ВЛИЯНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ НА УСВОЕНИЕ РАСТЕНИЯМИ АММОНИЙНОГО И НИТРАТНОГО АЗОТА АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ (ОПЫТЫ С 15N) Карадж, Сингх Дхиллон

Введение к работе

Актуальность. На современном этапе химизации сельского хозяйства при внесении 'повышенных доз удобрений, содержащих основные элементы питания растении (NPK), дальнейший рост урожая часто лимитируется недостатком микроэлементов. Для рационального применения микроудобрений необходимо углубленное и 'всестороннее изучение роли отдельных микроэлементов в обмене веществ сельскохозяйственных растений, особенно — в обмене аэота — элемента, в большинстве случаев определяющего высоту к качество урожаев.

Классическими исследованиями Д. Н. Прянишникова и его учеников было показано, что преимущественное поглощение из растворов растениями аммонийного и нитратного азота зависит от многих внешних н внутренних факторов (Прянишников, 1945).

В последние годы в связи с применением в агрохимических исследованиях соединений, меченных стабильным изотопом азота ^1SN, открылись широкие возможности для решения ряда вопросов азотного питания растений.

Особый интерес при этом представляет изучение сравнительного поглощения и усвоения растениями аммонийного и нитратного азота при одновременном их наличии в питательной среде, что обычно имеет место в почвенном растворе, а также при 'подкормке растений самым распространенным из азотных удобрений— аммиачной селитрой.

Несмотря на определенные успехи в изучении физиологической роли отдельных микроэлементов в растениях, достигнутые в последние годы, вопросы участия микроэлементов в поглощении, распределении и усвоении растениями нитратного и особенно аммиачного азота, остаются далеко не изученными. В то же время имеются сведения, что применение микроудобрений является одним из путей повышения эффективности использования растениями азота удобрений.

Цель исследований. Целью данной работы явн/юсь изучение влияния недостатка и избытка Со, Си, Мп, Мо и Zn на скорость поглощения и степень усвоения растениями меченного ¹⁵N аммонийного и нитратного азота аммиачной селитры.

Центр, щпш бкбл':он::> ( *

Уш. с?д. Дэшг cmioi, «ад. ни. К. к. Гиеазяш:

Программой исследований предусматривалось;

1. Изучение влияния микроэлементов на скорость поступления и распределение в растениях меченого восстановленного и окисленного азота при относительно коротких экспозициях после применения азота путем корневой подкормки.

2. Изучение распределения поглощенного растениями азота по белковым и небелковым соединениям при различной обеспеченности микроэлементами.

3. Выяснение влияния микроэлементов на скорость включения поглощенного аммонийного и нитратного азота в состав белков растений.

4. Изучение влияния обеспеченности микроэлементами на аминокислотный состав и некоторые другие показатели белкового обмена растений.

5. Выяснение влияния микроэлементов на активность хло-ропластов и пигментный состав растений.

6. Исследование действия различной обеспеченности микроэлементами на содержание в растениях микро- и макроэлементов.

Научная новизна работы: научная значимость результатов исследований состоит в том, что впервые получены экспериментальные данные по влиянию Со, Си, Мп, Мо и Zn на размеры поглощения растениями (пшеница, кукуруза, горох и томаты) меченного ^ISN аммонийного н нитратного азота при одновременном их присутствии в питательной среде, установлено влияние дефицита и избытка данных микроэлементов на скорость включения поглощенных корнями растений различных форм азота и состав белков н других органических соединений. Показано распределение поступившего меченого азота по формам небелковых соединений в зависимости от обеспеченности опытных растений микроэлементами.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на конференции молодых ученых ТСХА в 1979 г., на IV Всесоюзном совещании 'по применению стабильного изотопа— ^1SN в исследованиях по земледелию.

Объем работы. Диссертация изложена на 153 страницах машинописного текста, включая 10 рисунков и 31 таблицу. Список использованной литературы включает 410 наименований, в том числе 176 иностранных работ.

Условия н методика проведения исследований

Для решения поставленных задач в течение 3 лет проводились вегетационные опыты в вегетационном домике кафедры агрономической и биологической химии и Агрохимической опытной станции им. Д. Н. Прянишникова ТСХА.

В качестве объектов исследований были взяты растения

пшеницы (сорт Американский гибрид), гороха (сорт Немчн-новскнй), кукурузы (сорт Краснодарский 440 ЫВ скороспелый) и томаты (голландский сорт Ривермун).

Вегетационные опыты проводились в песчаной культуре с тщательной отмывкой кварцевого песка (18%-ная соляная кислота и 1,%-ная щавелевая кислота) по методике Hewitt (1966). Растения выращивались до 60—65-дневного возраста в полиэтиленовых сосудах емкостью 1 килограмм песка, В качестве питательной смеси была выбрана смесь Кнопа. микроэлементы вносилН-В нормах и формах, рекомендованных Рннь-кисом (Ш68)-

При выращивании пшеницы и томатов избыток микроэлементов создавался увеличением нормы внесения соответствующего микроэлемента по сравнению с оптимальной, в 10 раз и для кукурузы и гороха в — 20 раз.

Все реактивы, использованные в опытах, были очищены от следов микроэлементов с помощью таких экстрагентов, как 8-окспхннолин и днтнзон, и псрекристалдизованы (Стари, 1966). Соли, содержащие микроэлементы, были химически чистыми.

Для изучения сравнительного поглощения и усвоения растениями аммонийного и нитратного азота при одновременном наличии их в тштательной среде в зависимости от дефицита или избытка отдельных микроэлементов опытные культуры, выращенные при различной обеспеченности микроэлементами, получали корневые подкормки (с поливом) разно-меченной тяжелым изотопом азота ¹⁵N, аммиачной селитрой (^,5NH+N0₃ и NH₄^ISM0₃). Доза азота в подкормку составляла во всех опытах 20 мг на сосуд. Исходное обогащение применяемых солей в опытах с пшеницей, кукурузой и горохом 50% ат. изб. ^I5N, а в опытах с томатом 95% ат. и-зб. ^I5N."

Через определенные экспозиции после внесения меченого азота (I, 5, 24 часа» 5, 10 суток) производился отбор растительных проб,

В отдельных органах растений определяли содержание общего и белкового азота методом Кьельдаля после осаждения белков по Барнштеину и сжигания с фенолсерной кислотой с добавлением селена в качестве катализатора.

Формы небелкового азота в растениях определяли по Кон-вею; в одной навеске по методике, описанной Плешковьш (1976). Аминокислотный состав суммарных белков определялся на аминокислотном анализаторе.

Анализ изотопного состава проводили на масс-спектрометре МИ-1305.

Содержание хлорофиллов и фотохимическая активность хлоропластов (реакция Хнлла) в листьях томатов определялись по методике Гавриленко и др. (1975).

Активность протеолнтическнх ферментов в листьях кукурузы определялась по методике Burger et. al. (1970). Разделение водорастворимых белков в листьях кукурузы и помидоров на сефадексе G-I00 было проведено по Плешкову и др. (1976), для электрофоретического разделения водорастворимых белков за основу были взяты методы Волжина н др. (1974) и Weber and Osborn (1969).

Для определения содержания макро-н и микроэлементов растительный материал сжигали со смесью азотной и пер-хлорной кислот в отношении 3: 1. В надземной части и в корнях определялись фосфор по Murphy and Riley (1962), содержание калия на пламенном фотометре (Flapo) и содержание Са, Mg, Fe, Mn, Си, Zn и Со определялось на атомном абсорбционном спектрофотометра (Perkin Elmer).

Математическую обработку полученных данных проводили методом дисперсионного анализа,