CC BY
40
УДК 633.11“324”:581.132]:631.879.3
UDC 633.11“324”:581.132] :631.879.3
ВЛИЯНИЕ ОТХОДОВ ЭЛЕВАТОРОВ НА СОДЕРЖАНИЕ ИОНОВ Са2+, К+, ]\Н4+ , N03" И ПАРАМЕТРЫ ФОТОСИНТЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ РАСТЕНИЙ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ
Третьякова Ольга Ивановна к.б.н., доцент
Доценко Сергей Павлович д.х.н., доцент
Исаева Т атьяна Андреевна
студентка факультета перерабатывающих
технологий, группа-1101
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Статья посвящена исследованию влияния внесения отходов элеваторов в почву на содержание ионов Са2+, К+, МН4+ , N03 и фотосинтетических пигментов в листьях растений озимой пшеницы при выращивании на чернозёме выщелоченном
Ключевые слова: ОТХОДЫ ЭЛЕВАТОРОВ, СОДЕРЖАНИЕ ИОНОВ Са2+, К+, МН4+ , N03" , ФОТОСИНТЕТИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ,
ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА, ПОКАЗАТЕЛИ СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ
THE IMPACT OF ELEVATORS WASTE ON ION CONTENT OF CA2+, K+, NH4+, NOy AND THE PARAMETERS OF PHOTOSYNTHETICAL ACTIVITY OF WINTER WHEAT
Tretyakova Olga Ivanovna Cand.Biol.Sci., assistant professor
Dotsenko Sergey Pavlovich Dr.Sci.Chem., associate professor
Isaeva T atyana Andreevna student of processing technologies, group-1101
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
The article is devoted to the investigation of the influence of applying elevators waste to the soil on the content of ions Ca2+, K+, NH4+ , NO3 - and photosynthetic pigments in leaves of plants of winter wheat in the cultivation of the leached black soil
Keywords: ELEVATORS WASTE, IONS CONTENT Са2+, ^, NH4+ , NO3- , PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS, WINTER WHEAT, YIELD STRUCTURE INDICATORS
Утилизация отходов элеваторов, образующихся в результате предварительной обработки семян зерновых, зернобобовых и масличных культур, является, в силу огромного объёма этих отходов, важнейшей экологической задачей. Ранее нами было показано, что отходы элеваторов, которые являются источником ценных питательных веществ, можно применять при выращивании озимой пшеницы на чернозёме выщелоченном [1, 2, 3].
Целью нашей работы являлось изучение всей совокупности влияния почвогрунта, изготовленного из отходов элеваторов, на рост и развитие растений. Одна из задач исследований состояла в изучении возможных изменений химического состава растений озимой пшеницы под влиянием применяемых отходов.
Информационно ёмким, с точки зрения понимания процессов, происходящих в растении в ходе онтогенеза, является не только содержание общего азота, фосфора и калия, представленное нами ранее
[2], но и таких ионов, как МН4+, М03", К+, Са2+, количество которых в тканях растений может служить характеристикой биохимической активности клетки [4, 5]. Возможность применения ионоселективных электродов для определения содержания перечисленных ионов в тканях растений показана многими авторами [6,7, 10,11].
Содержание ионов МН4+ в гомогенатах флаговых листьев озимой пшеницы представлено на рисунке 1. В проведённых экспериментах мы установили, что содержание ионов МН4+ снижается от фазы выхода в трубку к фазе молочной спелости. Во все контролируемые фазы содержание МНд+ выше в вариантах с почвогрунтом, чем в контроле.
%
0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
чернозём чернозём+ почвогрунт
□ трубкование
□ колошение
□ молочная спелость
Рисунок 1 -Влияние почвогрунта на содержание ионов МНд+, в флаговых листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт, 2010-2011гг.).
Иная динамика наблюдается для содержания ионов N03 в гомогенатах флаговых листьев (рис. 2). Во всех вариантах с почвогрунтом содержание ионов N03 снижается от фазы трубкования к фазе колошения и возрастает
к молочной спелости. В контроле мы наблюдали увеличение содержания иона N03" к концу вегетации. Если в фазу трубкования концентрация N03" в вариантах с почвогрунтом превышала контрольные значения, то к началу созревания соотношение изменилось. Различия в динамике содержания нитрат - иона в флаговом листе по фазам вегетации говорит о существенных различиях в процессах аккумуляции этого иона в опытных вариантах по сравнению с контролем.
%
0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02
0 вариант
чернозём чернозём+
почвогрунт
□ трубкование
□ колошение
□ молочная спелость
Рисунок 2 - Влияние почвогрунта на содержание ионов N03" в флаговых листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт, 2010-2011гг.).
Из рисунка 3 видно, что содержание ионов К+ в вариантах с почвогрунтом в фазу трубкования несколько (на 1,3-13,4%) превышает таковые в контроле. В другие даты наблюдения столь определённой
дифференциации между вариантами мы не наблюдали. Подобная картина характерна и для Са2+: содержание этого иона в гомогенатах флаговых листьев в вариантах с почвогрунтом превышает контрольное значение на 0,04 - 0,08 мг/г. В другие фазы вегетации чёткой дифференциации между вариантами с почвогрунтом и контролем не отмечено.
%
1,45 1,4 1,35 1,3 1,25 1,2 1,15 1,1
чернозём черн°зём+
почвогрунт
□ трубкование
□ колошение
□ молочная спелость
Рисунок 3 - Влияние почвогрунта на содержание К+ в флаговых листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт, 2010 - 2011 г. г.)
%
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0-1
чернозем
чернозём+
почвогрунт
□ трубкование
I колошение
□ молочная спелость
вариант
Рисунок 4 - Влияние почвогрунта на содержание Са2+ в флаговых листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт, 2010 - 2011 гг.)
Заключая этот раздел, отмечаем, что в фазу выхода в трубку содержание ионов КН4+, N03, К+, Са2+ в вариантах с почвогрунтом превышает значение в контроле.
В решении проблемы увеличении производства зерна немаловажную роль играет выяснение физиолого-биохимических основ повышения урожайности, одним из основных факторов которой является фотосинтетическая продуктивность. Последняя в значительной степени
зависит от соотношения и состояния пигментов, к основным из которых относится хлорофилл и каротиноиды. Количество пигментов в растении обуславливается в основном генотипическими особенностями и, в пределах нормы реакции генотипа, условиями его произрастания [8,9,12]. Поэтому исследования, направленные на изучение накопления и метаболизма пигментов, особенностей формирования пигментного аппарата листа в онтогенезе имеют первостепенное значение в оценке влияния компонентов почвогрунтов на продуктивность.Так как состояние фотосинтетического аппарата в значительной степени обусловлено содержанием общего азота и ионов NH4+, N03", К+, Са2+ [6,9], то в продолжение уже проведенных исследований, нами было проведено изучение влияния предпосевной обработки семян на некоторые характеристики фотосинтетической активности, результаты которого, представлены ниже.
Экспериментальные данные, полученные в результате определения содержания фотосинтетических пигментов в листьях по Г одневу приведены на рисунках 5 и 6.
Из рисунка 5 видно, что в фазу кущения содержание общего хлорофилла (хл а+в) в верхнем, 8-м листе во всех вариантах с почвогрунтом ниже, чем в контроле.
В фазу трубкования во всех вариантах происходит увеличение содержания общего хлорофилла во флаговом листе, причем в вариантах с почвогрунтом абсолютные значения этого показателя достоверно превышают таковые в контроле.
К фазе колошения содержание общего хлорофилла повышается в большинстве вариантов. Различия по описываемому параметру между контролем и вариантами с почвогрунтом достоверно. В контроле содержание общего хлорофилла превышает значение в других вариантах.
В начале созревания происходит значительное снижение содержания общего хлорофилла, что может быть связано с деструкцией пигментов в конце вегетации [9]. Достоверное различие с контролем наблюдается во всех вариантах с почвогрунтом. В этих вариантах содержание общего хлорофилла превышает контрольное значение. В целом, динамика изменения содержания общего хлорофилла хорошо сочетается с данными
других авторов [9, 13,14].
м
6
5
4
3
2
1
0
г/г
чернозем чернозем+ почвогрут
вариант
□ кущение
□ трубкование
□ колошение
□ восковая спелость
Рисунок 5 - Влияние почвогрунта на содержание хлорофилла в листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010 - 2011г.г.)
В фазу кущения наличие почвогрунта в почве приводит также к снижению содержания каротиноидов. В эту фазу значение содержания
каротиноидов в контроле достоверно превышает таковое в других вариантах.
В фазы трубкования, колошения, восковой спелости достоверных различий по содержанию каротиноидов между вариантами не наблюдается. Абсолютное значение этого параметра повышается от фазы кущения к фазе трубкования. Дальнейшая динамика изменения этого параметра в процессе вегетации различна для разных вариантов (рис. 6).
мг/г
+почвот
Рисунок 6 - Влияние почвогрунта на содержание каротиноидов в фазу кущения в листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010 - 2011 г.г.)
Необходимо отметить снижение величины отношения содержания общего хлорофилла к содержанию каротиноидов.
После полного созревания проводили уборку и подсчитывали показатели структуры урожая, некоторые из которых представлены на рисунках 7-8. Применение отходов, как видно из рисунка 7, привело к
проявлению ретардантного эффекта, который был ярче выражен в варианте с 30-ю тоннами отходов на 1 га.
мм
84,5-
84-
83,5-
83-
82,5-
82-
81,5
контроль
$ т/г
а 50 т/га
вариант
□ высота растений
Рисунок 7 - Влияние добавления почвогрунта на высоту растений озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010-2011г.г.)
контроль 30 т/га
50 т/га
вариант
и масса зёрен в колосе
□ масса 1000 зёрен
Рисунок 8 - Влияние добавления почвогрунта на массу зёрен
озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010-2011г.г.).
т, г
В наших опытах увеличение урожайности под влиянием внесения почвогрунта достигало по сравнению с контролем приблизительно 9 % при норме внесения почвогрунта 30 т /га и около 10 % при норме 50 т/га, что в абсолютном выражении составило соответственно 3,6 ц/га и 4,1 ц/га.
В лабораторном опыте после уборки урожая нами была проверена энергия прорастания и всхожесть полученных семян. Достоверной разницы по этим показателям между вариантами с отходами элеватора и контролем не обнаружено.
Эти закономерности изменения показателей структуры урожая могут быть объяснены, вероятно, тем, что на ранних этапах у растений вариантов с добавлением почвогрунта более интенсивно нарастает вегетативная масса, повышается содержание общего азота, Р2О5, К2О, как показано ранее в [2], ионов КН4+, N03" , К+, Са2+ в листьях, что приводит к увеличению содержания фотосинтетических пигментов. Следствием этого, безусловно, является повышение эффективности метаболических процессов, улучшение параметров структуры урожая и сохранение посевных качеств семян.
Список литературы
1. Доценко, С.П. Переработка отходов предприятия как элемент системы экологического менеджмента качества /Доценко С.П. Губанова Н.Я., Боровский А.Б., Арустамова И.С., Касьянова О. А.// Тенденции и перспективы развития современного научного знания: материалы V Международной научнопрактической конференции г. Москва, 24-25 декабря 2012 г. В 2 т.: т.1/Науч.-инф.издат. центр «Институт стратегических исследований».-Москва: Изд-во «Спецкнига», 2012.- С. 135-141.
2. Третьякова, О.И. Применение отходов элеваторов при выращивании озимой пшеницы на чернозёме выщелоченном / О.И. Третьякова, С.П. Доценко, Т. А. Исаева // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ) [Электронный ресурс]. - Краснодар: КубГАУ, 2012. - №09(83). - Режим доступа: http://ej.kubagro.ru/2012/09/pdf/09.pdf, 0,750 у.п.л.
3. Третьякова, О. И. Влияние отходов элеваторов на рост и продуктивность озимой пшеницы/ Третьякова О.И., Исаева Т.А., Доценко С.П. //Тенденции и перспективы развития современного научного знания: материалы V Международной научно-практической конференции г. Москва, 24-25 декабря
2012 г. В 2 т.: т.1/Науч.-инф.издат. центр «Институт стратегических исследований».-Москва: Изд-во «Спецкнига», 2012.- С. 330-338.
4. Медленнодействующие азотные удобрения в рисоводстве / А. Ч. Уджуху, Н. Е. Алёшин, А. Х. Шеуджен, Т. Н. Бондарева, М. И. Кудаев / Под ред акад. РАСХН Е.П. Алёшина, - Майкоп: Издательство "Адыгея", 1995. - 29 С.
5. Шеуджен А. Х. Теория и практика применения микроудобрений в рисоводстве. / А. Х. Шеуджен, Н. Е. Алёшин - Майкоп: Издательство "Адыгея", 1996. - 313 С.
6. Третьякова О. И. Влияние ионов Са2+ на продуктивнисть риса в условиях засоления / О. И. Третьякова, М. Ф. Трифонова, В. Н. Заплишный // Агрохимия. - 1996. № 4 - С. 32-38.
7. Морфофизиологические изменения у растений сахарной свеклы при обработке пленкообразователями и регуляторами роста / О. И. Третьякова, Н. С. Котляров, Н. А. Чеуж, В. Н. Заплишный // Агрохимия. - 1996. № 10. - С. 95-99.
8. Влияние уровня азотного питания на индукцию послесвечения сортов риса различной продуктивности / Е. П. Алёшин, Ю. П. Федулов, Т. Н.Дорошенко, О. И. Третьякова // Доклады ВАСХНИЛ. - 1983. № 12. - С. 6-8.
9. Годнев Г.Н. Хлорофилл, его строение и образование в растении. - Минск: Изд-во АН БССР. - 1963. - 263 С.
10. Диагностика солеустойчивости риса. / Г. И. Третьяков, Е. П. Алёшин, Г. И. Саталкина, Н. Е. Алёшин // Физиологические основы солеустойчивости риса и пути её повышения / Куб.СХИ. - 1988. вып. 288 (316). - С. 17-24.
11. Третьякова О. И. Влияние кальция на рост и первичные процессы фотосинтеза при действии солей / О. И. Третьякова, Т. П. Яковлева, О. В. Хлебчик // Физиологические основы солеустойчивости риса и пути её повышения / Куб.СХИ. - 1988. вып. 288 (316). - С. 49-55.
12. Новые рострегуляторы с триазиновыми фрагментами в структуре молекул / О. И. Третьякова, М. Ф.Трифонова, Н. С. Котляров, В. Н. Заплишный // Третья международная конференция "Регуляторы роста и развития растений". - Москва, 27 - 29 июня 1995. Тезисы докладов. С. 119-120.
13. Третьякова О. И. Рост-стимулирующая активность некоторых растворимых полимеров на основе мономеров винильного ряда / О. И. Третьякова, Н. С. Котляров, В. Н. Заплишный // Четвёртая международная конференция "Регуляторы роста и развития растений". - Москва, 24 - 26 июня 1997. Тезисы докладов. - С. 248.
