Первые сведения о значении цинка для растений были получены ещё во второй половине прошлого столетия. Так, К.А. Тимирязев (1872 год) установил, что цинк может устранять хлороз у растений; за 3 года до этого французский учёный J. Raulin (1869 год) выявил необходимость цинка для жизнедеятельности гриба Аspergilus higer. Однако более конкретное знание физиологической роли цинка, установление его необходимости для растений как одного из элементов питания, а тем более возможного значения в качестве микроудобрения, произошло лишь в наше время. Появился ряд работ, в которых отмечена роль цинка в питании растений. Была установлена необходимость цинка для кукурузы, ячменя, подсолнечника, гречихи и бобовых, которые без внесения этого элемента плохо развивались. Кроме того, у бобов наблюдались увядание и опадение листьев и цветочных почек, семена не образовывались. При внесении цинка названные симптомы исчезали. За этими работами вскоре последовало много сообщений из США о положительной роли цинка для растений на почвах, где наблюдался его недостаток.
Внесение цинка устранило эту болезнь и повысило урожай на 35-74%. В Советском Союзе первые исследования влияния цинковых удобрений на сельскохозяйственные культуры были начаты в конце 30-х годов П.А. Власюком и И.К. Онищенко. Все культурные растения по отношению к цинку делятся на 3 группы: очень чувствительные, среднечувствительные и нечувствительные. К группе очень чувствительных культур относятся кукуруза, лен, хмель, виноград, плодовые; среднечувствительными являются соя, фасоль, кормовые бобовые, горох, сахарная свекла, подсолнечник, клевер, лук, картофель, капуста, огурцы, ягодники; слабочувствительными — овёс, пшеница, ячмень, рожь, морковь, рис, люцерна.
Недостаток цинка для растений чаще всего наблюдается на песчаных и карбонатных почвах. Мало доступного цинка на торфяниках, а также на некоторых малоплодородных почвах. Недостаток цинка обычно вызывает задержку роста растений и уменьшение количества хлорофилла в листьях. Признаки цинковой недостаточности чаще всего встречаются у кукурузы. На бедных супесчаных почвах это впервые заметили во Флориде (США) R. М. Ваrnette и J.D. Warner. Через неделю после появления всходов кукурузы между жилками листа наблюдались полосы, образованные белыми некротическими пятнами. Вновь развивающиеся листья были бледно-жёлтыми или белыми, междоузлия — укороченными. Сходные симптомы наблюдались у сорго. От дефицита цинка страдали также горох, бобы, овёс, клевер, люцерна и многие другие культуры. При этом отмечались мелколистность и скручивание листьев, тусклая светло-зелёная окраска или хлороз (между жилками). Е.G. Viets и др. (1954 год) описали признаки цинковой недостаточности для 26 культур. Они отмечали, что при недостатке цинка растения плохо развиваются, у них наблюдаются хлороз (между жилками), пятнистость нижних листьев, а это в свою очередь влияет на урожайность и качество продукции.
Недостаток цинка сильнее сказывается на образовании семян, чем на развитии вегетативных органов. Симптомы цинковой недостаточности широко встречаются у различных плодовых культур (яблоня, черешня, японская слива, орех пекан, абрикос, авокадо, лимон, виноград). Особенно сильно страдают от недостатка цинка цитрусовые культуры. Физиологическая роль цинка в растениях очень разнообразна. Он оказывает большое влияние на окислительно-восстановительные процессы, скорость которых при его недостатке заметно снижается. Дефицит цинка ведёт к нарушению процессов превращения углеводов. Установлено, что при недостатке цинка в листьях и корнях томата, цитрусовых и других культур накапливаются фенольные соединения, фитостероиды ли лецитины. Некоторые авторы рассматривают ни соединения как продукты неполного окисления углеводов и белков и видят и этом нарушение окислительно-восстановительных процессов в клетке. При недостатке цинка в растениях томата и цитрусовых накапливаются редуцирующие сахара и уменьшается содержание крахмала. Имеются научные исследования свидетельствующие, что недостаток цинка сильнее проявляется у растений, богатых углеводами.
Цинк участвует в активации ряда ферментов, связанных с процессом дыхания. Первым ферментом, в котором был открыт цинк, является карбоангидраза, катализирующая реакцию СО2 + Н2О ↔ Н2СО3. Карбоангидраза содержит 0,33 — 0,34 % цинка. Она определяет различную интенсивность процессов дыхания и выделения СО2 животными организмами. Активность карбоангидразы в растениях значительно слабее, чем в организме животных.
Цинк входит также в состав других ферментов — триозофосфнтдегидрогеназы, пероксидазы, каталазы, оксидазы, полифенолоксидазы и др. Обнаружено, что большие дозы фосфора и азота усиливают признаки недостаточности цинка у растений. В опытах со льном, и другими культурами установлено, что цинковые удобрения особенно необходимы при внесении высоких доз фосфора. Многими исследователями доказана связь между обеспеченностью растений цинком и образованием, и содержанием в них ауксинов. Цинковое голодание вызывается отсутствием активного ауксина в стеблях растений и пониженной его деятельностью в листьях. По данным F. Skoog, в стеблях томата и подсолнечника при недостатке цинка активность ауксина понизилась более чем вдвое. Другие микроэлементы такого действия не оказали. Добавление цинка привело к увеличению концентрации в растениях подсолнечника и томата ауксинов и возобновлению роста растений.
Исследования М.Я. Школьника и В.Н. Давыдовой ещё полнее раскрывают условия, при которых происходит образование ауксина в растениях. По данным этих авторов, синтез триптофана (одной из важнейших аминокислот) и других аминокислот происходит под влиянием витаминов В1 и В6. В опытах эти витамины оказали почти такое же влияние на синтез триптофана в растениях, как и цинковые удобрения. Следовательно, можно предположить, что при недостатке цинка в растениях нарушается биосинтез витаминов В1 и В6.
Значение цинка для роста растений тесно связано с его участием в азотном обмене. Дефицит цинка приводит к значительному накоплению растворимых азотных соединений — амидов и аминокислот, что нарушает синтез белка. Многие исследования подтвердили, что содержание белка в растениях при недостатке цинка уменьшается.
Под влиянием цинка повышаются синтез сахарозы, крахмала, общее содержание углеводов и белковых веществ. Применение цинковых удобрений увеличивает содержание аскорбиновой кислоты, сухого вещества и хлорофилла в листьях кукурузы. Цинковые удобрения повышают засухо-, жаро- и холодоустойчивость растений.
Турин Е.Н., Гонгало А.А., Турина Е.Л., научные сотрудники отделения полевых культур ФГБУН «НИИСХ Крыма»; Степаненко Ю.В., директор крымского филиала ООО «Агрогалактика Дон»
Фото авторов
