Mangan stanowi niezbędny mikroskładnik pokarmowy dla roślin. Największym zapotrzebowaniem na ten pierwiastek charakteryzują się rośliny w najmłodszych stadiach rozwojowych oraz intensywnie rosnące liście, a także nasiona i owoce. Pobieranie manganu z gleby w przypadku rzepaku ozimego waha się w przedziale od 200 do 300 g na ha, w przypadku zbóż od 300 do 500 g na ha, a w przypadku ziemniaków od 700 do 1000 g na ha. Szczególną wrażliwością na niedobór manganu charakteryzują się zboża, zarówno ozime, jak i jare, dla których pierwiastek ten jest jednym z ważniejszych mikroelementów. Największą wrażliwość wykazuje owies, zaś do roślin zbożowych średnio wrażliwych należy pszenica i jęczmień. Roślinami wrażliwymi na niedobór manganu są również lucerna, koniczyna, ziemniaki, kukurydza, buraki cukrowe, rzepak ozimy i rośliny strączkowe, a także pomidory, papryka, cebula, czosnek oraz drzewa i krzewy owocowe, jak również rośliny jagodowe.
Rośliny przyswajają mangan wyłącznie w postaci jonów Mn2+. Jego pobieranie mogą w znacznym stopniu utrudniać wysokie koncentracje jonów magnezu, wapnia, miedzi i żelaza. Pobieranie manganu przez rośliny utrudnione jest również przy nadmiernej podaży potasu oraz na glebach zasobnych w siarkę i na glebach zasadowych czy świeżo zwapnowanych, a także na glebach torfowych i węglanowych. Wyższe zawartości manganu przyswajalnego dla roślin występują w glebach dobrze uwodnionych w porównaniu do gleb suchych.
Funkcje manganu w roślinie
Mangan jest regulatorem i stymulatorem wzrostu oraz aktywatorem wielu procesów enzymatycznych. Aktywuje wzrost poprzez wpływ na przyrost komórek na długość. Wpływa na rozwój systemu korzeniowego rośliny dzięki stymulacji pobierania przez nią fosforu. Zwiększa mechaniczną odporność tkanek roślinnych, ponieważ bierze udział w wytwarzaniu przez roślinę lignin, które stanowią część struktury ściany komórkowej odpowiadają za sztywność i odporność mechaniczną liści, łodygi i korzeni. Mangan wpływa na biosyntezę kwasów tłuszczowych oraz reguluje gospodarkę energetyczną roślin, poprzez sterowanie przemianą węglowodanów.
Uaktywnia liczne enzymy pełniące istotne funkcje w procesie fotosyntezy i powstawania chlorofilu. Uczestniczy także w zapewnieniu trwałości chlorofilu. Odpowiada za prawidłowy przebieg procesu fotosyntezy i regulację hormonów roślinnych oraz usprawnia proces oddychania. Wywiera korzystny wpływ na gospodarkę azotową roślin i biosyntezę białka. Aktywuje enzymy biorące udział w utrzymaniu odpowiedniego poziomu żelaza w roślinach. Mangan uczestniczy również w syntezie witaminy C. Uważany jest za najważniejszy katalizator w cyklu Krebsa. Razem z żelazem odpowiada za reakcje redukcji azotanów, co skutkuje obniżeniem nagromadzenia azotanów w częściach jadalnych roślin i zmniejszeniem ryzyka przenawożenia roślin azotem.
Zwiększa odporność roślin na choroby, gdyż stymuluje produkcję naturalnych fungicydów – flawonoidów, dzięki czemu ogranicza wystąpienie infekcji mączniaka prawdziwego, zgorzeli podstawy źdźbła, parcha ziemniaka czy chwościka burakowego. Działa zabójczo na patogeny, które pojawiają się na powierzchni korzeni roślin, chroniąc je przed infekcją. Zwiększa odporność roślin na czynniki stresowe, w tym między innymi okresowe niedobory wody, a także niską temperaturę oraz poprawia mrozoodporność roślin. Podobnie jak miedź wiąże wolne rodniki, które powstają u roślin w sytuacjach stresowych.
Mangan poprawia wartość biologiczną plonu. Wpływa na zawartość składników poprawiających jakość roślin, takich jak kwas cytrynowy i witamina C oraz na wybarwienie owoców i warzyw, a także zwiększa zdolność zamrażania warzyw oraz podnosi odporność ziemniaków na przebarwienia powstające podczas produkcji puree i mączki ziemniaczanej.
Mangan w uprawie zbóż
Zboża dobrze zaopatrzone w mangan szybciej się rozwijają oraz wcześniej zakwitają. Do prawidłowego wzrostu i rozwoju rośliny zbożowe potrzebują od 300 do 500 g Mn na hektar. Okres krytyczny zapotrzebowania zbóż na mangan rozpoczyna się w pełni krzewienia, dlatego bardzo ważne jest zastosowanie tego mikroelementu przed pojawieniem się pierwszego kolanka.
We wczesnych fazach rozwojowych mangan poprawia efektywność pobierania składników pokarmowych oraz wzmaga zabiegi regulacji pokroju zbóż. Stymuluje krzewienie, jak również zwiększa zimotrwałość zbóż ozimych, a także wpływa na poprawę ich zdrowotności. Poprzez wpływ na powstawanie lignin, stanowiących element tkanki mechanicznej, nadaje odporność mechaniczną tkankom roślinnym, chroniąc zboża przed wyleganiem. Korzystnie wpływa na jakość ziarna zbóż, w efekcie oddziaływania na większą produkcję białka ogólnego w ziarnie. Optymalne zaopatrzenie zbóż w mangan wpływa na produkcję flawonoidów, odgrywających ważną rolę w ochronie zbóż przed chorobami grzybowymi czy insektami.
Mangan w uprawie rzepaku
Mangan stanowi istotny mikroelement w uprawie rzepaku. Pierwiastek ten zastosowany w okresie jesiennym wyhamowuje wzrost roślin przygotowując je do spoczynku zimowego, między innymi dzięki obniżeniu poziomu auksyn. Poprzez wpływ na syntezę cukrów w roślinie zwiększa odporność rzepaku ozimego na przemarzanie. Korzystnie wpływa na rozwój systemu korzeniowego roślin oraz uczestniczy w fotosyntezie i oddychaniu, a także reguluje gospodarkę azotową rzepaku, zwiększając wbudowywanie pobranego przez rośliny azotu w związki białkowe. Dokarmianie rzepaku manganem, na glebach ubogich w ten pierwiastek, zalecane jest w fazie wzrostu wydłużeniowego pędu głównego oraz w fazie pąkowania. W przypadku gleb zasobnych w mangan zabieg dokarmiania roślin zalecany jest tylko w fazie pąkowania. W uprawie rzepaku ważnym zabiegiem jest zaprawianie materiału siewnego manganem, co umożliwia roślinom dostęp do tego mikroskładnika już od początku wzrostu.
Mangan w uprawie kukurydzy
Kukurydza należy do roślin mało wrażliwych na niedobór manganu, mimo że pierwiastek ten pobierany jest w większych ilościach niż cynk. W celu wytworzenia jednej tony ziarna i odpowiedniej ilości słomy kukurydza potrzebuje średnio 100 – 120 g manganu. U kukurydzy mangan wpływa na rozbudowę systemu korzeniowego, aktywuje wzrost roślin oraz poprawia plonowanie, bowiem odpowiada za prawidłowy przebieg procesu fotosyntezy. Zwiększa również odporność kukurydzy na stresy biotyczne.
Mangan w uprawie buraka cukrowego
Burak cukrowy wykazuje duże potrzeby pokarmowe w stosunku do manganu, który jest mikroelementem o największym znaczeniu w uprawie tej rośliny. Pobranie manganu przez rośliny wynosi około 350 g z powierzchni 1 ha. Pierwiastek ten przyczynia się do zwiększenia plonów korzeni buraka cukrowego. Uczestniczy w aktywacji enzymów biorących między innymi udział w procesie fotosyntezy, metabolizmie azotowym czy też w syntezie lignin.
Mangan w uprawie ziemniaka
Mangan należy do najważniejszych mikroelementów biorących udział w procesach przemiany materii zachodzących w ziemniaku. Krytyczny okres zapotrzebowania ziemniaka na ten pierwiastek występuje w okresie tworzenia łodyg i liści, a także w fazie zawiązywania bulw. Mangan wpływa na lepszy rozwój roślin oraz wcześniejsze kwitnienie ziemniaka. Warunkuje prawidłowy wzrost ziemniaka oraz wpływa na zwiększenie zawartości skrobi i witaminy C w bulwach. Zwiększa również odporność roślin na występowanie chorób, w tym między innymi zarazę ziemniaka, parcha zwykłego oraz rizoktoniozę. Zabiegi pozakorzeniowego dokarmiania manganem ziemniaków można wykonywać kilka razy po zwarciu międzyrzędzi – przy dużej powierzchni liści – w odstępach 7 – 14-dniowych.
Niedobór manganu u roślin
Roślinami najbardziej wrażliwymi na niedobór manganu są: owies, pszenica, kukurydza, buraki cukrowe, ziemniaki, sorgo i bawełna,. W warunkach polowych objawy niedoboru manganu widoczne są szczególnie u owsa, buraka cukrowego, ziemniaka, grochu, fasoli, kapusty oraz u niektórych drzew owocowych, takich jak jabłoń, śliwa, wiśnia, morela czy brzoskwinia.
Niedobór manganu występuje głównie na roślinach rosnących na glebach suchych. Powoduje on spadek ogólnej kondycji uprawy, zaburza prawidłowy wzrost i rozwój roślin oraz prowadzi do wystąpienia wielu chorób fizjologicznych. Wpływa na redukcję przyswajania dwutlenku węgla w fotosyntezie, co zmniejsza intensywność tego procesu i skutkuje ograniczeniem produkcji cukrów. Prowadzi również do rozkładu chlorofilu pod wpływem silnego światła,
Objawy deficytu manganu ujawniają się na młodych, ale już w pełni rozwiniętych liściach. Między nerwami pojawiają się wówczas punktowe chlorotyczne plamki (cętkowana chloroza), które rozrastają się w kierunku nerwów blaszki liściowej. Pogłębiający się deficyt tego mikroskładnika prowadzi do przekształcania się chloroz w nekrozy, co skutkuje stopniowym niszczenia liści. W stadium zaawansowanym blaszka liściowa przyjmuje marmurkowatą strukturę oraz widoczne jest jej zagięcie do środka wzdłuż nerwu środkowego.
U zbóż niedobór manganu prowadzi do zmniejszenia liczby kłosów i ilości ziarniaków w kłosie oraz do wystąpienia wielu chorób zbóż, w tym obniża ich odporność na zgorzel podstawy źdźbła. Dochodzi również do obniżenia zawartości białka w ziarnie zbóż. U rzepaku przy deficycie manganu następuje ograniczenie ilości łuszczyn, co znacznie obniża plon nasion.
U kukurydzy deficyt tego pierwiastka prowadzi do słabego zaziarnienia kolb, głównie w ich górnych poziomach. Przy niedoborze manganu u buraka cukrowego dochodzi do ograniczenia rozwoju korzeni i zmniejszenia ilości cukrów prostych w korzeniu buraka i plonu cukru, jak również zwiększenia zawartości substancji melasotwórczych w korzeniach. Objawem niedoboru manganu na roślinach buraka cukrowego jest występowanie na młodych liściach żółtych plam. Liście stają się wyprostowane i trójkątne i może dochodzić do ich perforacji.
Przy deficycie manganu w ziemniaku zmniejsza się zawartość skrobi w bulwach. Objawem niedoboru tego mikroelementu jest chloroza międzynaczyniowa, występująca przede wszystkim na liściach młodszych. Rozpoczyna się ona u podstawy liścia i obejmuje z czasem cały liść. Tworzy się charakterystyczna żółto-zielona siateczka. Chloroza stopniowo ulega przekształceniu w nekrozę. Plamki obecne są również na łodygach i ogonkach liściowych. Symptomem niedoboru manganu jest płaski i zwiędły wygląd liści.
Nadmiar manganu u roślin
Nadmiar manganu najczęściej występuje na glebach kwaśnych oraz glebach o dużym nasyceniu wodą, w których panują złe warunki tlenowe. Wysokie koncentracje manganu w glebie wpływają na nadmierną kumulację tego pierwiastka w roślinach, co niejednokrotnie prowadzi do zakłócenia ich metabolizmu. Odporność roślin na wyższe koncentracje manganu w glebie i tym samym górna granica zawartości tego pierwiastka w roślinach, przy której pojawiają się objawy jego nadmiaru zależy od gatunku rośliny.
Do roślin tolerancyjnych, które tolerują stężenia tego pierwiastka powyżej 1500 mg Mn/kg s.m. należą słonecznik, sałata, banany czy bawełna. Szczególną tolerancją w stosunku do wysokich koncentracji manganu w środowisku wzrostu odznacza się również ryż. Do roślin umiarkowanie wrażliwych, które tolerują zawartość manganu na poziomie 500 – 1500 mg Mn/kg s.m. należy owies oraz niektóre odmiany pszenicy, a także koniczyna biała i czerwona oraz łubin biały. Natomiast roślinami wrażliwymi (300 – 500 mg Mn/kg s.m.) są jęczmień, lucerna, niektóre odmiany soi oraz niektóre odmiany pszenicy. W przypadku roślin szczególnie wrażliwych objawy nadmiaru manganu mogą występować przy zawartości niższej niż 200 mg Mn/kg s.m.
Zbyt wysokie zawartości manganu w roślinach ograniczają ich rozwój, co w konsekwencji skutkuje redukcją plonów. Nadmiar manganu prowadzi do wystąpienia w roślinach niedoboru żelaza, magnezu oraz wapnia. Z kolei objawy niedoboru tych pierwiastków wzmagają występowanie na roślinach objawów nadmiaru manganu. Przy nadmiarze manganu dochodzi do ograniczenia pobierania magnezu przez rośliny, co wpływa między innymi na blokowanie enzymów, które zależą od obecności magnezu, prowadząc do wystąpienia wielu skutków ubocznych, które między innymi związane są z pobieraniem potasu. Poza tym wynikające z nadmiaru manganu ograniczenie dopływu wapnia do merystemów wierzchołkowych roślin wpływa na hamowanie wzrostu nowych organów.
Przy nadmiarze manganu w roślinach dochodzi do pojawienia się na starszych liściach oraz na ogonkach liściowych i łodygach czarno-brązowych punktów otoczonych chlorotyczną obwódką. Związane są one z wytrącaniem się tego pierwiastka w formie tlenku manganu (MnO2). Wizualnym objawem zaawansowanego nadmiaru manganu jest chloroza blaszki liściowej, wynikająca z niedoboru żelaza. Przy wysokich zawartościach tego pierwiastka dochodzi także do obumierania drobnych korzeni.
dr hab. Marzena S. Brodowska, prof. uczelni
