РОЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ФОСФОРНОГО ПИТАНИЯ В РЕАЛИЗАЦИИ ПОТЕНЦИАЛА ПРОДУКТИВНОСТИ САХАРНОЙ СВЕКЛЫ

Анна Борисовна Гуляева

соискатель, ведущий инженер,

Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, г. Киев

e-mail:

Борис Иванович Гуляев

д-р биол. наук, профессор,

Институт физиологии растений и генетики НАН Украины, г. Киев

Владимир Григорьевич Курьята

 д-р биол. наук, профессор, Винницкий государственный педагогический университет имени Михаила Коцюбинского, г. Винница

e-mail: vgk2006@ukr.net

ROLE OF OPTIMIZATION OF PHOSPHORUS NUTRITION FOR REALIZATION OF POTENTIAL PRODUCTIVITY OF SUGAR BEET

Anna Gulyaeva

Institute ofPlant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine

Boris Gulyaev

Doctor biological, Associate Professor ofInstitute ofPlant Physiology and Genetics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev

Vladimir Kuryata

Doctor biological, Associate Professor of Vinnitcya State Pedagogical University named after Michael Kotcubinsky, Vinnitcya

АННОТАЦИЯ

Показано, что обработка растений сахарной свеклы ретардантом хлормекватхлорид, так же как и предпосевная бактеризация семян, фосфор мобилизующим бактериальным препаратом альбобактерин, стимулирует активность фотосинтетического аппарата, способствует лучшему усвоению растениями азота и фосфора, что приводит к повышению продуктивности растений сахарной свеклы, позволяет снизить дозу вносимого под свеклу фосфора в 2—5 раз.

ABSTRACT

The foliated treatment chlormekvatchlorid drug and albobacterin drug of sugar beet treatment seeds, stimulates activity of the photosynthetic apparatus, which in turn leads to increased productivity of sugar beet, improvement assimilation phosphorus and nitrogen by plants, this makes is possible to fivefold reduction in the dose of phosphorus in soil it was showed.

Ключевые слова:фосфорное питание; сахарная свекла (BetavulgarisL.); хлормекватхлорид; альбобактерин; азот; фосфор; продуктивность.

Keywords:the phosphor nutrition; Beta vulgaris L.; chlormekvatchlorid; albobakterin; nitrogen; phosphorus; productivity.

Проблема фосфорного питания, определяется труднодоступностью этого элемента в почве и низким коэффициентом его использования из удобрений (20 %), поэтому оптимизация фосфорного питания является важным показателем влияния на урожайность. Улучшение фосфорного питания приводит к ускорению развития растений, повышению их холодоустойчивости и засухоустойчивости, улучшает развитие корневой системы. При оптимизации фосфорного питания повышается показатель хозяйственной эффективности урожая культурных растений, а также содержание в хозяйственно-ценной части урожая углеводов и белков [1, 6]. Поскольку существует зависимость между содержанием азота и фосфора в органическом веществе вегетативных органов растений: соотношение между содержанием фосфора и азота (Р:N), механизмы, определяющие эффективность поглощения растениями азота и фосфора взаимосвязаны. Один из альтернативных методов оптимизации фосфорного питания растений является использование фосфатмобилизующей микрофлоры, поскольку в результате деятельности микроорганизмов в почву высвобождается в доступной для растений форме от 10 до 40 % P₂O₅, что позволяет снизить дозы вносимых удобрений под посев примерно на 25 % [3, 13]. Взаимосвязь продуктивности и фосфорного питания натолкнула нас на мысль об изучении предложенного нами способа повышения производительности сахарной свеклы на основе обработки растений регуляторами роста ретардантного действия [14] в качестве метода улучшающего фосфорное питание растений сахарной свеклы. Применение этого препарата, являющегося ингибитором синтеза гибберелинов в фазе 14—16 листьев приводит к торможению излишнего роста черешков и листьев и перераспределения ассимилятов в сторону корнеплода. Таким образом, целью нашей работы было изучение влияния дефицита фосфорного питания и кислотности почвы (фактора ухудшающего доступность фосфора), а также регуляторной роли обработки листьев ретардантами и предпосевной обработки семян фосфатмобилизирующими микроорганизмами в этих условиях на эффективность использования фосфора и азота растениями растений сахарной свеклы и их продуктивность.

Методика работы.

Опыты проводились в вегетационных и микрополевых условиях на протяжении 2002—2005 гг. Объектом исследования был гибрид сахарной свеклы Украинской ЧС-70 (УЧС-70). Вегетационные и микрополевые опыты проводили на вегетационной площадке Института физиологии растений и генетики НАН Украины. В вегетационных опытах сахарную свеклу выращивали в сосудах на 11—12 кг почвы в течение 120—150 дней вегетации. При набивке сосудов использовали серую подзолистую почву, чернозем и песок речной. Содержание фосфора в песке: 0,05 %, в черноземе - 0,30 %, в серой подзолистой почве – 0,12 %. При набивке сосудов в почву добавляли смесь ВНИС [4] с варьированием доз фосфора: контроль: норма фосфора, рН7, варианты: 0,2 нормы фосфора и 0,5 нормы фосфора при рН7 и норма фосфора при рН5. В микрополевых опытах в почву перед посевом вносили удобрения в расчете - N₁₂₀P₉₀K₁₂₀. Размеры опытных участков - по 5 м², повторность четырехкратная [2]. Почва серая подзолистая с содержанием фосфора: 0,12 %. В растительном материале и почве фосфор определяли по модифицированной методике Фиске – Субарроу [5]. Общий азот определяли методом Кьельдаля [7]. В исследованиях влияния фосфатмобилизирующих микроорганизмов семена обрабатывали бактериальным препаратом альбобактерин, состоящим из штаммов фосфатмобилизирующих микроорганизмов вида Achromobacter album (титр - 55×10 клеток/г сухойформы) [12, 13], путем замачивания перед посевом. В исследованиях влияния регуляторов роста применяли обработку растений водным раствором хлормекватхлорида (ССС-460, фирма BASF) дозой 0,10 мл/м² (0,046 мл/м² по действующему веществу хлормекватхлориду) в период наличия на растении 14—16 листьев. Контроль обрабатывали водой [8—11]. Во время уборки урожая на каждом варианте определяли среднюю массу корнеплодов, массу ботвы, отношение массы ботвы к массе корнеплода, сахаристость корнеплодов, сбор сахара в расчете на среднюю массу одного корнеплода, содержание сухого вещества. Статистическая обработка полученных результатов сделана по Доспехову [2] и с использованием компьютерных программ (Microsoft Excel).

Результаты и их обсуждение.

В исследованиях действия обработки семян бактериальным препаратом альбобактерин, содержащий штамм фосфатмобилизирующих микроорганизмов вида Achromobacter album 1122 установлено, что при пятикратном снижении дозы фосфора, предпосевная бактеризация семян сахарной свеклы фосфатмобилизующими бактериями приводит к повышению интенсивности фотосинтеза на 29 %, увеличение массы корнеплодов на 30 % и выходу сахара из корнеплода - на 36 % [12]. Уменьшение внесение доли фосфора в почву приводит к уменьшению содержания фосфора и азота в растениях сахарной свеклы (г/сухое вещество), особенно на песчаном субстрате, что так же происходило и в условиях повышенной кислотности почвы (рН5). Показано, так же, что повышенная кислотность почвы оказывает негативное действие на продуктивность сахарной свеклы [11].При этом принятие таких мер, как бактеризация семян повлияла противоположным образом: содержание фосфора в растении увеличилось практически в три раза, а азота – в два (в условиях фосфорного дефицита). В этом случае, сухое вещество массы ботвы увеличилось больше, чем в полтора раза, а корнеплода – на 20 % по отношению к контролю (норме). Бактеризация семян привела к незначительному возрастанию сахаристости корнеплодов - 0,7 %, поэтому, повышение выхода сахара с корнеплода в условиях пятикратного снижения дозы фосфора до контрольного уровня произошло в основном за счёт увеличения их массы. Установлено, что обработка в фазе 14—16 листьев водным раствором препарата ССС-460 дозой 0,10 мл/м² (0,046 мл/м² по действующему веществу хдормекватхлорид) приводила к повышению содержания хлорофилла в листьях и интенсивности фотосинтеза, что способствовало увеличению массы корнеплодов и сбора сахара на 18 % относительно контроля [10, 11, 14]. Обработка растений ретардантом хлормекватхлорид привела к увеличению содержания азота и фосфора в растении, которое возросло, как на уровне целого растения, так и на уровне отдельных органов, положительно коррелируя с нарастанием массы корнеплода, которая увеличилась на 30 %, и сахаристости (на 1,7 %), а так же выхода сахара с корнеплода на 18 % (таблица 1). В вегетационных исследованиях нами было установлено, что обработка растений водным раствором хлормекватхлорида, а также его смеси с эстероном в фазе 14—16 листьев способствовала повышению интенсивности фотосинтеза, содержания хлорофилла и увеличению массы корнеплодов и их сахаристости в варианте с половинной дозой фосфора [9, 11].Таким образом, торможение роста ботвы, в результате обработки ретардантами, в результате которого снизилась конкуренция между ботвой и корнеплодом за ассимиляты, нивелировало негативное влияние дефицита фосфора, что и привело к позитивному эффекту. В этих условиях масса и сахаристость корнеплода были даже больше, чем на контроле, а сбор сахара был выше контрольного на 11 %. Следует отметить, что обработка ретардантами положительно влияла и на поглощение основных элементов питания растениями сахарной свеклы [9].

Таблица 1

Влияние обеспеченности фосфором на продуктивность, а так же накопление азота и фосфора растениями сахарной свеклы гибрида УЧС-70 в условиях предпосевной бактеризации семян препаратом альбобактерин и обработки листьев хлормекватхлоридом (ССС).

Таким образом, дефицит фосфора, а также повышеннаякислотность почвынегативно влияет на накопление массысухого вещества, усвоение азота и фосфорарастениями сахарной свеклы.Бактеризация жесемянфосфатмобилизующимибактериямив условиях дефицитафосфора способствуетувеличениюсодержания азота и фосфорав растениях, нарастанию массыкорнеплодов и, таким образом позволяет снизить дозу вносимого под свеклу фосфора в 2—5 раз.Обработка растенийхлормекватхлоридом, регулирует отток ассимилятов к корнеплоду, масса котороговозрастает, что способствует увеличению сбора сахара с корнеплода, а так жеповышает содержание азота и фосфорав растении, что так же может позволить снизить внесение фосфорных удобрений, по крайней мере, в два раза.

Список литературы:

1. Гуляев Б.И., Патыка В.Ф. Фосфор как энергетическая основа процессов фотосинтеза, роста и развития растений // Агроекол. журн. — 2004. — № 2. — С. 3—9.
2. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. – М.: Агропромиздат, 1985. – 351 с.
3. Кудеярова А.Ю. Роль микроорганизмов в процессах трансформации фосфатов в почвах / А.Ю. Кудеярова, З.Ф. Башкина// Агрохимия. – 1981. — № 11. – С. 135—144.
4. Сквирская З.Б., Чепинога О.П. Практикум по нуклеопротеидам. — М.: Высш. шк.,1964. — 188 с.
5. Физиология сельскохозяйственных растений. Физиология сахарной свеклы. / Под ред. Б.А. Рубина.- Изд. Московского ун-та, 1968. – 7 – 426 c.
6. Швартау В.В., Гуляев Б.И., Карлова А.Б. Особенности реакции растений на дефицит фосфора // Физиология и биохимия культурных растений. — 2009. — Т.41, № 3. – С. 208—220.
7. Городній М.М., Лісовал А.В., Бикін та ін. Агрохімічний аналіз: Підручник. – К.: Арістей, 2005. – 476 с.
8. Гуляєв Б.І., Карлова А.Б. Вплив хлормекватхлориду на продуктивність цукрових буряків // Физиология и биохимия культ. растений. — 2006. — Т. 38, № 5. — С. 427-431.
9. Гуляев Б.І., Карлова А.Б., Киризий Д.А. Вплив хлормекватхлориду та естерону на засвоєння цукровим буряком елементів мінерального живлення// Физиология и биохимия культурных растений. - 2007. - Т. 39, № 5.- С. 401—408.
10. Гуляев Б.І., Кірізій Д.А., Карлова А.Б. Фотосинтез і продуктивність цукрового буряка за обробки хлормекватхлорідом // Вісник Запорізького державного університету. – 2004, № 1. – С. 49–52.
11. Карлова А.Б., Кірізій Д.А. Реакція рослин цукрового буряка на умови фосфорного живлення і кислотності субстрату та обробку фізіологічно активними речовинами. Живлення рослин: теорія і практика К.: Логос, 2005.- С. 61—70.
12. Карлова А.Б., Кірізій Д.А. Фотосинтез та продуктивність цукрового буряка за різних умов фосфорного живлення // Науковий вісник Ужгородського університету.Серія: Біологія. Випуск 18 , 2006 .- С. 60—63.
13. Канівець В.І., Токмакова Л.М., Мелимука Ю. М. Пат. 20207 Україна A Штам бактерій Achr. album ВНДІСГМ В-322 Д для виготовлення препарату який підвищує цукристість і урожай цукрового буряка . — 1998.— Бюл. № 1. – 6 с.
14. Пат. № 41162А Україна, МКВ А 01 G 7/00, А 01 N 43/653.Спосіб підвищення маси та цукристості коренеплодів цукрових буряків / Кірізій Д.А., Гуляєв Б.І., Кур’ята В.Г., Шевчук О.А. – Опубл. 15.08.01. — Бюл. № 7.