АГРОХИМИЯ, 2008, № 8, с. 20-25
Питание растений =
УДК 546.23:631.811.1:633.11"321"
ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ВЫНОС АЗОТА УДОБРЕНИЙ И ПОЧВЫ РАСТЕНИЯМИ ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
© 2008 г. И. И. Серегина
Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. ДМ. Прянишникова 127550 Москва, ул. Прянишникова, 31a, Россия E-mail: seregina_i@mail.ru Поступила в редакцию 25.09.2007 г.
В модельных экспериментах с почвенной культурой, проведенных в условиях вегетационного домика и фитотронной установки, исследовали влияние селена на продуктивность яровой пшеницы и потребление меченого азота удобрений и немеченого азота почвы растениями в зависимости от уровня азотного питания и условий водообеспечения. Установлено существенное увеличение поступления в растения азота удобрений и почвы при предпосевной обработке семян пшеницы селеном и уменьшение - в условиях засухи.
ВВЕДЕНИЕ
Среди сельскохозяйственных культур наибольшим содержанием селена отличаются зерновые злаки, особенно - пшеница (до 30 мг/кг). При этом концентрация селена, как правило, довольно высока в растениях аридной зоны, что очевидно связано не только с преобладанием щелочных и засоленных почв, но и с сухостью климата [1-3].
Селен повышает устойчивость растений к воздействию водного дефицита, засоления и загрязнения почвы тяжелыми металлами [4-8]. Механизм стресс-толерантности под влиянием селена на биохимическом уровне объясняют снижением интенсивности перекисного окисления липидов биомембран, за счет уменьшения активности су-пероксиддисмутазы, которая способствует образованию активных форм кислорода (Н202, ООН-, ОН) [9-12].
Известно об участии селена в процессах газообмена, в том числе в реакциях образования хлорофилла за счет частичного замещения селеном серы в ферредоксинах хлоропластов [4, 5, 13-18].
Существует мнение о близких физиолого-био-химических свойствах селена и серы, в результате чего селен может заменять серу в ряде ферментов и аминокислот. При этом образуются селено-метионин и селеноцистеин, которые, в свою очередь, входя в первичную структуру белка, воздействуют на метаболизм серы и азота, что может вести к изменению четвертичной структуры и функции белков и ферментов, не снижая их активности [19-24].
Менее изучена зависимость влияния селена на рост и развитие пшеницы в зависимости от условий водообеспечения при вариации уровня азотного питания. Цель работы - изучение действия
селена на продуктивность и потребление азота удобрений и почвы растениями пшеницы в зависимости от условий водообеспечения и уровня азотного питания.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследования проводили в почвенной культуре в вегетационном домике (опыт 1) и в фитотроне (опыт 2) с яровой пшеницей сорта Иволга. При набивке сосудов вносили азотные удобрения, меченные стабильным изотопом азота 15К с обогащением около 2 ат. %.
В опытах растения выращивали в сосудах Вагнера, вмещающих 5 кг сухой почвы. Для исследований использовали дерново-подзолистую среднесуглини-стую почву со следующей агрохимической характеристикой: содержание гумуса (по Тюрину) 1.8%, общего азота (по Къельдалю) - 0.12%, минерального (методом дистилляции) - 16.8 мг/кг, легкогидроли-зуемого (по Тюрину и Кононовой) - 67.0 мг/кг, рНкс1 6.7; Нг - 0.5 мг-экв/100 г почвы (по Каппе-ну), S - 25.0 мг-экв/100 г почвы (по Каппену-Гиль-ковицу); V - 98%, содержание подвижной формы селена - 0.08 мг/кг почвы.
Опыт 1 проводили в вегетационном домике при естественных условиях фотопериода, температуры и освещенности. Май и июнь характеризовались температурой, значительно превышающей среднемноголетние показатели, что негативно повлияло на формирование продуктивности растений. Опыт 2 проводили в фитотронной установке, где на протяжении вегетации поддерживали постоянные световые условия в диапазоне 100-150 Вт/м2 при 16-часовом световом дне. За световой период температура составила 23° ± 2°С, за темновой период -16° ± 1°С; влажность воздуха - 70-80%. Се-
ВЛИЯНИЕ СЕЛЕНА НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ВЫНОС АЗОТА Таблица 1. Влияние предпосевной обработки селеном на продуктивность яровой пшеницы сорта Иволга
Вариант
Оптимальное водообеспечение
Недостаточное водообеспечение
уровень N обработка семян масса зерна, г/растение число зерен в колосе, шт. масса 1000 зерен, г масса зерна, г/растение число зерен в колосе, шт. масса 1000 зерен, г
Опыт 1
N1 H2O 0.33 18.1 21.0 0.18 8.1 19.4
Se 0.45 19.4 22.2 0.21 10.3 22.0
N3 H2O 0.36 20.0 20.5 0.08 5.2 20.0
Se 0.49 25.3 18.4 0.12 10.2 30.6
НСР05 0.04 0.09 2.0 0.02 0.8 1.0
Опыт 2
N1 H2O 1.20 29.2 28.2 0.40 16.2 22.9
Se 1.44 33.2 36.6 0.51 21.3 29.3
N3 H2O 1.39 32.1 30.3 0.25 7.1 29.5
Se 1.58 46.4 34.8 0.36 21.4 33.4
НСР05 0.12 1.9 1.7 0.07 1.9/1.5 1.8
яли сухими, протравленными семенами по 30 шт. на сосуд, при последующем прореживании в фазу кущения до 15 растений. Повторность опытов четырехкратная.
Азотные удобрения вносили в виде Naa при закладке опыта. Дозы азота варьировали от 50 до 300 мг/кг почвы в опыте 1 и от 150 до 300 мг/кг почвы в опыте 2: N1 (низкий уровень) - 50, N2 (средний) - 150; N3 (высокий) - 300 мг/кг почвы. Во всех вариантах в почву вносили фосфор и калий в виде KH2PO4 и KCl из расчета 300 мг д.в./кг почвы. Семена обрабатывали 0.02%-ным раствором селената натрия. Контролем служили варианты, где семена обрабатывали водой.
В экспериментах варьировали условия водо-обеспечения: оптимальное увлажнение (полив) по массе до 70% ПВ и недостаточное увлажнение (засуха). В опытах моделировали засуху северного типа, характерную для районов умеренных широт, путем прекращения полива растений на VI этапе органогенеза. Засуха продолжалась до наступления в почве влажности устойчивого за-вядания растений (40% ПВ). Длительность засухи составляла 5-7 сут. После достижения в почве влажности 40% ПВ возобновляли полив [25].
В растительном материале определяли общий азот методом Къельдаля-Иодльбауэра. Изотопный состав азота растительных образцов определяли на масс-спектрометре "МИ-1201В" во ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова [26].
В конце опытов анализировали структуру и продуктивность растений, определяли массу зерна и массу 1000 зерен, озерненность колоса, число колосков и общую массу растений.
Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием програм-
много комплекса статистического обслуживания "8ТРА2", разработанного на кафедре экономической кибернетики МСХА [27].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено проявление положительного действия селена на продуктивность пшеницы сорта Иволга, которое значительно зависело от уровня азотного питания и обеспеченности растений влагой в критический период их роста (табл. 1).
Необходимо отметить, что в опыте 1, проведенном в вегетационном домике, растения росли и развивались в менее комфортных условиях, и зерновая продуктивность была ниже, чем в фитотроне, где были созданы благоприятные темпера-турно-световые и влажностные условия. При этом увеличение уровня азотного питания в опыте 1 не повлияло на продуктивность пшеницы, в то время как в условиях фитотрона при возрастании уровня азота получено достоверное увеличение массы зерна на 13%. Очевидно, менее благоприятные условия в опыте 1 не позволили растениям реализовать свои потенциальные возможности и в полной мере использовать высокий уровень минерального питания для формирования зерновой продуктивности.
В оптимальных условиях водообеспечения в опыте 1 при обработке семян пшеницы селеном отмечено достоверное увеличение массы зерна (в 1.4 раза), причем положительное действие селена при низкой дозе азота определялось возрастанием массы 1000 зерен, а при высокой - числом зерен в колосе.
Подобные закономерности в проявлении стимулирующего действия селена были получены и
в опыте 2, проведенном в фитотронной установке с тем же сортом пшеницы. Обработка семян селеном достоверно повышала массу зерна растений при среднем уровне азота, увеличивая число зерен в колосе и массу 1000 зерен. В тех же условиях при высоком уровне азотного питания действие селена проявлялось в основном увеличением озерненно-сти колоса, что и явилось определяющим фактором роста продуктивности.
При недостаточном увлажнении почвы с увеличением уровня азотного питания продуктивность растений сорта Иволга снижалась за счет уменьшения числа зерен в колосе (табл. 1). Показано, что под действием почвенной засухи при снижении продуктивности в контрольных вариантах селен способствовал достоверному возрастанию массы зерна. Наибольшая прибавка массы зерна (44-50%) получена при высокой дозе азота в обоих опытах. Однако максимальная зерновая продуктивность пшеницы сорта Иволга отмечена при низком уровне азотного питания в опыте 1 (0.21 г/растение против 0.18 в контроле) и при среднем - в опыте 2 (0.51 г/растение против 0.40 в контроле). Более четко положительное влияние селена в оптимальных условиях водообеспечения проявлялось при средней дозе азота в опыте 2. Избыточное поступление азота в растения снижало эффективность влияния селена на зерновую продуктивность пшеницы.
Применение метода изотопной индикации позволило определить размеры потребления растениями меченого азота из удобрений и немеченого азота почвы (табл. 2). Установлено, что в оптимальных условиях водообеспечения общий вынос азота урожаем пшеницы возрастал с увеличением уровня азотного питания как в опыте 1, так и в опыте 2. Предпосевная обработка семян селеном способствовала увеличению общего выноса азота урожаем. В оптимальных условиях водообеспечения при обработке растений селеном общий вынос азота урожаем пшеницы возрос в опыте 1 в 1.4 раза при обоих изучаемых уровнях азота; в опыте 2 при среднем уровне азота - в 1.2, при высоком - в 1.4 раза (табл. 2). Селен способствовал увеличению коэффициента использования азота удобрений. При низком и среднем уровнях азота пшеница использовала 53 и 43% N удобрений соответственно, при высокой дозе азота в опыте 1 -9%, в опыте 2 - 26% N удобрений от внесенного количества. Следует отметить, что предпосевная обработка Бе повышала вынос азота удобрений пшеницей при его низком уров
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.