Ризосферний менеджмент: новітній підхід до підвищення врожайності

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 використання значних кількостей поживних речовин, але ігнорування біологічного потенціалу кореневої системи і ризосфери для ефективної мобілізації та засвоєння елементів живлення призводить до надмірного внесення добрив та низького коефіцієнту використання поживних речовин.

Ризосфера – це зона ґрунту (в межах 0,5 – 4 мм від кореня), яка характеризується підвищеною біологічною активністю за рахунок впливу різних хімічних речовин, що виділяє коренева система рослин та мікробіота (рис. 1).

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 сполук (кислот, вуглеводів, ферментів 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 з певними функціональними компонентами та оптимізацію норм застосування, управління поживними речовинами кореневої зони шляхом локального внесення добрив та біостимулючих речовин.

2) Підвищення біодоступності важкорозчинних поживних речовин шляхом активного впливу на кореневу ексудацією.

3) Поліпшення засвоєння важкодоступних елементів за рахунок використання мікоризних грибів та інших корисних мікроорганізмів (біопрепаратів).

Ефективність ризосферних процесів сильно залежить від надходження зовнішніх ресурсів живлення, і значно знижується, якщо нормальний ріст коренів обмежується дефіцитом поживних речовин у ґрунті.

Особливу увагу при вивченні ризосферних процесів 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 градієнту його концентрації в ґрунті біля коренів та швидкості дифузії. За таких умов коренево-ґрунтові взаємодії у ризосфері помітно впливають на доступність фосфору для рослин.

Локальне та ультралокальне 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, сумісне внесення відносно невеликих норм NH4+ сприяє вивільненню Н+ корінням і локальному зниженню рН ризосфери, що призводить 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 Квантум Діафан 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.

Технологія ACTion за своєю біологічною активністю має аналогічну дію з кореневими ексудатами рослин, що стимулюють ризосферні процеси:

        Підвищує мікробну активність ґрунту та покращує поглинання поживних речовин;

        Забезпечує доступне джерело енергії (вуглецю) для ґрунту, мікробіоти і сільськогосподарських культур;

        Стимулює розвиток кореневої системи;

        Підвищує стресостійкість на початкових етапах розвитку;

        Буферні агенти, як складові технології ACTion, сприяють мобілізації фосфору та інших елементів з ґрунту і внесених добрив.

 

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.2). Також уповільнюється зв’язування доступних та розчинних форм фосфору.

Система корінь-ризосферна мікрофлора формується відразу після проростання насіння. Внесення при посіві стартових добрив Квантум Діафан з технологією ACTion сприяє:

        активному заселенню кореневої зони ще до проростання насіння та стимуляції розмноження мікрофлори навіть за несприятливих умов для її росту;

        захисту внесеного з добривами фосфору від фіксації та зв’язування грунтом, підвищення коефіцієнту його використання;

        підвищенню доступності поживних речовин як за рахунок прямого впливу компонентів ACTion на мобільність важкодоступних елементів, так і опосередковано через стимуляцію життєдіяльності ризосферної мікрофлори.

Таким чином, вплив ризосферних процесів на поглинання та доступність елементів живлення є ключовим аспектом в підвищенні ефективності сучасних технологій рослинництва. Запорукою успішного менеджменту ризосфери є покращення росту кореневої системи, підвищення доступності поживних речовин в умовах дефіциту, локальне внесення високотехнологічних добрив, посилення взаємодії між компонентами системи коренів/ризосфери та оптимізація роботи корисних ризосферних мікроорганізмів.

Опубліковано в журналі «Зерно» (лютий 2020)

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *