Экспресс-диагностика

Экспресс-методы являются самыми быстрыми качественно-количественными или полуколичественными определениями содержания в растениях питательных веществ по реакциям, проводимым на срезах свежих растений или в капле сока, выжатого из черешка листа или стебля.

Основные преимущества экспресс-методов – быстрота и простота выполнения. Они дают возможность проводить диагностику питания культур непосредственно в поле или в саду. Для этой цели выпускают специальные портативные полевые приборы, содержащие необходимые для анализа реактивы и материалы (полевые лаборатории К. П. Магницкого и В. В.Церлинг). Определение неорганических форм отдельных элементов питания основано на их способности к образованию с некоторыми реактивами окрашенные соединения. Интенсивность получаемой окраски пропорциональна концентрации определяемого нона, которую устанавливают путем сравнения окраски среза или сока растений (после взаимодействия с реактивом) с цветной стандартной шкалой и оценивают в баллах (или в мг/кг сырой массы).

Например, определение нитратов в растениях основано на образовании синей окраски при взаимодействии их с раствором дифениламина в концентрированной серной кислоте, который образует при реакции с нитратным азотом соединение синего цвета.

Всовременных экспресс-лабораториях используют потенциометрический метод определения нитратов с применением ионоселективного электрода.

Для определения обеспеченности растения азотом выпускается также специальная индикаторная бумага (ИНДАМ) с нанесенными на нее пятнами реактива. При приложении среза индикаторного органа растений к бумаге она приобретает розовую окраску, интенсивность которой пропорциональна содержанию нитратов. Полевой портативный прибор - переносная лаборатория «Тканевая диагностика» - предназначен для экспресс-определения содержания нитратов, фосфатов и калия в сырых растительных образцах по методу В.В. Церлинг. Лаборатория выполнена в виде переносного трехстворчатого чемодана, в котором размещены: коробки с химическими реактивами, предметный столик, бумажные фильтры, баллон для дистиллированной воды, сборная рамка-шаблон с делениями до 150 см, технические весы, микрокалькулятор, цветные шкалы и инструкции по оценке результатов определения, предметные стекла, нож для микросрезов, пипетки, полиэтиленовые мешки. Для транспортировки и хранения проб в течение суток в комплекте имеется сумка-термос.

Использование растительной диагностики позволяет обеспечить растения оптимальным количеством и соотношением элементов питания во все фазы роста и развития и тем самым создать необходимые предпосылки для реализации потенциальной продуктивности различных сортов и обеспечения высокого качества продукции. Важнейшее значение использование химической диагностики имеет для определения целесообразности и доз азотных подкормок при выращивании озимых зерновых культур, которые являются важнейшим элементом технологии возделывания этих культур. Ранние азотные подкормки (особенно ранневесенние) в фазе кущения необходимы для повышения урожая зерна, поздние (в фазе колошения – цветения) – содержания белка.

К экспресс-методам относят реакции с дифениламином на определение нитратов; определение нитратов, ортофосфатов и калия на поперечных срезах различных органов растений по В.В.Церлинг; колориметрические реакции с балльной оценкой результатов по К.П.Магницкому; анализ на содержание NРК из черешков листьев по М.А.Белоусову; с помощью индикаторной бумаги; анализ сока, экстрагированного из проводящих тканей. По В.П.Рутченко.

К методам тканевой диагностики относят также следующие методы:

- анализ пасоки из растений по Д.А.Сабинину. Пасока («плач растений») – это сок, выделяющийся из стеблей, стволов растений при срезании. В основу метода положена концепция Д.А.Сабинина о существовании определенного равновесия между содержанием минеральных соединений в пасоке и в наружной среде, окружающей корни.

Преимущество этого метода заключается в том, что анализируется не смесь различных продуктов жизнедеятельности, а определенная органическая часть растений – сок питательных веществ, который корневая система подает в надземные органы.

- определение аммиака в тканях растений по В.В.Церлинг. в точках роста и в цветках нитратов не бывает, азот представлен аммиачной формой, аминокислотами, белками и др.

Поэтому для контроля азотного питания с целью получения высоких урожаев применяют метод микроопределения аммиака на срезах растений путем возгонки его из тканей в микрокамерах. Приемником служит висячая капля реактива Несслера на верхней крышке камеры.

- ускоренный хроматографический метод определения содержания свободных аминокислот и амидов в тканях растений с использованием хроматограмм.

- анализ вытяжек из растений по К.П.Магницкому в основе которого лежит анализ вытяжек, извлекаемых из растений различными экстрагентами: дистиллированной водой, 2% уксусной кислотой, раствором Моргана, раствор молибденово-кислого аммония.

- фотохимическая активность хлоропластов основана на измерении фотохимической активности суспензии хлоропластов средней пробы листьев без добавления диагностируемого элемента, а затем с испытуемым элементом. В случае повышения фотохимической активности хлоропластов по сравнению с контролем делают заключение о необходимости внесения элемент.

Метод инъекции. Для формирования достаточного урожая растение должно быть обеспечено макро- и микроэлементами в течение всего периода вегетации. Если для определения достаточности питания макроэлементами имеются общедоступные методы, то при определении обеспеченности растений микроэлементами используется только один метод – химический лабораторно-инструментальный анализ. Но его проведение не всегда возможно и требует значительных затрат времени.

Субмикрополевой метод диагностики питания растений достаточно прост, и провести его можно быстро. Данный метод позволяет непосредственно установить реакцию растения на уровень питания и выявить нарушения в системе удобрения культур.

Следует подчеркнуть, что при недостатке азота, фосфора, калия и магния заболевают нижние листья, а дефицит всех остальных элементов сказывается на верхних частях растений.

Диагностику субмикрополевым методом проводят непосредственно в посевах или посадках. Метод инъекции основан на быстром введении в ткани изучаемого растения тех или иных веществ с последующим наблюдением за эффектом взаимодействия. Метод базируется на положении, что элемент, поступивший через лист, быстрее оказывает действие на растение, чем поступивший из почвы в корни. Такое введение производится с помощью специального шприца или погружения в питательный раствор целых побегов или отдельных листьев. Этот метод больше подходит для диагностики питания многолетних насаждений.

Субмикрополевой метод диагностики позволяет:

- быстро установить нарушение питания растений (избыток или недостаток элемента);

- улучшить физиологические процессы в растениях;

- применять опрыскивание или инъекции для некорневой подкормки.

Если в посевах обнаруженных участки с растениями, имеющими отклонения от нормального развития, и исключено повреждение вредителями, поражение болезнями, нарушение агротехнических приемов, то очевидно нарушение минерального питания.

В данном случае для определения недостатка элемента и применяют субмикрополевой метод диагностики путем некорневой подкормки опрыскиванием или инъекцией слабым раствором одного из элементов, концентрации которых приведены ниже.

На пораженном участке выбирают отдельные растения или группы растений, остальные (нормальные) служат контролем. У крупных растений можно использовать ветвь или лист.

Выбранные растения отмечают бирками с указанием срока обработки и элемента, которым они были обработаны. Причем испытуемые растения или части растения перед опрыскиванием отгораживают от контрольных натянутым полотнищем или фанерой. Опрыскивание проводят раствором, содержащим только один элемент, либо утром, либо вечером во избежание высушивания солнцем или ожога.

Инъекции проводят в ветви и стволы крупных растений путем введения испытуемого раствора шприцем в отверстие, сделанное буравчиком до проводящих сосудов. Отверстие обязательно замазывают садовым варом для предупреждения вытекания раствора и попадания инфекций и осадков.

Реакция растения на обработку проявляется на 3-4 день, а более четко через 1-2 недели. Если нанесенный элемент был в дефиците, то растение проявляет признаки выздоровления (тургор листьев улучшается, окраска приближается к нормальной, усиливается рост и др.). В случае если элемент не находился в лимите и его применение излишне, то состояние растения ухудшается и проявляются признаки токсичности.