Екстракти водоростей широко використовуються в рослинництві з метою стимуляції росту, підвищення стресостійкості рослин і покращення якості продукції. Найкращі за хімічним складом екстракти отримують з водоростей Ascophyllum nodosum, які збирають на північно-західному узбережжі Європи та північно-східному узбережжі Північної Америки. Цей вид відрізняється високим вмістом біологічно активних компонентів, оскільки росте у припливній зоні і постійно зазнає впливу екстремальних температур, посухи, сольового стресу та високого рівня ультрафіолетового випромінювання.
Acadian Seaplants – одна з найбільших у світі компаній, яка займається збиранням і переробкою морських водоростей. Повністю розчинну та унікальну за своїм хімічним складом витяжку отримують за власною технологією екстракції, яка дає змогу зберегти специфічні біологічно активні речовини, найбільш корисні для застосування у сільському господарстві. Якнайвища якість і стабільність отриманих продуктів забезпечується суворим контролем виробництва.
БІОЛОГІЧНО АКТИВНІ СПОЛУКИ ВОДОРОСТЕЙ
Основним компонентом екстрактів водоростей є карбогідрати (альгінати, фукоїдани, ламінарини, глюкани). Вони можуть становити до 30–40% маси сухої речовини екстракту. Наприклад, альгінати стимулюють ріст рослин, а ламінарини сприяють їх захисту від патогенних мікроорганізмів. Морські водорості багаті на фенольні сполуки. Феноли є вторинними метаболітами, синтезованими при стресі, вони проявляють антиоксидантну активність і захищають клітини від окисного стресу, виконують роль хелатуючого агента при транспорті іонів металів у рослині. Екстракти водоростей також містять у своєму складі амінокислоти та бетаїни, які виконують функцію осмолітів, підвищують стресостійкість. Крім того, екстракти містять біологічно активні вторинні метаболіти, вітаміни та прогормональні сполуки, які є попередниками синтезу фітогормонів.
Науково-виробнича компанія «Квадрат» є офіційним представником канадської компанії Acadian Seaplants в Україні. Лінійка продуктів компанії включає добриво-біостимулятор з екстрактом морських водоростей Квантум СіАмін, вироблене з концентрованої сировини водорості A. nodosum компанії Acadian та два оригінальних продукти Toggle® і Stimplex® канадського виробництва.
Квантум СіАмін – концентроване комплексне добриво-біостимулятор, що містить 21% екстракту водоростей (по сухій речовині) та макроелементи (NPK 7-7-7), застосовується для підтримки гормонального балансу в критичні фази розвитку, підвищення стресостійкості та нормалізації живлення рослин.
Біостимулятор Toggle® (10,0% екстракту морських водоростей по сухій речовині) спеціально розроблений для польових культур, ефективно зменшує негативну дію стресу, стимулює ріст коренів і посилює засвоєння поживних речовин. Препарат має рН на рівні 5,4–6,3, що відповідає оптимальним значенням для більшості бакових сумішей і дозволяє сумісне використання з ЗЗР, особливо чутливих до лужного гідролізу.
Stimplex® – високонцентрований біостимулятор (21,0% екстракту водоростей по сухій речовині) для підвищення врожайності та покращення якості овочевих, плодово-ягідних і горіхоплідних культур. Stimplex® працює на клітинному рівні, модулюючи синтез природних рослинних гормонів та активуючи механізми підвищення стійкісті до стресу, стимулює ріст коренів і покращує живлення.
Перелічені продукти можуть бути застосовані для обробки насіння за технологією In-Furrow, фертигації та на крапельному зрошенні або для позакореневого підживлення різних культур.
Читати по темі: Ефективність різних добрив та особливості їх застосування
Численні дослідження виявили широкий спектр позитивних ефектів від застосування екстракту водоростей. Під їх дією стимулюється стійкість до стресів, коренеутворення, покращується енергія проростання насіння, поліпшується цвітіння, плодоношення та якість продукції, збільшуються терміни зберігання і транспортабельності плодів.
РОЗВИТОК КОРЕНЕВОЇ СИСТЕМИ ТА ПОКРАЩЕННЯ ЖИВЛЕННЯ (NUE)
Екстракти Acadian містять полісахариди, альгінати та інші біологічно активні сполуки, які:
- стимулюють процеси транспорту й асиміляції поживних речовин;
- сприяють колонізації коренів арбускулярними мікоризними грибами;
- підтримують баланс гормонів, сприяють росту коренів і розвитку розгалуженої кореневої системи, утворенню судинних тканин;
- альгінати та фукоїди, які зв’язуються з іонами металів у ґрунті, утворюючи гелеві структури, допомагають утримувати воду і сприяють агрегатоутворенню.
Ця активність сприяє формуванню потужної кореневої системи й окремих кореневих волосків, які виконують функцію поглинання поживних речовин, що в підсумку забезпечує збільшення загальної площі всисної зони кореневої системи та покращення поглинання води і елементів живлення. Ці позитивні ефекти часто посилюються при застосуванні на молодих рослинах або в періоди стресу від посухи.
РЕГУЛЯЦІЯ БІОСИНТЕЗУ ФІТОГОРМОНІВ
Через схожість реакції рослин на внесення водоростей з реакцією, яка спостерігається в результаті застосування фітогормонів, було висловлено припущення, що біостимулятори на основі водоростей функціонують завдяки вмісту фітогормонів. Однак недавно проведені дослідження показали, що, вірогідно, водорості додатково діють завдяки іншим молекулам у складі екстрактів, які стимулюють також ендогенний синтез фітогормонів у рослинах.
Так, було встановлено, що компоненти екстрактів морських водоростей можуть модулювати природні шляхи біосинтезу фітогормонів у рослинах. При аналізі фітогормональних профілів рослинних тканин виявлено збільшення загальної концентрації цитокінінів вже через 24 год після застосування екстракту Аcadian (Wally et al., 2013).
Сині ділянки (рис. 1) демонструють наявність цитокінінів. Розподіл по судинній тканині вказує, що під дією обробки екстрактом Аcadian цитокінін виробляється безпосередньо в рослині, тоді як синтетичні препарати пригнічують їх природний рівень.
Підвищення стійкості до посухи також пов’язують з ендогенним синтезом цитокінінів. В дослідженнях на кукурудзі було відмічено зростання рівня цитокініну під дією позакореневих обробок Аcadian, і ці рослини не зазнали пошкоджень при водному стресі за 30% забезпечення вологою (Rivero et al., 2007).
СТРЕСОСТІЙКІСТЬ
Багатофункціональні сполуки екстрактів Аcadian підтримують фізіологічні функції рослини та сприяють покращенню вологозабезпечення у стресових умовах за рахунок:
- стимуляції ендогенного синтезу антиоксидантів і проліну, захисту хлорофілу під час негативної дії стресу, зміцнення мембран клітинної стінки та запобіганню втрат води в клітинах у стресових умовах;
- регуляції гормонального балансу;
- стимулювання росту коренів, що покращує забезпечення вологою та поживними речовинами;
- підвищення посухостійкості та покращення водообміну завдяки регуляції роботи продихів;
- вмісту природних бетаїнів у екстракті, а також через синтез бетаїну в рослинних тканинах.
За оптимальних умов вирощування під впливом екстрактів покращується провідність продихів, транспорт елементів живлення і води, що дає змогу підвищити поглинання CO2 для збільшення фотосинтезу. Під час посухи та теплового стресу обробка водоростями впливає на регуляцію роботи продихів, завдяки чому зберігається вода в періоди дефіциту вологи.
Численні дослідження продемонстрували позитивний вплив екстракту Acadian на посухостійкість рослин. У експерименті з соєю оброблені рослини, попри дефіцит вологи, зберігали тургор і кращий контроль роботи продихів. Поновлення поливу на п’ятий день продемонструвало краще відновлення оброблених рослин порівняно з контролем (рис. 2).
Візуальна різниця між обробками була очевидною. Протягом 2–3 годин після поновлення поливу рослини, оброблені водоростями, відновили тургор, тоді як контрольні рослини не змогли повністю регенеруватися. Подальше тепловізійне дослідження показало, що рослини, оброблені Acadian, змогли поступово знизити температуру листкової поверхні на 2–3°C нижче температури повітря, що свідчить про повернення до нормальної транспірації. На противагу цьому, температура листків контрольних рослин не змінилася. Це можна пояснити тим, що контрольні рослини втратили здатність транспортувати воду.
Узагальнюючи дані досліджень, можна зробити висновок, що для захисту та підвищення стресостійкості рослин найкраще застосовувати екстракти водоростей за кілька днів до ймовірного настання стресу в рекомендованій нормі. Для відновлення рослин – через 2–3 дні після стресу.
Водорості також є дієвим інструментом для захисту рослин від холодового стресу. Відмічено значний вплив екстрактів Acadian на підтримання цілісності мембран під час заморожування, що пояснюється, зокрема, підвищеним вмістом проліну та вторинних метаболітів у цьому типі біостимуляторів.
Численні наукові та польові дослідження, проведені в різних країнах світу, продемонстрували, що використання екстрактів морських водоростей Acadian активує фізіологічні процеси в рослинах, змінюючи експресію генів і підвищуючи продукування активних компонентів, які стимулюють ріст та захищають їх від стресів. Це допомагає рослинам краще переносити негативні зовнішні чинники і відтак давати більший врожай із вищою якістю.
НВК КВАДРАТ – ексклюзивний постачальник в Україну екстракту морських водоростей та продуктів компанії Acadian.
Ольга Капітанська, канд. біол. наук, керівник науково-дослідного відділу НВК «Квадрат», Сергій Полянчиков, директор з розвитку НВК «Квадрат»
Опубліковано в журналі “Агроном”, 2023
