Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ДЕЙСТВИЕ КОБАЛЬТА НА СОДЕРЖАНИЕ РУТИНА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГРЕЧИХИ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ДЕЙСТВИЕ КОБАЛЬТА НА СОДЕРЖАНИЕ РУТИНА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГРЕЧИХИ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА ^ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

—У | ; ; |

На правах рукописи

САБЛИ НА Светлана Михайловна

УДК 633.12 : 546.73

ДЕЙСТВИЕ КОБАЛЬТА НА СОДЕРЖАНИЕ РУТИНА И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГРЕЧИХИ

(Специальность 06.01.04' — агрохимия),

Автореферат диссертации на соискание ученой степени Кандидата биологических наук

МОСКВА —1983

о

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор Б. А. Ягодин.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Петров-Спиридонов А. Е. и кандидат сельскохозяйственных наук Самохвалов С. Г.

Ведущая организация — Всесоюзный институт удобрений и агропочвоведения.

Защита состоится « 6 ■ ъШ-Рй} 1983 г. в « часов на заседании Специализированного совета Д-120.35.02 при Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет ТСХА.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан (Цл^ьс^ 1983 г.

Ученый сет-тарь Специализирог :>.совета — кандидат б - -сих наук

па^ л.

¿>0 ^ы^ЬА л. А. Дорожкина

бБІЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. На XXVI съезде КПСС была пб-£тавлена задача получения достаточного количества растительного сырья для промышленности, в том числе для выработки лекарственных препаратов. В мировой медицинской практике широкое применение нашли препараты, обладающие Р-витаминной активностью, среди которых важное место занимает рутин. Изучение перспективного отечественного источника растительного происхождения (гречихи) С целью ВЫ; деления рутина и повышения его содержания в надземной массе, путем изменения условий минерального питания, представляет большой практический интерес.

В литературе имеется немного работ, посвященных данной проблеме, но в них отмечается положительное влияние кобальта на содержание флавоноидов (Грннкевич Н. И., Ковальский В. В., Грибовская И. Ф„ 1971, 1973).

Цели и задачи исследовании. В работе была поставлена цель изучить влияние разных способов применения кобальта, как технологических приемов внесения кобальтовых • микроудобрений, на увеличение урожая надземной массы гречихи и накопления в ней рутина, являющегося ценным лекарственным препаратом. Для этого были поставлены следующие задачи:

1. Выяснить влияние разных способов применения кобальта на урожай надземной массы гречихи.

2. Установить взаимосвязь между содержанием кобальта и накоплением биологически активного соединения рутина в лекарственном сырье.

3. Выяснить возможность получения рутина из соломы гречихи при уборке гречихи на зерно.

4. Изучить действие разных способов применения кобальта на его содержание в растениях и химический состав растений-

5. Определить вынос макро- и микроэлементов урожаем биомассы гречихи. Изучить действие кобальта на использование растениями азота удобрений.

Научная новизна работы состоит в том, что:

1. В ней впервые изучено влияние минерального питания на урожайность биомассы интенсивного тетраплоидного сорта гречихи «Болыиевик-4» как растительного сырья для производства рутина.

2. Изучено влияние различных способов применения кобальта на содержание рутина в надземной массе гречихи.

3. Выявлена корреляционная зависимость между содержанием рутина и содержанием кобальта, фосфора и марганца в надземной массе гречихи.

Практическая ценность работы заключается в том, что в ней показана возможность значительного увеличения сбора рутина при получении его из надземной массы гречихи путем применения кобальтовых микроудобрений. . Апробация работы. Результаты исследования доложены на Всесоюзной конференции по проблемам микроэлементов, проходившей в г. Кишиневе в 1981 году. Полученные результаты прошли проверку в совхозе «Кавелыцинский» Калининской области.

Объем диссертации: введение, шесть глав и выводы, работа изложена на 175 страницах машинописного текста, включая 21 рисунок, 25 таблиц, 27 приложении. Список использованной литературы имеет 231 название, в том числе 62 ино-, странных.

Методика исследований и условия проведения опытов

В, качестве объекта исследования был использован тетра-плоидный сорт.гречихи «Большевик-4», районированный в Московской области. Растения высокорослые, хорошо облиственные. Стебель мощный, листья, цветки крупные. Для выделения рутина важно, что растения, этого сорта имеют большую вегетативную массу. От всходов до начала уборки надземной массы гречихи — фазы цветения, когда происходит максимальное накопление биологически активного соединения — рутина проходит 35—40 дней.

. В соответствии с поставленными задачами в течение 4-х лет, 19/8—1981 гг. были проведены: полевой опыт в совхозе «Кавелыцинский», Калининской области, 4 мелкоделяночных полевых опыта на селекционной станции ТСХА и 5 вегетационных опытов в вегетационном домике агрохимической опытной станции имени Д. Н. Прянишникова. Площадь делянок в полевом опыте 100 м2, в мелкоделяночном полевом опыте 10 м2, Вегетационные опыты проводили в песчаной культуре в сосудах емкостью 6 кг. Повторность опытов 4-кратная. :

В работе изучались следующие способы применения кобальта: 1) предпосевная обработка семян 0,02% раствором сернокислого кобальта. Концентрация, раствора C0SO4, вы-

брана' на основании"результатов лабораторных Опытов по изучению всхожести и энергии прорастания семян. • Семена гречихи замачивали на 6 часов при соотношении веса семян к раствору (1:2); 2) некорневая подкормка — опрыскивание 0,01% раствором СоБО^ в норме 500 л/га в фазу бутонизации с одновременным опрыскиванием контрольных растений водой; 3) совместное применение предпосевной обработки семян 0,02% Со504 и. некорневой подкормки 0,01|% Со504; 4) внесение сернокислого кобальта в почву в норме 2 кг/га в расчете на элемент совместно с внесением основных удобрений; 5) применение Со в смеси микроэлементов совместно с внесением основных удобрений.

Время некорневой подкормки выбрано на основании литературных данных (Гринкевич Н. И., Ковальский В. В.', Гри-бовская И. Ф., 1973). Это время совпадает с периодом интенсивного биосинтеза флавоноидов, а необходимость кобальта для биосинтеза рутина доказана (СпеэеЬасЬ, 1965; НаЫЬгоск, СпезеЬасЬ, 1975).

Опыты были заложены по следующим схемам:

Опыт 1 (1978 г.). Мелкоделяночный полевой.

Схема: "

1) 60М45Р45К — фон.

2) Фон + предпосевная обработка семян 0,02% СоЗСП. Нормы внесения основных удобрений взяты на основании норм, рекомендуемых при выращивании гречихи (Лосев С. И., 1978).

Опыт 2 (1979 г,). Мелкоделяночный полевой.

Схема: ■ • ,

■ 1) 6(М50Р50К — фон.

2) Фон + предпосевная обработка семян 0,02% Со5С>4.

3) Фон + некорневая подкормка 0,01 % СоБО^

4) Фон + предпосевная обработка 0,02% СоБС^+некорне-вая подкормка 0,01 % СоБС^. • .

Опыт 3 (1979 г.). Мелкоделяночный полевой

по схеме опыта 2, с целью выяснения возможности получения двух урожаев надземной массы гречихи в год.

Опыт 4 (1980 г.). Мелкоделяночный полевой.

Схема:

1) 60Ж5Р45К —фон.

2) Фон + предпосевная обработка семян 0,02% СоБО^

3) Фон + внесение сернокислого кобальта в почву (2 кг/га в расчете на элемент).

4) 120№0Р90К.

5) 120Ы90Р90К+предпосевная обработка семян 0,02% Со304,

• 6) 120Ы90Р90К+внесение кобальта в почву (2 кг/га). , Опыт 5 (1981г.). Полевой опыт.

Схема:

1)'45N45P45K —фон.

2) Фон + внесение Со в почву (2 кг/га).

3) Фон+предпосевная обработка семян 0,02% C0SO4.

4) Фон + внесение смеси микроэлементов (кг/га). Со — 0,5;

Си — 1,0; Мо — 0,5; В —4,0; Zn—1,5; . Мп — 5,0.

В вегетационных опытах за основу использовали питательную смесь Ринькиса для гречихи (Ринькис Г. Я-, 1972), с некоторой корректировкой по микроэлементам.

Принятая полная питательная смесь (ППС) содержит (мг/кг песка):.

N — 120; Р — 60; К — 150; Са — 220; Mg — 70; Fe — 8,0; Си—0,05; Zn — 0,1; Mn — 0,6; Со — 0,02; Mo — 0,03; В — 0,5.

Опыт 6 (1979 г.). Схема:

■ 1) ППС —фон.

2) ППС + предпосевная обработка семян 0,02% C0SO4.

3) ППС+некорневая подкормка 0,01% CoSO*. Опыт 7 (1979).

Опыт заложен по схеме опыта 6, с целью выяснения возможности получения двух урожаев надземной массы гречихи в год.

Опыт 8 (1980 г.).

Схема: 1) ППС — фон,

2) ППС без Со,

3) ППС+Со (до посева 0,02 мг/кг песка).

4) ППС+предпосевная обработка семян 0,02%CoS04.

5) ППС+некорневая подкормка 0,01% C0SO4.

6) ППС+предпосевная обработка семян 0,02% C0SO4+ +некорневая подкормка 0,01 % C0SO4.

С целью выяснения возможности получения рутина из соломы гречихи при уборке гречихи на зерно часть сосудов каждого варианта этого опыта была оставлена до созревания семян.

Опыт 9 (1980 г.).

Опыт заложен по схеме опыта 8 с целью выяснения воз-

можности получения двух урожаев надземной массы гречихи в год.

Опыт 10 (1981 г.).

1) ПЛС — фон, 2) ППС без Со, 3) ППС-ЬСо до посева 0,02 мг/кг песка, 4) ППС+предпосевная . обработка семян 0,02% Со504, 5) ППС+некорневая подкормка 0,01% СоБ04, 5) ППС+некорневая подкормка 0,01%, Со504, 6) ППС+ +предпосевная обработка семян 0,02% СоБС^+некорневан подкормка 0,01% СоБОф.

При описании схемы опытов для краткости принимаем сокращения: предпосевная обработка семян 0,02% СоБО* — ПОС, некорневая подкормка 0,01% Со504 —НП, внесение сернокислого кобальта и почву в норме 2 кг/га, в расчете на элемент — Со (п), внесение сернокислого кобальта в почву в смеси микроэлементов — МЭ.

Агрохимическая характеристика почв опытных участков представлена в таблице 1. •

Растительные образцы, полученные в вегетационных и полевых опытах, анализировали на содержание N. Р, К в одной навеске после мокрого озоления по Гинзбург, общий азот определяли методом Къельдаля, фосфор с аскорбиновой кислотой, калий на пламенном фотометре, кальций и магний на атомно-абсорбционном спектрофотометре ААБ-!. Подготовку образцов к анализу и определение микроэлементов проводили по методическим указаниям ЦИНАО (1977), Си, Мп, Ре, 2п определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре, Со — с ПАН (1—2/пиридилазо/—2 нафтолом) на спектрофотометре, пероксидазу и полифенолоксидазу по Михлину и Броневицкой, нитратредуктазу по методу Мульдера в моди-

Таблица I

Агрохимическая характеристика почв

Горизонт 0—20 см рНксі Нг Б V, Под- вижн Обмени. Подвижные по

м-экв. на 100 г по Кирсанову Со Пеиве Си Мп

РгОЛк^О

мг на 100 г мг на кг '•

Почва селекционной

станции ТСХА 7,0 0,7 38,5 98,2 30,2 14,7 0,92. 1,31 90

Почва совхоза

Кавелышшский 4,9 2,5 7,3 74,6 8,5 12,0 о,ао 1,02 70

.фнкации Пейве и Жнзневской, рутин — хроматоспектрофото-метрически.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Влияние различных способов применения кобальта на величину урожая вегетативной массы и семян гречихи

Для формирования высокого урожая надземной массы гречихи недостаточно внесение только N, Р, К» необходимы все элементы минерального питания, в том числе и микроэлементы. Недостаток микроэлементов вызывает снижение урожая и ухудшение его качества. Особую роль в процессах жизнедеятельности гречихи выполняет микроэлемент кобальт, участвующий в биосинтезе флапоноидов (Griesebach, 1965).

В литературе имеются данные о положительном влиянии кобальта на урожай гречихи (Ромашко, 1969; Гринкевич, Ковальский,-Грибовская, 1971; Семина, 1971; Жиловский, Ковту-ник, 1981; Якименко, 1982).

Анализируя влияние разных способов применения кобальта на урожай надземной массы гречихи (табл. 2), следует ответить, что применение кобальта положительно влияет на .урожай надземной массы гречихи.

Наибольшее увеличение урожая биомассы и семян гречихи получено в вариантах с предпосевной обработкой семян .CoS04 (табл. 2). При пнесениее основного удобрения в норме 120N90P90K по сравнению с нормой 60N45P45K урожай надземной массы гречихи в контрольных вариантах не изменялся, а в вариантах с применением кобальта снижался. Это связано с тем, что опыт закладывался на хорошо удобренной почве (см. агрохимическую характеристику почвы), поэтому дальнейшее увеличение нормы внесения основных удобрений положительного действия не оказало.

Нарушение соотношения элементов питания (вариант с внесением дополнительного кобальта в вегетационном опыте) приводит к снижению урожая надземной массы гречихи.

В вариантах без кобальта урожай надземной массы гречихи (вегетационный опыт) ниже, чем у растений контрольного варианта, что еще раз говорит о необходимости кобальта для гречихи. Однако получить полную недостаточность кобальта нам не удалось ввиду сложности данной задачи. В настоящее время выполнена только одна работа Вильсоном и Николасом (Wilson, Nicolas, 1967), в которой была получена полная недостаточность кобальта у пшеницы и клевера. Работа выполнялась при тщательной очистке питательных растворов и воздуха, поступающего в камеру от следов кобальта, путем применения специальных фильтров.

"Действие кобальта на урожай надземной массы гречихи, 6.

Влияние разных способов применения кобальта на урожай надземной массы гречихи (цветение)

Мелкоделяночный полевой 4,1980 г. Б = 10 м3 опыт Полевой опыт 5, 1981, Б = =100 м' Вегетационный опыт 1980 г.

варианты опыта сырая ц/га сухая кг/дел варианты опыта сырая ц/га сухая кг/дел варианты опыта сухая г/сосуд

60К45Р45К 119,5 1,2 45Ш5Р45К 131,7 10,7 ппс 22,3

60К45Р45К+ПОС < " 202,2 1,9 45Ы45Р45К+ +Со(п) 146,7 13,5 ППС без Со 21,3

60\Т45Р45К+ Со(п) 137,9 1,4 " ППС+Со до посева 20,9

120№0Р90К 1 - : * 112,3 45Ы45Р45К+ +ПОС 181,7 16,9 ППС+ПОС " 26,9

120К90Р90К+ ПОС 151,9 1,4 ППС+НП 24,7

120№0Р90К+ Со(п) 116,5 1.1 45М5Р45К+ +А1Э 149,0 13,6 . ППС+ПОС+НП 25,6

НСРоз • 0,2 НСР05 У .1,3 НОР« . •- 1,0 .

по-видимому, можно объяснить участием кобальта в ростовых процессах. Такие данные получены в работах Миллера, Ти-маина, Буссе^ Лоэрхера и Лнвермана (Miller, 1954; Thimann, 1956; Busse, 1959; Loercher, Liverman, 1964).

Наряду с этим, положительное влияние кобальта на продуктивность растений связано с его участием в формировании и функционировании фотосинтетического аппарата (Abelles, 1973; Lau, 1976; Hyodo, 1978; Липская Г. Л., 1980).

Влияние разных способов применения кобальта на его содержание в растениях гречихи

Как известно, способ применения микроэлементов играет важную роль в эффективности их действия. Изучая действие предпосевной обработки семян сернокислым кобальтом, было важно определить количество кобальта, поступившего в семена в результате обработки. Содержание кобальта в семенах перед посевом составляло 1,1 мг/кг семян, а после 6-часового замачивания семян в растворе CoS04 эта величина увеличивалась до 160 мг/кг семян.

В результате применения предпосевной обработки семян улучшаются многие процессы обмена веществ благодаря положительному влиянию кобальта на ряд стартовых процессов при прорастании семян. Кроме того, растения, выросшие из семян, обработанных C0SO4, лучше используют кобальт из питательной среды в течение вегетации по сравнению с растениями, выросшими из семян, замоченных в воде. Показано, что урожай надземной массы и содержание в ней рутина в варианте с "предпосевной обработкой семян C0SO4 наибольшие.

. При некорневой подкормке содержание кобальта в растениях данного варианта выше, чем у контрольных растений, но ниже, чем в варианте с предпосевной обработкой семян C0SO4. Благодаря некорневой подкормке можно быстро обеспечить растение кобальтом, минуя почву. При данном способе кобальт вносится в ту фазу развития, когда он наиболее необходим. Поступая через листья, кобальт вызывает некоторое увеличение содержания рутина в растениях.

Совместное применение предпосевной обработки семян и некорневой подкормки сернокислым кобальтом вызывает, по-видимому, повышенную обеспеченность растений кобальтом. Это приводит к снижению урожая надземной массы гречихи и содержания в ней рутина.

В вариантах без внесения кобальта в пита тельную, смесь содержание этого элемента наименьшее, так как оно ограничено только кобальтом, находившимся в семенах до их посева.

В работе изучалось действие кобальта прн внесении его в

&

Влияние разных способов применения кобальта на содержание рутина в гречихе

к

• * • ^

Ч)

ъ ч

А

V)

Г

<*> .

г2

«г

^ 1

Полетом 0/Т6//П

злз

1,С£

Г,

4.5$

'Л / \/Л&

А и сгб /г

$,1С

.3 - ср + Со С")

153 - *ге>л/$с>р#с>г" Г~1 -

К7

■¡,5'о

гм

ъ

Легето цион/п/и

/- пас - '

г~п/7С (сз СР

ЯЯС + Со($*> /тосева^ /7Г?С ¥ /7ее /,£С

гг- ппс * н/1 с- ляс / леста

3,7о

г, о с.

11</

77

4,97

г, а

V;

2

I } <рсца Ч&етема

-фат сс>г/<£а-н//я семе/г

У

VI

Рис. /

Влияние разных способов пряча на ния кобальта на содержание и еынос элементов'питания в надземной кассе гречихи (вегетационный опыт 1979г., цветение)

.л/

г

Мп

КгО

Сл

■/¡¿1-21

Се

N

450

-в»

Г 2

-¡Г 3

/7/7 С

• /7/7 С / 770С - Г/77 С + /Г/7

.1

?105

¿1 з

КгО

Са

< л

г 4

Рис 3

Влияние способов применения кобальта на его содержание в гречихе (мг/кг сухого вещества, в фазу цветения)

Дополнительное внесение кобальта

Органы гречихи о • НСР®

Фон и з и до посева пос нп ПОС+ + НП

Мелкоделяночный полевой опыт 2, 1979 г.

Листья I 1,0 Стебли I 0,3 Корни | 1,2

Вегетационный опыт 8, 1980.

2,3 0,5 2,6

1,8 0,4 2,1

2,4 0,6 2,6

0,2 0,2

Листья 5,0 1 0,1 | 7,1 12,8 6,0 14,0 1 0.8

Стебли 0,7 0.1 1.3 1.2 1.0 1.4 0.2

Корни 5,5 | 1,0 13,8 15,5 13,8 1 16.0 1,2

почву как один из способов применения кобальтовых микроудобрений:' Формы кобальта в почве мало изучены. Он входит в состав кристаллической решетки минералов, поглощается минеральными коллоидами почв, образует труднорастворимые комплексы с органическим веществом почвы. Факторами, повышающими подвижность кобальта, его доступность растениям являются увеличение концентрации ионов Н+ и снижение окислительно-восстановительного потенциала. Внесение извести, увеличение концентрации ОН-, РО(- и образование комплексов Со2+ с органическим веществом снижает подвижность кобальта в почве. При рН 6,8 и больше, начинает выпадать гидрат окиси кобальта (Пейве Я. В., 1963; Каталы-мов М. В., 1965).

Этим объясняется тот факт, что в наших опытах внесение кобальта в почву оказалось менее эффективным, чем применение предпосевной обработки семян сернокислым кобальтом.

Применение двойной нормы (120\Т90Р90К) внесения основных удобрений приводит к уменьшению содержания кобальта в растениях гречихи по сравнению с нормой 6(М45Р45К.

На основании полученных данных следует отметить, что разные способы применения кобальта приводят не только к различному содержанию его в растениях гречихи, но и к различной эффективности данного микроэлемента. Кобальт, внесенный различными способами, оказывает далеко не одинаковое действие на физиологические процессы и продуктивность растений.

- . -Действие кобальта'на содержание рутина

и накопление его урожаем надземной массы гречихи

При выращивании гречихи для дальнейшей переработки ее •на рутин,надземную массу гречихи убирают в фазу цветения, когда происходит максимальное накопление рутина (Swain, 1962; Ковальский, Грибовская, Гринкевич, 1974). это же время нами определялась активность ферментов полифенолок-сидазы ш пероксидазы; катализирующих образование и окисление хлорогеновой кислоты, которая используется в-биосинтезе флавоноидовгфМагеНэ; 1962).

Применение кобальта увеличивает активность полифено-локсидазы и пероксидазы в растениях гречихи (табл. 4). Наибольшее увеличение активности этих ферментов обнаружено в варианте с предпосевной обработкой семян. Одновременно в этом варианте выявлено наибольшее содержание рутина

(рис- 1). , ... .....

В наших исследованиях была ¡поставлена задача установить влияние разных способов применения кобальта на содержание рутина и его накопление биомассой гречихи. Разная обеспеченность растений кобальтом и разные способы его внесения различно влияют на содержание рутина (рис. 1).

■ . • ...........Таблица 4

' Влияние разных способов применения кобальта-на активность полифенолоксидазы и. пероксидазы : (в мл 0,0 Ш р-на Ла, пошедшего на титрование 1 п свежих листьев)

Вегетационный! 1979 г. Полевой 1979 г.

( поли- поли-

варианты : фенол- ' перокси- варианты фен ол- перокси- •

опыта ,окси- даза. ■ - опыта окси- даза

даза „ даза

ППС • ППС+ПОС ППС+НП. НСРоз 3,2 4,7 4,1 0,3 2,9 3,7 3,3' : 0,2 60N50P50K 60N50P50K+ ПОС 60N50P50K+ НП 60N50P50K+I +ПОС+НП HCPos 3,6 5,1 4,5 4,9 0,4 3.4 4.2 3.7 ' 4,1 0.3

Во всех опытах применение кобальта увеличило содержание рутина в1 гречихе, однако наибольшее содержание рути-. на получено в*варианте; с предпосевной: обработкой семян' СоБО^ Меньше всего; рутина- содержится в растениях, выра-: щенных в условиях без внесения кобальта в питательную;

ш:

смесь. К фазе созревания семян содержание рутина снижается (рис, 1) и составляет — 2/3 от содержания рутина, полученного в фазу максимального его накопления. Но это дает возможность одновременного получения зерна гречихи и переработки гречишной соломы с целью выделения рутина. Закономерности в содержании рутина по вариантам опыта, как в фазу цветения, так и в фазу созревания семян сохраняются.

Отмечено, что применение нормы 120N90P90K снижает содержание рутина в надземной массе и листьях гречихи по сравнению с нормой 60N45P45K. Показано, что процентное содержание рутина в листьях значительно превышает эту величину в надземной массе гречихи в целом.

Как известно, снабжение фенилаланином как исходным материалом биосинтеза рутина играет определяющую роль в накоплении флавоноидов. Источником фенилаланина могут быть два процесса: первичное образование фенилаланина непосредственно через шикиматный путь и расщепление белков (Phillips, Henshaw, 1977; Маргна и др., 1978, 1980; Тохвер Л., Ыннепалу У., 1982). • •

При обильном удобрении растений азотом, что имело место в наших опытах, при норме N120 кг/га накопление флавоноидов, как правило, ослабляется. По-видимому, это обусловлено уменьшением потока фенилаланина из шикиматного пути п направлении флавоноидов из-за повышенного использования его в биосинтезе белков, который в этих условиях стимулируется (Margna, 1977, 1978; Steiner, 1975, 1977).

Показано, что применение кобальта увеличивает накопление рутина биомассой гречихи (табл. 5). Наибольшее накопление рутина обнаружено в варианте с предпосевной обработкой семян C0SO4.

: С целью выяснения, какой из элементов минерального питания может быть связан с содержанием рутина, использовали метод парной корреляции. Корреляционный анализ дал возможность установить, что содержание рутина находится в тесной связи с содержанием кобальта (ri), фосфора (гг) и марганца (гз). Для них коэффициенты корреляции соответственно ri=0,89; Г2=0,82; Гз=0,83. Связь между содержанием рутина и содержанием других элементов питания несущественна, так как для них коэффициенты корреляции очень низкие.

Были рассчитаны уравнения регрессии, описывающие количественную связь между содержанием кобальта и содержанием рутина, содержанием фосфора и содержанием рутина, содержанием марганца и содержанием рутина (рис. 2).

Литературные данные подтверждают, что кобальт, марганец и фосфор принимают участие в биосинтезе рутина (Griesebach, 1965; Mazetis, 1962; Patschke, Barz, Griesebach, 1966).

Анализируя представленные уравнения регрессии (рис. 2),

Влияние разных способов применения кобальта на накопление рутина в надземной массе гречихи

Мелкоделяночный опыт 4, 1980 г. Полевой опыт 5, 1981 г. Вегетационный опыт 8, 1980 г.

вариант опыта с* Я ■ -'2 ^ К х__ о- и и варианты опыта е* .о г-О о- варианты опыта >ч >> и О >>5 С. 1- я

60Ы45Р45К —

фон 18

Ф+ПОС 45

Ф+Со(П) 23

2Ф (120№0Р90К) 13

2Ф+ПОС 27

2Ф+Со(п) 17

45М45Р45К —

фон 155

Ф+Со(П) 300

Ф+ПОС 423

Ф+МЭ 243

ППС — фон ПГ1С без Со ППС+Со до посева ППС+ПОС ППС+НП ППС+ПОС+ +НП

450 181

556 995 667

883

следует отметить, что с увеличением в растениях содержания кобальта, фосфора и марганца, содержание рутина увеличивается. Наибольшее содержание рутина соответствует вариантам с предпосевной обработкой семян 0,02% Со^О* и совместным применением предпосевной обработки семян 0,02% СоБС^ и некорневой подкормки 0,01% СоБО*.

Действие кобальта и способов его применения на содержание и вынос элементов минерального питания гречихой

Биологические особенности растений, а также условия их выращивания определяют содержание и вынос элементов минерального питания. Как было показан о, различные способы применения кобальта по-разному влияют на его содержание в растениях. Это приводит к изменению в содержании и выносе всех изучаемых макро-и микроэлементов.

Из всех анализируемых элементов особый интерес представляют элементы, участвующие в биосинтезе рутина. Применение кобальта увеличило содержание и вынос N. Р, Са и Мп в растениях (рис. 3). Наибольшее содержание и вынос этих элементов получены при предпосевной обработке семян 0,02% СоБО^.но использование этого способа применения кобальта снизило содержание и вынос калия в растениях (рис. 3). Применение кобальта увеличило активность нитратредук-тазы и использование растениями азота удобрений.

В литературе имеются данные о действии кобальта на улучшение поступления азота в растения, хотя-механизм пря-1*»

мого действия кобальта на азотный обмен для небобовых культур не описан.

Доказана необходимость участия биологически активных соединений кобальта — витамина В12 и кобамидных коэнзи-мов в специфических реакциях, таких как синтез белков, нуклеиновый обмен, синтез аминокислот и амидов, а также фотосинтез (Littlefield, Dunn, 1958; Тимашов Н. Д., 1958; Barker, Weissbach, Smyth, 1959; 1960; Abrams, 1965; VValerych, 1966; Lau, 1976; Hyodo, 1978).

Таким образом, применение кобальта вызывает увеличение содержания азота в растениях и положительно влияет на урожай надземной массы гречихи, а это приводит к наибольшему сбору рутина.

Под влиянием кобальта увеличивается содержание фосфора в растениях. Как известно, фосфор принимает непосредственное участие в биосинтезе флавоноидов (Griesebach, 1965, 1975). Фосфор является одним из исходных продуктов, необходимых на первых этапах биосинтеза рутина. Таким образом, увеличение содержания фосфора в растениях гречихи вызывает увеличение содержания рутина.

Под влиянием кобальта уменьшалось содержание калия и увеличивалось содержание кальция. Как известно, между калием и кальцием может наблюдаться антагонистическое взаимодействие (Lazaroff, 1966; Johansen, Edwards, 1968; Ринь-кис F. Я., 1979).

Под влиянием кобальта увеличивается содержание марганца в растениях. Марганец также принимает участие в биосинтезе рутина (Mazelis, 1962) и его увеличение положительно влияет на содержание рутина.

Выводы

В результате проведенных нами исследований по изучению влияния различных способов применения кобальта на урожай биомассы гречихи и содержания в ней рутина установлено:

1. Кобальт положительно влияет на формирование биомассы гречихи, причем эффективность кобальтового микроудобрения зависит, от способа его применения. Наиболее эффективным приемом является предпосевная обработка семян 0,02% раствором сернокислого кобальта, при этом содержание кобальта в биомассе гречихи увеличивается. Распределение кобальта по органам гречихи следующее: корни>листья >стебли.

2. Показано, что в полевых и вегетационных опытах во всех вариантах с применением кобальта содержание рутина в биомассе увеличивается. Наибольшее содержание рутина — 3,70% (на абсолютно сухое вещество) получено в варианте с

предпосевной обработкой"семян 0,02:% раствором сернокислого кобальта. Показано положительное действие кобальта на активность полифенолоксидазы и пероксндазы. -

3. Показано, что содержание рутина в растениях гречихи в фазу созревания семян составляет 2/3 от содержания в фазу максимального его накопления, что позволяет сделать вывод о возможности получения рутина из соломы гречихи при уборке гречихи на зерно. ,

4. Путем математического анализа установлена тесная корреляционная связь между содержанием рутина в биомассе гречихи'и содержанием в ней кобальта (г=0,89), фосфора (г=0,82), марганца (г = 0,83). Показано, что с увеличением содержания в биомассе перечисленных элементов повышается содержание рутина;

5. Повышение уровня минерального питания привело к снижению биомассы гречихи и содержания в ней рутина, в том числе и в вариантах с применением кобальта. В контрольном варианте с .1,54 до 1,20% в варианте с предпосевной обработкой семян 0,02% раствором сернокислого кобальта с 2,37 до 1,92% и в варианте с внесением кобальта в почву с 1,90 до 1,52,%.

6. Применение кобальта в. качестве микроудобрения приводит к изменению элементарного состава растений гречихи. Показано существенное увеличение содержания азота, фосфора, кальция и марганца и снижение содержания калия.

7. Показано, что увеличение содержания азота в биомассе Гречихи связано с положительным влиянием кобальта на активность нитратредуктазы. Применение кобальта увеличивает использование растениями азота из удобрений. Наибольшее значение активности нитратредуктазы и коэффициента использования растениями азота из удобрений получены в варианте с предпосевной обработкой семян 0,02% раствором сернокислого кобальта.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы

1. Ягодин Б. А., Гринкевич Н. И., Саблина С. М. Действие кобальта по содержанию рутина в гречихе. — В кн.: IX Всесоюзная конференция по проблемам микроэлементов в биологии. Кишинев, Штиинца, 1981, с. 184.

2. Ягодин Б. А., Саблина С. М. Действие кобальта на урожай гречихи и содержание в нем элементов минерального питания и рутина. Известия ТСХА, 1981, вып. 5, с. 68—72.

Л 90127 19/1У—83 г.

Объем 1 п. л.

Заказ 915.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К, А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44