Повреждение растений в защищённом грунте фитотоксичными газами

На растениях защищённого грунта часто появляются симптомы неинфекционных поражений, приводящих к появлению некрозов. Причиной их возникновения могут стать фитотоксичные газы: оксиды азота (NO, NO2) и диоксид серы (SO2), реже – этилен (C2H4). Проанализировав исследования зарубежных учёных и российских практиков, мы подготовили для Вас материал по этой непростой теме.
Агробиологические аспекты проблемы
В среднем, растение синтезирует из воды и углекислого газа 94% массы сухого вещества, остальные 6% оно получает из минеральных удобрений. Поэтому невозможно достичь высокой урожайности огурца (>100 кг/м²) и томата (>50 кг/м²) без стабильного поддержания концентрации СО2 на уровне 0,045-0,09% при освещённости не менее 10 клк.
Световой поток большой мощности, не выходящий спектрально за границы ФАР (380-710 нм), сам по себе не способен повредить современные гибриды овощных культур, выведенные для интенсивной светокультуры.
При применяемых в конце 20 века технологиях подкормки CO2 (прямая газация при помощи газогенераторов, нагнетание ОГК, использование технической жидкой углекислоты) всегда существовала большая или меньшая вероятность попадания в воздух теплицы сопутствующих соединений, опасных для культурных растений или человека.
Европейские исследования показали, что кратковременное воздействие относительно высоких концентраций (острая экспозиция) приводит к меньшему количеству повреждений по сравнению с продолжительным воздействием более низких концентраций (хроническое воздействие).
Чувствительность к токсичным газам отличается для каждого вида растений и для каждого сорта. У растений одной популяции (гибрида) почти всегда будет различная степень восприимчивости к каждому соединению и/или к их комбинации.
Усилению повреждений способствуют высокая температура и влажность воздуха, солнечная (искусственная) радиация, то есть все факторы, повышающие газообмен. Повреждения уменьшаются при снижении освещённости, температуры и влажности воздуха до определенного предела, поскольку в этих условиях уменьшается физиолого-биохимическая активность тканей растения.
Опасные газы для растений
Малоизвестный момент, объясняющий особую опасность соединений азота для светокультуры: при интенсивном искусственном, смешанном или солнечном излучении в замкнутом объёме теплицы реакционная способность молекул NO (особенно NO2) многократно повышается, так как они могут переходить в возбужденное метастабильное состояние (эффект фотовозбуждения). Также облучение инициирует фотохимическое окисление части молекул оксида азота NO в более токсичные для растений молекулы диоксида азота NO2.
Первоначальные признаки хронического повреждения растений оксидами азота NO + NO2 проявляются как формы хлороза – в беспорядочном распространении обесцвечивающих пятен светло-зелёного оттенка. Падает ферментная активность белков, уменьшается содержание хлорофилла. Картина бывает похожа на признаки недостаточности некоторых элементов минерального питания (Mg, Fe).
Дальнейшее воздействие на растения проявляется в постепенном осветлении, морщинистости и характерной кайме по краям листьев – из-за развивающегося нарушения устьичной проводимости; наблюдается торможение плодоношения и роста, увядание цветков.
Механизмы действия оксидов азота на живые клетки растений сложны и различны, причём трудно сказать, какое соединение на самом деле опаснее в плане долгосрочных последствий. Оба соединения вследствие своей высокой реакционной способности обладают местным высокотоксическим действием. В то же время молекулы оксида азота NO, по современным научным представлениям, выполняют сигнальные функции, вызывая или участвуя своим воздействием на те или иные биохимические и физиологические процессы (газотрансмиттер).
В воде оксид азота малорастворим, и с ней не реагирует, но его молекулы могут перемещаться на небольшие расстояния внутри клетки и между клетками, минуя мембранные барьеры.
Оксид азота обладает широчайшим спектром биологического действия. Известно, что NO участвует в защитных реакциях растений (в том числе может запустить реакцию сверхчувствительности), в процессах морфогенеза корневой системы и в образовании придаточных корней, устьичных движениях, контроле цветения, тропизме органов.
Разрушительное действие оксидов азота на растения усиливается в присутствии диоксида серы (эффект коктейля). Диоксид серы ограниченно растворяется в воде с образованием нестойкой сернистой кислоты. Признаки хронического повреждения проявляются большей частью в формах некроза.
Этилен C2H4 является общеизвестным гормоном старения растений, его также относят к группе биологических газотрансмиттеров. Голландские исследователи считают этот газ, пожалуй, самым нежелательным химическим соединением для тепличных растений.
Характерный эффект воздействия этилена – тоже пожелтение листьев, что обусловлено распадом хлорофилла и снижением количества белков в ускоренно стареющих тканях. Процессы роста молодых побегов и листьев затормаживаются; вероятно опадение цветков и завязей.