Прогнозируется, что наиболее значительное негативное воздействие глобального потепления на глобальное производство картофеля проявится к концу текущего века. По наиболее пессимистичным прогнозам глобального производства второго хлеба может уменьшиться на 32 процента, в основном из-за снижения урожайности в высоких широтах (Восточная Европа и Северная Америка), а также на африканских низменностях. В умеренных широтах и тропических высокогорьях ожидается менее значительное сокращение, хотя и здесь частые засухи наносят ущерб урожаю.
В настоящее время рост и плодородие сельскохозяйственных культур во многом зависят от экологических стрессов, вызванных глобальным изменением климата.
В центральной Европе, юго-центральной Азии, юго-восточной Америке и на юго-востоке Соединенных Штатов периоды высоких температур и засухи становятся все более распространенными.
Применение биостимуляторов с кремнием для защиты урожая от засухи и тепла
Засуха является одним из самых серьезных факторов, влияющих на результативность сельскохозяйственных культур. Стресс от засухи тормозит процесс фотосинтеза и провоцирует окислительный стресс в растениях. Для обеспечения продовольственной безопасности и устойчивого развития необходимо адаптировать методы выращивания к изменяющемуся климату и создавать более устойчивые к стрессам сорта.
Картофель относится к культурам, достаточно чувствительным к засухам. Даже небольшие периоды дефицита влаги могут снизить урожайность.
Тепловой стресс также оказывает негативное воздействие. Воздействие высоких температур на рост картофеля зависит от фазы роста растений, и более раннее воздействие оказывает серьезное влияние на урожай.
Применение биостимуляторов является эффективным и безопасным для окружающей среды методом управления урожаем. В последние годы стало популярным использование определенных микроэлементов в качестве биостимуляторов для повышения устойчивости растений к стрессам в окружающей среде, широко распространен кремний (Si). Он способствует смягчению экологических стрессов у растений при правильном применении.
Несколько исследований выявили разнообразную роль кремния в облегчении абиотического стресса у растений путем контроля различных физиологических, биохимических и молекулярных процессов.
Кремний может быть физическим барьером для растений, улучшает взаимодействие растения с водой, регулируя впитывание воды корневой системой и испарение. Он усиливает поглощение питательных веществ, увеличивает скорость фотосинтеза за счет повышения уровня фотосинтетических пигментов и активности ферментов, связанных с процессом фотосинтеза, а также регулирует производство фитогормонов.
Кроме того, кремний влияет на работу антиоксидантных ферментов и экспрессию генов, ответственных за устойчивость к стрессу, в конечном итоге помогая сократить окислительный стресс у растений.
Кремний можно наносить на листья, применять для корневого питания или вносить в почву. Внекорневое внесение кремния оказывает более ярко выраженный биостимулирующий эффект, чем внесение в почву.
Формы кремния, используемые для внекорневого внесения, включают силикаты (например, силикат натрия, силикат калия, силикат кальция или силикат аммония); стабилизированную ортокремниевую кислоту; и наночастицы кремния.
Самыми распространенными соединениями кремния для внекорневого внесения являются силикат калия и силикат натрия. Стабилизированные силикаты – новая форма кремния, предназначенная для подкормок однолетних культур.
Исследования подтверждают, что кремний смягчает стресс, вызванный засухой, у растений. Например, листовое внесение кремния в условиях засушливости увеличило урожайность пшеницы на 10–27%, риса на 10–45% и урожайность кукурузы на 15–42%.
Одноводные растения накапливают больше кремния, чем двудольные. В текущий момент понимание влияния кремния на рост картофеля остается частично ограниченным. Большинство экспериментов проводились в контролируемых условиях в теплице или как однолетние эксперименты в тропических, умеренных, засушливых и полузасушливых климатических условиях.
Хотя картофель является не самым активным накопителем кремния, внекорневое внесение показывает положительные результаты.
В тропическом климате Бразилии использование кремния внекорневым способом (например, силикат калия; стабилизированная кремниевая кислота) привело к увеличению урожайности коммерческого картофеля на 14–40%. Эффективность увеличения урожайности кремнием зависит от сорта картофеля, местоположения и формы кремния.
В умеренном морском климате в Нидерландах кремний, нанесенный на листья (стабилизированная кремниевая кислота), увеличил урожайность картофеля на 6,5%, в то время как в засушливом климате Ирана кремний (наночастицы силиката натрия; кремний) увеличил урожайность картофеля на 10–56% в зависимости от степени стресса от засоления.
В полувлажном климате Кении кремний (например, ортокремниевая кислота) увеличил урожайность картофеля на 56%.
Раннее исследование в умеренном климате Польши показало, что кремний, нанесенный на листья (ортокремниевая кислота), увеличил урожайность картофеля на 6,4–17,6% в зависимости от числа обработок.
Еще одно исследование в Польше выявило, что внесение кремния через листья (например, силикат натрия) повысило урожайность раннего картофеля на 8,6–50% в зависимости от условий роста.
В рамках нового польского эксперимента исследователи Ванда Вадас и Томаш Кондрачук из Института сельского хозяйства и садоводства, Факультет сельскохозяйственных наук Университета в Седльце предложили гипотезу, согласно которой внекорневое внесение кремния должно способствовать улучшению роста картофеля в неблагоприятных гидротермальных условиях, увеличивая долю ассимиляционных органов в общей массе растения, соотношение площади листьев и удельную площадь листьев, а также содержание хлорофилла в листьях, что, в свою очередь, должно привести к повышению урожайности раннего картофеля.
