Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ И ФОРМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОБМЕН АЗОТИСТЫХ И ФОСФОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИЯХ ЯЧМЕНЯ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ И ФОРМ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА ОБМЕН АЗОТИСТЫХ И ФОСФОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИЯХ ЯЧМЕНЯ"

МОСКСШЖИ ОРДЕНА ЛЕНКШЦ ОРДЕНА ОКТЯЕРЬС110/1 РЕВОШЭШ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО ¡ФАСНОГО ЗНАМЕНИ ТОСУЛАРСТВЕЗШЛ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М, В. ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОЩДЕНИЙ

На правах рукопись УДК 631.811.1/2:633.162

ЖЛЕШШ ЗШЛИЯ АЕДШЮША

ВЫИ1ИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗ' И ФОШ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОЕРЕПИЛ НА ОВШ АЭШИСШХ II ФОСФОРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В РАСТЕНИЯХ ЯЧМЕЛИ

Специальность 0S.QI.04 - агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1980

,£>,-СоССС/сС>"' Г /СО к/( •

Работа выполнена на кафедре агрохгыии £щ<улътетг1 почвоведения ■Московского государственного университета им. и.В.Ломоносова

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Л.А.Лебедева

*

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук 1

Воллейдт iC.II.

кандидат биологических наук

Пономарева С.Ы. 1

Ведущее учреждение - Институт почвоведения в фотосинтеза

АН СССР Сг. Иущнно) . Защита состоится 1Ь06 г. в час. п.

на заседание специалиэврованиош совета К 053.06.16. в МГУ ш. к).В.Ломоносова в аудитории (Шсква, Ленинские горы, фаяуль-тет почвоведения *ИУ)

С диссертацией "окно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения ЛУ < '

Автореферат разослан "^С* _ _ | 1985 г.

Приглашаем Вас принять участив в обсуждении диссертации на заседании специализированного совета по почвоведению в Московское университете, а отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 1<кзсква, 11989а, ленинские горы, ¿ДУ, факультет почвоведения, Учений Совет '

Ученый секретарь специализированного совета, доцент

И.И.Ьабьева

Актуальность темы* Увеличение производства высококачественного продовольственного в дражного зерна является ключевой задачей развития сельскою хозяйства. Урожайность зерновых культур необходимо довести к 1990 году да 21-22 ц/га, а среднегодовое производство зерна - до 250-255 илн.т (Основные щцфавлевия экономического я социального развития СССР на 1986-1990 года я на период до 2000 года). Большими резервами дня решевшя этих задал располагает Нечерноземная зона СССР.

В повышении урожайности зерновых культур в настоящее время значительная роль принадлежит сортам интенсивного типа, для реализация потенциальных возможностей которых необходим ве просто по-, вишенный уровень питательных веществ в почве, а определенная система питания, создать которую однократным внесением высоких доз хороторастворимых фор! минеральных удобрена! (я в частности азот-Ьых) не удается. В связи с этим определенные надежды связывают о использованием форм удобрений с пролонгированным действием. К таким удобрениж относят, в частности, слаборастворимое в воде моче-виво-формальдегидное удобрение (ШУ) (Кореньков, 1976, 1384; Ав-

Рядом исследователей высказывалось мнение, что наилучших результатов можно ожидать пря сочетании растворимых фор! азота с нерастворимыми (Яровенко, Тиаров, 1964; Каплувова, 1972, 1978; Мгтински, 1976; Талшулатов, 1982 в др.). Однако нередко отмечается отсутствие преицутцестэе иного действия ШУ перед мочевиной на продуктивность зерновых 1фльтур на дерново-подзолистой почве (Минеев с соавт., 1964; Егоров, 1985; Коротаевская, 1985; Лебедева, 1986 и др.). Причины разноречивых мнений но агрохимической сценке 1Ш изучены недостаточно,

В ряду факторов, опредвляпцжх конечный урожай растений, как

один из важнейших можно выделить условна течения физжолого-бвохи-

__

донин, 1978, 1962 и др.).

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сельскохоз. академии

иических процессов в растениях в онтогенезе. Поэтому среди причин, ограничивающих продуктивность растений при интенсивном применении удобрений, Moiyi быть нарушения в течения этих процессов.. Однако. данные по этому вопросу в литерв1уре малочисленны.

Лель исследования. Изучить физиолого-биохимические особенности формирования урожая ячменя оря внесении возрастающих доз мочевины и ее сочетания с Ь№У (в составе NPK) на дерново-подзолистой почве разного уровня очмьтуренности.

Основные и^^л^д^р^и^д- На разных этапах онтогенеза ра-

стений ячменя, начиная с самых ранних (фазы двух листьев, качала Кушйния, кущения, выхода в трубку, колошения) при применении возрастании* доз разных форы азотных удобрений в составе NPX изучить: I. Динамику нарастания биомассы листьев, стеблей, подземных органов; '¿, Основные показатели фотосинтетической деятельности растений ячменя (нарастание ассимиляционной поверхности листьев, ^тосинтетический потенциал, содержание хлорофилла); Углеводно-белковый и фосфорный с смен в растениях ячменя и вклшение поступающего азота и фосфора в органические соединения различных органов растения; 4. Особенности обмена веществ в растениях в зависимости от степени окульту ренности дерново-подзолистой почвы.

Научная новизна. Установлены некоторые причины отсутствия преимущественного действия слаборастворимого мочевиво-форыальдегидного удобрения перед мочевиной на продуктивность ячменя Иосковский UX. Ими являются идентичные закономерности-накопления биомассы, фотосинтетических процессов, поступления а метаболизма азота и^-фосфора на протяжении всей вегетации растений ячменя,, начиная с самых ранних этапов развития, как при применении мочевины, так и сочетания ее о №У-в составе ИРЙ. Снижение эффективности высоких^доэ удобрений является следствием нарушения важнейших физиолого-биохими-

ческшс процессов в растениях. С ростом доз вносимых удобрений увеличивалось содержание небелкового азота в органах ячменя; процесс матаболизациа поступающего азота в слохше белковые соединения был заторможен. Нарушался метаболизм фосфора: увеличивалась степень насыщенности тканей растения минеральными фосфатам; в составе суммарного органического фосфора росло количество кисдо-торастворимых его соединений и уменьшалось - кислотонерастворишх, что свидетельствует о слабом использовании накопленной энергия в синтетических процессах.

Установлено, что на более;плодородной почве интенсивность синтетических процессов в растениях ячмева была значительно выше, чем на менее плодородной, фи внесения высоких доз удобрений степень насыщенности тканей листьев в стеблей ячменя белковым азотом, да сахаря дачи, органическими соединениями фосфора на средкеокульту-ренной почве значительно превышала соответствующие показатели на слабоо^льтуренной почве, что свидетельствует о лучшей метаболиза-ция поступающих извне биофнльных соединений.

Практическая ценность. Отсутствие положительного действия , '.¡¡•¿У в сочетании с мочевиной в составе высоких доз МРК на урожай зерна ячменя на дерново-подзолистой почве свидетельствует о том, что при внесении ШУ не удалось обеспечить ааменяпцьеся в течение вегетации потребности растений в элементах питания, т.о. систему питания растений. Поэтому рекомендовать применение ШУ на дерново-подзолистой почве под ячмень нецелесообразно*

Реализация результатов исследований. Отдельные результата исследований используются в лекциях по ахрохвшш для студентов и слушателей ¿ЦК на факультете почвоведения Ш!У.

Адробшия. Основные положения диссертации долоденн на школе-семинаре молодых ученых "Роль почвы в управлении продуктивностью

агроценозов" (Белошрка, 1984), эаседаняя кафедры агрохтод фавулъ-тета почвоведения 107.

Пт^дикаддв. По теме диссертации опубликовано 5 статей, 3 сданы в печать.

Обгам работы. Диссертационная работа изложена на 126 страницах нашшопясного текста, содержит 43 таблиц я состоят из введения, обзоре лятературы, шспаржентадьной частя из 4 глав я выводов. Список литературы вклшает наименований, яэ вжх %% на иностранных языках.

отгниет» и иггода шувдоыний

Объектом нашего изучения в 1982-1964 гг. бвл ячмень Московский 121.

Как доказали результаты стационарного волевого опыта* заложенного в 1979 году на Агробиологической станции ДО "Чадаиково" (Солнечногорские район, Московская область). но сравнению с мочевиной не алею премущества в действии в& урожай высокопродуктивных сортов ячыевя Носко вели! 121 и Наде на слабо- я средве-овультуреивой дерново-подзолистой почве (тайл.1, но ту»™*» Егорова, йзротаввекой, ХЗЗЭ; Цивеева с соавт., 1984; Егорова, 1985; Лебедевой, 1966). Существенно повысила урожай зерна доза ТОО кг/га д.в, NPH, независимо от формы азотного удобрения в составе NPK; дальнейшее увеличение юз удобрений до ISO в 200 кг/га ве вело к довиванию урожая. Ори атом потенциальные возможности шеоюэпродуж-тявных сортов ячмевя бшж реализованы немногш более, чей на 5QJÍ.

В условиях вегетационных опытов ш проводили подробное изучение фотосинтетяческой деятельности растений ячмевя, физиолого-биохтнческих процессов в них.

Оочеог для проведения вегетационных опытов брали с контрольных

делянок стационарного полевою опыта, результаты которого даны в тайл.1*

Слабоовультуренная известкованная я средаеоотдмуренная дери-вово-подзодистая почвы, взятые с контрольных делянок полевого опита, шеля следупщае основные агрохшическне показатели: содержание 1укуса в пахотном горизонте 1,8 ■ 2,8^ соответственно дои едабо-в среднеоиулмуренноа почвы; Р20д в 1^0 (по Кирсанову. в иг/100 г вочвы) 7,0 я 17,0 я 15,0 я 25,0. Показатели фазико-хшических свойств пахотных горизонтов обеих, шчв йняж вполне удовлетворительны: около 6,0;гидролитическая кислотность 3,5 и 1,7 иг-зкв/100 г почвы соответственно слабо- я среднеокуяътуреяной почвы; в нячтоляоы количестве обменная кислотность я подвижный алдминвЙ; суш»а поглощенных оснований 10,8 я 16,0 мг-экв/100 г почвы; степень насыщенности основаниями 75,5 я 90,

£ вегетационном опыте в почву вносили возрастание от 0,1 до 0,3 г/кг сотой дозы питательных веществ мочевины, ее смеси £ №7, двойного суперфосфата в хлористого калия в соотношении 1Ч:Р:К = = 1:1:1 по схеме:

щ варианта_Внесены удобрения

1) Контроль

2) РсдО.1 Кх0,1

3) N«0,2 Рсд0,2 Кх0,2

4) ЫмО.З Рсд0,3 КхО.З

5) N«0,05 Ымйг 0,05 Рсд 0,1 КхОД ;

6) N«0,05 0,Х5 Рсд 0,2 Кх0,2

7) N«0,05 ЫцЕу 0,25 Рсд 0,3 КхО.З где -

14м - мочевина, сод. Ы- 46^; [Чифу - иочевино-фор*алъдегндвое удобрение, сод. Ы- 37.3?; индекс усвояемости - 52%% Рсд - двой-У'/ПС

Таблиц» I

Влияние возрастании доз удобрений на урожай зерна ячменя сортов Московский 121 я Надя, ц/га (данные полового опыта)

Варианты опыта гА>СКОВСКЛЙ 121 Надя

1979 1980 1983 1984

I п I 11 I 11 I П

I. йжгроль (без удобрений) 11,3 22,8 11,9 24,2 18,9 31,6 19,1 26,7

2. ЫЩООРсдЮОЛеЮО 29,7 26,5 31,0 32,4 45,9 26,5 35,0

3. N м150РсД150Й1150 23, б 32,4 26,8 33,1 33,7 43,9 27,7 34,1

4. Мм200Рсд200Йс200 24,5 33,0 28,1 32,5 35,7 44,8 25,8 34,0

5. Мм50Ммйг50Рсд100Йс100 23,8 28,3 24,8 32,5 33,7 41,2 26,9 34,0

6. N«50 Мм$у100Рсд150Кх150 24,6 29,9 27,8 33,9 36,6 43,6 27,6 33,9

7. Мм50Ммйг15СРсд200Йс200 24,5 30,3 25,7 32,2 35,0 42,3 27,2 34,4

НСР05 3,3 1,7 2,4 2,8 2,5 1,4 2,0 2,2

здесь я далее I - слабо-; П - среднеокулыуренная дерново-подзолвстая почва

ной суперфосфат, сод. Р^О^ - йс - хлористый калий, сод. К,0 - 62,0?.

Тяким образом, согласно представленной схеме, при замене части Мм на Ии^у доза Им оставалась постоянной в равной 0,05 г азота на I кг почвы, а доза Ым&у возрастала так, чтобы в сумме с Ым она была равна 0,1, 0,2 а 0,3 г/кг почш,

Повторностъ опыта - 14-кратная, к уборке урожая в каждой варианте опыта оставалось 6 сосудов.

□о фазам развитая ячменя отбирали пробы листьев в стеблей, в которое определяли фракции фосфорных соединений по Плешкову (1976): о0ш4 фосфор, минеральный, органический, в составе которого — кис-лотор&створимый и кислотонерастворвдый фосфор. В листьях определения веди в свежей материале, а в стеблях - в материале, фиксированной жидким азотом с последующи* лиофильным высушиванием.

В лиофильно высушенных образцах листьев и стеблей определяли также содержание общего азота по Къелъдалю, белкового - по Барнш-тейну, небелкового - по разности между общим и белковым; содержание углеводов - по Бертрану.

Из показателей, характеризующих формирование и функционирование уотосиктетического аппарата растений, определяли по указам развития ячменя (двух листьев, начала кущения, кущения, выхода в труби/, колошения) площадь листьев методом высечек (Ничипорович и др., 1961), содержание хлорофилла - в 85? ацетоновой вытяжке.

Расчет фото синтетического потенциала листьев (ч»П) проведен по Ыатилоц/ (1575).

В вегетационном опыте для растений были созданы оптимальные условия увлажнения (6($ от полной полевой влагоешюсти), не было полегания.

Статистическую обработку урожайных данных проводили методом

дисперсионного анализа (Успехов, 1979).

■* РЕЗУЛЪТАЗН ИССЛЕДОВАНИЯ

I. Влияние мочевины я ыочовино-фор*альдвгщшого удобрения ва формирование фото синтетического аппарата я урожай ячменя на дерново-подзолистой рочве ррчммт уровней плодородия.

Результаты проведенных ваш исследований в условиях вегетационного опыта, так хе как результаты, шмсгчевше в условиях полевого опыта, свидетельствует о снижении эффективности высоких доз полного минерального удобрения, желаего в своем составе мочевину и сочетание ее с МЗУ. При »он действие на урожай ячменя Московский 121 сочетание мочевины с ИМГ в составе доз ОД, 0,2 и 0,3 г/кг д.в. NPK практвчесги равно ртуятт одной мочевинв л ва слабо-. я ва среднеокулътуреянай почве (та<И.2).

Tax, урохай зерна ячменя значительно (в 2,3-2,9 раза) возрос ' относительно контроля щ>я внесении ЫРК.в дозе 0,1 г, как ори применения ыочевины, так и сочетания ее с №7» на обеих почвах. Возрастание доз удобрений от 0,1 до 0,3 г ЫрК прввелэ к снижению урожая.

£ литературе есть данные, свидетельствующие о ток, что даже ори интенсивной прмененаи удобрений не удается выровнять продуктивность зерновых.на дерново-оодзояястцх почвах развод степени окультуренности (флаковсдая, 1978; Авдонин, 1979; Батудаев, 1981; Попова, 1083; Лебедева, Г364; Коротаевская, 1385 я др.).

В наше исследованиях урожай зерна на контроле ^средяеокулиу-ревной почвы был на 495С вшое, чем ва слабсклчгльтуренноЯ; на фоне возрастающих доз удобрений разрыв в продуктивности ячменя на разных до уровне плодородия почвах составил 21,2-38,9^.

^ Таблица 2

>

^ Влияние возрастаниях доз удобрений на урожай л качество зерна ячменя

¡Московский 121, Вегетационный опыт, средние данные 1363-1984 гг.

К ва- верш,г с 10 солома,г с 101 зерно/солома масса 1000 белок, % содержание бед-риан- растений растений \ зерен, г ка в зерне 10

та рас теки, г

I а I П I Л I П I II 1 а

I. 4,5 5,1 6,2 0,9 1Д 35,7 40,45 7,52 7,225 0,335 0,485 1 ю 1

г. 13,2 16,0 12,0 12,9 1,1 1,2 41,15 45,0 10,80 10,335 1,425 1,650

3. 11,9 15, г 16,8 18,4 0,7 0,8 39,15 43,1 11,25 10,800 1,335 1,635

4. 10,6 13,9 18,0 20, г 0,6 0,7 36,8 42,3 11,90 11,155 1,255 1,545

5. 12,2 . 15,4 11,5 1,1 1,2 40,8 44,3 10,90 10,455 1,330 1,610

6. 10,8 14,7 17,0 18,0 0,7 0,8 38,5 42,3 11,40 10,900 1,220 1,600

7, 9,5 13, г 17,4 19,9 0,5 0,7 36,4 40,7 12,00 11,300 1,130 1,485

Зр 1564 1.1 иг 0,9 ■ 1,2 ьза , 1,4

При внесении возрастают доз разных форм удобрений отмечали значительное увеличение массы соломы, что свидетельствует о непродуктивном использовании питательных веществ удобрений ори формирования урожая,

> Одним из важных показателей, характеризующих процесс налива зерна в полноту оттока пластических веществ из вегетативных органов в репродуктивные, является масса 1000 зерен.

Возрастание доз как мочевины, так я сочетания ее с в составе \ТХ привело к снижению выполненности зерна и, как следствие, уменьшению массы 1000 зерен. Снижение массы 1000 зерен под влиянием высоких доз азотных удобрений обусловлено изменением соотношения темпов накопления белка в крахмала в зерне злаковых культур (Павлов, 1967; манеев, Павлов, 1981; Иванова, 1Э82).

Рост доз удобрения не сопровождался также заметный увеличением процентного содержания белка в зерне.

Размеры урожая гулыурннх растений в конечном счете определяются центральным физиологическим процессом - фотосинтезом. Одним

\

из наиболее важных показателей, ддпциг представление об особенностях протекания фотосинтеза и о потенциальных возможностях растений образовывать урожай, является мощность развития фотосинтетического аппарата (Ничиворович, 1956, 1963 и др.). Это понятие включает в себя прежде.всего величину ассимиляционной поверхности листьев и

Содержание ;'в них хлорофилла.

1

Исследованиями установлено, что высокие дозы удобрений привели к замедлению развития листовой поверхности на всех этапах вегетации ячменя, но особенно начиная с фаз начала кущения-кущения (табл.3). Причем мы не обнаружили никаких различий в действии мочевины и ее сочетания с в составе возраставших доз ИРК на величину ассимиляционной поверхности листьев. На более плодородной

Тцамца а

Лау.ииганко шюма;;» листьев ли растении ячменя, ал", ¿ягетащюшш опыт, средние

данные гг.

й ва- - два листа начало к/тения мгаение выход в теуйку колошение

рианта " I И I П I П I П 1 П

I. 102,2 144,7 ¿05,5 253,7 371,2 502,0 540,7 687,3 410,8 570,6

г. 133,7 162,4 395,6 454,3 784,2 884,0 1298,7 1575,8 1224,6 1416,8

з. 147,8 202,3 377,0 466,9 755,3 874,1 1230,1 1611,5 1185,2 1517,1

4. 128,2 187,5 364,4 436,9 704,1 840,9 1087,8 1414,8 1008,0 1270,5

5. 128,3 187,6 350,6 419,9 762,7 854,1 1264,7 1517,9 1148,8 1385,3

6. 140,5 192,6 329,6 446,9 730,2 851,5 1174,9 1587,8 1055,2 1464,7

7. 118,9 181,2 308,6 426,6 692,3 628,2 1076,6 1384,9 990,3 1230,9

Таблица 4

. о

Величина фотосиктетвческого потенциала листьев 10 растений ячменя (м.сут).

Вегетационный опыт, средние данные. 1263-1984 гг. '

№ варианта I пеоиол 2 пеоиод 3 песиол 4 леоиод 5 пемаоа

I П I П I П I И I П

I. 0,043 0,060 0,125 0,160 0,275 0,365 0,410 0,520 0,300 0,405

2. 0,058 0,080 0,210 0,260 0,585 0,655 0,940 1,105 0,880 1,050

3, 0,060 0,085 0,210 0,265 0,560 0,665 0,900 1,125 0,845 1,100

4. 0,055 0,080 0,195 0,250 0,530 0,635 0,805 1,015 0,715 0,940

5. 0,048 0,070 0,190 0,235 0,560 0,620 0,910 1,030 0,845 0,965

6. 0,055 0,080 0,190 0,255 0,535 0,635 0,855 1,050 0,780 1,050

7. 0,050 0,075 0,170 0,240 0,505 0,620 0,800 0,990 0,725 0,890

почве депрессзруицее действие высоких доз удобрений проявилось в * *

меньшей Степана.

Наряду с размерами листьев важным показателем ассимиляционной деятельности растений, характеризупции площадь листьев и продолжительность их работы, является фотосинтетическвй потенциал (аП)» , Величину ОН рассчитывали по Ыатилову (1975).

В наших исследованиях величина этого показателя изменялась в тол же последовательности, что в ассимиляционная поверхность листьев (табл.4). А именно: возрастание доз удобрений сопровождалось снижением величины ФД. Введение в состав ЫРХ Им^у на величину положительного действия не оказало: при всех дозах (Ни + Нм&у)РК его .величина не превышала Ш растений на эквивалентных дозах ЙмРК.

Некоторые исследователи (Тарчевсквй, 1971, 1975, 1980 я др.) считают наиболее правильным метод характеристики мощности развития ■Ъотосинтетического аппарата растений с помощь» учета содержания в них хлорофилла. Результаты наших исследований показали, что растения удобренных вариантов отличались более высокий содержанием

хлорофилла в листьях (табл.5).

, ' Таблица 5

Содержание хлорофилла в листьях ячменя при применения возрастающих доз Одобрений (мг/г сухого вещества). Вегетационный опыт, средние данные 1983-1984 гг.

два листа начало ку- кущение выход в колошение _те идя , трубку_

ан- I II I П1П1П1 П

Та

1. 10,51 11,86 11,78 13,19 7,81 9,20 6,22 7,77 5,79 7,41

2. 10,83 Ы,32 12,31 14,14 10,98 13,15 10,06 12,78 9,78 11,81

3. 11,67 12,65 12,17 14,Э7 10,77 13,22 9,94 12,69 9,68 11,87

4. 11,34 12,16 12,04 13,93 10,64 13,07 9,81 12,57 9,55 11,48 о. 11,50 12,20 , 12,20 13,79 11,01 13,03 10,05 12,34 9,61 11,57

6. 11,41 12,42 12,12 13,99 10,77 13,00 9,69 12,48 9,46 11,67

7. 11,18 1^,07 11,88 13,58 10,41 12,77 9,58 12,25 9,29 11,15

Однако повышение содержания патента при внесении возрастающих доз как мочевины, так и сочетания ее с АлУ в составе NРК наблюдалось лишь до определенного предела.

С повышением дозы азотногв удобрения в листья растений поступает больше минерального азота. Шесте с тда, повышение содержания азотистых веществ в листьях выше какого-то определенного значения может оказать де пресс вру шее действие на активность фотосинтетического аппарата (Ничигйфович и др.». Х&72). Отмеченное нами снижение содержания хлорофилла под влиянием возрастающих доз разных форм азотных удобрений, по-видимому, свидетельствует о снижении активности фотосинтетического аппарата, результатом которого является, вероятно, уменьшение количества поступающих в зерновки углеводов, снижение выполненности зерна и, как следствие, падение урожая. \

На среднеокультуренной почве растения ячменя отличались более высокими значениями всех рассмотренных выше показателей фотосинтетической деятельности: площади листьев, фотосинтетического потенциала, содержания хлорофилла.

С фотосинтетическом деятельностью раотений теснейшим образом связано нарастание биомассы листьев, накопление ими пластических веществ, от полноты оттока которых в зерно зависят конечный уро-

Результаты исследований свидетельствуют, что при внесении высоких доз удобрений биомасса листьев не увеличивалась в сравнении с накопленной при дозе 0,1 г д.в. ЫРК на всех этапах развития раотений ячменя, начиная с самых ранних (табл.6).

Различий в действии мочевины, с одной стороны,, и ее сочетания с '.Ш, о другой (в составе возрастающих доз 1-1 РК), на величину биомассы листьев мы не обнаружили.

Таблица 6

Нарастание биомассы листьев и корней ячменя (г/10 растений). Вегетационный опыт, средние данные ШЗ-1Й84 гг.

И вы- два листа начало кущения мщение выход в труйку колошение

рлая-та I П I а I П I П I Н

I. ОмЯ 0.71 1.16 1.61 1.86

о,хг 0,16 0,37 0,46 0,60 0,93 - - 0,87 1,03

2. йЛ Ый Ш 2,48 ш Ш 5.27 Ш. Ш

0,16 0,21 0,50 0,57 1,06 1,32 - - 1,72 1,93

з. 0.29 0,43 Ы2 1x41 4,23 5.45 4.62 6.03

0,16 о,2а 0,48 0,60 1,07 1,25 - - 1,63 1,95

4. ш Ш 1.Э0 2.23 2,57 3.74 4.73 Ш Ш

0,14 0,21 0,47 0,56 0,98 1,24 - - 1,49 1,83

5. 0.28 1.05 Мк 2.6В 4,34 5.00 4.61

0,15 0,20 0,45 0,53 1,01 1,28 - - 1,65 1,88

6. Ш ОМ ■¿,,54 5. II 4.35 йлШ

0,15 0,21 0,44 0,57 1,04 1,28 - - 1,56 1,86

7. 0ф. 0,.37 Ш. '¿¿а. ¿,48 3,70 ш 3,5^ 4.92

0,14 0,19 0,42 0,56 0,« 1,2л; - - 1,45 1,7Ь

з числителе - биомасса листьев, в зшяенателе - <5иошсса корнсл

В формировании урожая важная роль принадлежит корневой системе» Аля корней закономерности действия •цуков те же, что и дом надземной массы: возрастание доз удобрений существенно не изменило массу корней в сравнении с накопленной при применении 0,1 г N РК, как при применении мочевины, так в ее сочетания с ЖГ*

Среда причин, ограничивавших продуктивность растений в условиях интенсивного применение удобрений, могут быть нарушения в течении фиэиолого-биохимических процессов. Мы изучали фосфорный и углеводно-белковый обмен в растениях ячменя, предполагая выявить причины отсутствия положительного действия высоких доз разных форм минеральных удобрений_ на дерново-подзолястой почве.

2. Влияние возрастающих доз минеральных удобрений на метаболизм фосфора в растениях ячменя.

Как известно, фосфорный обмен является одной из важнейших сторон превращения веществ в растительном организме. Изменения в содержания фосфорных соединений неизменно отражаются на росте и развитии растений, а затем на урожае я его качестве.

Проведенные исследования свидетельствуют об одинаковой направленности метаболизма фосфора в растениях ячменя как при применении мочевины, так и сочетания ее с Ь&У в составе возрастающих доз полного минерального удобрения.

В самом начале вегетации, в фазу дцгх листьев, на сяабоовд'ль-туренной дерново-подзолистой почве под влиянием дозы 0,1 г NxPK заметно возросла по отношению к контролю концентрация минерального (в 1,6 раза) л органического (в 1,26 раза) фосфора в листьях ячменя, а на средаеокультуренной почве степень насыщенности листьев соединениями фосфора несколько снизилась (таб.7).

Особый интерес представляет содержание в растениях органического кислотонерастьоршого фосфора. В состав этой фракции входит

Таблица 7

Влияние возрастающих доз разных форм удобрений на содержание соединений фосфора в листьях ячменя в фазу дох листьев (мг Р/100 г сухого вещества). Вегетационный

опыт, средние данные 1983-1964 гг.

# варианта

общий р

минеральный Р органический Р

органический кислотораство-римый Р

органический кислотонераство-рлмый Р

I 11 I а X П I Ц I П

I. 574,1 1252,9 152,6 341,8 421,3 911, Г 67,0 306,7 354,3 602,4

2. 778,4 1228,2 246,8 327,8 531,6 900,4 68,9 271,2 443,7 629,2

3. 806,5 1291,1 237,4 395,7 -519,1 895,4 102,8 292,2 416,3 603,2

4. 814,8 1358,9 314,7 460,5 * 500,1 898,4 127,8 305,7 372,2 592,7

5. 761,4 1215,7 241,1 333,3 520,3 883,4 85,8 276,2 434,5 607,2

6. 790,7 £284,0 287,4 407,7 503,3 876,3 Ш,0 294,8 392,3 581,5

7. 811,9 1354,9 309,6 475,3 502,3 879, е 138,3 304,0 364,0 575,6

Таблица 8

а

г

Л БЕ"*

Влияние возрастающих доз удобрений на содержание соединений фосфора в стэйлях ячменя (мг Р/100 г сухого вещества). Вегетационный опыт, средние данные 1983-1984 гг.

,9Д в

I, выход в ^ргоку

^№ераль|ж> о^га^иче^кик V ^ош^ ^ ^ин^раяьнн | V о^и^кий

I. 238,2 602,5 145,2 336,9 93,1 265,7 153,3 398,4 84.6 225,2 68,7 173,2

2. 350,7 712,3 197,6 291,3 153,1 421)0 181,4 551,4 85,8 234,1 95,7 317,4

3. 441,3 804,2 282,4 366,9 159,0 437,3 226,3 637,4 131,5 315,2 94,8 322,2

4. 529,0 864,9 376,6 452,0 152,4 412,9 250,8 694,4 159,5 386,0 91,4 308,5

5. 343,4 703,7 192,2 289,0 151,3 414,7 177,5 546,8 88,2 228,6 89,3 318,2

6. 428,1 787,3 280,1 357,8 148,0 429,5 225,5 623,9 132,9 315,7 92,6 306,3

7. 519,1 863,3 376,2 452,7 142,9 410,7 244,9 675,8 156,8 379,8 88,1 296,0

нуклеиновые кислоты* пуклеопротеиды. фосфатиды. Эта соединения являются конституционными веществами протоплазмы.

Под влиянием дюза ОД г Д. в. HPK количество кислотонераст-воршого фосфора в листьях на сдабоочультуренной почве значительно увеличилось в сравнении с контролем (на 80-69 мгДОО г сухого вещества). На ередвеоздглмуренной почве при несколько меньшей в сравнении с контролем концентрации общего органического фосфора содержание в листьях кяслотоиерастворжмой его фракции так хе несколько возросло. Содержание органического кисло то растворило го фосфора на слабоокудь туренной почве возросло незначительно, а на срелдоовультуреиной - снизилось в сравнении с контролем. Эта фракция включает нуывотиды в сахарофосфаты. Я^июо-тиды в значительной степени представлены ДТФ - соединением, обладавшим макроэргическими связями. Содержание нуклвотидов определяется противоположно направленными тенденциями: о одной стороны, - накоплением органической кнелоторастворимой фракции за счет ^осфорилнрованияа с другой - использованием ак^муларованной энергии на синтетические процессы. Соотношение мях процессов будет определять запас мыфо аргич еских соединений в органах растений.

В ваших исследованиях значительное накопление органического кислотонерастворимого фосфора под влиянием внесенной дозы удобрений (0,1 г МРК) наряду с незначительным увеличением содержания кисдоторастворимого фосфора свидетельствует об интенсивных синтетических процессах, являпцихся следствием но^мальшд физиологических функций растительного организма. Активный синтез кислото-нерастворгаяд фосфорорганич еских соединений способствовал усило-нип ростовых процессов; подтверждением атому служат данные о нарастания вегетативной массы листьев ячменя (табл.6). Известно,

что хорошо развитая вегетативная масса, способная продуцировать больше количество ассшилятов, является обязательным условием высокой продуктивности растений.

применение высоких доз удобрений привело к нарушении фосфорного о Сиона в растениях. При этом замена части мочевины на ШУ не изменила закономерностей действия возраставших доз удобрений.

Пол влиянием высоких доз удобрений содержание минерального »¡.юс^ора и листьях увеличилось в сравнении с дозой ОД г на 41-68 мг на слабоо^льтуренноЗ почве и 68-143 мг на средаеокультурен-ной, а количество органического фосфора несколько уменьшилось (на мг на слабоокультуренной и 2-7 мг на среднеокульту-

ренной почве), в составе органического фосфора количество кислото-растворшоа его фракции возросло, а кисло тонерастворюлой - упало на обеих почвах. Эти данные совершенно определенно свидетельствуй о тор.ю^ении синтетических процессов в растениях и слабом использования аккумулированной энергии, в результате чего биомасса листьев ячменя с ростом доз удобрений не увеличивалась.

листья растений ячменя на средиеокультуренной почве отличались более высоким содержанием ¡¿юсфора в составе его различных фракций, чем на слабоо культ/ре иной и на контрольном варианте, и при внесении возрастании* доз разных. форд удобрений. Это могло быть связано как с хороши обеспеченностью подвижным фосфором, тзк и с другими свойствами средне окультуренной почвы (например, высоким содержанием гумуса).

Закономерности действия удобрений и уровня окультуренноети почву на накопление оощето ^осдора я отдельных фракций фосфорных соединений листьями ячменя при дальнейшем развитии растений (в начала кущения, ку ценна, выхода в трубку, колошения) остались то;ли лее, что и в \>азу двух, листьев; с увеличение доз вно-

- 1У -

симых удобрений выше 0,1 г д.в. усиленное поступление минеральных фосфатов в растения не сопровождалось'их метаболнзацией с превращением в более сложные органические соединения, что свидетельствует о нарушениях оСыеккых процессов в растениях. С заменой части мочевины на НОГ характер процесса поступления и трансформации отдельных фракций фосфорных соединений не изменился.

^ работах некоторых исследователей отмечается, что традиент концентрации фосфора в растения возрастает от нижних, относительно старых листьев к верхним, более молодым только при оптимальных условиях питания растений фосфором или при недостатке этого элемента в питательной среде (Боллейдт, 1&72; ¡,1акеева, Воллейдт, 1974). /лгда фосфор вносится в высоких дозах, он в значительных количествах поступает в растения и накапливается не только в молодых, но и относительно старых органах (в нижних листьях и нижней части стеблей) (Воллейдт, 1978).

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что высокие дозы фосфора на Фоне разных форм азотных удобрений привели к значительному накоплению фосфора в стеблях ячменя (табл.в). Поступавший фосфора не вклшался в синтетические процессы, а "оседал" в запасной минеральной форме. В результате насыщения стеблей ячменя фосфором увеличивается вынос его с непродуктивной частью урожая, а это означает, что высокие дозы удобрений используются неэффективно.

Под влиянием высоких доз удобрений увеличилась степень насыщенности фосфором не только листьев я стеблей ячменя, но и подземных органов - корней (табл.9). Если в фазу дцух листьев относительное содержание общего щосфора в листьях превышает содержание* его в корнях,'"" то у&е начиная с фазы начала гущения корни рас-

тений всех удобренных вариантов отличаются более высокой концентрацией общего фосфора, чем листья ячменя. Этот факт, по-видимому, свидетельствует о том, что при внесении высоких доз удобрений нарушается процесс оттока поглощенных корнами соединений фосфора в надземную часть растений.

Отмеченные выше изменения в содержании и превращениях фосфорных соединений в растениях ячменя под влиянием внесенных удобрений отразились на росте н развитии растений, а затем на урожае и его качестве.

Таблица 9

Влияние возрастании* доз разных форм удобрений ва содержание общего фосфора в корнях ячменя (мг Р/100 г сухого вещества).

Вегетационный опыт 1983 г.

И ва- два листа начало кущения кущение колошение'

риан-та I а I П I П I П

I. 492,7 856,6 337,4 754,6 220,4 572,5 109,0 '482,3

2. 544.2 935,8 505,5 837,5 456,9 714,3 271,4 545,9

3. 591,6 1031,2 545,0 923,2 523,4 806,9 327,5 593,1

4. 642,0 1072,1 606,0 1010,9 560,2 864,3 416,9 665,4

5. 527,9 933,9 498,8 818,8 423,4 685,1 260,4 528,2

6. 584,1 992,8 521,1 916,8 497,4 807,9 330, Э 598,2

7. 631,7 1006,0 580,5 979,1 541,0 850,1 386,7 656,6

3, Влияние возрастающее доз разных форм минеральных удобрений на углеводно-белвовый обмен в растениях ячменя.

Обмен азотсодержащих соединений я углеводов относят к важнейшим физиолого-биохимическим процессам, протеиаицим в растя-

тельной организме.

Как показали результаты исследований, направленность углеводно-белкового обмена при применении возрастающих доз мочевины в сочетания ее с 1ИУ в состава полного минерального удобрения была одинаковой. Ухе в саном раннем этапе развитая, в фазу двух листьев, под действием дозы 0,1 г д.в.ЫРК на обеих почвах значительно - на 0,8-0,9 и 0,6-0,7^ соответственно на слабо- я средне-овультуренной почве - возросла концентрация белкового азота, а степень насыщенности листьев небелковыми соединениями несколько снизилась (табл.10).

Возрастание доз вносимых удобрений до 0,2 и 0,3 г привело к иным результатам: существенно увеличилась концентрация небелкового азота в листьях ячменя, а степень насыщенности тканей белковым азотом связалась.

Таблица 10

Влияние возрастаниях доз удобрений на содержание азота и углеводов в листьях ячменя в фазу двух листьев. Вегетационный опыт, средние данные 1983-1984 гг.

А N общ.,? Мбелк.Инебелк.,% сумма са- моносаха- дисаха-ва- ~ харов,% ряды,? ряда,?

рн- ав-та I П I Я X П I П I Ц I П

I. 5,6 5,6 3,6 3,75 2,0 1,85 3,85 6,15 2,9 4.35 0,95 1,8

2. 6,3 6,1 4,5 4,45 1,8 1,65 1,85 3,5 1,0 1,85 0,85 1,65

3. 6,9 6,8 4,1 4.7 2,8 2,1 2,55 4,0 1,7 2,4 0,85 1,6

4. 7,1 7,05 3,8 4,35 3,3 2,7 3,0 4,6 2,2 3,1 0,8 1,55

5. 6,15 6,0 4,4 4,35 1,78 1,65 1,85 3,6 1,0 1,9 0,85 1,7

6. 6,7 6,5 3,9 4,5 2,8 2,0 2,6 4,2 1,85 2,5 0,75 1,65

7. 6,9 6,9 3,65 4,2 3,3 2,7 3,1 4,7 2,35 ЗД 0,75 1,6

Важно отметить, что уже г самую радаш фазу развитая не обнаружила преимущества смеси Им сНмфу перед Ым: закономерности накопления разных форм азота ж ячмене бшш такими же, как и при использовании в составе ИРК одной мочевины.

Таким образом, увеличение доз разных форм азотвнх туков в составе N РК привело а нарушению азотного обмена в растениях уже на самых ранних этапах их развития: поступивший в растения азот использовался неэффективно, он накапливался в виде небелковых.соединений, а синтез белка был подавлен.

Нами установлено, что применение высоких доз разных форм удобрений привело к нарушению метаболизма фосфора в растениях. Накопление органического кислотораотворимого фосфора и снижение содержания органического киелотонерастворшого фосфора с ростом доз НРК свидетельствует о торможении в растениях ячменя синтетических процессов и слабом использовании энергии макроэргаческях соединений, что,вероятно, отразилось и на биосинтезе белка.

Содержание общего азота в листьях растений ячмекя на слабо-и среднеовультуренвой почве примерно равное. При внесении высоких доз удобрений при примерно равной концентрации общего азота в листьях растения ячменя на почвах разного уровня плодородия существенно отличаются степенью насыщенности белковым и небелковым азотом. Концентрация белкового азота в листьях на более плодородной почве на 0,55-0,6$ выше, а небелкового - на 0,6-0,8Й нико, чей на менее плодородной.

Как известно, метаболизм азота в растениях теснейшим образом связан с углеводам обменом.

. Интенсивное включение поступавшего а растения ячменя азота в сложные органические соединения при внесения оптимальной дозы удобрений (0,1 г) сопровождалось снижением концентрации суммы са-

харов на 2% на слабоокульту ре нкой и на 2,55-2,65? на среднеокулъ-туренной почве, моносахаридов - соответственно на 1,9 и 2,45-2,5 я дисахарядов - на 0,1 и 0,1-0,15$ ш отношению к контролю.

При применении высоких доз удобрений торможение включения поступавшего в растения ячменя азота в синтетические процессы сопровождалось накоплением в тканях, суммы Сахаров за счет моносахаридов, а концентрация дисахарядов оставалась неизменной. Таким образом, с ростом доз вносимых удобрения процесс перевода моносахаридов в более сложные соединения группы дисахарядов был заторможен. Об атом свидетельствует и то, что применение возрастающих от 0,1 до 0,2 и 0,3 г доз удобрений привело к снижению дола диса-харидов в содержании в листьях ячменя суммы Сахаров от 45,9 до 28,8^-33,3 и 24,2-26,7? на слабоокулътуренной и соответственно от 47,1-47,2 до 39,3-40,0 и 33,7-34,0? на среднеокультуренной.

На средаеокультуреиной почве процесс превращения моносахаридов в более сложные соединения групш дисахарядов при применении высоких доз удобрений был нарушен в меньшей степени. На слабо-окультуренной почве концентрация моносахаридов в листьях растений при внесения удобрений в дозах 0,2 и 0,3 г МРК увеличилась в 1,7-2,35 раза в сравнении с дозой 0,1 г, а на средаео^льтуренноЗ почве - всего в 1,3-1,7 раза. Соотношение ыеаду дисахаридами и моносахаридами при внесении высоких доз удобрений было более благоприятным на среднеощультуренной почве.

Отмеченные выше закономерности, проявившиеся уже в фазу двух листьев, мы проследили н во все-последующие -фааы развития растений ячменя(&~$азн~"Мачала кущения, кушеняя,- выхода в трубку, колошения), йгеокие дозы удобрений привели'¿"нарушению углеводно-белкового" обмена в них я на слабо-, и на средне окультуренной поч-

во, причем преимущества сочетания мочевины с ШУ перед одной мочевиной не наблхщалн.

ШВОДЫ

1. Не обнаружено преимущественного действия сочетания ШГ с мочевиной в составе различных доз N * Р, К по сравнению с одной мочевиной на урожай и качество зерна ячменя Московский 121 на дер-вово-подэолнстнх почвах разного уровня плодородия.

2. Оптимальной для обеих форм азотных удобрений была доза 0,1 г N/t кг почвы (на фоне НС) на различалцихся по степени ои&льту-ревности дерново-подзодшстых почвах.

3. При внесении доз удобрений (независимо от формы азотного удобрения) вше 0,1 г д.в. на 2-4 г уменьшилась масса 1000 зерен.

4. При внесения высоких доз удобрений не возрастала биомасса листьев ячменя, площадь их ассимиляционной поверхности, фотосинтетический потенциал, насыщенность тканей листа хлорофиллом.

5. Отсутствие преимущественного действия сочетания моче вино-форм альдегидного удобрения с мочевиной перед одной мочевиной в составе возрастаниях дрз полного минерального удобрения на продуктивность ячменя на дерново-подзолистой почве объясняется следующим:

5.1. Возрастающие дозы обеих форы азотных туков на протяжении всего периода вегетации, начиная с самых ранних этапов, одинаково нарушала в растениях ячменя поступление азота и его метаболизм, что выражалось в увеличении содержания небелковых форм и снижении количества белкового азота.

5.2. Торыохение включения азота в белковые соединения при внесении возрастанию: доз разных форы азотных удобрений в составе N PK сопровождалось накоплением в тканях листьев сушы растворимых Сахаров за счет моносахаридов при неизменном содержании днсахаридов.

5.3. Возрастание доз удобрений 1ф2вело к нарушению метаболизма фосфора в растениях: увеличению содержания общего фосфора, во прож-дз всего за счет минеральных фосфатов; фракция органических соединений фосфора оставалась на уровне, которого растения достигли оря применении дозы О, I г МПС. В составе органического фосфора в растениях на обеих почвах с увеличением доз удобрений возрастало содержание фракции заслоторастворшого и снижалось - жислотоверастворимо-го фосфора.

6. Продуктивность растений ячменя на среднезддгльтуренной дерново-подзолистой почве на контрольном варианте была на 49f выше, чем

ва слабоо нуль туренной; при внесении удобрений разница в урожае зер-—на ва почвах разного уровня плодородия составила 21-392. Это связано с тем, что л в условиях применения возрастапцих доз удобрений:

6.Х. На средиеовулмуренной почве растения ячменя отличались более высокой степенью развития фотосинтетического аппарата - большей биомассой листьев, площадью их ассимиляционной поверхности, большим фотосинтетическям потенциалом и содержанием хлорофилла, а также более активной деятельностью корневой системы.

6.2. При почти равных значениях концентрации общего азота в листьях ячменя на обеих почвах степень насыщенности их бажювым азотом при внесении доз удобрений, цревышащих оптимальную, Сала выло на среднеюфдьтуревдой почве, а концентрация небелковых соедиве-

азота - ниже. Листья ячменя на среднеокультуренпой почве отличались иболее высокой концентрацией дисахаридов.

6.3. При внесении высоких доз удобрений насыщенность тканей листьев и стеблей органяческжи соединениями фосфора значительно выше на средаеокультуренной почве.

Предложения производству.

Отсутствие пожаоательного действия №7 в сравнении с мочевиной в составе высоких доз NPK аа урожай зерна ячменя на дерново-подзолистых почвах не позволяет рекомендовать применение этого удобрения для создания системы питания этой культуры.

В условиях интенсивного применения минеральных удобрений резервом в повышении продуктивности зерновых культур является повышенный уровень онультуренвостн дерново-иодзолистой почвы.

Слисок работ, опубликованных по диссертации

X. Интенсивность биологических процессов в почве и продуктивность растений в завнсмостя от норм и форы минеральных удобрений. -Доклада ЕАСКНИД, 1064, л Х0, С.4&-48 (в соавторстве).

2. Воль орулыуриванвя дерново-подзолистых почв в повышения продуктивности интенсивно удобряемых агроценозои. - В сб. Толь почвы в управлении продуктивностью агроценозов", Л., 1985, с.

(в соавторстве).

3. Динамика содержания азота в почве и в растениях при внесении различных доз и Фора минеральных удобрений. — Вестн. Цоск. ун-та, сер. почвоведение, 1965, Л 2, с.34-39 (в соавторстве).

4. Поступление я метаболизм фосфора в растениях ячменя при применении возрастапцих доз различных форм удобрений. — Биологические на/ки, 1985, Л 2, с.99-105 (в соавторстве).

5. Метаболизм азота и углеводный обмен в растениях ячменя при применения разных фор! азотных удобрений. — Биологически* науки, 1Э85, * 10, с,97-1бГ(в соавторстве).

Пониженно к печати ¿€,0-t.fG.

П- se(№. «ермат eoieo/l 6.

Уел, nrt. п. f,f Уч.-яад. л. ¿ft Тираж <00 вжэ. Заказ М> НЬО

Орлан *Эв« Почвта'яапательство Мосмоисюги учвверситета, 103009. Мосиа, jfn. Герце вл. 5/7. Тяпог|><4ня аром» 'Зван Почета* ■апвтельства «["У. 1ДЭ8ЭЭ, Москва. Л^нннсми горн.