Влияние отходов элеваторов на содержание ионов Са2+, К+, NH4+, NO3-и параметры фотосинтетической активности растений озимой пшеницы

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 NH4+, NO3-, 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 NH4+ в гомогенатах флаговых листьев озимой пшеницы представлено на рисунке 1. В проведённых экспериментах мы установили, что содержание ионов NH4+ снижается от фазы выхода в трубку к фазе молочной спелости. Во все контролируемые фазы содержание NH4+ выше в вариантах с почвогрунтом, чем в контроле.

Рисунок 1 -Влияние почвогрунта на содержание ионов NH4+, в флаговых листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт, 2010;2011гг.).

Иная динамика наблюдается для содержания ионов NO3- в гомогенатах флаговых листьев (рис. 2). Во всех вариантах с почвогрунтом содержание ионов NO3- снижается от фазы трубкования к фазе колошения и возрастает к молочной спелости. В контроле мы наблюдали увеличение содержания иона NO3- к концу вегетации. Если в фазу трубкования концентрация NO3- 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.

Рисунок 2 — Влияние почвогрунта на содержание ионов NO3- 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.

Рисунок 3 — Влияние почвогрунта на содержание К+ в флаговых листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт, 2010 — 2011 г. г.).

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 NH4+, NO3-, 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+, NO3-, К+, Са2+ [6,9], то в продолжение уже проведённых 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 Годневу 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].

Рисунок 5 — Влияние почвогрунта на содержание хлорофилла в листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010 — 2011 г.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).

Рисунок 6 — Влияние почвогрунта на содержание каротиноидов в фазу кущения в листьях озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010 — 2011 г.г.).

отходы элеватор пшеница хлорофилл 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.

Рисунок 7 — Влияние добавления почвогрунта на высоту растений озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010;2011г.г.).

Рисунок 8 — Влияние добавления почвогрунта на массу зёрен.

озимой пшеницы сорта Югтина (полевой опыт 2010;2011г.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 NH4+, NO3-, K+, Ca2+ 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.

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 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.135−141.

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.

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.

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.

Шеуджен А. Х. Теория и практика применения микроудобрений в рисоводстве. / А. Х. Шеуджен, Н. Е. Алёшин — Майкоп: Издательство «Адыгея», 1996. — 313 С.

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.

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.

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.

Годнев Г. Н. Хлорофилл, его строение и образование в растении. — Минск: Изд-во АН БССР. — 1963. — 263 С.

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.

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.

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.

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.