Листовая диагностика питания. Биохимические основы метода с размышлениями.

Мария Мавлетова
10.06.2022
Республика Башкортостан
232
Сегодня наконец-то в череде выездных дней образовалось "пасмурное" окно, и можно посвятить некоторое количество собственного времени описанию одного весьма любопытного метода. Руки все никак не доходили, хотя с начала сезона прошло уже приличное количество времени. Ну да ладно.

Листовая диагностика растений и "с чем ее едят."

Метод разработан А.С. Плешковым и Б.А. Ягодиным 1982 году, именно эту дату чаще всего упоминают официально все, кто метод так или иначе пользует. Основывается он на определении изменения фотохимической активности хлоропластов в присутствии элементов питания в исследуемом растворе и сравнения таковой активности с контрольными точками, полученными на основании смеси с содержанием хлоропластов, поваренной соли и дистиллированной воды.
Предшествовали разработке метода исследования в области влияния корневого экссудата (жидкости, выделяемой срезом растения у корневой шейки) на фотохимическую активность хлоропластов и поиск "агентов" этого "влияния" внутри данной жидкости. В целом, работы того времени сейчас спокойно можно найти в биографии разработчиков, если же кому такие сведения будут интересны.

Научная основа метода, базовая, так сказать, реакция представлена уравнением следующего вида:
2H2O + 2A + (хлоропласты) → 2AH2 + O2
она же реакция Хилла.
В которой А - любой акцептор электронов, способный к изменению своих оптических свойств в растворе.

Сама реакция открыта была Робертом Хиллом в далеком 1937 году. Она основывается на способности изолированных хлоропластов выделять кислород при облучении светом в присутствии акцептора электронов, например ферроцианида, вместо обычного и привычного растениям НАДФ. (Да-да, я много раз слышала из вполне компетентных уст, что реакция метода основывается на выделении кислорода (sic!!!), и что краситель реагирует именно с ним. В корне неверная информация).
Метод, который применялся для данной реакции, однако, совершенно не подходит для быстрых исследований, так как сам процесс получения изолированных хлоропластов трудоемкий и связан с одной стороны с необходимостью поддерживать низкие температуры в среде выделения (читай растворе), с другой стороны с многократным использованием центрифуги (дорогостоящее достаточно оборудование, которое при этом еще и весьма громоздкое) и специфических буферных растворов.
Постановщики метода, однако, из ситуации выкрутились и с этим связано первое ограничение метода.
Листовую диагностику дефицита питания проводят не на изолированных хлоропластах, а в растворе хлоропластов. Это значит, что в исследуемом растворе плавает весь "суповой набор" клеточного содержимого, в том числе органеллы: лизосомы, пероксисомы, которые прекрасно справляются с делом уничтожения-разложения данного содержимого. А значит и уменьшением активной жизни хлоропластов в растворе. Максимум, сколько хранится такой раствор при исследованиях - час. За час все операции должны быть проделаны, в противном случае идут довольно серьезные искажения картинки. Даже при выделении хлоропластов не рекомендованным в методе раствором соли поваренной, а, допустим более мягкой сахарозой или специальным буфером, хранится раствор в активном состоянии около 20 часов (да, не поленились, в холодильнике подержали, проверили), однако показаниям, которые в итоге получаются, веры нет, ввиду высокой степени искажения картинки дефицита.
Второе ограничение метода связано с транспортировкой растительной массы до лаборатории. Показатели фотосинтетической активности растений после срезки падают со временем, особенно если сырье находится вне холодильника, это объясняется переходом растительных клеток в срезанном сырье в режим своеобразного "энергосбережения", а значит выделения специфических веществ-медиаторов стресса, которые могут в том числе блокировать реакцию Хилла. Как итог, уже через полтора-два часа активность фотосинтеза в собранном сырье падает практически в три раза и получить адекватные данные тяжело. Собственно поэтому с лабораторией проще ездить на место, и все диагностические мероприятия проводить прямо в хозяйствах.
Комплекты лабораторий этого типа, в прочем, зачастую позиционируются как портативные "полевые". Очень часто я слышу от тех, кто представляет метод, что можно прямо в поле получить результаты и очень быстро, и тут мы подходим к третьему ограничению метода.
Итак, третье ограничение метода - это требования к помещению для проведения листовой диагностики и минимальному набору благ цивилизации для быстрой работы лаборанта.
Вода, электричество и рабочий стол, желательно - холодильник, хоть какой нибудь. Нет, в теории, конечно, приборы чаще всего снабжаются батарейками (однако при этом по мере падения заряда батареи получаемые данные искажаются, а значит надо либо таскать с собой кучу батареек/батарейных блоков, или подсоединять прибор через прикуриватель, или еще каким-то образом извращаться), светоэлемент заменяется на диодный фонарик или аналогичное засвечивающее устройство, а воду таскать приходится в машине в канистрах, да и сумка-холодильник спасает от части, однако выхлопная мощность такой системы падает раза в два. Плюс, никто не отменял жару и солнцепек в поле, а они негативно сказываются на сроке жизни исследуемых растворов. (Да, было дело, и в поле работали, но один раз и в помещении получилось не очень: как-то нам выделили "место" под оцинкованной крышей. За бортом было +38, внутри - все 45. У меня в итоге ни один раствор не дожил до окончания серии элементов (14 штук). Такие дела).

Но хватит о грустном, перейдем к практической пользе самой диагностики.
Что же она дает.
Понятное дело, что опытный агроном по изменению цвета листьев может сказать, чего же растению не хватает. Понятное дело, что он может скорректировать питание листовыми подкормками. И все вроде бы хорошо: заметил признаки, сделал, все ок..
Если бы ни несколько НО. Дефициты многих элементов питания на разных культурах могут маскироваться болезнями. Могут быть сочетанными. Могут маскироваться естественной физиологической реакцией растений на стресс (пестициды, холод/жара, отсутствие влаги). А еще они очень часто протекают бессимптомно вплоть до момента, когда дефицит станет уже критическим. Помните, наверное, что некоторые болезни на растениях уже поздно лечить, когда они явили симптоматику во всей красе.
И как быть?
Можно обратиться в агрохимическую лабораторию и анализ, в принципе вам сделают. Точный химический. Например по Церлинг. Хороший метод. Вот только есть и тут ньюанс. От момента сбора до момента получения результата может пройти до двух недель.
А ситуация уже поменялась, мы ведь про живые организмы говорим. Ситуация поменялась, потому что фаза сменилась, культура стала больше потреблять другие элементы питания. И упор уже на них надо делать, а не на то, что было две недели тому как.
Хорошо, есть другая группа лабораторий. Которая, например, концентрации в соке растений вычисляет по тест-полоскам. Они так-то для почвенных растворов предназначены, но и с растениями тоже работают. Прекрасно в этом все, кроме стоимости комплекта для исследования и возможности интерпретации полученных данных: нужно перелопатить очень большое количество литературы, чтобы найти таблицы где четко указано не просто содержание элементов питания , а именно какое количество находится в пределах нормы(для NPK, кстати, эти таблицы есть, но мы ж с вами понимаем, что без мезо и микроэлементов от убойных доз основных элементов проку мало).
И как тогда?
Тогда существуют методы, базирующиеся на реакции растения. А именно - реакции основного продуцирующего энергию для всех превращений в растительных клетках органа - фотосинтетического аппарата.
И листовая диагностика дефицита питания по фотохимической активности хлоропластов - это один из таких методов.
Он не такой точный, как химический анализ, он вам не покажет в граммах - сколько у растения в тканях и чего накопилось. Но зато он вам покажет, чего хлоропласту для счастья не хватает. Какие элементы его "интересуют", а какие - не очень. А если еще и точно соблюдать методику, каждый раз повторяя ее с одинаковым количеством исходных данных, со временем можно в методе разглядеть и общедиагностические маркеры. Например, дать повод агрономам "вспомнить" на их основе, что тебе поля после гербицидной обработки дали "напосмотреть" (1-3 дня по влажной погоде, 3-5 дней по сухой).

А еще диагностика позволяет иногда "увидеть", что под урожай вносилось в основную заделку или по листу. И когда агрономов спрашиваешь, а вы там случайно сульфатом магния не работали? И тебе кивают - да, работали, испытываешь легкую гордость за метод. Работает же! Хотя многие все еще думают, что не метод это, а так.. маркетинговый ход. Такие вот, размышления на тему.
Всех благ.
Республика Башкортостан
Опубликовано: 10 июня, 2022 в 08:18
Тэги:

3 комментария

пользуемся этим методом. пока вопросов больше, чем ответов...
12.06.2022
Юрий Коровин,  
какого плана вопросы? С интерпретацией результатов или с самой постановкой метода?
13.06.2022
Мария Мавлетова,  
вопросы кпостановке метода тянут за собой вопросы к интерпретации результатов
14.06.2022
Похожие посты
11
Оповещение об обработке посевов пестицидами пчеловодов
15
Что с озимней пшеницей 🫣
5
Вредители кукурузы. Мониторинг за лётом чешуекрылых.
1
⚜️Яровой ячмень и Ризобакт⚜️
Эксперимент 2022. Начало цветения