Введение к работе
Актуальность темы. Интенсификация сельскохозяйственно-
го-производства, основанная на все более возрастающей ме-'
ханизации и химизации, широком развертывании мелиоратив
ных работ и введении высокопродуктивных сортов сельскохо
зяйственных растений, требует все больших капиталовложе-'
ний. Примерно треть от всех капиталовложений в сельское хо
зяйство приходится на производство азотных удобрений («The
biology of crop productivity» ed by P. S. Carlson, 1980). И хо
тя считается, что вклад азотных удобрений в конечный урожай
составляет около 30%, необходимость эффективного исполь
зования азота очевидна. . ' . , '
Наиболее распространенными формами азотных удобрений являются нитратные, аммонийные и смешанные формы, а также "азот мочевины. Сравнительное изучение особенностей питания растений нитратным н аммонийным азотом началось -# еще в конце прошлого века.н продолжается до снх пор,, при- ' чем особенно-интенсивное последние, примерно, 20—25 лёт.
Путь к практическому использованию азотных удобрений "
в сельскохозяйственном производстве во многом был,опреде
лен блестящими исследованиями академика Д. Н.'Прянишнн-
кова, обобщенными во всемирно известкой монографии «Азот
в жизни растения и земледелии СССР» (1945). Дальнейшая
научная деятельность Д. Н. Прянишникова, его талантливых
учеников—Коссовнча',' 1901; Турковой, 1945, 1950; Владимиров
ва, 1948; Турчина, 1964 и др.—во многом способствовала реше
нию многих'аспектов проблемы азотного питания растения,
определила на'многие'годы перспективу научных исследова
ний. . ' ^ ,.-'', ,
Заметное оживление интереса к обсуждаемей проблеме в начале 60*х годов связано с обнаружением сильного нарушения ионного баланса между поглощаемыми катионами и анионами, который, в свою очередь, приводил к нарушению внутреннего ионного гомеостаза. Степень этих нарушений опреде-. лялась источником минерального азота и особенно сильно проявлялась при аммонийном питании растений (Kirkby, 1965, 1968). Шііроким фронтом ртпппгнуїгтітгті гпіпиіі ltd ,ц/ і'тг.тппі
'кг. с а. гспу-і і'- * . '
((ню влияния ионного окружения корневой системы, особенно катионов, на поглощение нитратов и аммония, начало которым было также положено Д. Н. Прянишниковым (1925). За последние годы значительные успехи достигнуты в исследовании первичных механизмов усвоения азота^растением и его последующих превращений как на молекулярном, так и на тканевом и органнзменном уровнях (Кретовпч, 1980; Алехина и др„ 1973—1979; Кондратьев, 1975; Пешкова, 1973 и мн. другие). Несмотря на известные успехи в области сравнительно-физиологических исследований. нитратно-аммонийного питания, его зависимость от катнонно-'анионного состава питательного раствора, полученные результаты, в конечном счете, чаще всего' носят феноменологический характер. Учитывая особую роль азота в повышении продуктивности растений, представляется необходимый исследовать поглощение нитратных и аммонийных форм азота в зависимости от ионного окружения не только качественно, но и количественно, т. е. оценить вклад каждого из изучаемых факторов в поглощение растениями, разных источников азота.
' 'Цель и задачи исследования. В работе была поставлена задача выявить и количественно оценить зависимость поглощения аммонийногон нитратного азота от концентрации катионов калия, кальция и аммония в питательном растворе. Целью исследовании было:
1. Изучить кинетику поглощения нитратов и аммония из
разных источников азота на фоне калия, кальция, аммония и
ОПредеЛИТЬ ЄЄ ОСНОВНЫе параметры — V max и Кт.
-
Выявить влияние сопутствующих катионов на поглощение нитратов и аммония во времени.
-
Исследовать значение уровня эндогенного калия или кальция на поглощение нитратов и аммония.
Научная новизна. В работе впервые было установлено, что ' влияние калия, кальция, аммония на поглощение нитратов, влияние кальция на поглощение аммония, независимо от того,' является ли око положительным или отрицательным, по своей природе не конкурентно и, следовательно, возникающие между нонами отношения не затрагивают начального этапа их поглощения. Влияние калия на поглощение аммония, и наоборот, является конкурентным.
Впервые дана количественная оценка зависимости поглощения нитратов и аммония от источника азота, его концентрации и сопутствующих катионов. Полученные результаты подчеркивают важное значение ионной среды, которая при определенных условиях имеет более решающее значение для поглощения нитратов или аммония, чем концентрация последних.
Экспериментально обосновывается положение, что подав-
( леїшс ігонамн аммония поглощения нитратов проявляется не-
непосредственно, а через мощное подавление потока калия в
корпи, всегда отмечаемое в присутствии ионов аммония: Более
того, с увеличением времени экспозншш или концентрацин
аммония постоянно отмечается выделение калия из растений
н питательный раствор- - * .
- Практическая ценность, работы. Полученные в работе но--
вые факты представляют не только теоретический, но и прак
тический интерес для оптимизации условий минерального пи
тания вообще, азотного питания особенно. Наибольшую прак-.
тнческую ценность результаты работы представляют для вы
ращивания растений в беспочвенной культуре (гидропоника,
аэропоннка, водная культура) в условиях как закрытого, так,'
и открытого грунта.. * , _: .-, - г
Объем работы. Диссертация состоит из введения,- обзора литературы, экспериментальной части, заключения и выводов.. Материалы диссертации изложены на 9ф страницах машинописного текста, включают 18 таблиц, 11 рисунков. Список литературы содержит 169 наименования, из них 93--иностранных.
Методика .экспериментальной работы
Объектом исследования была выбрана яровая _ пшеница
«Ленинградская». Пшеница является частым объектом для-,
исследований азотного питания. Все опыты можно объединить
в три группы: в опытах I группы исследовалась кинетика'по
глощения NH4+ и N03~ из KNCb, NH4NO3 и NH4Cl в зависи
мости от катиокиого-состава среды; в опытах II группы,— по
глощение NH4+ и NOj~ по времени; в опытах III группы.— по
глощение тех же ионов в зависимости от эндогенного уровня
калия и кальция в проростках пшеницы.. ... . *
Обеззараженные семена двое суток проращивали на фнль- '
тровальной бумаге при 22:ЬІС, а затем молодые проростки
помешали на сетки из нлекса но пять проростков на стакан.
емкостью 50 мл, заполненные водопроводной водой. С 7- до
15-дневного возраста проростки I и U группы опытов <'иахо^
лились на ОД к „смеси Кнопа. В момент постановки опытов
отношение объема корней к объему питательного раствора бы
ло меньше, чем 1: 50.
Проростки III группы опытов первые 10-дней находились на дистиллированной воде с добавлением 0,2 ммоль/л CaS04*-* а. затем были разделены на три группы: а) продолжающие находиться на дистиллированной воде, т. е. «голодающие» растения (контроль); С) обогащенные калием — 5 ммоль/л. KCl-f~'> +0,2 ммоль/л CaS04: в) обогащенные кальцием — 5 ммоль/л СаСЬ. На этих растворах растения находились пять дней; . . Во всех трех группах опытов Т воздуха как при выращн-.
вашій проростков, так и.во время экспериментов поддерживалась 20^1?С круглосуточно. Освещенность во время 16-часового светового периода обеспечивалась на уровне 10 клк лампами ЛБЦ-30. .
Опыты но 'кинетике поглощения проводили при двух исходных значениях рН питательных растворов — 5,0 и 7,0 и двухчасовой экспозиции. Все остальные опыты проводили при значениях рН исходных* растворов 6.0±0,2.
Для расчета основных параметров кинетики поглощения нитратов и аммония — Vmax и Кт был использован графический метод Берка-Лайнуивера. Повторность опытов трехкратная, опыты воспроизводились дважды: О поглощении нитратов,.аммония, калия судили по их убыли из питательного раствора. Определение нитратов проводили по методу Рранваль-Ляжу, аммония — по методу Несслера с последующим колориметр ированнем на «Спеколе», а калии определяли на пламенном- фотометре «Флафакол». Данные экспериментов статистически обработаны, достоверность результатов по вариантам опытов приводится.
