еще один параметр, контролирующий скорость поглощения листвы, такой, как градиент концентрации по всей поверхности листа. Этот градиент определяется концентрацией солей на поверхности листа, что, в свою очередь, непосредственно контролируется HR.

Концентрация солей питательных элементов в удобрениях, применяемых по листу, как правило, не находится в равновесии с атмосферной влагой. Следовательно, применяемый раствор испаряется до достижения равновесия. Было показано, что равновесная концентрация растворов, применяемых по листу, зависит как от HR окружающей среды, так и от гигроскопичности раствора.

Степень гигроскопичности раствора может быть выражена относительной влажностью, при которой соль растворяется в поглощенной воде из атмосферы. Этот порог влажности называется «относительная влажность расплывания» (HRD) или «точка расплывания» (PD). Каждая соль имеет постоянную специфическую HRD при данной температуре. Соотношение между HR и HRD раствора контролирует, распыляемый на поверхности листа раствор высыхает (если HR<HRD) или нет (если HR> HRD).

Если HR меньше HRD выбранной соли, раствор соли будет испаряться, оставляя полностью обезвоженную соль на поверхности листа, из которой невозможно поглощение питательных веществ. Если HR = HRD, насыщенный солевой раствор остается на поверхности листа и градиент концентрации по поверхности листа находится на максимуме. При HR>HRD равновесная концентрация соли устойчиво уменьшается до уровня насыщения (HR = 100%), достигая теоретической нулевой концентрации.

Доступность питательных веществ зависит от различных HRD солей, увеличиваясь в следующем порядке: хлорид<нитрат<сульфат. То есть, различные соли по разному поглощаются при одной и той же относительной влажности. Это позволяет регулировать скорость поглощения питательных веществ в результате выбора типа соли в соответствии с преобладающим уровнем HR. Удобрения для листовой подкормки часто содержат дополнительные соединения, например, адъюванты или другие соли питательных элементов. Следует учитывать, как эти добавки изменят HRD применяемого раствора и уровень поглощения при определенной влажности.

Проницаемость листа и концентрации соли на поверхности листа являются двумя ключевыми параметрами, которые контролируют степень поглощения питательных веществ. Если проницаемость листа возрастает с увеличением HR, то концентрацияуменьшается с увеличением HR, по крайней мере, на соответствующую соли HRD.

Это антагонистическое поведение дает основание думать, что предположение о том, что высокие значения HR приводят к высокому уровню проникновения является неправильным. Расчетные модели показывают, что самые высокие показатели проникновения, как правило, наблюдаются при промежуточных уровнях HR. При промежуточных уровнях HR как лиственная проницаемость, так и концентрация соли на поверхности листа находятся в промежуточном диапазоне, и ни один из этих параметров не близок к нулю.

ЛИСТОВАЯ ПОДКОРМКА ЧАСТО ЯВЛЯЕТСЯ ВЫГОДНОЙ АЛЬТЕРНАТИВОЙ ПОЧВЕННОМУ ВНЕСЕНИЮ

Во многих ситуациях листовая подкормка может быть перспективной и предпочтительной альтернативой почвенному внесению удобрений. Оптимизация эффективности внекорневой подкормки требует, по крайней мере, базовых знаний о факторах, контролирующих усвоение питательных веществ применительно к листве. Следует учитывать, что процессы поглощения являются исключительно пассивными и регулируются законами диффузии.

Растения не могут прямым способом контролировать этот процесс, поэтому очень важно тщательно выбрать соответствующий тип удобрений. Установлено, что при листовой подкормке питательные вещества поглощаются через кутикулу и через устьица. Важным различием между этими двумя путями является то, что проницаемость кутикулы сильно зависит от относительной влажности окружающей среды, в то время как на устьичный путь этот параметр оказывает меньшее влияние. Проницаемость листа и концентрация соли на поверхности листа являются двумя ключевыми параметрами, которые контролируют степень поглощения питательных веществ. Высокая относительная влажность увеличивает проницаемость поверхности листа, но вместе с тем снижает эффективную концентрацию питательных веществ в листе. Поэтому подкормку необходимо проводить при определенном промежуточном значении относительной влажности.

Для оптимизации подкормки требуются знания принципов внекорневого поглощения питательных веществ и параметров управления. Д-р Томас Эичерт добился значительного прогресса в понимании этих процессов, с помощью которых многие ранее принятые концепции и теории должны быть зачеркнуты или изменены. Совершенно ясно, что во многих ситуациях листовая подкормка может быть перспективнее и предпочтительнее почвенному применению удобрений.

Инга Костенко, Mivena, Украина

Анна Устименко, Клуб Sirius Agro Plant