Когда кукуруза страдает от засухи

Хотя кукуруза и страдает от засушливых условий, однако преодолевает стресс от засухи лучше зерновых колосовых. Своевременный доступ к почвенной влаге, обилие солнечного освещения до выхода метелки и образования зерна, а также дождь во время цветения способствуют урожайности кукурузы.

В отдельные годы от засухи пострадало очень много посевов кукурузы в большинстве стран Европы. По прогнозам, в последующие годы ситуация может повториться. Ведь ожидают рост числа летних дней с высокой интенсивностью солнечного излучения и сильного испарения, в то время как количество дождей в решающие для роста культуры фазы уменьшится. Поэтому нужно определить, как можно уменьшить негативное влияние стрессовых факторов, обеспечивая кукурузу питательными веществами.

Существует три взаимосвязанных фактора, которые решающим образом влияют на эффективность потребления влаги и зависят от наличия калия и магния в почве:

1. Образование сухого вещества в ходе фотосинтеза.
2. Транспорт ассимилянтов в растении с места образования (листья) до места потребления (корни).
3. Регулирование водного и газового балансов путем удержания осмотического уровня между почвой и корнем.

Исследования свидетельствуют, что, помимо этих факторов, калийное удобрение может улучшить доступность влаги для растений.

Калий и магний экономят влагу благодаря:

• увеличению объема воды, накопленной в почве;
• улучшению роста корневой системы;
• усвоению влаги вопреки осмотическим различиям;
• эффективному транспорту веществ в растении и повышенному формированию урожайности;
• снижению непродуктивного испарения.

Калий повышает полевую влагоемкость

Для водного баланса растения решающим условием является доступная для усвоения почвенная влага. Изучение многолетнего внесения калийных удобрений свидетельствует, что калий влияет на полевую влагоемкость различных почв как легких (песчаных), так и тяжелых. Например, по результатам исследования, на двух типах почв благодаря внесению К2О полевая влагоемкость повысилась на 1,5-2,0% (рис. 1). Кроме того, на 12 участках в различных почвенно-климатических зонах зафиксировано повышение полевой влагоемкости более чем на 5%, а почвы, хорошо обеспеченные калием, значительно дольше удерживали влагу.

Распределение почвенных агрегатов по размеру

Это физическое свойство почвы объясняется тем, что калийные соли, которые накапливаются в сухой почве, приводят к «цементированию» почвенных агрегатов. Поэтому изменяются те свойства почвы, которые непосредственно влияют на рост растений. Особо следует упомянуть изменение расположения почвенных агрегатов в пользу пор среднего размера. Таким образом проявляется связывающее действие калия: больше поры распределяются между средними (рис. 2). Эти средние поры играют решающую роль в доступности почвенной влаги для растений. Ведь слишком мелкие поры связывают имеющуюся влагу настолько сильно, что растения не могут ее усваивать, а через крупные поры вода просачивается, не задерживаясь.

Усвоение влаги

Потенциальная способность растения усваивать влагу конкурирует со способностью почвы ее удерживать. При недостаточной влажности почвы корни растений не могут показывать достаточно высокие гидрофизические свойства, чтобы впитывать влагу из почвы. В проводящей системе растения (ксилеме) прерываются капилляры, по которым вода продвигается от корней к листьям. В результате растение погибает. Осмотическое давление почвенного раствора на корни растения способствует усвоению влаги. Кроме органических соединений, веществами с осмотическим действием являются калий и хлорид.

Рост корня

Фотосинтез является основным процессом, который поддерживает выработку углерода и вместе с этим сухой массы. Здесь на многих этапах начинает влиять магний. Во-первых, магний является центральным атомом хлорофилла. Этим объясняется типичное обесцвечивание листьев (хлороз) при дефиците магния. Магний играет основную роль в фиксации углекислого газа в процессе фотосинтеза, поскольку оказывает активизирующее действие на CO₂-фиксирующий энзим.

Для нормального роста растений в засушливых условиях нужно, чтобы образованный в растении углерод мог оптимально распределиться из места его выработки (лист) к месту использования (корни, плоды). При этом корни можно считать потребителями и накопителями всего углерода, поскольку он нужен в большом количестве для хорошего роста растения. В этих процессах перераспределения значительную роль играют магний и калий. Исследования показывают, что недостаточное обеспечение растений магнием приводит к насыщению углеродом листовой массы, тогда как его концентрация во флоэме (проводящей ткани) уменьшается. Очевидно, что при дефиците магния насыщенность проводящей ткани углеродом ограничена.

Полевые исследования подтверждают, что магний улучшает образование главного и придаточных корней. Легко растворимый сульфат магния (кизерит) способствует интенсивному пронизыванию почвы корнями в более глубоких слоях (рис. 3). Благодаря достаточному обеспечению магнием в засушливые фазы можно предотвратить нарушение водного баланса почвы и растения смогут дольше поддерживать обмен веществ на постоянном уровне.

Для транспорта питательных веществ от корней к листьям после их попадания в проводящие ткани дополнительно понадобится калий. Он способствует возникновению в растении разности потенциалов, которые обеспечивают целенаправленный транспорт углеводов и питательных веществ к месту потребления.

Только хороший рост корня и одновременно раскрытие дополнительных водных и питательных ресурсов почвы могут заблаговременно защитить растения от засухи. Это является решающим условием для кукурузы, которая неглубоко укоренилась именно в начале вегетации, когда тенденция к засухе растет.

Непроизводительные потери влаги

Кукуруза, как С₄-растение тропического происхождения, уже достаточно хорошо приспособилась к засушливым условиям. Анатомические и физиологические особенности позволяют ей эффективно продолжать фотосинтез, даже когда закрыты замыкающие клетки, т.е. при пониженном газо- и водообмене. Это также является причиной сравнительно высокой эффективности использования влаги этой культурой по сравнению с С₃-растениями.

Калий принимает на себя важную функцию контроля растительного водного баланса путем регулирования устьиц. Эти поры формируются так называемыми замыкающими клетками. Если калий транспортируется в замыкающие клетки, то благодаря возникновению разности потенциалов поступает вода. Тургор в замыкающих клетках возрастает, и устьица открываются. Устьица клетки закрываются, когда калий снова уходит из замыкающих клеток. При недостатке калия этот механизм нарушается, что приводит к повышенной непродуктивной транспирации.

Внесение удобрений

В течение вегетации кукуруза потребляет с одного гектара почвы около 270 кг K₂O. Наиболее высокая скорость потребления калия у кукурузы — июнь — июль. В это время культура усваивает около 90% общей потребности в калии, к тому же должны быть доступны 2/3 общей потребности в магнии, так как в процессе роста растения потребляют ежедневно 2,5 кг/га MgO. Это временно высокое потребление магния нельзя удовлетворить только из почвы, поэтому решающим является некорневое поступление быстрорастворимых форм магния.

Если магний вносят в форме навоза или остатков брожения биогаза, следует уделять особое внимание на возможный антагонистический эффект. Недостатком остатков брожения является абсолютно низкое содержание магния и его недостаточная доступность. Компенсировать это можно с помощью внесения магнийсодержащих калийных удобрений. В технологиях возделывания кукурузы широко применяют сульфат магния (кизерит), внося неглубоко или ленточно в количестве 1-2 ц/га. Внесение хлорсодержащих удобрений ленточно перед посевом, например, в сочетании с NPK-удобрениями или навозом более проблематично. Как показывает опыт, корни кукурузы в затяжные засушливые периоды реагируют довольно чувствительно. Поскольку магний поступает в растение в основном из почвенных растворов, необходима достаточная транспирация. Поэтому при высокой влажности воздуха, а также в случае высыхания почвы на листьях кукурузы часто проявляется хлороз. В этом случае рекомендуется опрыскивание сульфатом магния, разбавленным водой, одновременно с обработкой против гельминтоспориозной пятнистости.

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2013 г., №11).