Магний: почему этого элемента не хватает озимым злакам?

При неравномерном развитии озимых злаковых культур весной европейские агрономы советуют обратить внимание на возможный дефицит магния. Он характерен для регионов, где наблюдалось переувлажнение полей осенью. Поскольку в России многие регионы также столкнулись с избыточными осадками, мы подготовили информацию на основе рекомендаций экспертов по тактике действий в условиях дефицита этого микроэлемента.

Почему это важно? Недостаток магния может проявляться на ранних стадиях развития зерновых культур, потом визуально он не заметен, но нехватка этого микроэлемента пагубно сказывается на урожайности и качестве продукции.

Поэтому при планировании минерального питания надо помнить, что большое значение имеет сбалансированное снабжение почвы элементами питания, включая магний, который в злаках так же важен, как фосфор и калий.

Какая связь между переувлажнением и обеспеченностью магнием? Обильные осадки вымывают питательные вещества – в первую очередь магний – из верхних в более глубокие слои почвы. Поэтому при планировании внесения удобрений нужно обращать внимание на состояние озимых злаковых культур на переувлажненных полях, чтобы обеспечить их достаточным количеством доступного магния.

Проблема может появится там, где не удалось качественно провести обработку почвы. Из-за этого плохо развивается корневая система растений. Поскольку магний пассивно всасывается с влагой, концентрация этого питательного вещества в почвенном растворе имеет решающее значение. Если низкая концентрация микроэлемента привела к снижению его усвоения растениями осенью, весной дефицит только усугубляется.

Ученые пишут, что микроэлемент представлен в почве ионом Mg2+ гидратная оболочка которого состоит из плотно связанной внутренней оболочки из шести молекул воды и второй оболочки, содержащей 12 – 14 молекул воды. Таким образом, магний имеет большую гидратную оболочку по сравнению с кальцием и другими положительно заряженными ионами питательных веществ, поэтому он быстрее вымывается из почвы, его содержание зависит от количества осадков.

Дефицит магния встречается чаще, чем дефицит других питательных веществ на песчаных, подверженных ветровой эрозии почвах из-за чрезмерного вымывания этого элемента питания. Песчаные почвы сами по себе содержат мало магния по сравнению с суглинком.

Градация почв по содержанию и запасу магния, источник: ГлавАгроном

Некоторые факторы могут привести к дефициту магния в растениях.

• Дисбаланс питательных веществ: избыточное количество калия, аммония или кальция может препятствовать усвоению магния.

• Сильно выветренные, кислые и крупнозернистые почвы часто имеют низкую доступность магния. Такие почвы подвержены вымыванию, особенно в регионах с большим количеством осадков. Кроме того, дефицит характерен для почв с низкой ёмкостью катионного обмена.

• Низкая температура может замедлить метаболизм растений, снижая усвоение магния корнями.

Общее содержание магния в растениях в расчете на сухую массу составляет 0,05-0‚5%. Он содержится в клетке в виде свободных или адсорбированных ионов, а также в хелатной форме. В растениях более 50% ионов поступившего магния находится в свободном состоянии, остальное количество выступает как обязательный компонент (15-20% от общего содержания Mg в растении) в различных соединениях, среди которых важное место занимает хлорофилл.

Вынос магния с урожаем сельхоз культур (кг/10 ц основной продукции) составляет:

• ячмень – 3,8;
• озимая пшеница – 3,3;
• озимая рожь – 2,7;
• яровая пшеница – 3,8;
• овес – 3,0.

Зерновые культуры мене требовательны к магнию, чем овощные и пропашные. Об обеспеченности растений магнием в течение вегетации можно судить по результатам растительной диагностики и содержанию магния в отдельных частях растений.

Поскольку магний является компонентом хлорофилла, наиболее очевидным симптомом его нехватки является хлороз. Пожелтение листьев – распространённый симптом дефицита других питательных веществ, но определить, что это дефицит магния, можно по межжилковому хлорозу.

Первые признаки дефицита магния проявляются на старых нижних листьях, так как магний перемещается к новым побегам. По мере развития дефицита хлороз может распространиться и на молодые листья. Со временем, по мере уменьшения количества хлорофилла, некоторые растения могут приобретать красный, фиолетовый или коричневый оттенок. В тяжёлых случаях межжилковый хлороз может привести к некрозу (отмиранию тканей листа), а также к замедлению роста растений.

По мере развития дефицита старые листья становятся более жёлтыми, и на них могут появиться ржаво-коричневые пятна. В отличие от других видов дефицита, молодые листья обычно остаются зелёными и здоровыми до тех пор, пока нехватка вещества не усугубиться.

Магний является важным элементом любых биологических систем и обычно встречается в виде иона Mg2+. Это важный минеральный питательный химический элемент для жизни, который присутствует в каждом типе клеток любого организма.

Например, аденозинтрифосфат (АТФ), основной источник энергии в клетках, должен связываться с ионом магния, чтобы быть биологически активным. То, что называют АТФ, на самом деле – Mg-АТФ. Таким образом, магний играет роль в стабилизации всех полифосфатных соединений в клетках, в том числе связанных с синтезом ДНК и РНК.

Баланс магния жизненно важен для благополучия всех живых организмов, в том числе растений. Микроэлемент является относительно распространённым ионом в земной коре и обладает высокой биодоступностью в гидросфере. Эта доступность в сочетании с полезными и очень необычными химическими свойствами, возможно, привела к тому, что в ходе эволюции он стал использоваться в качестве иона для передачи сигналов, активации ферментов и катализирования.

Первыми признаками дефицита магния у растений является снижение скорости фотосинтеза. Это связано с центральным положением иона Mg2+ в молекуле хлорофилла. Более поздними последствиями являются значительное замедление роста и снижение репродуктивной способности.

В фотосинтезирующих организмах Mg2+ играет жизненно важную роль, являясь координирующим ионом в молекуле хлорофилла. Эта роль была открыта Ричардом Вильштеттером, который в 1915 году получил Нобелевскую премию по химии за открытие структуры хлорофилла.

Ученые определили, что Mg2+ присутствует в высших растениях в количестве порядка 80 мкмоль на 1 г⁻¹ сухой массы. Количество Mg2+ варьируется в разных частях растения. Mg2+ может накапливаться в клетках сосудов, а в случае дефицита у многих видов растений перераспределяется со старых листьев в новые.

Стенки и мембраны растительных клеток содержат большое количество отрицательных зарядов, это является ключевым фактором поглощения катионов корневыми клетками. Но ученые отмечают, что Mg2+ относительно слабо связывается с этими зарядами и может быть вытеснен другими катионами, препятствуя поглощению и вызывая дефицит в растении.

Как строительный элемент хлорофилла он отвечает за образование сахаров (ассимилятов) и загрузку флоэмы (связок в растении, ответственных за транспортировку веществ) ассимилятами.

Растения, достаточно обеспеченные магнием, всегда имеют более развитую корневую систему. Благодаря активному перемещению усвояемых веществ, магний обеспечивает лучший налив зерна у зерновых культур.

Для обеспечения растений магнием необходимо также обращать внимание на содержание в почве питательных веществ – антагонистов. Они негативно взаимодействуют с магнием, препятствуя его усвоению растениями.

Европейские фермеры, опираясь на практику, пишут, что этому может способствовать внесение высоких доз навоза, а также минеральных удобрений. Например, применение калийных удобрений, несмотря на достаточное содержание магния в почве, может вызвать дефицит этого микроэлемента у растений.

Калий усваивается растением из почвенного раствора и транспортируется в растение тем же путем, что и магний, и, соответственно, может вытеснять магний.

Помимо антагонизма калия и магния, существует также антагонизм между аммонийным азотом и магнием. Таким образом, при внесении аммонийных минеральных туков или навоза необходимо вносить водорастворимый магний, чтобы избежать его дефицита. То же самое относится и к щелочным почвам с высоким содержанием солей кальция (извести).

Обеспечению растений магнием способствует:

• внесение магниевых и магнийсодержащих минеральных удобрений под каждую культура севооборота в соответствии с ее потребностями;

• применение органических удобрений, в которых есть магний в количестве 0,01-0,09%;

• известкование почв магнийсодержащими известковыми удобрениями.

Распространенным магнийсодержащим удобрением является доломитовая мука, внесение которой в полной дозе при известковании кислых почв, полностью обеспечивает потребность ряда сельхозкультур в этом элементе.

• При применении магнийсодержащих удобрений под зерновые нужно учитывать, что увеличение дозы магния под озимые зерновые культуры (более 40-60 кг/га) не ведет к росту урожая.

• При применении высоких доз калийных удобрений и известковании почв важно соблюдать баланс K, Ca, Mg. Нарушение соотношения может привести к недостатку магния для растений.

Недавние исследования Кильского университета имени Кристиана Альбрехта (Германия) показывают, что растения, обработанные сульфатом магния, лучше переносят стресс. При этом в растениях активнее вырабатываются ферменты специфичные для снижения стресса, и, следовательно, они лучше переживают неблагоприятные условия. Хотя ученые отмечают, что главную роль в этом процессе играет сера, а не магний.

Исследования на растениях сладкого перца показали, что при обработке сульфатом магния они лучше накапливали сахар в результате фотосинтеза в плодах. Также снизился уровень заражения тлей, улучшилось плодоношение.

Что касается влияния магния на урожайность зерновых, то прибавка урожая по некоторым данным может составить от 2 до 6 ц/га.

Также есть исследование, согласно которому плюс к урожаю позволяет получить совместное применение азотно-фосфорных минеральных удобрений и листовой подкормки. Прибавка к контролю была на 0,05 – 0,08 т/га выше, чем сумма прибавок от их раздельного внесения.

Не стоит забывать, что признаки магниевого голодания у зерновых проявляются в начале роста, но по мере развития корневой системы исчезают. При этом недостаток магния в начале вегетации может отрицательно сказаться на сборах зерна. Надеемся, что наши советы помогут получить высокий урожай зерновых с этом году.