premium information banner
Giełdy
+ Darmowe ogłoszenie

2019-05-31

Niedoceniane pierwiastki: jod (J)

Udostępnij ten artykuł

Jod należy do mało rozpowszechnionych pierwiastków w przyrodzie, duża jego część znajduje się w wodzie morskiej i solankach, oraz w roślinach rosnących w tym środowisku. Wielu autorów prac naukowych pierwiastkowi jod (J) przypisuje bardzo ważną rolę w metabolizmie roślin.

image

W składzie chemicznym roślin, wyróżniamy grupę mikroelementów i pierwiastków śladowych takich jak : żelazo Fe; cynk Zn; miedź Cu; chrom Cr; bor B; mangan Mn; jod J; cyna Sn; selen Se ; fluor F; lit Li; glin Al. Pierwiastki te wchodzą w skład enzymów, koenzymów, hormonów, białek transportowych, regulatorów wzrostu itd. Za ich pośrednictwem następuje sterowanie procesami metabolicznymi komórek roślinnych. Chociaż rośliny niewiele ich pobierają, nie mogą bez nich normalnie funkcjonować.

Wpływ jodu In+ na rośliny

Podstawowa funkcja metaboliczna jodu (uczestnictwo w reakcjach fizyko - chemicznych i wpływ na fitohormony), to zwiększenie zużycia tlenu w reakcjach utleniania. Za pośrednictwem tego uniwersalnego mechanizmu jod prowadzi działanie systemowe i wpływa na ważne procesy życiowe rośliny. „Jodowanie” zachodzi na warstwowej powierzchni błon komórkowych (jako koloid), natomiast jod nie wnika do wnętrza samej komórki. Minimalizuje to przypadkowe „jodowanie” wewnątrzkomórkowych składników.

Jednym z ważniejszych etapów biosyntezy jest  aktywny  i kontrolowany przez jod transport zjonizowanych składników mineralnych przez błonę komórkową w procesie zależnym od funkcjonowania „pomp jonowych”, w działaniu których udział biorą NA+; K+ ; Mg+. Aplikacja jodu do roślin w połączeniu z kwasami humusowymi,  zapewnia działanie tego mechanizmu poprzez optymalne dostarczenie mikroelementów do struktury komórkowej przy jednoczesnym pośrednim udziale w procesach fizjologicznych. Jod poprzez swoje właściwości oddziałuje na naturalny  system obronny rośliny. Jodowa aktywacja procesów utleniania w trakcie procesu fosforylacji normalizuje  reakcje obronne nie tylko przed infekcją, ale również przed różnymi stanami stresowymi roślin.

Reakcją na infekcje rośliny jest zwiększenie się ilości anionowych form peroksydazy, która ulokowana w ścianie komórki wywołują zwiększoną syntezę ligniny, a także  „zszycie” polisacharydów z ligniną tworzącą ściany komórki, w wyniku czego:

- ogranicza dyfuzję substancji pokarmowych od gospodarza do szkodnika i toksyn od szkodników do gospodarza.

- zwiększa wytrzymałość mechaniczną błony komórkowej i jej wytrzymałość na przenikanie  enzymów grzybów patogennych

- prowadzi do hamowania wzrostu grzyba z uwagi na toksyczne działanie wolnych rodników.

Grupa Naukowo-Produkcyjna „Jodis” prowadziła badania w produkcji roślinnej z zastosowaniem 3% koncentratu jodu (In+) otrzymanego w formie kationowej, w którym jod występuje w trwałym wiązaniu z cząsteczką wody. Naukowcy Grupy „Jodis” (Mielniczenko i Borkowskij) sprecyzowali jego funkcje w życiu roślin. Stwierdzili oni, że w efekcie stosowania jodu następuje:

  • Stymulacja procesów metabolicznych (jako składnik enzymów i koenzymów oraz stymulator syntezy niektórych aminokwasów), zwiększanie intensywności reakcji biochemicznych, stabilizacja genetycznie uwarunkowanych procesów metabolicznych.
  • Wzrost odporności roślin na choroby grzybowe przy udziale związków fenolowych (powstałych z rozpadu aminokwasu fenyloalaniny – prekursora tyrozony)
  • Alkaliczne oddziaływanie jodu na powstawanie enzymów, biorących udział w syntezie mikroskładników w organellach komórkowych rośliny.
  • Stabilizacja innych jonów w glebie np.: Na+ (nadmiar Na daje efekty braku Ca); Mg++ (aktywator enzymów, skł. chlorofilu, syntezy białek, reguluje gospodarką wodną); Cu (synteza białka i tłuszczy; niedobór to zasychanie wierzchołków roślin, nieprawidłowe zawiązywanie nasion), K+ (stymulator syntezy ATP i białek, reguluje gospodarką wodną w roślinie, aktywator enzymów).
  • Zwiększona aktywność jodowa przez proces fosforylacji powoduje normalizację reakcji obronnych roślin przed stresami.
  • Ograniczona dyfuzja substancji odżywczych od rośliny do pasożyta i odwrotnie.
  • Zwiększona oporność błony komórkowej roślin na przenikanie zarodników grzybów
  • Stymulacja procesów regeneracji uszkodzeń roślin przez zwiększenie form anionowych peryksydaz wywołujących syntezę ligniny i polisacharydów.

Pobieranie jodu przez rośliny

Biodostępność jodu w glebie, dla systemu korzeniowego rośliny, jest uwarunkowana jego rozpuszczalnością w wodzie.  Jod zawarty w fazie wodnej gleby wchłaniany jest przez roślinę 2500 razy intensywniej niż z fazy stałej, a z fazy gazowej 150 razy intensywniej niż z wodnej.  W wilgotnym powietrzu szybkość dyfuzji jodu do roślin jest 10 razy większa niż w suchym (dlatego opryskiwanie preparatem zawierającym jod najlepiej jest przeprowadzać rano).  Dostarczenie go wraz z roztworami składników pokarmowych w granicach niskich koncentracji 10-5  -  10 -3 g*jon/l (optymalnie 25 mg/l) sprawia, że współczynnik koncentracji jodu w roślinie pozostaje stały. Stwierdzono, że chlor  zwiększa pobór jodu przez rośliny, a jod odwrotnie - zmniejsza wchłanianie chloru i zwiększa stabilność naczyniową roślin, czego dowiodły badania przeprowadzone na uprawach roślinnych na stanowiskach gleb zasolonych m.in. z powodu stosowania nawozów zawierających chlor.

Jod należy do typowych elementów barierowych: jod w formie kationowej gromadzony jest przez rośliny do określonego poziomu co oddziałuje korzystnie na rośliny, natomiast w przypadku wprowadzenia do środowiska pokarmowego niewielkich dawek związków jodku w formie anionowej, nagromadzenie jodu w roślinach  zachodzi w formie bezbarierowej co daje oddziaływanie nie efektywnie.

Forma jodu użytego w żywieniu roślin ma wpływ na ich ontogenezę

W dotychczasowych badaniach, w uprawie roślin, korzystano z wodnych roztworów związków jodu tj: jodek potasu i jodan potasu. Powstałe  jony naładowane są ujemnie (aniony): I- i IO3-. Ściany i błony komórkowe roślin są także naładowana ujemnie i dlatego bezpośrednie dotarcie jonów ujemnych do powierzchni błon komórkowych jest bardzo trudne. Ładunki ujemne odpychają się. Stąd w środowisku glebowym konieczny jest „mediator” (związek organiczny, który transportuje jony jodu do błon komórkowych). Ponadto bierze on udział w wymianach jonowych.

Wpływ preparatu zawierającego jod na trawy gazonowe. Z lewej kontrola, bez jodu

Od ponad dwudziestu lat jest opracowana nowa metoda produkcji wodnego koncentratu biodostępnego jodu, który ma postać wieloatomowego jonu jodu naładowanego dodatnio (In+) kationu. Ta forma jodu jest składnikiem łatwo przemieszczającym się i przyswajalnym oraz ma możliwość na bezpośrednie (bez mediatorów), szybkie dotarcie do błon komórkowych roślin przez aplikację dolistną. Badania takie prowadzone były przez grupę naukowców pod kierunkiem profesora Maksima Wiktora Iwanowicza (Państwowy Uniwersytet Zasobów Biologicznych i Przyrody Ukrainy). Badania laboratoryjne przeprowadzono na roślinach tytoniu i chmielu. W eksperymencie zamieniono stosowany jodek potasu na roztwór zawierający jod kationowy. Wyniki badań wykazały, że aplikacja na rośliny wodnego koncentratu jodu (In+) wpłynęła korzystnie  na ontogenezę roślin, dzięki czemu zostały podwyższone  wszystkie wskaźniki produkcyjne od 15 do 30%.        

Z licznych doniesień literatury wynika, iż forma i dawka jodu ma istotny wpływ na skład mineralny roślin. Badania własne wykazały, iż jod In+ ma istotny wpływ na wzrost i rozwój niektórych tkanek oraz wzrost intensywności procesów metabolicznych roślin (Jeznach 2009). Na przykład, tkanka naczyniowa roślin pozytywnie reaguje na aplikację dolistną jodu In+ . Wiązki przewodzące (floem i ksylem) zwiększyły swoją średnicę i tym samym retencję płynów fizjologicznych w roślinach. Ponadto ściany komórkowe wyraźnie zwiększyły swoją grubość (Dyki 2007). Wydłuża to wytrzymałość na suszę i mechaniczne uszkodzenia.

Efekty zastosowania koncentratu jodu na kapustę pekińską (kontrola z prawej)

Jod In+ pobrany przez roślinę kumulowany jest w 60% przez liście roślin i tam bezpośrednio wykorzystywany jest w procach biochemicznych. Pozostałe 40% jodu włącznie z asymilatami przemieszcza się za pomocą wiązek sitowych (floemu) do łodyg i korzeni (Strzetelski 2005). Na podstawie wniosków naukowców, zawartość jodu w różnych organach roślin można uszeregować w następujący sposób: liście 59-61%, kora 20-21%, łodyga 19-19,8%. Jon jodu In+ przenika przez włośniki i wraz z enzymami roślinnymi przedostaje się do ryzosfery. Wydzielane przez włośniki substancje bogate w enzymy, zmieniają się w zależności od fazy wzrostu i rozwoju roślin. Obecność tych enzymów w ryzosferze aktywuje określone typy morfologiczne mikroorganizmów glebowych. Jeśli jod In+ był aplikowany doglebowo to droga wnikania do rośliny jest odwrotnie analogiczna i zaczyna się od włośników, przy czyn kumulacja tego pierwiastka w roślinie jest identyczna. Jony jodu zazwyczaj osadzają się między błonami ścian komórkowych w miejscu pomp jonowych i jako katalizatory biorą udział w przemieszczaniu makro i mikroskładników, niezbędnych dla procesów biochemicznych zachodzących w komórkach (Weng, Hong i inni 2008).

Efekty zastosowania jodu w uprawie roślin

W Polsce, od kilku lat są dostępne importowane, a także są produkowane i komercjalizowane preparaty nawozowe, zawierające jod w formie kationowej, do zastosowań nalistnych w uprawach roślinnych. Koncentrat zawiera około 25 mg jodu w litrze, w formie (In+).

Użycie preparatów zawierających wodny koncentrat jodu In+ 80mlg/l w uprawie warzyw, wpłynęło korzystnie na plonowanie różnych odmian kapusty i ogórka. U kapusty odm. Chopin F1 nastąpił wzrost plonu o 4-5% (bez nawożenia pogłównego N) w stosunku do kontroli z nawożeniem pogłównym N. Zastosowany preparat pozytywnie wpłynął na strukturę plonu. Stwierdzono mniej główek o wadze poniżej 2 kg w stosunku do kontroli (Babik 2006). 

W przypadku ogórka plon handlowy zwiększał się o 10%, ogórki wykazały większą odporność na więdnięcie oraz struktura plonu była wyrównana co dało więcej plonu handlowego. Stwierdzono również, że mimo ograniczonego nawożenia, plon ogórków nie zmniejszył się (Babik 2006).

Doświadczenia wdrożeniowe z użyciem koncentratu jodu In+ 80 mlg/1 H2O, wykazały pozytywne oddziaływanie na rośliny warzywne, a w szczególności na strukturę i plony handlowy (Kowalczyk, Jeznach 2008). U kapusty głowiastej odm. Arivist główki były wyrównanej wielkości o średniej masie od 1,5 do 2 kg, natomiast plon był wyższy w porównaniu do kontroli o 12%. Kapusta pekińska odmiany Bilko F1 aplikowana dolistnie jodem In+ charakteryzowała się większą intensywnością wzrostu i wcześniej o tydzień w stosunku do kontroli, osiągała dojrzałość zbiorczą (dr A. Stępowska). Średnia masa główek kapusty pekińskiej wynosiła od ok. 1,25 - 1,50 kg, a dla roślin z kontroli: ok. 1 - 1,2 kg (Jeznach 2011).

W latach 2005-2010 przeprowadzono 38 doświadczeń wdrożeniowych na roślinach ogrodniczych i rolniczych z zastosowaniem koncentratu jodu In+ 80 mg/l. W każdym przypadku odnotowano korzystny wpływ jodu In+ na wyrównanie struktury plonu, natomiast plon wzrastał od 6 do 29% w zależności od gatunku i przebiegu warunków pogodowych w danym okresie wegetacji. Bardzo dobre efekty uzyskiwano w produkcji warzyw i owoców o stosunkowo krótkim okresie wegetacji. Badania prowadzone na truskawkach wykazały wzrost plonu od 21% do 29% w zależności od odmiany (Adamczyk 2010).

Trzykrotne zastosowanie preparatów nawozowych dolistnych zawierających jod In+ oraz zastosowanie doglebowo przed siewem lub sadzeniem  kwasów humusowych, pozwoliło optymalizować nawożenie podstawowe o ok. 30%. Proces wzrostu i rozwoju roślin przebiegał prawidłowo w wyniku czego, uzyskano o 12 do 29% zwiększenie plonu głównego. Struktura plonu była wyrównana, o lepszej trwałość i jakości.

mgr inż Adam Jeznach

Dodaj komentarz



0 komentarze

Podobne wiadomości

#
Strona używa ciasteczek (cookies), dzięki którym nasz serwis może działać lepiej. Informujemy, że poprzez dalsze korzystanie z tego Serwisu, bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki, wyrażasz zgodę na zapisywanie plików cookies i im podobnych technologii w Twoim urządzeniu końcowym oraz na korzystanie z informacji w nich zapisanych. Ustawienia w zakresie cookie możesz zawsze zmienić. Więcej w naszej Polityce Prywatności