Подходящият хранителен режим намалява вредното влияние на абиотичните фактори върху растителните организми
Дефицитът на влага значително намалява постъпването и транспортирането на хранителни вещества, които се абсорбират от растенията с водата, както с масовия ток, така и чрез дифузия. Съчетанието от негативно въздействие на различни екологични стресове с нарушен хранителен режим води до значително намаляване продуктивността на селскостопанските култури. Съвременните технологии позволяват редица начини за повишаване на стресоустойчивостта, намаляване на загубите от дефицит на вода и минимизация на вредното въздействие на водния стрес на растенията. Работеща стратегия в това отношение е балансираното хранене на растенията, което повишава ефективността от използването на наличната вода и дава възможност за съхраняване на добивния потенциал на културите.
Реакция на растенията при суша
При недостиг на влага при обмяната на веществата в растенията протичат значителни изменения. Съдържанието на свободна вода в клетките намалява и се повишава концентрацията на клетъчния сок. Пропускливостта на мембраните се увеличава и намалява активността на ензимите; структурата на протеините и други полимери се нарушава, което накрая води до тяхната денатурация. Хидролизата на различните органични вещества започва да преобладава над техния синтез. Започва натрупване на нискомолекулни протеини, усилва се разпадът на полизахаридите и се увеличава концентрацията на разтворимите въглеводороди. От една страна, увеличаване съдържанието на тези осмотично активни вещества способства за повишаване концентрацията на клетъчния сок във вакуолите и за увеличаване на осмотичното налягане, а оттам и по-голямо постъпване на вода. От друга страна, съставът на клетките се изменя, значителна част от йоните излиза от тях, което води до потискане синтеза и инактивацията на ензимите. Накрая се нарушава балансът между производството на активните форми кислород (АФК) и защитните антиоксиданти, причинявайки тяхното натрупване, което води до окислително увреждане на протеините, мембранните липиди и други клетъчни компоненти.
В резултат на тези деструктивни процеси започва задържане на растежа на растенията, вследствие инхибиране на клетъчното делене. Ограниченото постъпване на вода затормозява фотосинтезата на растенията, което се изразява в затваряне на устицата и намаляване постъплението на въглероден диоксид, а също в нарушаване структурата на митохондриите и синтеза на хлорофил. Не на последно място в сухо време се натрупват токсични продукти от обмена в клетките.
Механизмите на толерантност осигуряват на растенията оцеляване и растеж при нисък воден потенциал. Хранителните вещества играят много важна роля за растенията в повишаване ефективността от използването на водата и сухоустойчивостта им в условия на ограничено водоснабдяване. И най-важното, осигуряването на растенията със съответстващите макро- и микроелементи, дори в условията на силно въздействие на неблагоприятни фактори, позволява да се получат стабилни и високи добиви.
Роля на хранителните вещества
Оптималното осигуряване с макроелементи и особено своевременното им постъпване има решаващо значение за повишаване ефективността на използване на влагата от растенията. Известно е, че на фона на азотен и фосфорен дефицит намалява способността на клетките на корените към поглъщане на вода и хранителни вещества. Осигуряването на калий смекчава последствията от воден стрес чрез регулиране отварянето и затварянето на устицата, намалява транспирационните загуби на влага, поддържа осмотичното налягане, тургора на клетките и активността на ензимните системи.
Високоефективно се оказва внасянето на силициеви препарати в условия на засушаване. Силицият подобрява ефективността от използване на водата и стимулира антиоксидантните системи на защита. Увеличаването на синтеза на антиоксидантите и намаляването на генерирането на АФК водят до намаляване на фотоокислителното увреждане, поддържат целостта на мембраните на хлоропластите и усилват толерантността на растенията към суша. Образуването на биосилициеви структури в клетките на епидермиса на листата възпрепятства загубата на вода поради намаляване на кутикуларната транспирация, диаметъра на устицата в условията на суша и намалява температурата на листната повърхност.Освен това подхранването със силиций води до увеличаване обема и теглото на кореновата система и подобрява поглъщането на влага.
Цинкът играе важна роля в регулацията на устицата и баланса на йоните в растителните клетки. Освен това елементът е кофермент за синтеза на триптофан, предшественик на ауксина. Повишаване нивото на ауксин подобрява растежа на корените, което от своя страна повишава устойчивостта към суша. Под действието на цинка се усилва активността на антиоксидантните ензими, което води до намаляване генерацията на АФК и защитава клетките от окислителни увреждания.
Медта смекчава неблагоприятното въздействие на водния стрес чрез подобряване обмена на азота, стимулирайки образуването на фенолни съединения и лигнин. Лигнинът повишава устойчивостта на клетъчните стени и предотвратява увяхване.
Листното подхранване с бор способства транспорта на захарите в растителния организъм, увеличава броя на цветовете, подобрява образуването и фертилността на прашеца.
Борът стимулира синтеза на хетероауксин и лигнин, усилва диференцирането на ксилема. Неговото приложение активира антиоксидантната система на растенията.
Молибденът също влияе съществено за повишаване на сухоустойчивостта на растенията. Молибденовите ензими участват в биосинтеза на абсцизовата киселина – фитохормон, който регулира работата на устицата. Неговото натрупване способства намаляване загубата на вода, активира регулируемите стреса гени и облекчава стреса от суша.
Ефективни за повишаване сухоустойчивостта на растенията са листните подхранвания с торове на основата на екстракти от морски водорасли и аминокиселинни препарати. Те съдържат компоненти, способстващи формирането на добре развита коренова система и повишено използване на влагата. Антистресовото действие се проявява в регулиране работата на устицата и транспирацията, синтеза на антиоксидантни ензими, фенолни съединения и повишаване издръжливостта на клетъчните стени. Всичко това намалява чувствителността на растенията към дефицит на влага. Коригирането на минералното хранене и подготвянето на растенията към условия на суша може да стане чрез листно подхранване със съответните подходящи торове.
Познаването на основните механизми, свързани със стреса по време на суша, дава представа за възможните стратегии за повишаване ефективността от използването на наличните водни ресурси и смекчаване негативното въздействие от недостига на влага. Именно осигуряването на растенията с оптимално ниво от определени хранителни вещества в критичните фази от тяхното развитие е работеща стратегия за повишаване на сухоустойчивостта им и запазване на техния продуктивен потенциал.
