Внекорневое внесение гуминовых удобрений для улучшения роста, урожайности и защиты сельскохозяйственных культур

Применение гуминовых веществ (HSs) способствует биологически активному воздействию на растения, стимулируя рост и развитие, защищая от биотических и абиотических стрессов и повышая продуктивность сельского хозяйства. Существует бесчисленное множество примеров удобрений и биостимуляторов, изготовленных из HSs, которые могут быть использованы для создания современных интеллектуальных сельскохозяйственных технологий с повышенной эффективностью благодаря их универсальности и богатству структуры. В последние годы фитотехника, связанная с нанесением HS на листву, улучшилась, и область применения была расширена для всех групп растений; однако исследования являются разрозненными и, по-прежнему, скудными, что затрудняет интеграцию данных и внедрение этой технологии исследователями, техниками и специалистами.
Исследования были организованы по группам растений: овощи, злаки, бобовые, фрукты, масличные культуры, а также лекарственные и декоративные растения. Независимо от группы растений, внекорневая подкормка HS стимулировала такие параметры, как биомасса и высота растений, а также повышала уровень фотосинтетических пигментов и продуктивность сельского хозяйства. Внекорневая подкормка способствовала защите от стрессовых явлений, повышая активность ферментов пероксидазы (POX), каталазы (CAT) и фенилаланинаммонийлиазы (PAL). Качество плодов также улучшилось при внекорневой подкормке HS, особенно общее содержание сахара и количество масла, белка и клетчатки, среди прочего.
HSs состоят из сложных смесей разнородных органических материалов, естественным образом присутствующих в почвах, водах и донных отложениях (Stevenson 1994), которые были значительно преобразованы с момента их производства, например, растениями (Tranvik 2014). С практической точки зрения они могут быть разделены и классифицированы на следующие фракции: фульвокислоты (FAs, растворимые при кислотном и щелочном pH), гуминовые кислоты (HAs, нерастворимые при кислотном pH и растворимые при щелочном pH) и гумин (нерастворимый при кислотном и щелочном pH) (Stevenson 1994).
Гуминовые вещества образуются в результате процесса, известного как гумификация, гетерогенного и сложного процесса, при котором в почвах и в природных системах происходят реакции химической, биохимической и ферментативной трансформации, разлагающиеся и создающие условия для образования новых химических структур, обладающих большей стабильностью, чем их предшественники. Процесс гумификации зависит от химических и структурных характеристик молекул, входящих в состав почвы, и степени, в которой происходит этот процесс. Скорость гумификации регулируется условиями окружающей среды, то есть влажностью почвы, минералогическим составом, а также количеством и разнообразием почвенной биоты. Таким образом, гумификация приведет к образованию специфических HSs в каждой среде, где они образуются.
Имеются доказательства того, что HSs можно рассматривать как экологический источник индолуксусной кислоты (IAA), разновидности ауксина, который является наиболее изученным классом фитогормонов, участвующих в делении и экспансии клеток.
Считается, что HSs может вести себя как экзогенный ауксин, регулирующий рост и морфологию корней. В дополнение к ауксинам, в HSS наблюдалась активность, связанная с другими фитогормонами, такими как цитокинин и гиббереллин.
Другим важным моментом в исследованиях влияния HSs на рост растений было защитное действие, которое эти вещества оказывают на растения против различных видов стресса.
Было опубликовано много исследований, в которых указывается на важность HSs в борьбе со стрессами, вызванными тяжелыми металлами, соленостью, засухой и высокими температурами.
Ученые обнаружили, что обработка HSs увеличивала свежую и сухую массу корней и побегов, диаметр стебля, площадь листьев и содержание питательных веществ, а также снижала активность антиоксидантных ферментов каталазы (CAT) и супероксиддисмутазы (SOD) и повышала активность фермента пероксидазы (POD). HSS способствуют развитию растений в стрессовых условиях, улучшая фотосинтез, дыхание, проницаемость клеточных мембран и поглощение питательных веществ, таких как фосфор и калий, в дополнение к обеспечению гормонального баланса.
Большинство исследований посвящено применению гуминовых веществ к корням растений. В отличие от воздействия HSs на корни (активация Н+-АТФазы, транспорт ионов в плазматической мембране, гормональные реакции и др.), воздействие на листья изучено в минимальной степени, и есть сообщения о том, что внекорневое внесение гумифицированных соединений повышает уровень хлорофилла и воздействует на фотосинтез.
Внекорневая обработка HSs потенциально может вызвать положительные реакции у разных сельскохозяйственных, декоративных и лекарственных культур, улучшая параметры роста и развития, а также физиологические характеристики и реакцию на стресс. Однако из-за структурной сложности HSs и того факта, что они получены из различных источников, их эффекты различаются даже при применении к одним и тем же видам растений. Таким образом, существуют исследования, в которых наилучшие результаты были получены при применении самых высоких доз HS, в то время как в других исследованиях низкие дозы HS были более эффективными. Другой момент связан с различиями между обработкой почвы и внекорневой подкормкой, свидетельствующими о том, что эти две формы внесения удобрений используют различные механизмы, которые приводят к наблюдаемым положительным эффектам. Хотя оба подхода способны увеличить урожайность, некоторые исследования показали, что внесение в почву более эффективно, в то время как другие эксперименты показали, что внекорневое опрыскивание было лучше, в дополнение к сообщениям о взаимодополняющем действии этих двух методов. Следовательно, внекорневая подкормка гуминовыми веществами может быть использована в качестве альтернативы для устойчивых систем выращивания большинства видов, имеющих экономическое значение.