Помидоры лучше противостоят все более частым возвратным заморозкам или внезапному похолоданию с надежной кремниевой защитой, доказано исследователями.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива исследователей из Колледжа садоводства, Сельскохозяйственный университет Шаньси, и Кафедры садоводства, Университет Харипура, Пакистан, в которой подчеркивается растущая роль листовых удобрений с кремнием в томатоводстве.
В последние годы наблюдается эскалация частоты экстремальных метеорологических явлений, включая заморозки, опасные для чувствительных культур, такие как томаты. Возвратные заморозки превратились в распространенную проблему для растениеводов по всему миру.
Томат является одним из наиболее широко выращиваемых овощей в мире, с кисло-сладкими плодами, богатыми витаминами и минералами, которые имеют огромную экономическую ценность. Как типичная теплолюбивая культура, оптимальная температура для роста томатов составляет 20-30 °C, и помидоры восприимчивы к стрессу при низких температурах (0-15 °C). Возвратные заморозки или похолодание опасны для них.
Низкотемпературный стресс негативно влияет на фотосинтетическую систему растений, нарушая цикл восстановления углерода, цистный транспорт электронов и устьичный контроль CO 2, увеличивая накопление сахара и перекисное окисление липидов и приводя к нарушениям водного баланса.
Низкие температуры существенно влияют как на развитие растений, так и репродуктивные параметры (время цветения, количество цветов, завязывание плодов и урожайность. С точки зрения метаболических процессов и путей, низкотемпературный стресс оказывает влияние на активность антиоксидантных ферментов, состав жирных кислот мембран, регуляцию окислительно-восстановительного статуса и экспрессию генов.
Фундаментальная роль кремния в растительных системах широко изучалась несколькими биологами растений в течение многих лет, что привело к определению кремния как полезного элемента для растений.
Хотя кремний (Si) не классифицируется как необходимое питательное вещество для роста и развития растений, он, тем не менее, играет важную роль в усилении вегетативного роста и процессов развития, а также в укреплении устойчивости растений к абиотическим и биотическим стрессорам. Несмотря на его высокое содержание в почве, Si часто не является легко биодоступным, что требует применения биодоступных удобрений Si для смягчения стресса растений.
Кремний поглощается растениями тремя основными способами: пассивным, активным и типами дренажа Si, и было обнаружено, что содержание Si в растениях пасленовых составляет не менее 10 мг·г. Хотя томаты являются культурами, дренажирующими Si, они не могут нормально расти в почвенной среде, которая полностью дефицитна по кремнию. Симптомы в основном проявляются в некрозе старых листьев растения во время цветения, и растение больше не растет, что приводит к деформированным плодам и, возможно, потери урожая.
В условиях слабощелочного и кислого pH почвы Si существует в основном в форме монокремниевой кислоты. Si поглощается корнями растений в основном пассивным путем, а затем попадает в ксилемные каналы корневой системы путем активного транспорта и пассивной диффузии. После того, как растения поглощают Si, он в конечном итоге откладывается в клетках, в основном в форме силикагеля (SiO 2 ·nH 2 O) в эпидермальных клетках и клеточных стенках.
Предыдущие исследования на землянике садовой подтвердили, что корневое внесение ионного Si способствует росту, весу и диаметру плодов, улучшает твердость и окраску плодов и значительно увеличивает содержание минеральных элементов, белка и сахара, способствуя повышению урожайности и качества клубники. Кроме того, кремний может откладываться в клеточных стенках растений, тем самым увеличивая твердость плодов и улучшая их сохранность.
В последние годы нанотехнологии в сельском хозяйстве и производстве продуктов питания привлекают все больше внимания.
В отличие от ионного Si, нанокремнезем представляет собой тип наноматериала, который имеет большую площадь поверхности, малый размер и другие свойства, например, обладает способностью эффективно адсорбировать ионы питательных веществ, тем самым увеличивая усвоение и использование растением основных питательных элементов. Может в значительной степени активировать и высвобождать связанные питательные вещества почвы, модулировать клеточное ионное и осмотическое равновесие и усиливать внутренний потенциал роста растений. В совокупности эти эффекты способствуют улучшению способности растений противостоять различным неблагоприятным факторам окружающей среды.
Нанокремнезем может попадать в растение непосредственно через устьица на поверхности растения при листовом внесении и, таким образом, может быть полностью использован растением для стимулирования роста и развития растения.
Для этой работы семена томата «Чжун за 9» были приобретены в Институте исследований овощей и цветов Китайской академии сельскохозяйственных наук. Это гибрид томата первого поколения, полученный путем скрещивания инбредных линий 892-43 и 892-54 с превосходными характеристиками плодов. Источником нанокремнезема был SiO2 с размером частиц 20 нм и чистотой 99% по весу.
Растения томата были помещены в условия низкой температуры (6 °C ночью, средняя дневная температура 15 °C), с нормальными температурными условиями в качестве контроля (ниже 16 °C ночью, средняя дневная температура 28 °C), и две различные концентрации нано-Si и ионного Si (50 мг·л и 200 мг·л ) распылялись по листу с эквивалентным количеством деионизированной воды в качестве контроля, в общей сложности для 10 обработок.
Соответствующие индексы были измерены для исследования влияния экзогенного Si на устойчивость томатов, урожайность и качество в условиях низкотемпературного стресса.
В итоге, обе концентрации применения Si способствовали росту и накоплению биомассы растений томатов в условиях низких температур. Более того, это значительно улучшило осмотическую регулировку и антиоксидантную способность растений, тем самым смягчив низкотемпературный стресс.
В условиях низкотемпературного стресса 50 мг/л ионного Si были наиболее эффективными для увеличения урожайности томатов на растение, которая была значительно увеличена на 22,44% по сравнению с контрольной обработкой ( p < 0,05). Следовательно, исследование рекомендует применять 50 мг/л ионного Si удобрения в качестве стратегии смягчения воздействия низкотемпературного стресса на растения томатов.
Кроме того, было продемонстрировано, что использование нанокремниевого удобрения оказывает значительное влияние на повышение как урожайности, так и качества томатов, при этом концентрация 50 мг/л нано Si удобрения приводит к заметному увеличению урожайности на 20,15% в нормальных температурных условиях ( p< 0,05).
Выводы
Следовательно, исследование предлагает следующие оптимизированные нормы внесения: при нормальной температуре (28 °C/16 °C, днем и ночью) 50 мг/л нанокремния можно распылять на листья, чтобы повысить урожайность и улучшить качество плодов томатов; при низкой температуре (15 °C/6 °C, днем и ночью) распыление 50 мг/л ионного Si на листья томатов оказывает хорошее влияние на улучшение низкотемпературного стресса.
Эти рекомендации предлагают практичные методы для смягчения последствий низкотемпературного стресса и обеспечения эффективного производства томатов, тем самым информируя о разработке новаторских сельскохозяйственных методов.
По статье группы авторов (Фань Чжан, Ихонг Чжао, Юаньбо Чжан, Ю Ши, Лейпин Хоу, Абид Хан, Жуйсин Чжан, И Чжан), опубликованной в журнале Horticulturae 2025 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.