Однією з головних причин недобору врожаю є стреси, що викликаються посухою, жарою, морозом, холодом, надлишком ультрафіолету, забрудненням токсинами та іншими абіотичними стрес-факторами. Саме їх дія призводить до зниження продуктивності за рахунок інгібування росту та фотосинтезу.
Більшість культурних рослин є досить сприйнятливими до абіотичного стресу (ABS) і вимагають оптимальних умов зростання. Проте в умовах зростаючого забруднення біосфери і глобальних кліматичних змін навіть висока техніка землеробства не в змозі компенсувати втрати від абіотичного стресу, які щорічно становлять мільярди доларів.
У зв'язку з цим первинного значення набувають антистресові технології. Їх розвиток відбувається по двох основних напрямах. Перший з них — отримання рослин з більш високою стійкістю до стрес-факторів. Проте традиційні стратегії селекції рослин, толерантних до ABS, є відносно малоефективними, оскільки вони трудомісткі, вимагають багато часу і не піддаються прогнозуванню.
Другий напрям — пошук нових індукторів стійкості рослин до широкого спектру стресових факторів. У рамках цієї стратегії активно ведеться вивчення пестицидів, здатних активізувати в рослинах власні механізми захисту. До їх числа відносяться стробілуріни — порівняно «молода» група фунгіцидів, що мають фізіологічний ефект.
Термін «стрес-менеджмент» включає і замінює наступні поняття відносно цих продуктів:
З метою глибшого розуміння проблеми слід звернутися до аналізу самого поняття «стрес» відносно рослинного організму.
Термін «стрес» був введений в 1936 р. канадським фізіологом Г. Сельє. Він розглядав його як сукупність усіх неспецифічних змін, що виникають в організмі тварини під впливом будь-яких зовнішніх дій (стресорів), котрі включають перебудову захисних сил організму. При цьому організм, незважаючи на зміну свого стану, набуває здатності зберігати відносну стабільність внутрішнього середовища. Цю реакцію Сельє оцінив як адаптивну і назвав генералізованим адаптаційним синдромом.
Здатність до адаптації є найбільш характерною рисою живих організмів, і пристосування завжди виникає у результаті концентрації зусиль. Звідси і назва «стрес» (від англ. stress — напруга).
При цьому крива реакцій у відповідь організму на стресову дію включає три фази («тріада Сельє»): тривоги, адаптації (резистентності) і виснаження. Упродовж тріади формується неспецифічна резистентність (адаптація), але при збільшенні сили ефекту і вичерпанні захисних можливостей організму настає його загибель.
Впродовж усього вегетаційного періоду рослини схильні до негативної дії чинників зов-нішнього середовища. Рослинний організм, як і тваринний, є саморегульованою системою. Отже, стан стресу рослинам також властивий, але він має свої особливості. Тому перенесення теорії стресу на рослинні організми вимагало деякої корекції.
Так, перша фаза тріади у рослин, з урахуванням домінуючих у них реакцій, дістала назву первинної індуктивної стресової реакції. У період проходження цієї фази відбуваються серйозні відхилення у фізіолого-біохімічних процесах рослини, яка проявляє як симптоми ушкодження, так і захисні реакції, спрямовані на усунення ушкоджень. У тому випадку, якщо стресова дія занадто велика, рослина може загинути в першій фазі розвитку стресу. Якщо рослина уціліла, настає друга фаза — фаза адаптації.
У ній воно або адаптується до нових умов, або ушкодження в ньому посилюються. Коли фаза адаптації закінчується, рослини нормально вегетують (але при зниженому загальному рівні процесів). У третій фазі, фазі виснаження (ушкодження), в рослині пригнічуються основні реакції життєзабезпечення, і якщо стрес перевищує порогове значення, рослина гине. При припиненні дії стрес-факторів і нормалізації зовнішніх умов включаються процеси репарації (відновлення), але це не може компенсувати втрат на більш ранніх етапах розвитку.
Стресором може бути будь-який чинник зовнішнього середовища, здатний викликати в організмі ушкодження або навіть призвести до загибелі. Якщо ушкоджуюча дія стресора перевершує захисні можливості організму, то настає смерть.
Здатність рослини переносити дію несприятливих чинників і давати в таких умовах життєздатне насіння називається стійкістю, або стрес-толерантністю.
Для культурних рослин додатково введено поняття агрономічної стійкості, під якою розуміють здатність рослин давати високий урожай у несприятливих умовах.
Загальна стратегія адаптації рослин до різних стресорів передбачає три шляхи. Перший з них — відхід від дії, який забезпечується, наприклад, формуванням поверхневої кореневої системи при браку кисню, опушеністю листя, їх редукцією, обпаданням листя, зміщенням термінів вегетації і тому подібне.
Суха маса підземної частини 100 рослин, г
Якщо відхилитися від стресових дій виявляється неможливим, рослинному організму доводиться використати другий шлях — пристосовуватися до існування в нових умовах. Це можливо або за рахунок гальмування обміну речовин, або метаболічних пристосувань. Добре відомо, що найбільш стійкі рослини — рослини в стані спокою (насіння, цибулини, бульби).
Залежно від походження і характеру дії, стресори розділяють на біотичні й абіотичні. Це розділення дуже умовне, оскільки дія багатьох абіотичних чинників зв'язана з життєдіяльністю збудників хвороб рослин — найсильніших біотичних стресорів.
Абіотичні стрес-фактори обумовлені кліматичними і грунтовими умовами, технологіями, наявністю шкідливих речовин в атмосфері. Вони можуть бути природного й антропогенного походження, і майже завжди діють не ізольовано, а в різних комбінаціях.
Найбільш поширеними абіотичними стресорами є висока і низька температура, брак або надлишок вологи, підвищений рівень ультрафіолетової радіації і присутність шкідливих газоподібних речовин в атмосфері.
Розглянемо, з якими ушкодженнями пов'язана негативна дія стресових факторів для озимих зернових культур в першу половину їх вегетації.
Велика частина території України схильна до перепадів температур, дії морозів і приморозків. При дії холоду (низьких плюсових температур) відбувається втрата тургору листям внаслідок порушення доставки до них води, що призводить до зменшення вмісту внутрішньоклітинної води. Пониження температури провокує зміни і в транспортних процесах: поглинання і постачання у листя NO3 слабшає, а NH4, навпаки, посилюється, призводячи до утворення токсичних продуктів.
Спостерігається в'янення листя, поява некротичних плям, припиняється зростання рослин. Тривала дія низьких температур призводить рослину до загибелі.
При дії морозу (низьких негативних температур) ушкодження рослин обумовлене обезводненням і механічним пошкодженням льодом, що ушкоджує клітинні структури. Обезводнення виникає внаслідок відтягування води з клітин кристалами льоду, що утворюються у міжклітинниках. Ця висушуюча дія льоду, особливо небезпечна при тривалій дії низьких температур, схоже з обезводненням при посусі.
При тривалій дії морозу кристали льоду зростають до значних розмірів і можуть не лише стискати клітини, але й ушкоджувати плазмалему. Ознаки ушкодження виражаються у втраті тургору. Порушується рух води, поглинання речовин коренем, відтік асимілятів у листя.
У сезоні 2014–2015 рр. компанія «Сингента» представляє можливості наших продуктів під брендом Crop Enhancement, або «Удосконалення рослин».
Управління стресами (оптимізація генетичних і включення фізіологічних механізмів стресостійкості) відмічене і раніше, але тільки зараз величезна кількість отриманих матеріалів зі всього світу дозволяє нам заявляти про можливості наших продуктів, як про щось більше, ніж просто захист рослин, як про концепцію формування урожаю через вплив на рослину, а не на шкідливий об'єкт.
До появи першого розгорнутого листа над поверхнею грунту проросток продовжує живитися запасними речовинами насіння, використовуючи з грунту лише вологу, тому виповненість насіння та його посівні якості впливають на схожість у набагато більшому ступені, ніж використання так званих «стимуляторів зростання». Посуха в період сходів призводить до розташування первинної кореневої системи в поверхневому шарі грунту, що посилює шкоду від посухи в подальшому.
Посушливі умови в період сходів обумовлюють недорозвиненість первинної кореневої системи і швидке проходження фаз вегетації на пізніших стадіях — так, кущення може бути не реалізоване, і рослина приступить до наступного етапу — виходу в трубку.
Заглиблений посів (з метою уникнення впливу провокаційного проростання) значною мірою витрачає поживні речовини ендосперму на вихід проростка на поверхню, послабляючи його і залишаючи розвитку коренів мало шансів. Рослинні залишки попередника, що не розклалися, у кореневому шарі створюють негативну мікробіологічну обстановку для розвитку коренів.
Як СЕЛЕСТ ТОП допомагає рослинам?
СЕЛЕСТ ТОП, проникаючи по ксилемі в усі частини проростка, активізує у рибосомах клітин синтез специфічних білків — антистресантів. Механізм активації синтезу антистресантів досить складний, але в цьому випадку СЕЛЕСТ ТОП є «каталізатором» їх виробництва в умовах відсутності самого чинника стресу. Це призводить до превентивного накопичення у рослині специфічних білків, що відповідають за стійкість до основних чинників стресу — посухи, перепадів температури, засолення, підтоплення та ін.
Надалі рослини з накопиченими під дією СЕЛЕСТ ТОП антистресовими білками ефективніше реалізують потенціал урожайності, що виражається у збереженому врожаї, особливо в умовах БУДЬ-ЯКИХ агрономічних стресів.
Встановлено, що дія низьких негативних температур знаходиться, залежно від стану рослин і, зокрема від обводнення їх тканин. Так, сухе насіння може виносити пониження температури –196 °С (температура рідкого азоту).
Це показує, що згубний вплив низької температури принципово відмінний від впливу високої, що викликає безпосередньо згортання білків. Основний ушкоджуючий вплив на рослинний організм здійснює льодоутворення. При цьому лід може утворюватися як у самій клітині, так і поза нею.
Як рослина протистоїть впливу стресу?
Загибель рослин у результаті дії температур нижче 0 °C залежить від генетичної природи організму і від тих умов, в яких він знаходився у період перед морозами. Так, одна і та ж рослина може загинути за температури -5 °C і перенести температуру -40… -50 °C і навіть нижче. Роль коренів не зводиться тільки до того, щоб туди відтікали продукти обміну, гормони, сприяючі ростовим процесам. Важливе значення має те, що клітини кореня виробляють речовини, котрі підвищують стійкість організму проти морозу.
Особливе значення у розвитку стійкості рослин до морозу перед відходом озимини в стан спокою має накопичення сахарози й інших олігоцукрів. У цих умовах утворення цукрів у процесі фотосинтезу йде з достатньою інтенсивністю. Накопичуючись у клітинах, цукри підвищують концентрацію клітинного соку.
Чим вище концентрація розчину, тим нижче його точка замерзання, тому накопичення цукрів стабілізує клітинні структури, зокрема хлоропласти, завдяки чому вони продовжують функціонувати при низьких плюсових температурах. Морозостійкість рослин озимої пшениці позитивно корелює і вмістом цукрів у вузлах кущення. У хороших посівах озимої пшениці в листі в грудні вміст розчинних вуглеводів досягає 18,24 % на суху речовину, а у вузлах кущення — 39,42 %.
У дослідах більш морозостійкий сорт озимої пшениці Миронівська 808 витрачав за зиму всього 10 % вуглеводів, а менш стійкий сорт Безоста 1–23 %. Рослини, що закладають вузли кущення глибоко (3,4 см), як правило, більш морозостійкі, ніж ті, у яких вузол кущення знаходиться близько до поверхні (1,2 см). Глибина залягання вузла кущення і потужність його розвитку залежать від рівня освітленості, якості насіння, способу посіву, обробітку грунту.
Як МОДДУС покращує стресостійкість?
Осіннє застосування МОДДУСу призводить до збільшення об'єму кореневої системи (підвищення рівня зимостійкості) і вмісту цукрів у рослині, що знижує температуру кристалізації води в клітинах, допомагаючи перенести набагато нижчі температури при перезимівлі. Таким чином, знижується загибель рослин в умовах нестійкого снігового покриву або малосніжної зими і зберігається задана густота стояння.
При цьому збільшення об'єму кореневої системи відбувається за рахунок перерозподілу трафіку поживних речовин — вони прямують на зростання і розвиток кореневої системи, а не надземної частини, за рахунок скорочення повздовжнього зростання клітин останньої.
Для збільшення зимостійкості найбільш доцільне застосування МОДДУСу восени на початку кущення культури при нормі витрати 0,2–0,4 л/га і у разі, якщо прогнозований період продовження вегетації перед відходом у зиму становитиме не менше тижня після обробки. При дробному внесенні ефективне застосування 0,2 л/га восени (початок кущення) і стільки ж навесні. Такий прийом допоможе також зберегти пагони кущення, що сформувалися, дозволяючи ним усім стати продуктивними.
Застосування МОДДУСу восени, завдяки збільшенню об'єму кореневої системи, сприяє швидшому поглинанню поживних речовин, у тому числі і азотних добрив, що вносяться як підкормка, котра забезпечує додатковий стартовий ріст ослаблених перезимівлею рослин.
Збільшення сухої маси підземної частини — додаткова гарантія успішної перезимівлі, оскільки доведено, що об'єм кореневої системи суттєво впливає на зимостійкість. Це покращує інтенсивність накопичення цукрів і їх кількість, оптимізує закладення вузла кущення.
Чим раніше проведена обробка, тим вище позитивний ефект від препарату на суху масу кореневої системи. Таким чином, застосування МОДДУСу у кінці кущення практично не має впливу на формування кореневої системи, діючи як ретардант, що необхідно мати на увазі при плануванні обробок.
Збільшення концентрації цукрів у клітинному соку — гарантія виживання вузла кущення при низьких температурах. Для озимих культур важлива наявність сформованого вузла кущення до моменту настання низьких температур, оскільки з весни, як правило, потенціал кущення практично не реалізується. Високий вміст цукрів у клітинному соку в цей період сприяє перенесенню короткочасної весняної посухи і формуванню розвиненої первинної кореневої системи, яка є гарантією утворення вторинної кореневої системи. Недорозвинена коренева система (чи що розвивається у поверхневому шарі грунту) — головна причина недобору врожаю при настанні стресових умов у другій половині вегетації.
Коєфіцієнт кущення озимої пшениці залежно від часу обробок
При застосуванні МОДДУСу, починаючи з фази виходу в трубку до фази GS32 (два вузли над поверхнею землі), підвищення урожайності обгрунтоване перерозподілом поживних речовин таким чином, що у момент формування колосу він отримує усе необхідне для реалізації біологічного потенціалу врожайності. Саме у цей період закладається кількість квіток і колосків у колосі, а МОДДУС перерозподіляє поживні речовини так, що велика їх частина спрямовується на забезпечення розвитку генеративних органів.
Також відбувається вирівнювання стеблестою таким чином, що усі пагони розвиваються рівномірно і зберігається коефіцієнт продуктивного кущення.
Використання МОДДУСу з осені на сортах, що реалізовують потенціал урожайності за рахунок кущення, найбільш виправдане.
МОДДУС не викликає додаткового кущення безпосередньо: він сприяє збереженню сформованих пагонів кущення за рахунок розвиненої кореневої системи рослини.
Використання препаратів лінійки «Удосконалення рослин» не тільки допоможе захистити рослини від хвороб, шкідників та ризику вилягання, але й допоможе суттєво підвищити стійкість рослин до несприятливих умов навколишнього середовища.
