Кобальт в жизни растений
Содержание кобальта в растениях в среднем составляет 0,00002%. Его количество может колебаться от 0,021 до 11,6 мг на 1 кг сухой массы. Большое количество содержится в клубеньках бобовых культурах. Также концентрируется в генеративных органах, накапливается в пыльце, ускоряет ее прорастание. В растениях примерно 50% кобальта находится в ионной форме, 20% — в форме кобамидных соединений и в составе витамина В12. Витамин В12 синтезируется микроорганизмами и поступает в растения из почвы, у азотфиксирующих растений образуется в клубеньках. В растениях обнаружен у бобовых, репы, гороха, лука. До 30% соединений составляют неидентифицированные стабильные органические соединения.
Выделена активированная (коферментная) форма витамина В12 — 5,6-диметилбензимидазолкобамидный коэнзим. В сочетании со специфическим белком образует метилмалонилизомеразу, катализирующую переход пропионата в сукцинат.
Кобальтметилкорриноид служить донором метильных групп для метилирования т-РНК. Известна коэнзимзависимая рибонуклеотид-редуктаза. Кобамидные коэнзимы участвуют в синтезе ДНК и клеточном делении. Реакция метилирования задействуется во многих процессах, например, в повышении устойчивости растений к некоторым болезням: возбудитель фузариозного вилта вырабатывает токсин — фузариевую кислоту, которая в результате метилирования образует нетоксичное метиламидное производное.
Кобальт является металлом с переменной валентностью, что определяет его окислительно-восстановительный потенциал в различных средах в реакциях окисления-восстановления. Однако в состав активных групп ферментов дыхательной цепи или фотосинтеза он не обнаружен.
В ряде исследований установлена связь кобальта с ауксиновым обменом и его действие на растяжение клеточных оболочек.
Кобальт необходим бобовым культурам при отсутствии связанного азота. Потребность составляет 1/330 от потребности в молибдене, а потребность в кобальте для азотфиксации составляет 1/10 от потребности для обеспечения роста клубеньков. Кобальт изменяет структуру азотфиксирующего аппарата, функционирование бактероидов происходит активнее. Капсулы вокруг бактероидов формируются раньше и дольше сохраняются. Положительно действует на размножение клубеньковых бактерий.
Действие кобальта на азотфиксацию проявляется также в его участие в синтезе леггемоглобина. Под действием кобальта повышается активность дегидрогеназ, гидрогеназы, нитратредуктазы, увеличивается содержания хлорофилла, общего гематина и связанного с хлорофиллом витамина Е.
При содержании кобальта в кормах менее 0,07 мг на 1 кг сухого сена животные заболевают акобальтозом, снижается продуктивность, при резкой недостаточности возможно гибель животных. Это обуславливает применение кобальтовых удобрений на лугах и пастбищах в районах кобальтовой недостаточности.
Содержание кобальта в почве
В природных условиях, связанных с геохимическими циклами железа и марганца, кобальт встречается в ионных формах Со2+ и Со3+. В кислой среде кобальт подвижен, не мигрирует в растворах из-за сорбции оксидами железа, марганца и глинистыми минералами. При низких значениях рН происходит обмен Со2+ и Мn2+ с образованием Со(ОН)2, который осаждается на поверхности оксидов. С увеличением рН сорбция оксидами марганца резко увеличивается.
В почвенных растворах концентрация кобальта изменяется в интервале от 0,3 до 87,0 мкг/л. На распределение кобальта по профилю почвы влияют органическое вещество почвы и содержание глинистых частиц. Монтмориллонит и иллитовые глины хорошо сорбируют этот элемент. Органические хелаты кобальта подвижны, мигрируют в почве и доступны растениям.
Наиболее бедны дерново-подзолистые легкие песчаные почвы. При известковании почв потребность в кобальте возрастает. Положительное действие проявляется на почвах, обеспеченных основными элементами питания с реакцией почвенного раствора, близкой к нейтральной: чернозёмах, сероземах, окультуренных дерново-подзолистых и каштановых почвах. На нейтральных почвах кобальт находится в малоподвижной форме и недоступен растениям.
Кобальтовые удобрения
К кобальтовым удобрениям относятся сернокислый кобальт CoSO4⋅7H2O (20-21%), хлористый кобальт CoCl2⋅6H2O (24,8%), нитрат кобальта Co(NO3)2⋅6H2O (20,3%).
Применение кобальтовых удобрений в сельском хозяйстве
При дефиците кобальта ухудшаются условиях протекания физиолого-биохимических процессов и рост растений; снижается продуктивность и качество урожая. Очень важна обогащённость кобальтом растительной продукции. С урожаями сельскохозяйственных культур выносится от 5 до 50 г/га кобальта.
В опытах на дерново-подзолистых почвах урожай корней сахарной свеклы при внесении кобальтовых удобрений, согласно данным 44 опытов, повышался в среднем на 3,5 т/га, сахаристость — на 0,8%, в результате сбор сахара увеличился на 1 т/га. Прибавка урожая люпина на дерново-подзолистых почвах составила 0,12 т/га семян и 6,5 т/га зеленой массы (урожайность на контроле — 32,5 т/га).
Кобальтсодержащие удобрения проявляют эффективность при содержании в почвах Нечерноземной зоны 1,0-1,1 мг/кг почвы, в Черноземной зоне — 0,6-2,0 мг/кг почвы, в зоне серозёмов и каштановых почв — 1,0-1,5 мг/кг почвы, в затапливаемых почвах рисовых полей Кубани — 0,8-1,2 мг/кг почвы. Однако для выращивания полноценных кормов и пищевых продуктов необходимо применять кобальтовые удобрения при содержании 2,0-2,5 мг/кг почвы.
Вносят в количестве 200-400 г/га1 (0,5-2 кг/га2) в расчете на элемент. Для обработки семян применяют 0,5%, для некорневой подкормки 0,01-0,1%-ные водные растворы солей кобальта. Некорневую подкормку проводят до фазы цветения из расчета расхода рабочего раствора 300 л/га, обработку семян зерновых культур выполняют полусухим способом (10 л/т).
Оптимальная концентрациями для некорневой подкормки гороха — 0,05%-й, для сахарной свёклы — 0,02%-й раствор. Подкормку гороха проводят в фазе 6-7 листьев, сахарную свеклу — при смыкании рядков.
Наиболее чувствительны к дефициту кобальта бобовые культуры, сахарная свекла, пшеница, рис и виноград.
Растения одинаково чувствительны к недостатку и к избытку этого элемента в почве. При высоком содержание в почве может развиваться кобальтовый токсикоз, который для риса, например, проявляется при содержании в почве свыше 25 мг/кг.
Применение кобальтсодержащих удобрений перспективно на черноземах под зернобобовые культуры и виноград, окультуренных дерново-подзолистых почвах.
Литература
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия/Под ред. Б.А. Ягодина. — М.: Колос, 2002. — 584 с.: ил.
Агрохимия. Учебник/В.Г. Минеев, В.Г. Сычев, Г.П. Гамзиков и др.; под ред. В.Г. Минеева. — М.: Изд-во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова, 2017. — 854 с.
