WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

СЕРГЕЕВА АЛЕКСАНДРА АЛЕКСАНДРОВНА

ВЛИЯНИЕ АММИАКАТОВ НА ФОТОСИНТЕЗ, ПРОДУКТИВНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ

06.01.04 – агрохимия

03.00.12 – физиология и биохимия растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в лаборатории биохимии апопласта Казанского Института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН и в ГУ «Татарский НИИ агрохимии и почвоведения РАСХН»

Научные руководители: доктор сельскохозяйственных наук

Ахтам Хусаинович Яппаров

доктор биологических наук,

профессор Владимир Иванович Чиков

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Наталья Ивановна Аканова

доктор биологических наук

Любимов Валерий Юрьевич

Ведущая организация:

ФГУ ВПО Казанский государственный аграрный университет, г. Казань

Защита состоится 1 марта 2007 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 006.029.01 в ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова (ВНИИА) по адресу: 127550, г. Москва, ул. Прянишникова, д. 31А

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова

Автореферат разослан « __ » _________________ 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук С.И. Цыганок

ОБЩАЯ ХАРКАТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из важных приемов повышения урожайности сельскохозяйственных культур является оптимизация минерального питания растений. В наибольшей мере это относится к азотным удобрениям, так как растения наиболее чутко реагируют и на недостаток, и на избыток именно этого элемента. Исследованиями физиологов растений установлено, что повышение уровня азотного питания усиливает неуглеводную направленность фотосинтеза (Карпилов, Недопекина, 1965; Андреева, Авдеева, 1982; Чиков, 1987) и тормозит транспорт ассимилятов из листьев (Тарчевский и др., 1973). Негативные изменения в основном связаны с действием нитратного азота (Чиков, 1998). Исследование распределения 14С среди продуктов фотосинтеза в мезофилльных клетках и апопласте выявило, что в условиях повышенного нитратного питания усиливается гидролиз сахарозы в межклетниках листа (Chikov et al., 2001), а так как продукты гидролиза (глюкоза и фруктоза) уже не могут "загружаться" во флоэмные окончания, то они вынуждены возвращаться в клетки мезофилла, где активируют ростовые процессы листа.

Поскольку апопластная инвертаза активна в кислой среде (Курсанов, 1976), то на процесс транспорта ассимилятов через апопласт и фотосинтез можно повлиять, изменив рН апопласта путем вытеснения ионов водорода из внеклеточной жидкости с помощью адсорбирования других положительно заряженных ионов на клеточных стенках мезофилла. Роль таких ионов могут играть тяжелые металлы, которые, адсорбируясь на фибриллах целлюлозы клеточных стенок (Blinda et al., 1997), своим положительным зарядом "выталкивают" из жидкости апопласта ионы водорода, тем самым подщелачивая водную среду. "Агентами", несущими ионы металла, являются аммиакаты - комплексные соединения некоторых металлов (Zn и Cu) с аммиаком (Чиков, 2002), общая формула которых [Металл•(NH3)n]+m•(Анион)-m).

Цель и задачи исследований. Цель настоящей работы – обоснование возможности и установление дозы применения нового препарата аммиакатов, как стимулятора оттока ассимилятов, его влияние на продуктивность растений и эффективность использования минеральных удобрений в растениеводстве.

Задачи исследования:

1. Изучить распределение 14С среди меченых продуктов фотосинтеза листьев льна-долгунца, в побег которого вводится раствор аммиакатов (СтО);

2. Оценить влияние обработки растений аммиакатами на метаболизацию экзогенной 14C-глюкозы в листьях льна-долгунца;

3. Изучить влияние опрыскивания посевов аммиакатами на продуктивность различных сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, ячменя и томатов);

4. Провести качественную оценку продукции сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, ячменя);

5. Установить эффективность использования минеральных удобрений.

Научная новизна. Впервые установлено, что с помощью аммиакатов можно препятствовать чрезмерному гидролизу транспортного продукта фотосинтеза – сахарозы. При этом повышается экспортная функция листьев и хозяйственная продуктивность растений. Впервые изучено влияние опрыскивания аммиакатами на качество и количество растениеводческой продукции на различных сельскохозяйственных растениях (сахарной свекле, ячмене, томатах). Обработка аммиакатами позволяет снизить дозы используемых азотных удобрений.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложен новый препарат – аммиакаты - в качестве стимулятора оттока ассимилятов, повышающий продуктивность сельскохозяйственных культур, путем опрыскивания растений каталитическими дозами раствора.

Положения, выносимые на защиту:

1. Раствор аммиакатов, попадая в апопласт листьев растений в каталитических количествах, стимулирует фотосинтез;

2. Аммиакаты способствуют усилению углеводной направленности фотосинтеза;

3. Использование препарата повышает доли низкомолекулярных транспортных веществ и соотношения радиоактивности сахарозы/гексозы среди меченых продуктов ассимиляции 14СО2;

4. Опрыскивание посевов сельскохозяйственных культур (сахарной свеклы, ячменя и томатов) повышает их продуктивность и обеспечивает снижение количества азотных удобрений, вносимых в почву;

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на V Всероссийском съезде ОФР России (Пенза, 2003), Международной школе-конференции молодых ученых "Биология – наука ХХI века" (Пущино, 2004), Международной конференции “Проблемы физиологии растений Севера” (Петрозаводск, 2004), Всероссийской научной конференции "Пути мобилизации биологических ресурсов повышения продуктивности пашни, энергоресурсосбережения и производства конкурентоспособной продукции" (Казань, 2005), итоговых научных конференциях Казанского научного центра РАН (2004, 2005). Препарат на основе аммиакатов прошел испытания в АКХ им. Кирова Буинского района, на Апастовском, Заинском госсортоучастках, и в ООО "Агрокомбинат Майский" Республики Татарстан.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных публикаций, из них 5 статей, в том числе 2 - в рецензируемых журналах из списка ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 19 таблиц и 10 рисунков. Она состоит из разделов: введение, обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты исследований и их обсуждение, заключение, выводы и предложения производству, список литературы (140 наименований, в том числе 70 иностранных авторов).

Благодарности. Считаю своим приятным долгом поблагодарить д.б.н., профессора В.И. Чикова и д.с.-х.н, профессора А.Х. Яппарова за ценные советы при обсуждении полученных результатов; сотрудников лаборатории биохимии апопласта Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН; сотрудников отдела воспроизводства почвенного плодородия и питания растений ГУ "Татарский НИИ АХП РАСХН", д.б.н., с.н.с. И.А. Дегтяреву за поддержку и внимание; главного специалиста ОАО "Красный Восток" И.Ф. Левина; директора ООО "Майский" И.Г. Ганиева и агронома И.Ш. Музафарова.

1. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Физико-географическая характеристика и природно-климатические условия района исследований. Лабораторные и научно-производственные опыты проводились с 2002 по 2006 г.г. Исследования проводили на вегетационной площадке Казанского института биохимии и биофизики Казанского научного центра РАН, в ГУ «Татарский НИИ агрохимии и почвоведения РАСХН», ООО "Агрокомбинат Майский" Зеленодольского района, в АКХ им. Кирова Буинского районов, на Апастовском и Заинском госсортоучастках Республики Татарстан.

Рис 1. Направление и объем исследований

Проведены научно-производственные опыты на нескольких сельскохозяйственных культурах, в которых были использованы различные сорта растений. Схема направления и объем исследований представлена на рис. 1, а экспериментальные и научно-производственные опыты на рис. 2.

РАЗДЕЛ 1. Влияние введения аммиаката в побег льна-долгунца с транспирационным током воды

Опыт № 1 (научно-экспериментальный)

Вид растений, сорта

Варианты опыта

Продолжитель-ность опыта,

Методы определения 14С

Соединения

Лен-долгунец

Новоторжский

1 – К

(3 повтор-

ностях)

1 – О

(8 повтор-

ностей)

40 мин

+ 3 мин (экспо- зиция 14СО2)

Радиоизотопный

Хромотография

Радиоавтографией

Сахароза Малат

Гексоза Серин

Сахароза/гексоза Глицерат

ФЭС Пигменты

Аминокислоты Прочие Олигосахара

РАЗДЕЛ 2. Влияние опрыскивания аммиакатами растений льна-долгунца

Опыт № 2 (научно-экспериментальный)

Лен-долгунец

Новоторжский

1 – К

(3 повтор-

ностях)

1 – О

(8 повтор-

ностей)

2 часа

(экспозиция меченой глюкозы)

Радиоизотопный

Экстрагирования

Радиоавтографией.

Низкомолекулярные водорастворимые вещества

Водорастворимые белки

Солерастворимые белки

Спирторастворимые белки

Щелочерастворимые белки

Белки, растворимые в тритон-Х100

Полисахариды, растворимые в горячей воде

Крахмал

Нерастворимые полисахариды

РАЗДЕЛ 3. Опрыскивание аммиакатами сельскохозяйственных растений

Опыт № 3 (научно-производственный)

Вид растений, сорта

Площадь, м2

Удобрения, кг/га (д.в.*)

Дозы СтО, мл/л

Урожайность

Качественная характеристика

Количественная характеристика

определяемых органов

Сахарная свекла

ЛБМС-1,

Крокодил,

Ахат,

Рамонская односемянная

1800

контроль

Р60К150+N75*

Р60К150+N90*

Р60К150+N105*

30

Корнеплоды

Сахаристось

-

Опыт № 4 (научно-производственный)

Ячмень

Раушан

Данута

200

0–К (неудобреный)

270 - NH4NO3

0

10

30

Зерно

Белок

Зерно

Опыт № 5 (научно-производственный)

Томаты

Валет

100

компьютерная дозировка

30

Плоды

-

Листья

Рис. 2. Экспериментальные и научно-производственные опыты

Согласно агроклиматическим условиям Республика Татарстан - это прохладный район. Сумма активных температур колеблется в пределах 2070-2130°С. Количество осадков с мая по сентябрь составляет более 250 мм. Гидротермический коэффициент довольно высокий (превышает 1,0). Весенние заморозки на повышенных местах заканчиваются во второй декаде, а на пониженных - в третьей декаде мая. Период активной вегетации (с накоплением массы органического вещества) - 140-170 дней.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»