data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-6dbe9055.png"
data-src="/wp-content/themes/yootheme/cache/we-are-bio-logo-47f703ad.png"

ПОНИМАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГЕНОТИПА И БИОСТИМУЛЯТОРА НЕОБХОДИМО ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММ ПРИМЕНЕНИЯ БИОСТИМУЛЯТОРОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ЦЕЛЕВЫХ ПРИЗНАКОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

By: Francesco Cristofano, Christophe El-Nakhel
Факультет сельскохозяйственных наук, Università degli studi di Napoli 'Federico II', Portici (Italy)
*Корреспонденция: f.cristofano@gmail.com; nakhel_christophe@hotmail.com

 

красный и зеленый салат-латук

Чтобы полностью раскрыть потенциал растений по выращиванию и урожайности, современные исследования направлены на снижение влияния немногих факторов, которые сводят на нет достижение этой цели. Биотическое и абиотическое давление действительно являются основными причинами снижения урожайности, и в настоящее время их влияние может быть уменьшено путем сочетания оптимальной борьбы с вредителями, условий выращивания и предоставления необходимого количества воды и питательных веществ в установленные сроки. В настоящее время фермеры пользуются широкой доступностью таких продуктов, как биостимуляторы, которые применяются для достижения цели повышения устойчивости к стрессу и урожайности путем изменения метаболических и физиологических процессов растений, которые еще не до конца изучены. Биостимуляторы определяются как "функциональные ингредиенты" в питании растений, отличные от удобрений и средств защиты растений. Исследования собрали длинный список доказательств использования биостимуляторов и их соответствия требованиям регламента ЕС 2019/1009. Обработанные биостимуляторами растения имеют целый ряд преимуществ по сравнению с необработанными аналогами; увеличение роста, обнаруженное в литературе, коррелирует с индукцией или производством веществ, способствующих росту растений, улучшением азотного обмена и увеличением содержания соединений, противостоящих стрессу растений. Такие соединения, как аскорбиновая кислота, считаются веществами, улучшающими здоровье человека, и могут сделать неоптимальные условия выращивания менее обременительными для урожая. Действительно, многие признаки растений поддаются изменению путем внешнего применения биологически активных веществ.

Однако наличие множества категорий биостимуляторов, например, гидролизатов белка и экстрактов морских водорослей, нормы внесения, способы и агрономические условия могут оказаться загадкой для непосвященных в эти методы. Для практического применения, помимо специальных составов, которые могут включать желатиновые капсулы и обработку семян, были проведены исследования по использованию внекорневой обработки и внесения в корневую зону.

Биостимуляторы наносятся на листья с помощью дождевальных, подвесных или ручных систем опрыскивания, и их поглощение растениями происходит через кутикулу, эпидермальные клетки и стоматы, где они легко впитываются. Фактически, быстрое поглощение делает внекорневые аппликации предпочтительными, когда требуется краткосрочная быстрая реакция. Тем не менее, внекорневые применения подвержены влиянию различных факторов, включая климатические и генотипические. На самом деле, моделирование поглощения в исследованиях показывает, что высокая влажность, спокойный воздух, многократное применение и высокая пористость листьев имеют первостепенное значение для выражения полного потенциала эффекта биостимулятора. Такие условия часто встречаются в защищенном земледелии, где есть возможность тонкой настройки среды выращивания, в то время как полевые культуры иногда могут иметь пониженную эффективность, где более выражено взаимодействие между условиями окружающей среды и использованием биостимулятора.

В последних случаях можно использовать применение биостимуляторов через фертигацию, благодаря прямому введению этих веществ в корневую зону. Применение биостимуляторов в корневой зоне также обеспечивает косвенные преимущества для роста культур, связанные с этим способом применения, такие как повышение доступности минерального питания в почве или ризосфере за счет мобилизации питательных веществ и улучшение здоровья почвы в результате увеличения популяции почвенной микробиоты; кроме того, в литературе отмечается улучшение физико-химических характеристик почвы. Опять же, это решение также обеспечивает некоторые компромиссы из-за присущей задержки поглощения в результате взаимодействия биостимулятора и среды выращивания, и, например, снижение эффективности внесения биостимулятора на основе белка в почву может быть снижено присутствием микроорганизмов, питающихся органическим азотом. Тем не менее, в условиях контролируемой среды добавление биостимуляторов в питательный раствор гидропоники для выращивания садовых культур может сократить применение удобрений и повысить качество овощей, оставаясь при этом полностью доступными и постоянно находящимися в контакте с корнями растений. Фактически, биостимуляторы повышают поглощение питательных веществ растениями и эффективность их использования, а их действие является результатом действия нескольких компонентов, которые работают в различных концентрациях.

С другой стороны, генотипические факторы также играют важную роль в определении успеха биостимуляции. Латук (Lactuca sativa L.), как пример, является одной из наиболее культивируемых садовых культур, которая обладает большим генетическим разнообразием. Фактически, шесть наиболее коммерциализируемых и общепризнанных групп латука, т.е. хрустящий, ромэн, баттерхед, листовой, латинский и стеблевой, различаются по форме листьев, размеру и формированию головки. Только эти признаки могут обуславливать различия в поглощении биостимуляторов через листья, поскольку они могут вмешиваться или не вмешиваться в процесс поглощения листьев.

Cristofano и соавторы (2021) сравнили два разных генотипа салата, зеленый баттерхед и красный криспхед, выращенные в системе плавающих плотов и обработанные питательным раствором, внекорневым и комбинированным применением биостимулятора на основе гидролизата белка растительного происхождения; выбранные дозировки биостимулятора составляли 3 мл L-1 для внекорневого опрыскивания, в соответствии с инструкциями производителя, и 0.15 и 0,30 мл L-1 питательного раствора - а именно "низкая" и "высокая" дозировка, соответственно - для применения питательного раствора.

Эксперимент подтвердил специфическую реакцию сорта и обработки на использование биостимулятора: в то время как зеленый баттерхед показал 82,7% увеличение товарного урожая (от 35,6 до 65 тонн га-1) при низкой дозировке внесения питательного раствора, красный сорт процветал при максимальном внесении, обеспечиваемом комбинированным внекорневым опрыскиванием и высокой нормой питательного раствора, что привело к 55,4% увеличению урожая (от 45,2 до 70,3 тонн га-1). Дальнейшие различия в зависимости от генотипа и способа внесения удобрений были также обнаружены в содержании фитохимических веществ в листьях. Комбинированное внекорневое внесение биостимулятора плюс внесение большого количества питательного раствора вызвало наибольшее увеличение антиоксидантной активности, содержания аскорбиновой кислоты и минералов у краснопигментного сорта, в то время как зеленый сорт имел более высокое содержание каротиноидов при обработке только низкой дозой питательного раствора. Наконец, авторы также обнаружили, что два сорта вели себя по-разному при увеличении дозы биостимулятора, так как у зеленого сорта баттерхеда наблюдалось снижение урожайности на 18,3% при комбинированном применении высоких доз и внекорневой обработке, по сравнению с обработкой питательным раствором, давшей наилучшие результаты.

Рынок биостимуляторов в Индии

Rouphael и соавторы также обнаружили модуляцию параметров роста растений и урожайности плодов, обусловленную генотипом и дозой, у двух различных сортов томатов - сливового и мини-сливового (Solanum lycopersicum L.), которые выращивались в тепличных условиях.

Исследователи проводили внекорневую обработку тем же гидролизатом белка растительного происхождения, что и в предыдущем исследовании, из расчета 2,5 мл L-1, или "низкая", и 5 мл L-1, или "высокая". Результаты показали, что последняя дозировка значительно повысила урожайность плодов томатов на 21,3% в среднем по сортам, по сравнению с контрольной группой без обработки и группой с низкой дозировкой. Что еще более интересно, применение биостимуляторов также вызвало значительное изменение параметров урожайности в зависимости от сорта, так как 'Sir Elyan' (плоды сливы среднего размера) показал на 28,7% более высокий средний вес товарных плодов, в то время как 'Akyra' (мини-слива) показала 13,9% увеличение количества товарных плодов м-2.

Кроме того, было отмечено улучшение антиоксидантного состава плодов, особенно при использовании биостимулятора в дозе 5 мл L-1; результаты показали увеличение липофильной антиоксидантной активности на 260,0% и гидрофильной антиоксидантной активности на 61,9% по сравнению с необработанным контролем. В частности, содержание ликопина увеличилось на 34,9%, а общее количество аскорбиновой кислоты - на 35,8% при той же дозе. Кроме того, концентрация K и Mg в плодах увеличилась на 10,5% и 28,3%, соответственно, при той же высокой дозе.

Рынок биостимуляторов в Индии

Результаты, полученные в предыдущих исследованиях, показали, что, несмотря на то, что применение биостимуляторов, несомненно, выгодно с точки зрения затрат и урожайности, могут потребоваться дальнейшие исследовательские усилия для лучшего понимания тонкостей между генотипическими особенностями и применением биостимуляторов, которые добавляют еще один кусочек в головоломку стремления к устойчивой интенсификации сельскохозяйственной практики.

ссылки (клик)

Cristofano, F., El-Nakhel, C., Pannico, A., Giordano, M., Colla, G., & Rouphael, Y. (2021). Внекорневое и корневое применение гидролизатов белка растительного происхождения дифференцированно повышает урожайность и качественные характеристики двух сортов салата-латука, выращенных в плавающей системе. Agronomy, 11(6).https://doi.org/10.3390/agronomy11061194

Rouphael, Y., Colla, G., Giordano, M., El-Nakhel, C., Kyriacou, M. C., & De Pascale, S. (2017). Внекорневое применение гидролизата белка, полученного из бобовых, вызывает дозозависимое увеличение роста, минерального состава листьев, урожайности и качества плодов у двух тепличных сортов томатов. Scientia Horticulturae, 226, 353-360. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2017.09.007