Марганец: как избежать негативных последствий дефицита?

13.04.2022
Удобрения
605
Г. Сафрановская
Фото:Г. Сафрановская
Симптомы марганцевого голодания.

Известно, что потребность культур севооборота в микроэлементах составляет от нескольких грамм до нескольких килограмм на гектар. Однако даже незначительный их дефицит в критические периоды роста культур может впоследствии тормозить развитие растений, а при резко выраженном дефиците доступных форм микроэлементов в почве культуры заболевают, требуя срочного вмешательства.

Предугадать вероятный дефицит конкретных микроэлементов для растений сложно, даже на основе знания уровня обеспеченности ими почвы. Поэтому часто микроудобрения применяют наугад, на основе общих рекомендаций, которые иногда помогают наиболее полно реализовать потенциал урожайности. Каждый из микроэлементов отличается индивидуальным характером поведения в почвах и окружающей среде. Отдельного внимания заслуживает знание роли соединений марганца в обеспечении жизнедеятельности живых организмов. Всё начинается с правильной оценки диагностики.

Значимый участник фотосинтеза и усвоения азота

Марганец (Mn) – жизненно необходимый микроэлемент для роста и развития растений, поскольку его соединения принимают активное участие в важнейших окислительно-восстановительных процессах синтеза органического вещества. Бывают случаи, когда минеральных удобрений вносят много, а урожайность и качество продукции не растут.

Разнообразная физиологическая роль марганца связана с тем, что под влиянием разных факторов он легко меняет свою валентность, вследствие чего является компонентом множества ферментов, выполняющих в живых организмах многочисленные функции.
Г. Сафрановская
Фото:Г. Сафрановская
Симптомы недостатка марганца в растениях

Физиологическая роль марганца в растениях связана с деятельностью окислительных ферментов – оксидаз. При недостатке марганца потребление кислорода молодыми проростками резко снижается. Он участвует в процессе фотосинтеза, способствуя образованию в растениях хлорофилла, способен повышать фотосинтетическую активность даже при недостатке света. Марганец активизирует процессы белкового обмена, ускоряет развитие растений и созревание семян, увеличивает потребление растениями фосфора и кальция, повышает устойчивость посевов к полеганию. Установлено положительное действие элемента на синтез и содержание сахаров в листьях сахарной свёклы и пшеницы.

Марганец повышает усвоение растениями нитратного и аммиачного азота. При этом на фоне нитратного азота он ведет себя как восстановитель, а на фоне аммиачного – как сильный окислитель (окисляет аммиак). Поэтому в условиях дефицита марганца нарушается работа ферментной системы, восстанавливающей нитратный азот, что вызывает нежелательное накопление нитратов в растениях.

Симптомы недостатка марганца в растениях

Поскольку марганец не отличается высокой мобильностью в растениях (накапливается в старых листьях), то его недостаток определяют по состоянию молодых и средних листьев. Симптомы дефицита марганца на разных культурах разные. У требовательных к марганцу злаковых культур его недостаток вызывает заболевание серой пятнистостью. Признаки дефицита Mn усиливаются при низкой температуре воздуха и высокой влажности почвы, что отмечается весной или осенью.

Для всех видов зерновых типичным признаком дефицита Mn являются загнутые зеленые листья из-за ослабления зоны в середине листовой пластины.

Из всех зерновых культур наиболее остро на недостаток марганца реагирует овёс, на листьях которого появляются сухие бело-серые пятна. На молодых и зрелых листьях ячменя также образуется некроз в виде полос.

«Серая пятнистость» – признак дефицита марганца на растениях овса (© 2015 DAFWA)

Критический уровень недостатка марганца в период вегетации большинства культур составляет менее 25 мг/кг, при оптимальном содержании для зерновых культур до 80 мг/кг, для кормовых – до 120 мг/кг сухой массы (Ковальский В.В.). По другим данным, оптимальная концентрация марганца в растениях, выращенных на дерново-подзолистой почве, находится в пределах 55-75 мг/кг, а токсичная концентрация элемента для большинства растений составляет 500 мг/кг сухой массы.

Установлено, что для нормального функционирования растений требуется определенное соотношение между железом и марганцем – Fe : Mn = 1,5 : 2,5. Если оно меньше – проявляются патологические симптомы недостатка железа, если больше – симптомы недостатка марганца.

Наиболее негативное влияние на урожайность зерновых оказывает недостаток марганца в фазу колошения, когда потребность в нём возрастает. Поэтому на проблемных полях, где потребность озимых зерновых в марганце особенно высокая – рекомендуется своевременное проведение нескольких некорневых подкормок посевов, начиная с осени (в фазу 3-4 листа), чтобы улучшить перезимовку. Затем некорневую подкормку марганцем повторяют весной в начале фазы трубкования (ВВСН 29-32), а последнюю проводят в фазу «флаг-листа» – начало колошения (ВВСН 49-51).

Если вдобавок к марганцу почвы участка ещё бедны медью и цинком, то совместное применение указанных микроэлементов улучшит усвоение марганца. Таким образом, на посевах зерновых колосовых при некорневой подкормке марганцем, цинком и медью во избежание конкуренции при поглощении через листья следует исходить из их потребности и включать в соотношении Mn : Zn : Cu = 3 : 2 : 1

На листьях картофеля дефицит марганца проявляется в виде хлорозных пятен и точечного некроза. В зарубежных странах болезни марганцевого голодания проявляются у сахарной свёклы (пятнистая желтуха) и гороха (болотная пятнистость семян).

Г. Сафрановская
Фото:Г. Сафрановская
Проявление недостатка марганца на листьях томата

Сложнее распознать скрытый недостаток марганца, который помогает выявить анализ растений. При этом потребность в марганце меняется в зависимости от фазы развития культуры и внешних условий: температуры, увлажнения и т.д. Для устранения дефицита марганца необходимо понять причины, вызвавшие его.

Содержание марганца в растениях

Соединения марганца широко распространены в окружающей среде, при этом наличие в почве растворимых соединений марганца и его доступность культурам – разные понятия. В почве марганец находится преимущественно в форме 2-, 3- и 4-валентных соединений, причем наибольшей подвижностью и доступностью обладают соединения двухвалентного марганца.

Марганец активно поглощается из почвы растениями. Признаки различного поступления марганца из почвы в растения отчётливо видны в поле на посевах зерновых колосовых. Обычно по ходу технологической колеи растения приобретают более насыщенный тёмно-зеленый оттенок, что свидетельствует о происходящих в почве восстановительных реакциях (ограниченная аэрация), переводящих соединения почвенного марганца в более доступные для растений формы.

Разные культуры, выращенные на одной и той же почве, для своего развития нуждаются в различных количествах марганца, при среднем его содержании в растениях 0,001%. Наиболее чувствительны к марганцу зерновые, рапс, сахарная свёкла, картофель, лён-долгунец, люцерна, кукуруза, плодовые и ягодные культуры.

По данным маршрутных исследований белорусских учёных установлено, что содержание марганца в сельскохозяйственной продукции, полученной в хозяйствах республики, колеблется в следующих пределах:

  • в клубнях картофеля – 3,2-8,1 мг/кг,
  • в зерне кукурузы – 3,3-9,1,
  • в зерне ячменя – 7,7-17,2 мг/кг сухой массы.

В зерне пшеницы и тритикале средневзвешенное содержание марганца соответствует нижним границам оптимальных значений – 20-29 мг/кг сухой массы, при диапазоне возможных концентраций от 8,3 до 52,7 мг/кг. Более высокое средневзвешенное содержание марганца отмечается в зеленой массе кукурузы – 18-51 мг/кг, разнотравье – 118 мг/кг, многолетних бобовых и злаковых травах – 47,3-143,0 мг/кг сухой массы (Рак М.В.). Следует отметить, что оптимальным содержанием марганца в период цветения у тимофеевки луговой считается 115-145 мг/кг сухой массы, но при сушке сена на земле теряется 12% марганца.

Количество марганца в растениях и общий вынос его с урожаем культур сильно меняются в зависимости от свойств почвы, что важно учитывать в производстве растениеводческой продукции. Так, средний вынос марганца из почвы сахарной свёклой достигает 600-700 г/га, а зерновыми культурами – 120-140 г/га.

От содержания марганца в почвах и растениях зависит микроэлементный состав, качество и экологическая безопасность продукции.

Содержание форм марганца в почвах. Изменчивость поведения

Почвы значительно различаются между собой по содержанию соединений марганца. Подвижные формы марганца от его общих запасов составляют 10-30%. Содержание общего марганца в почвах колеблется от 43 до 1800 мг/кг, обменного марганца – от 0 до 80 мг/кг почвы, причем больше всего обменного марганца содержат кислые дерново-подзолистые почвы.

К активным формам почвенного марганца относят три группы соединений: водорастворимый марганец, обменный и легко восстанавливаемый, между которыми существует подвижное равновесие. Растения для питания используют из почвы преимущественно водорастворимый и обменный марганец в виде 2-валентных ионов (Mn2+).

Кларк марганца в почвах составляет 850 мг/кг (Иванов, Кашин, 1998), а предельно допустимая концентрация (ПДК) – 1500 мг/кг (ГН 2.1.7.2041-06). Предельно допустимая концентрация подвижного марганца в почве – более 200 мг/кг, а в дерново-подзолистых почвах в среднем содержится 25-60 мг/кг подвижного марганца.

Несмотря на значительное количество марганца в дерново-подзолистых почвах (0,1-0,2%), большая его часть находится в них в виде труднорастворимых окислов и гидратов окислов. Наиболее бедными по содержанию марганца являются торфяные и песчаные почвы. С агрономической точки зрения наибольший интерес представляет не столько общее содержание марганца в почве, сколько содержание его подвижных форм, доступных культурам в период вегетации.

Содержание подвижного марганца в почве существенно меняется в течение вегетационного периода: более высокое отмечается в ранневесенний и осенний периоды, что связано с большим содержанием влаги в почве. Исследования учёных показали отсутствие четкой зависимости между содержанием валового и подвижного марганца в почвах и его содержанием в растениях.

В литературе приводятся данные об уровне активного марганца в почве, обеспечивающем нормальное питание растений:

  • при рН 6,0 – около 25 мг/кг,
  • при рН 6,0-6,5 – 50 мг/кг.

Верхние гумусовые горизонты богаче этим элементом, что указывает на биогенную аккумуляцию марганца в почве.

Что может ограничивать поступление марганца в растения?

Установлено, что доступность соединений марганца из почвы снижается:

  • на известкованных почвах при показателях обменной кислотности рН выше 6,0,
  • при увеличении содержания в почвах гумуса,
  • при росте содержания кислорода вследствие засухи или недостаточного обратного уплотнения почвы.

Поэтому на рыхлых почвах с хорошей буферной способностью следует качественно прикатывать почву после посева. Этот приём необходимо проводить ранней весной, а также на глубоко промерзающих торфяных почвах.

С физико-химической точки зрения растворимость почвенного марганца определяется окислительно-восстановительным режимом почвы. Восстановительные процессы (плохая аэрация и избыточное увлажнение почвы.) способствуют восстановлению соединений Mn до 2-валентной формы, что повышает его растворимость.

Окислительные процессы (усиленная аэрация) – переводят соединения Mn в менее доступные 3- и 4-валентные формы. Исходя из этого, содержание подвижных форм марганца в одной и той же почве может быстро меняться в зависимости от условий. В условиях избыточного увлажнения создаются анаэробные условия, которые усиливают восстановительные процессы, увеличивая содержание доступного марганца. Поэтому на орошаемых землях марганец не вносят. В итоге получается, что окислительные условия снижают доступность марганца, а восстановительные – способствуют росту его доступности для растений. Подвижность марганца в почве также повышается при внесении аммиачных форм азотных удобрений.

В сухую погоду на почвах с рН 6,0-7,0 доступный 2-валентный марганец переходит в 3- и 4-валентные формы, труднодоступные растениям. Поэтому в засуху эффективность марганцевых удобрений возрастает.

В превращении почвенного марганца важное место занимает почвенная микрофлора. Окисление 2-валентного марганца является следствием активизации микробиологической деятельности в результате снижения кислотности почвы под влиянием известкования. В результате этого существенно возрастает биомасса микроорганизмов, которые включают марганец в состав своего тела (биологическое поглощение).

Таким образом, содержание Mn в почвенном растворе зависит от окислительно-восстановительного потенциала, реакции среды, увлажнения и уровня плодородия почв. Дефицит марганца наблюдается на рыхлых и легких по гранулометрическому составу почвах, при реакции кислотности почвенного раствора рН более 6,0 (повышенной концентрации в почвах кальция), а также в условиях низких температур при высокой влажности почвы и при засухе в период вегетации.

Продолжение следует...

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2022 г., № 2).

Узнавайте первыми актуальные агрономические новости России и мира на наших страницах

Больше об Удобрениях

Всё об Удобрениях
© 2019 - 2022, ООО «ГлавАграр»
Правила использования GlavAgrar
Разработка сайтаFast&Curious
fncdev