Cynk stanowi podstawowy mikroskładnik w żywieniu roślin, a jego zawartość w roślinach najczęściej waha się w granicach od 20 do 100 mg/kg s.m. Pobieranie tego pierwiastka zależy od naturalnej zasobności gleby, zawartości materii organicznej i odczynu, przy czym optymalny zakres pH mieści się w przedziale od 5,5 do 7,0. Przyswajalność cynku zwiększa się wraz ze zwiększeniem kwasowości gleby, jednakże wzrasta również możliwość jego wymycia w głąb profilu glebowego. Gleby organiczne i ciężkie mineralne charakteryzują się niższą przyswajalnością cynku. Gleby wytworzone z utworów piaszczystych oraz skał wapiennych są również ubogie w cynk. Niedobór tego pierwiastka w roślinach występuje przy dużych stężeniach jonów fosforanowych w roztworze glebowym i jednocześnie małych stężeniach cynku.
Rośliny uprawne w zależności od wrażliwości na dostępność cynku dzieli się na trzy grupy. Do roślin tolerancyjnych na niedobór tego pierwiastka w środowisku wzrostu należą gorczyca, trawy, owies, pszenica, żyto, marchew, szparagi i winorośl. Roślinami umiarkowanie wrażliwymi są z kolei burak cukrowy, ziemniak, jęczmień, koniczyna czerwona, lucerna, ryż, soja, cebula i pomidor. Natomiast w grupie roślin wrażliwych na niedobór cynku znajduje się kukurydza, bawełna, len, chmiel, fasola, sorgo, drzewa i krzewy owocowe, szczególnie cytrusowe.
Ważnym miejscem akumulacji cynku w okresie wzrostu wegetacyjnego roślin są liście. W komórkach liścia większość pobranego pierwiastka pozostaje w cytoplazmie, zaś nadmiar akumuluje się w wakuoli, gdzie jest związany przez kwasy organiczne. Cynk należy do pierwiastków krytycznych w okresie budowy plonu generatywnego rośliny.
Funkcje cynku w roślinie
Istota funkcji metabolicznych cynku w roślinie polega na tworzeniu przez ten pierwiastek kompleksów z azotem, tlenem i siarką, w których odgrywa on rolę zarówno katalityczną, jak i budulcową. W roślinach cynk jest aktywnym składnikiem wielu enzymów, z czego około 300 enzymów jest zależnych od tego pierwiastka. Występuje w enzymach uczestniczących w metabolizmie węglowodanów i białek oraz enzymach ekspresji genów (tzw. palce cynkowe). Fizjologiczna rola cynku jest analogiczna do roli magnezu oraz manganu i polega na tworzeniu wiązań pomiędzy enzymami i ich substratami.
Cynk bierze udział w metabolizmie azotowym roślin jako składnik polimerazy RNA. Uczestniczy także w przemianach związków fosforowych, jak również wpływa na przepuszczalność błon komórkowych. Bierze udział w syntezie auksyn poprzez oddziaływanie na produkcję tryptofanu, stanowiącego prekursor hormonów roślinnych. Reguluje procesy tworzenia rybosomów, wpływa na stabilizację struktur białkowych, jak również zwiększa odporność roślin na czynniki stresowe, w tym między innymi na suszę czy choroby. Cynk poprawia zdrowotność roślin, stymuluje rozwój systemu korzeniowego, zwiększając tym samym pobieranie wody i składników mineralnych. Wpływa również na zwiększenie efektywności procesu fotosyntezy oraz odgrywa istotną rolę w oddychaniu.
Cynk w uprawie zbóż i rzepaku
Istotą oddziaływania cynku na zboża jest zwiększenie ich odporności na suszę i niską temperaturę oraz choroby, a także udział w syntezie tryptofanu. Wpływa na zwiększenie odporności zbóż ozimych na stresy środowiskowe, między innymi przygotowując je do niesprzyjających warunków panujących w okresie zimowym. Zwiększa zawartość azotu białkowego w roślinach, a także wpływa na skład aminokwasowy białek. U zbóż i rzepaku cynk wpływa na gospodarkę węglowodanową i azotową w efekcie oddziaływania na procesy fizjologiczne, które zwiększają efektywność nawożenia azotowego. Bierze udział w metabolizmie cukrów i związków fosforowych, a także w syntezie chlorofilu. Łącznie z miedzią uczestniczy w stabilizacji chloroplastów. U rzepaku w okresie rozwoju generatywnego roślin cynk wpływa na prawidłowe zawiązywanie kwiatów i łuszczyn.
Cynk w uprawie kukurydzy
Kukurydza w celu wytworzenia jednej tony ziarna wraz z odpowiednią ilością masy wegetatywnej pobiera średnio od 70 do 95 g cynku. Pierwiastek ten odgrywa ważną rolę we wczesnych fazach rozwojowych kukurydzy, stąd też aplikacja tego mikroelementu powinna być wykonana jak najwcześniej, gdyż umożliwi to efektywniejsze wykorzystanie azotu nawozowego, szczególnie w przypadku wystąpienia niższych temperatur, a także wpłynie na zawiązywanie większej liczby zawiązków kwiatowych w kolbie. Dlatego też zabiegi pozakorzeniowego dokarmiania cynkiem zalecane są w terminie do fazy 5. – 6. liścia. Plonotwórcze działanie cynku uwidacznia się również w dwóch kolejnych krytycznych dla kukurydzy fazach, w okresie kwitnienia, kiedy to cynk wpływa na zwiększenie żywotności ziaren pyłku oraz w okresie dojrzewania, kiedy rośliny optymalnie zaopatrzone w cynk pobierają więcej dwutlenku węgla, zwiększając tym samym ilość węglowodanów w ziarniakach, co prowadzi do wzrostu masy tysiąca ziaren.
Cynk kształtuje strukturę plonu kukurydzy, między innymi decyduje o długości kolby czy liczbie okółków oraz ilości rzędów ziarna w kolbie. W fazie dojrzałości technologicznej kukurydza akumuluje w ziarnie prawie 80% całkowitej ilości pobranego cynku. Tak duża zawartość tego pierwiastka w ziarnie, zbliżona do udziału azotu, wskazuje na bliskie współdziałanie obu pierwiastków i potwierdza dużą rolę cynku w metabolizmie roślin ziarnkowych.
Cynk w uprawie buraka cukrowego i ziemniaka
Burak cukrowy charakteryzuje się średnią wrażliwością na niedobór cynku. Pobranie tego mikroelementu wynosi około 350 g z powierzchni 1 ha. U buraka i ziemniaka pierwiastek ten uczestniczy w przemianach związków azotowych i fosforowych w roślinie oraz wchodzi w skład enzymów, a także bierze udział w przemianach węglowodanów i białek. Bierze udział w syntezie chlorofilu oraz w procesie oddychania, wchodząc w skład niektórych enzymów regulujących ten proces.
Niedobór cynku u roślin
Niedobór cynku w roślinach ogranicza ich rozwój i plonowanie. Dochodzi do zakłócenia przemian azotu i prowadzi do gromadzenia w roślinie niepożądanych prostych związków azotowych, takich jak amidy czy wolne aminokwasy. Szczególnie wrażliwe na niedobór tego pierwiastka są jabłonie, rośliny cytrusowe, brzoskwinia, kukurydza, len, sorgo, chmiel, bawełna i fasola. Roślinami umiarkowanie wrażliwymi są między innymi burak cukrowy, jęczmień, lucerna, koniczyna czerwona, ziemniak, pomidor oraz śliwa i czereśnia. Do roślin tolerancyjnych należą z kolei trawy, pszenica, owies, żyto, groch i gorczyca. W przypadku większości roślin do pokrycia ich potrzeb fizjologicznych niezbędne jest od 15 do 30 mg Zn na kg suchej masy rośliny. W przypadku wielu gatunków roślin zawartość cynku przekraczająca 20 mg na kg suchej masy może być dla nich fitotoksyczna.
Objawy niedoboru cynku u poszczególnych gatunków roślin uprawnych nieznacznie różnią się między sobą. Jednakże prawie zawsze rozpoczynają się blednięciem liści między nerwami. Przy niedoborze cynku dochodzi do tworzenia małych liści (tzw. choroba małych liści) oraz karłowatości roślin, która objawia się występowaniem krótszych pędów i międzywęźli. U wielu roślin dochodzi do pojawienia się chloroz liściowych, punktowych, tzw. nakrapiania, czyli syndromu „białego pąka’. Objawy niedoboru najpierw widoczne są na młodszych organach, ponieważ cynk charakteryzuje się małą ruchliwością w roślinie i w sytuacji jego niedoborów pierwiastek ten nie przemieszcza się z organów starszych do młodszych. Obserwowana na liściach chloroza nie jest bezpośrednim objawem niedoboru cynku, ale stanowi skutek uszkodzeń, które wywołane są niedoborem azotu, magnezu i żelaza.
W przypadku ziemniaka, dyni czy pomidora przy niedoborze cynku następuje pofałdowanie młodych wierzchołkowych liści, które stają się drobne, o odcieniu żółtawym z brunatnymi nekrotycznymi plamami. W późniejszym okresie dochodzi także do ich zwijania ku górze, zaś w przypadku górnych części pędów obserwuje się ich zwijanie i zamieranie. Deficyt cynku u roślin strączkowych uwidacznia się w postaci chlorozy na liściach, których międzywęźla i ogonki liściowe są grube i krótkie z brunatnymi cętkami. Następuje zahamowanie wzrostu rośliny, która przybiera zwiędły wygląd, wytwarza mało strąków i nasion, a w konsekwencji zaistniałych zmian obumiera.
Niedobór cynku u kukurydzy
Najbardziej charakterystyczne objawy niedoboru cynku obserwuje się w przypadku kukurydzy. Niedobór cynku prowadzi do słabego rozwoju liści kukurydzy oraz organów generatywnych, a także obniżenia odporności roślin na stres temperaturowy. Przy niedoborze tego pierwiastka następuje skrócenie długości międzywęźli i tym samym karłowacenie roślin oraz dochodzi do zmniejszenia powierzchni liści, a także jasnozielonego zabarwienia pomiędzy nerwami na młodych roślinach. Widoczne są szerokie biało przebarwione pasma umiejscowione po obu stronach nerwu środkowego, które rozpoczynają się u nasady liścia, lecz nie osiągają jego wierzchołka. W tym wypadku zarówno nerw środkowy, jak i krawędzie liścia pozostają zielone. Dodatkowo następuje zaburzenie rozwoju generatywnego roślin. Deficyt cynku, szczególnie ostry, prowadzi do opóźnienia wyrzucania wiech i kwitnienia kukurydzy, co w konsekwencji skutkuje obniżeniem plonowania roślin. Przy niedoborze cynku nasiona kukurydzy przybierają barwę szaro-kredową.
Niedobór cynku u buraka cukrowego i ziemniaka
U buraka cukrowego niedobór cynku może prowadzić do zamierania komórek, w efekcie zaburzeń w funkcjonowaniu wewnętrznych błon chloroplastów. Objawia się to wystąpieniem chlorotycznych oraz nekrotycznych zmian na powierzchni blaszki liściowej, które ograniczając powierzchnię asymilacyjną, zmniejszając efektywność procesu fotosyntezy. Niedobór cynku uwidacznia się na najmłodszych, pionowo ustawionych liściach. Dochodzi do pojawienia się na blaszce liściowej biało-brunatnych przejaśnień pomiędzy nerwami, które noszą nazwę „bielenia liści buraka”. Deficyt cynku prowadzi do nagromadzenia w korzeniach buraka cukrowego prostych związków azotowych, takich jak aminokwasy i amidy, które utrudniają krystalizację sacharozy na etapie technologicznym.
W przypadku niedoboru cynku u ziemniaka dochodzi do karłowatości roślin, na których pojawia się chloroza. Następuje pofałdowanie najmłodszych wierzchołkowych liści, które mają zdeformowane brzegi, stają się drobne, o odcieniu żółtym, z występującymi nekrotycznymi brunatnymi plamkami.
dr hab. Marzena S. Brodowska, prof. uczelni
