Погодні аномалії, характерні для весняно-літнього періоду в Україні, створюють серйозні виклики у вирощуванні польових культур. Зміщення фенологічних фаз, температурні піки та нерівномірні опади в період активної вегетації значно підвищують ризик втрати врожаю. Особливо це критично для стратегічних культур – кукурудзи та соняшнику, які найбільш чутливі до стресів у фазах формування репродуктивних органів.
У відповідь на ці виклики сучасні аграрії дедалі активніше застосовують антистресові технології: поєднання підживлення разом з біостимуляторами росту шляхом фоліарного внесення. Ця публікація зосереджується на комплексному підході до побудови ефективної антистресової стратегії на прикладі кукурудзи й соняшнику з акцентом на фізіологію стресу, фотосинтез та формування біомаси.
ФАЗА АКТИВНОЇ ВЕГЕТАЦІЇ – ФУНДАМЕНТ ПРОДУКТИВНОСТІ
Формування потенціалу врожайності польових культур відбувається ще до цвітіння, коли закладається листкова поверхня, формується активна коренева система, відбувається інтенсивне накопичення пластичних речовин. Фізіологічна відповідь рослини на температурний стрес та дефіцити вологи включає зниження тургору, порушення фотосинтетичної системи, гальмування ферментної активності, що разом призводить до недобору біомаси. Тому ключове завдання – мінімізувати ці втрати, підтримати фотосинтез, покращити використання вологи (WUE) та зберегти потенціал репродуктивних органів.
ПІДХОДИ ДО АНТИСТРЕСОВОГО ЗАХИСТУ
МІКРОЕЛЕМЕНТИ – КЛЮЧ ДО СТРЕСОСТІЙКОСТІ
Мікроелементи мають критичне значення у стійкості до стресу, зокрема, в період обмеженої доступності елементів із ґрунту через посуху або високу температуру. Цинк (Zn) активує синтез ауксинів і сприяє інтенсивному росту вегетативної маси та кореневої системи. Бор (B) забезпечує ріст клітин, запилення, транспортування вуглеводів. Марганець (Mn) бере участь у фотолізі води, підтримуючи стабільність фотосинтетичного апарату.
ФІЗІОЛОГІЧНА ПІДТРИМКА БІОСТИМУЛЯТОРАМИ
Біостимулятори підвищують стійкість, активізуючи природні захисні механізми рослин. В умовах посухи закриття продихів обмежує поглинання CO2, перешкоджаючи фотосинтетичному транспорту електронів і збільшуючи виробництво активних форм кисню (АФК). Підвищені АФК визначають окислювальний стрес, пошкоджуючи клітинні мембрани, і порушують ключові метаболічні процеси, такі як транспортування поживних речовин та поділ клітин. Рослини активують природні захисні механізми, щоб протистояти цим стресам, але ці відповіді є енергетично затратними. Рослини витрачають приблизно 50–70 молей АТФ для синтезу кожного моля осмолітів і метаболітів на антиоксидантний захист і стабілізацію внутрішнього середовища. Переспрямування енергії від росту та накопичення біомаси до стресових реакцій призводить до зниження врожайності. Біостимулятори допомагають заздалегідь активувати ці механізми, водночас зменшуючи витрати енергії на відновлення.
Під час водного чи теплового стресу біостимулятори покращують контроль продихів і збільшують накопичення сумісних осмолітів, тим самим стабілізуючи клітинні структури під час несприятливих умов, та мінімізують окисне пошкодження. Забезпечення активними речовинами безпосередньо ключових тканин рослин через позакореневе пом’якшує вплив стресу та підвищує довгострокову стійкість, сприяючи стійким урожаям навіть за екстремальних кліматичних умов.
ЕКСТРАКТИ МОРСЬКИХ ВОДОРОСТЕЙ – ПРИРОДНА РЕГУЛЯЦІЯ РОСТУ
Екстракти бурих водоростей (Ascophyllum nodosum) містять природні регулятори росту, антиоксиданти та осмопротектори, зокрема, бетаїни, ламінарин, альгінову кислоту. Вони стимулюють поділ клітин, утворення хлорофілу та синтез фотосинтетичних пігментів (хлорофілів і каротиноїдів), підвищують стійкість до стресу, а також проявляють низку корисних ефектів, як-от стимулювання активності антиоксидантних ферментів (APX, CAT, POD, SOD), підвищення концентрації сполук регуляції водного балансу. Ці біохімічні зміни покращують фотосинтез, захист від теплового стресу й утримання води, водночас сприяючи росту біомаси і коренів, що в сукупності забезпечує ефективне поглинання поживних речовин та вологи в умовах стресу. Їх внесення у фази активного вегетативного росту кукурудзи та соняшнику показує високу ефективність в умовах спеки й обмеженого зволоження.
АМІНОКИСЛОТИ – ШВИДКИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ БУФЕР
Комплексні препарати з амінокислотами, отриманими з рослинної сировини, характеризуються високою біосумісністю та швидким включенням у метаболічні процеси рослин. Пролін, серин і глутамінова кислота виконують функції осморегуляторів і «регенераторів» після стресу: пролін накопичується в тканинах і знижує точку в’янення; серин бере участь у регуляції водного балансу; глутамінова кислота підтримує баланс азоту в клітинах, необхідного для синтезу інших амінокислот і білків. Деякі амінокислоти, зокрема, гліцин і глутамінова кислота, є основними метаболітами у процесі синтезу хлорофілу. Підвищення концентрації цих амінокислот сприяє збільшенню вмісту хлорофілу в рослинах і забезпечує вищу активність фотосинтетичного апарату. Використання таких препаратів рекомендується при температурних навантаженнях понад 30°C або після проявів пригнічення росту.
Читати по темі: Позакореневі підживлення як стратегія покращення стану ослаблених посівів озимих культур
Кремній (Si) поки не віднесено до життєво необхідних елементів, але він відіграє важливу роль у підвищенні стійкості рослин до абіотичних стресів. Він здатен накопичуватись в епідермісі листків, зменшуючи транспіраційні втрати, стабілізуючи роботу продихового апарату та зміцнюючи клітинні стінки. За умов високої сонячної радіації кремній сприяє зниженню температури листкової поверхні на 3–5°C, що є критично важливим для збереження фотосинтетичної активності в періоди тривалої дії теплового стресу. Його дія проявляється особливо ефективно в комбінації з екстрактами морських водоростей і амінокислотами, посилюючи загальну антистресову стійкість рослин.
ДОСВІД ЕФЕКТИВНОСТІ БІОСТИМУЛЯТОРІВ
Попри різноманітність складу та механізмів дії, біостимулятори мають спільні фізіологічні та молекулярні ефекти. Одним із основних є регуляція осмотичного балансу та активізація антиоксидантних ферментів. Ці осмолітні й захисні сполуки стабілізують тургор клітин і захищають макромолекули в умовах стресу.
Підвищення температури значно знижує інтенсивність фотосинтезу та гальмує біосинтетичні процеси: для кукурудзи негативні наслідки проявляються при перевищенні 30°C, а для соняшнику оптимальною температурою для фотосинтезу й накопичення олії є 27°C.
Одним із ефективних способів підтримання фотосинтетичної активності, а отже, продовження накопичення асимілятів, є зниження температури листкової поверхні. Листкова температура є надійним індикатором рівня стресу, і її зниження позитивно корелює з ефективністю фотосинтезу та рівнем транспірації. Дослідження показують, що позакореневі обробки біоактивними речовинами сприяють охолодженню листків, що підтверджується тепловізійними знімками (рис. 1).
Дослідження Миколаївського національного аграрного університету засвідчили позитивний вплив препаратів ТМ Квантум на температуру листя та врожайність соняшнику. У контрольному варіанті температура листків становила 32,6°C, тоді як обробка комплексом калію, мікроелементів, амінокислот і кремнію знижувала її до 26,4°C (рис. 2). Це створювало сприятливі умови для фотосинтезу та забезпечувало істотне зростання врожайності, що сприяло підвищенню врожайності на 7,6–20,7% (2,1–5,7 ц/га) порівняно з контролем.
Іншими дослідженнями Інституту фізіології рослин і генетики НААН підтверджено позитивний вплив позакореневих підживлень біостимуляторами Квантум Аміномакс (амінокислоти) та Квантум СіАмін (екстракт морських водоростей) на антиоксидантну систему, фотосинтетичну активність і врожайність озимої пшениці. Обробка стимулювала активність ферментів аскорбатпероксидази (АPX) і супероксиддисмутази (SOD) на 29–46% порівняно з контролем, що свідчить про посилення клітинного захисту від дії активних форм кисню (АФК). Вміст хлорофілу в фазі виходу в трубку зростав на 3–20%, хлорофільний індекс – на 8–10%. Загалом у цьому дворічному польовому експерименті застосування екстракту водоростей забезпечило приріст урожайності озимої пшениці на 9–22%, а амінокислотного препарату – на 4–5%, залежно від сорту та погодних умов. Окремо відзначено вплив на кількість колосків, що є визначальним чинником для формування врожаю.
На полях Чернігівської області обробка кукурудзи препаратом Квантум Аміномакс перед термічним піком подвоїла активність ферменту АPX та збільшила рівень SOD на 35% порівняно з контролем. При комбінованому внесенні амінокислот і кремнію активність АPX зросла на 80%, а SOD – у 2,4 раза. Урожайність при цьому збільшилася на 7,5–8,3 ц/га.
ВИСНОВКИ
Фази активної вегетації до цвітіння – критичний період, коли формуються репродуктивні органи та потенціал урожаю. Застосування фоліарних обробок з мікроелементами, екстрактами водоростей, амінокислотами та кремнієм дає змогу знизити шкоду від температурного і водного стресу, стабілізувати фотосинтез і транспірацію, зберегти функціональність листкової поверхні. У сезоні 2025 року своєчасна реакція та комплексна антистресова стратегія будуть вирішальними для збереження продуктивності культур. Інтегроване застосування фоліарного живлення та біостимуляторів допомагає адаптувати рослини до умов кліматичної нестабільності.
Ольга Капітанська, канд. біол. наук, керівник науково-дослідного відділу; Сергій Полянчиков, директор з розвитку, НВК «Квадрат»
Опубліковано в журналі “Агроном”, 2025
