Тритикале, представляющее собой нечто среднее между пшеницей и рожью, в основном пока выращивается как кормовая культура. Однако благодаря высокому потенциалу урожайности, хорошему качеству зерна, устойчивости к болезням и суровым условиям окружающей среды, тритикале может сыграть важную роль в растущем рынке здорового питания и в разработке новых зерновых продуктов.
Повысить питательную ценность тритикале также возможно листовыми многокомпонентыми удобрения, доказали польские исследователи и объяснили, почему сельхозкультурам нужна биофортификация для повышения питательной ценности.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей исследователей из Института почвоведения, питания растений и охраны окружающей среды Вроцлавского университета наук об окружающей среде и жизни, авторы которой - Рафал Янушкевич,Гжегож Кульчицкий и Эльжбета Сакала – рассказали о важности многокомпонентных листовых удобрений в борьбе со скрытым голодом, то есть дефицитом питательных веществ.
На листовые удобрения возлагается важная миссия
Действия, предпринимаемые в области сельского хозяйства, направлены не только на увеличение объема сельскохозяйственного производства, но и на повышение его питательной ценности.
Выбор подходящих культур с большей устойчивостью к экологическим стрессам и повышение питательной ценности съедобных культур и кормов для скота становится приоритетом.
По оценкам, почти половина населения мира страдает от дефицита микроэлементов, что имеет серьезные последствия для здоровья. Они особенно заметны в регионах мира, где рационы питания не разнообразны и в основном основаны на зерновых культурах.
Для правильного функционирования организму человека требуется более широкий спектр питательных веществ, чем растениям.
Помимо железа (Fe), меди (Cu), цинка (Zn), хлора (Cl), марганца (Mn), молибдена (Mo) и бора (B), ему также нужны йод (I), хром (Cr), селен (Se), фтор (F) и литий (Li), иногда называемые ультраэлементами.
Растущая осведомленность о здоровом питании побуждает потребителей уделять больше внимания качеству сельскохозяйственной продукции.
В результате фермеры ищут агрономические решения, которые соответствуют этим ожиданиям. Эти решения должны быть экономически эффективными, легкодоступными и всеобъемлющими. Общественное признание и минимальная сложность регулирования для их использования также являются важными факторами.
В этом отношении многоэлементные удобрения, содержащие макро-, микро- и микроэлементы, могут быть хорошим выбором. Правильно подобранные и применяемые, они гарантируют оптимальные условия роста для растений, а также помогают обогащать их ткани ключевыми питательными веществами (так называемая биофортификация или биообогащение).
Из элементов, необходимых для людей и животных, наибольший дефицит касается I, Fe и Zn. Поэтому разрабатываются различные агрономические и генетические стратегии для увеличения содержания этих элементов в съедобных частях сельскохозяйственных культур, особенно зерновых.
Одним из предлагаемых решений является использование тщательно отобранных удобрений, как листовых, так и почвенных.
Формулы удобрений должны быть скорректированы для эффективного устранения дефицита основных питательных веществ. Это способствует повышению урожайности и ее питательной ценности для людей и животных, а также улучшению здоровья растений.
В ответ на эту проблему настоящее исследование изучило эффективность многокомпонентного листового удобрения, которое содержит основные макроэлементы (NPK), микроэлементы (B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn) и некоторые микроэлементы (Se, Cr, I, Li). Последние не входят в список микроэлементов, необходимых для растений, но чрезвычайно важны для людей и животных.
Вместе с тем, недавние исследования показывают, что обеспечение растений этими минералами значительно улучшает их развитие, повышает устойчивость к стрессам окружающей среды и способствует повышению урожайности.
Селен и другие важные микроэлементы в растениях иногда больше нужны человеку
Роль селена (Se) в организме человека и дисфункции, связанные с его дефицитом, хорошо документированы. В случае растений селен не считается необходимым элементом для их правильного роста и развития, но он причислен к так называемым полезным элементам. Это означает, что его присутствие в тканях растений способствует их росту и производительности и повышает устойчивость к определенным типам абиотических стрессов.
Некоторые из тяжелых металлов являются важными микроэлементами (Fe, Cu, Zn, Mn), в то время как хром (Cr) не имеет важных функций в растениях и считается токсичным элементом. В водной среде Cr в основном встречается в трехвалентном [Cr(III)] и шестивалентном [Cr(VI)] состояниях.
У млекопитающих Cr(III) в следовых количествах необходим для метаболизма сахаров, белков и жиров. Напротив, Cr(VI) является опасным загрязнителем и потенциальным канцерогеном.
Относительно мало известно о роли йода в физиологии растений. В исследованиях на модельной резуховидке Таля (Arabidopsis thaliana) удаление йода из питательного раствора ухудшило рост растений, тогда как его восстановление в микромолярных концентрациях способствовало росту и ускорило цветение.
Кроме того, применение йода изменило экспрессию генов, в основном связанных с защитной реакцией растений, что позволяет предположить, что йод может защищать от биотических и абиотических стрессов. Исследователи также обнаружили, что йод ковалентно связан с определенными белками. В побегах растений йодированные белки в основном находились в хлоропластах, что предполагает их участие в функционировании фотосинтетического аппарата. В корнях они проявляли ферментативную активность, в том числе связанную с действием пероксидаз. Присутствие йодированных белков было также продемонстрировано у других филогенетически далеких видов растений, таких как томат, салат, пшеница и кукуруза. Эти результаты убедительно свидетельствуют о том, что йод является важным питательным веществом для растений и служит в роли биостимулятора.
Недавние исследования влияния йода на рост растений и на увеличение содержания йода в растениях (биофортификация) показывают, что экзогенное применение йода способствует увеличению содержания йода в тканях растений.
В организме человека йод необходим для выработки гормонов щитовидной железы, и повышенная потребность в этом элементе возникает особенно во время беременности и физического и когнитивного развития детей. Дефицит йода широко распространен во всем мире, и, по оценкам, 1,8 миллиарда человек страдают от недостаточного пищевого обеспечения йодом. Исключением являются страны, где продукты питания искусственно обогащаются йодом.
Литий (Li) является самым легким щелочным металлом и не входит в список элементов, необходимых для нормального роста и развития людей, животных и растений. Однако современные исследования показывают, что он влияет на психологические черты и поведение людей, а в случае растений при экзогенном применении в низких концентрациях действует как минеральный биостимулятор для их роста. Более ранние исследования были в основном сосредоточены на токсическом воздействии лития на растения, хотя некоторые также показали положительное воздействие.
Содержание Li в генетических уровнях почв колеблется от 0,01 до 160 мг/кг [ 19 ] . Верхние слои почвы обычно содержат меньше Li, чем нижележащие слои. Подвижные формы Li в почвах составляют от 4 до 8% от общего содержания и легко выщелачиваются. Содержание Li в растениях варьируется и зависит от почвенных факторов и генотипа растений. Обычно его количество не соответствует требованиям для здорового питания, поэтому некоторые исследователи предполагают необходимость биофортификации литием сельскохозяйственных культур, особенно злаковых.
В растениях применение лития и хрома может привести к положительным результатам из-за явления гормезиса, при котором низкие дозы потенциально токсичных веществ вызывают полезные эффекты. Это может улучшить здоровье и производительность растений.
Все эти элементы, хотя и не являются необходимыми для растений, могут улучшить их функционирование и повлиять на качество урожая. Это, в свою очередь, окажет положительное влияние на здоровье человека и животных за счет улучшения пищевой ценности полученного урожая.
Исследование и выводы
Это исследование проводилось в залах вегетации кафедры питания растений Вроцлавского университета естественных наук в Польше. Эксперименты проводились в четырех повторностях в горшках, содержащих 5 кг почвы. Горшки были заполнены почвой, собранной с органического горизонта коммерческого поля в Пшеворно.
Выращивали яровую тритикале сорта Импетус (IMPETUS), которая отличается высокой устойчивостью к полеганию, однородностью зерна и высоким содержанием белка. Продолжительность вегетационного периода тритикале, испытанного в вегетационных опытах, составила 94 дня, растения собирали в фазе полной спелости. Температурный и световой режимы в период вегетации растений были естественными, влажность почвы контролировали поливом дистиллированной водой, влажность почвы поддерживали в течение всего периода вегетации возделываемых растений на уровне 60% полевой влагоемкости.
Основными задачами эксперимента были: (1) исследование влияния многокомпонентного листового удобрения на урожайность и химический состав зерна и соломы тритикале с оценкой потенциала биофортификации микроэлементами (B, Cu, Fe, Mn, Mo, Zn) и микроэлементами (Cr, I, Li, Se); (2) сравнение эффективности удобрения, содержащего микроэлементы и микроэлементы в стандартной минеральной форме или в сочетании с ЭДТА, с инновационным удобрением, в котором железо и цинк находятся в комплексе с аминокислотами, а микроэлементы — с растительными экстрактами; (3) оценка эффективности трех доз инновационного удобрения.
Предметом исследования, соответственно, были два различных листовых комплексных удобрения, применяемых к тритикале. Оба удобрения содержали макроэлементы (N, P, K), микроэлементы (Mn, Fe, Cu, Zn, B, Mo) и микроэлементы (Cr, Li, Se и I), но использовались разные химические формы.
Если предположить, что в сельскохозяйственной практике расходуется 200 л воды на гектар, то это дает нам концентрацию рабочего раствора от 0,5% до 1,5% соответственно. В эксперименте использовалось 10 мл раствора удобрения на горшок при концентрациях 0,5%, 1% и 1,5% для доз 1, 2 и 3 соответственно.
Эксперимент включал пять обработок, после чего определены урожайность и качество тритикале. Удобрения не оказали существенного влияния на урожайность соломы и содержание макроэлементов (N, P, K, Mg, Ca) в соломе и зерне.
Однако, они вызвали значительное увеличение урожайности зерна, причем, инновационное удобрение оказалось более эффективным, и также с точки зрения увеличения содержания некоторых микроэлементов, особенно в соломе. Оба удобрения увеличили содержание Cr, Li и Se в соломе. Применение удобрений в некоторой степени способствовало биофортификации тритикале.
В заключение, авторы подчеркивают, что использование листовых многокомпонентных удобрений является выгодным выбором для оптимизации урожайности и качества урожая. Однако их химический состав и дозировка должны быть доработаны с учетом растущих требований к биофортификации культур, особенно, злаковых.
По статье группы авторов (Рафал Янушкевич,Гжегож Кульчицкий и Эльжбета Сакала), опубликованной в журнале Agronomy 2024 на портале www.mdpi.com.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.
