Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние некорневой подкормки мочевиной на содержание азота в растении, его утилизацию и продуктивность яровой пшеницы

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Алешина, Наталья Александровна

03.00.12. - физиология и биохимия растений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель доктор биологических наук, профессор Кумаков В.А. кандидат биологических наук Шер К.Н.

Саратов

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение

Глава 1. Особенности метаболизма пшеницы при повышении содержания азота в растении (обзор литературы)

1.1. Поступление азота в растение

1.2. Влияние увеличения содержания азота в растении на фотосинтез, дыхание и

1.3. Влияние усиления азотного питания на урожай

1.4. Некорневая подкормка мочевиной как способ увеличения содержания азота в растении

Глава 2. Условия проведения опытов. Объекты и методика исследований

Глава 3. Изменения биомассы растения пшеницы и отдельных его органов под действием некорневой подкормки мочевиной

3.1. Накопление и распределение сухой массы под действием некорневой подкормки мочевиной

3.2. Влияние повышения содержания азота в тканях на отток пластических веществ из вегетативных органов и реутилизацию

3.3. Изменение структуры колоса под действием некорневой подкормки мочевинои

Глава 4. Поглощение, накопление и распределение азотистых веществ растениями с различным азотным статусом

4.1. Динамика поглощения и накопления азота

4.2. Накопление и поглощение дополнительного азота растениями в зависимости от условий вегетации

4.3. Влияние НПМ на накопление азота отдельными органами и его реутилизацию

4.4. Изменения качественных характеристик зерна при НПМ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние некорневой подкормки мочевиной на содержание азота в растении, его утилизацию и продуктивность яровой пшеницы"

Повышение содержания азота в растениях, происходящее при улучшении ааотного питания (например, от применения азотных удобрений), либо при некотором торможении ростовых процессов (например, при умеренной засухе) не может не повлиять на основные физиологические процессы в растении. Вопрос о влиянии азотных удобрений на метаболизм пшеницы достаточно хорошо освещен в литературе. Однако известно, что далеко не всегда применение азотных удобрений приводит к повышению содержания азота в растениях пшеницы. При благоприятных условиях увлажнения почвы внесение азотных удобрений чаще приводит к усилению интенсивности ростовых процессов, что ведет к так называемому "углеводному разбавлению". При этом содержание азота на единицу сухой массы не увеличивается, а может даже снижаться. С другой стороны, повышение содержания азота может происходить и при ограниченных запасах азота в почве, если рост растений подавляется недостатком воды. Таким образом, в зависимости от складывающихся условий вегетации, к одинаковым изменениям содержания азота в растении могут приводить и небольшие, и очень высокие дозы азотных удобрений. Б то же время, положительно или отрицательно скажется такое увеличение содержания азота на состоянии растения и, в конечном счете, на его продуктивность, скорее всего, будет определяться исходным азотным статусом самого растения.

Снижение продуктивности растений под действием увеличивающихся доз азотных удобрений почти всегда наблюдается на фоне повышения содержания азота в самих растениях. Большинство исследователей считают, что причиной торможения роста растений при высоких уровнях азотного питания является токсическое действие восстановленного небелкового азота, количество которого .значительно возрастает Прянишников, 1945; Воллейд,1981; Куперман и др., 1983; Кузнецова, 1985; и др.). Правда, иногда отмечается отсутствие увеличения небелковой фракции при одновременном повышении содержания белкового азота при усиленном азотном питании и возрастании содержания общего азота в растениях (Анофрина, 1990).

Таким образом, повышение процентного содержания азота в растениях, с одной стороны, может быть обусловлено многими причинами, а с другой стороны, может приводить к различным ( в зависимости от исходного содержания азота) последствиям. В связи со всем вышесказанным становится понятно, почему большенство авторов связывает изменения в метаболизме и продуктивности растений прежде всего с дозами применяемых удобрений, а не с повышением содержания азота в самих растениях. Но это скорее агрохимический подход. С точки зрения физиологии как раз наиболее интересны изменения роста и развития растения именно при увеличении содержания азота в нем самом. Изучению влияния повышенного в результате НПМ содержания азотав растении на его ассимиляцию и реутилизацию, на зерновую продуктивность и качество зерна яровой пшеницы Саратовская 29 в зависимости от исходного содержания азота в растениях и погодных условий и посвящена эта работа.

В качестве метода повышения содержания азота в растениях была использована некорневая подкормка мочевиной (НПМ), так как при внесении азотных удобрений в почву не всегда происходит повышение процентного содержания азота в растениях.

В ходе исследования нами предполагалось решить следующие задачи:

- п j. Исследовать влияние повышения содержания азота на различных этапах онтогенеза на распределение биомассы и азота между органами растения.

2. Изучить динамику поглощения и ассимиляции мочевины при НПм растениями с различным исходным содержанием азота.

3. Рассмотреть влияние повышения содержания азота в растении на процессы реутилизации азота и сухого вещества и качество верна пшеницы.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Б работе впервые в полевых условиях показано влияние повышения содержания азота, происходящее в растении при НИМ на различных этапах онтогенеза, на накопление и распределение сухого вешества и азота в растениях яровой пшеницы и ее продуктивность. В частности показано, что НИМ. независимо от сроков ее проведения и складывающихся климатических условий, приводит к снижению зерновой продуктивности яровой пшеницы в условиях Поволжья. В полевых условиях впервые проведено исследование суточного хода ассимиляции азота мочевины при НПМ и зависимость этого процесса от азотного статуса самого растения. Показано, что НИМ" приводит к кратковременному и значительному повышению процентного содержания азота в первые сутки, последующая же динамика изменения содержания азота зависит от азотного статуса растения.

Проведенный анализ реакции яровой пшеницы на увеличение содержания азота при НШ показал, что отрицательное действие на урожай могут оказывать и небольшие дозы азотных удобрений, если они применяются на шоне неблагоприятных погодных условий в засушливой зоне Поволжья. В то же время для растения снижение дос

- У тупности азота почвы при пересыхании ее верхнего слоя не является фактором, лимитирующим его продуктивность.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ.

1. Характер изменений в содержании азота при Н1Ш зависит от азотного статуса растения.

2. HUM при любых сроках их проведения приводит к снижению прироста сухого вещества после фазы цветения и, соответственно, к снижению урожая зерна. Усиление отрицательного эффекта наблюдается при смешении подкормок ближе к фазе цветения и, особенно, к фазе начала налива зерна.

3. Отсутствует прямая связь между снижением массы зерна при различных сроках проведения НПМ и изменением сухой массы всего растения.

4. Снижение доступности азота при засухе не является фактором, лимитирующим продуктивность яровой пшеницы.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Алешина, Наталья Александровна

3 А К Л Ю Ч Е Н й Е .

На основании полученных нами экспериментальных данных можно ирештоложшъ, что пои НПМ, независимо от сроков ее проведения и {климатических условий, в растениях яровой пшеницы происходит временное повышение содержания общего азота. Однако, при высоком АС растения эффект от НПМ имеет кратковременный характер и в течений 2-3 дней содержание азота возвращается к исходному уровню. Слабая реакция по приросту сухой массы при этом дает основания считать, что снижение процентного содержания азота происходит не за счет "углеводного разбавления", а за счет выделения азотистых веществ в окружающую среду, и приостановки поглощения азота кор. нями.

Выравнивание процентного содержания азота у опытных и контрольных растений в течение первых нескольких суток свидетельствует о наличии у растений не только пассивных (ростовое разбавление) , но и активных механизмов поддержания определенного содержания азота в растении, оптимального для конкретных климатических условий.

Снижение биологической продуктивности от НПМ в условиях Поволжья происходит, в основном, за счет снижения массы зерна, которое, в свою очередь, в зависимости от климатических условий, идет или за счет снижения озерненности колоса, или за счет снижения массы 1000 зерен. Таким образом, негативное влияние НПМ, связанное скорее всего с образованием в растениях избытка азота, проявляется по большей мере на поздних стадиях онтогенеза, в период Формирования и созревания зерновок. Очевидно, донорно-акцепторные отношения, напряженность которых в этот период даже при благоприятных климатических условиях усиливается, еще более

- 99 обостряются от НИМ, скорее всего в связи с высвобождением большого количества небелкового азота. Даже увеличение в несколько раз доли реутилизации пластических веществ из вегетативных органов не может компенсировать угнетающего действия НШ на налив зерновок.

Ухудшение влагообеспеченности посевов при засухе и пересыхание верхнего, наиболее богатого азотом, слоя почвы не приводит к тому, что растения начинают испытывать недостаток в азоте. То есть, в условиях засухи недостаток азота не является фактором, лимитирующим продуктивность яровой пшеницы в условиях Поволжья.