Использование корневой архитектуры для повышения эффективности корней
Перед прочтением статьи давайте сначала разберемся, что такое корневая архитектура, композиция корней, геометрическая конфигурация корневой системы.
Корневая архитектура — обширное понятие, охватывающее пространственное расположение всей корневой системы (длина, угол, ветвление и т. д.), то есть оно включает в себя и физические, и геометрические параметры.
Композиция корней — это соединение, сочетание подземных частей растения, содержательная целостность всех элементов, соотношение корней разного диаметра.
Геометрия корней — более узкое понятие, означающее конфигурацию части корней, угол в плоскости одного ветвления.
Понимание и использование корневой архитектуры для улучшения производительности сельскохозяйственных культур помогает повысить урожайность растений.
Неэффективное поглощение воды и питательных веществ — основной фактор, снижающий продуктивность растений и затрагивающий все аспекты их роста. Корни выступают как связующее звено между растениями и почвой. Геометрическая конфигурация корневой системы, ее архитектура, расположение в пространстве имеют решающую роль в том, насколько эффективно растения могут получать ресурсы из почвы. Композиция корней имеет важное значение для продуктивности и долгосрочной жизнеспособности всех растительных сообществ.
Сельское хозяйство в нашей стране ведется в разных климатических и почвенных условиях. Выращивание одной и той же культуры даже внутри одного региона подразумевает разную технологию возделывания посевов. Как итог такой разности вполне логично, что физиологический ответ растений на неодинаковые условия выращивания будет отличаться.
Многообразие почвенного состава
Очень подвижные почвенные ресурсы, такие как вода, легко перемещаются через почвенные слои и более доступны для растений на глубине. Питательные вещества, которые легко растворяются в воде, будут также уходить в нижние слои, а ресурсы минерального питания в виде маломобильных соединений, наоборот, будут дольше находиться в верхних слоях почвы. Растения формируют корневую систему в зависимости от складывающихся почвенных условий. Если элементы питания доступны в верхнем слое почвы, то основная часть корневой композиции будет располагаться именно в нем. Физиологический ответ растения на недостаток какого-либо элемента или воды будет выражен в углублении, удлинении и изменении геометрии корней. Растения, быстро реагирующие на внешние условия, будут продуцировать более эффективные корневые фенотипы, позволяющие поглощать ресурсы, доступные в определенном почвенном слое.
Реакция корневой системы на недостаток воды и питательных веществ обычно включает в себя усиление роста корней первого и второго порядка и подавление роста боковых корней. При сильном дефиците воды реализуется программа предотвращения засухи, рост корней и их ветвление направлены в участки, более богатые ресурсами.
Оптимальное наличие доступных микро- и макроэлементов в слое почвы, где находятся растения, будет способствовать развитию корневых волосков, которые, в свою очередь, очень важны для усвоения из среды неподвижных питательных веществ, особенно фосфора и калия. Волоски также улучшают проникновение корней в твердую почву, что полезно и при высоком почвенном плодородии, и при низком.
Исходя из этих принципов, отражающих закономерности развития корней, вполне логично предположить, что растения с высокой адаптивной способностью в ответ на сигналы окружающей среды будут особенно полезны при различных технологиях возделывания.
Эффективная корневая система независимо от уровня входных данных
Исследования корневой системы пшеницы, проращиваемой из семян, обработанных препаратами, содержащими седаксан, показали биостимулирующую активность и положительные физиологические изменения в проростках. Это особенно хорошо видно в стрессовых условиях.
Для изучения влияния инсектофунгицида ВАЙБРАНС® Интеграл на корневую архитектуру сотрудники Института защиты семян провели вегетационный опыт с разными почвенными условиями. Растения выращивали в прямоугольных контейнерах в лаборатории искусственного климата с оптимальной окружающей средой. Контейнеры заполнили почвой и сравнили варианты с внесением удобрения и без него. Площадь питания одного растения составляла 27,4 см2, что исключило внутривидовую конкуренцию.
Через 15 дней после посева корни измерили с помощью WinRHIZO — интерактивной системы анализа изображений на основе сканера, которая управляет сканированием, оцифровкой и анализом образцов корней.
Выявлено, что ВАЙБРАНС® Интеграл значительно влияет на укореняемость проростков пшеницы, особенно на увеличение длины корней в отсутствие удобрения — на 32,3 % относительно контроля. Длинная корневая система помогает растению осваивать глубокие почвенные ресурсы.
При внесении удобрения стимулирующий эффект препарата проявляется в уменьшении общей длины корней, но количество корневых волосков на сантиметр корня увеличивается. Такая композиция корней снижает метаболические затраты на исследование почвы, что полезно для роста надземной части растения, поскольку позволяет захватывать больше доступных почвенных ресурсов и накапливать их для обеспечения процессов, происходящих в растительных тканях. Эти данные указывают на изменение растением архитектуры корней с целью приспособления к окружающей среде.
Стимулирование роста корней для быстрой адаптации растений к условиям среды служит эффективным инструментом управления питанием растений и усиленного потребления питательных веществ из почвы, особенно при дополнительных инвестициях на внесение минерального удобрения. Одним из параметров развития проростка служит продуктивность его корневой системы — отношение массы надземного побега к массе корней. Этот показатель демонстрирует, насколько эффективно единица корня поглощает питательные вещества.
Из графика видно, что контрольный вариант не реагирует на внесение удобрения. Растения, обработанные ВАЙБРАНС® Интеграл, выращиваемые без использования удобрений, увеличивали массу корневой системы вследствие поиска питательных веществ в почве. В дальнейшем это может благоприятно сработать при наступлении засухи, так как корни будут залегать в более глубоких горизонтах и будут эффективнее поглощать влагу.
Растения с применением ВАЙБРАНС® Интеграл, выращиваемые с использованием удобрения, уменьшили общую массу корней, но образовали больше корневых волосков в слое, где находилось удобрение. Это способствовало поглощению питательных веществ начиная с ранних этапов вегетации.
Адаптивные корни: ключ к продуктивности растений
В современном сельском хозяйстве корневая архитектура растений становится существенным фактором, определяющим их продуктивность и выживаемость в различных климатических и почвенных условиях.
Понимание корневой архитектуры как важного элемента агрономической практики открывает перед сельским хозяйством новые горизонты. Растения, обладающие высокой адаптивной способностью, могут формировать корневую систему, реагирующую на изменения в окружающей среде. Именно такие растения быстро «обучаются» использовать доступные ресурсы, имеют больше шансов на успешный рост и высокий урожай.
Важным инструментом в этом процессе становятся препараты линейки ВАЙБРАНС®, которые показывают биостимулирующий эффект даже в стрессовых условиях. Исследования подтвердили, что использование данных препаратов способствует увеличению длины корней на 32,3 % в условиях отсутствия удобрений и образованию большего числа корневых волосков при внесении удобрений. Эта адаптация помогает растениям формировать корневую систему на 65,8 % продуктивнее благодаря эффективному поглощению необходимых им питательных веществ.
Благодаря изменению архитектуры корней с помощью препарата ВАЙБРАНС® Интеграл растения могут глубже формировать свои корни, что, в свою очередь, увеличивает их доступ к влаге в засушливые периоды.
ВАЙБРАНС® — не просто научный прогресс, это перспектива для всего аграрного сектора, позволяющая адаптироваться к вызовам современного мира.
