Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Известно, что в формировании урожая хлопчатника содержанию азотных соединений в листьях растений принадлежит ведущая роль. Как недостаточное, так и избыточное их количество оказывает отрицательное влияние на накопление плодовых элементов и тем самым – на урожай хлопка-сырца. В результате проведенных многолетних исследований получен вывод, что удобрения в значительной мере воздействуют на состояние гумуса почвы. Применение органических удобрений положительно влияет на состояние гумуса. Навоз, приготовленные из различных органических отходов, компосты способствуют увеличению количества гумуса и улучшению его качества. Применение азотных удобрений в больших дозах приводит к ускорению процессов минерализации гумуса и замедлению превращения органических веществ в гумус [1]. Исследователями выявлено, что [2] увеличение доз азотных удобрений способствует нарушению баланса и круговорота питательных элементов, загрязнению окружающей среды нитратами, ухудшению биологических свойств почв и возделываемых культур. Сочетание же минеральных удобрений с навозом не только повышает их биологическую активность, но и устраняет негативные свойства. Исследователями установлено [3], что реутилизация (отток) азота удобрений из вегетативных органов в репродуктивные у хлопчатника происходит более интенсивно при внесении в почву органических удобрений, особенно на типичном сероземе, а не на луговой почве. Также выявлено, что в последние годы обеспеченность почв на территориях, где занимаются орошаемым земледелием, содержание азота, фосфора и калия постепенно стало снижаться. Это привело к увеличению площади средне- и малообеспеченных азотом почв на 18 %, а площади высокообеспеченных азотом земель уменьшились на 8–10 % [4]. В связи с этим можно считать, что дальнейшее повышение продуктивности хлопчатника в основном зависит от правильного и эффективного использования азотных удобрений.

Цель исследования: изучить влияние температуры окружающей среды на изменение содержания различных азотистых соединений по фазам развития и в течение суток в листьях хлопчатника.

Материалы и методы исследования

Как вегетационные, так и полевые опыты были проведены на учебной и научной сельскохозяйственной опытной станции Ташкентского государственного аграрного университета. Почвы опытного участка – староорошаемый типичный серозем. Участок находится в окрестностях г. Ташкента. Площадь делянок 100 м2, повторность опыта 4-кратная. Способы размещения растений на площади, сроки и нормы посева семян, полива и другие агротехнические мероприятия по уходу за растениями осуществляли в соответствии с общепринятыми правилами возделывания хлопчатника. Полив проводили по схеме 2-5-2. В качестве азотного удобрения использовали аммиачную селитру, фосфор в форме суперфосфата, калий в форме KCl в дозах N200P140K100 кг/га. Фосфор полностью вносили осенью под зябь, азот – 30 % перед посевом, 35 % в фазе бутонизации, оставшиеся 35 % – в фазе цветения. Половину дозы калия вносили в период бутонизации, а оставшуюся половину – в период цветения.

С целью изучения влияния температуры окружающей среды на изменение содержания различных азотистых соединений нами были проведены анализы в листьях хлопчатника по фазам развития и в течение суток (через каждые 3 часа) на содержание в них различных форм азота. Интенсивность фотосинтеза определяли в аппарате Варбурга. Температура воды в ванне аппарата Варбурга 24 °С.

Результаты исследования и их обсуждение

В наших исследованиях содержание общего, белкового и других форм азота определялось во всех фазах развития хлопчатника. В последующем происходит снижение содержания общего и белкового азота. Несмотря на то что в конце вегетации по содержанию азотистых соединений в относительных единицах обнаружено почти такое же количество общего и белкового азота, все же по сравнению с предыдущими фазами развития хлопчатника к концу вегетации отмечается потеря значительного количества этих соединений. Уменьшение содержания азотистых веществ в листьях хлопчатника в фазе созревания объясняется оттоком питательных веществ из них к коробочкам [5]. Азотный обмен в листьях хлопчатника в течение сутки изменяется под действием высокой температуры. В результате этого нарушаются процессы синтеза белка, что связано с образованием и накоплением промежуточных азотистых продуктов обмена. Интенсивность синтеза азотистых веществ также зависит и от фазы развития хлопчатника. Усиленный синтез как общего, так и белкового азота в листьях наблюдается в фазах бутонизации и цветения, резкое его падение отмечается в фазу созревания. В большинстве фаз развития хлопчатника увеличение содержания общего азота происходит в основном за счет белкового азота.

Экспериментальные данные наших анализов показывают, что максимальное содержание белкового азота во все периоды исследований наблюдалось в утреннее время (в 8 и 11 часов). Позднее оно уменьшалось, минимум отмечался в середине дня (в 14 часов), после чего происходило новое повышение. Однако следующее увеличение синтеза белкового азота не столь велико, как в утреннее время. В течение суток, кроме середины дня (в 14 часов), наблюдается положительная корреляция между интенсивностью синтеза общего и белкового азота и температурой окружающей среды (табл. 1, 2).

Таким образом, постепенное повышение температуры к 11 часам утра обусловливает повышение содержания таких азотистых соединений, как белковый и амидный азот, в листьях хлопчатника. Следует отметить, что динамика изменения содержания различных азотистых соединений в листьях этого растения во многих случаях схожая, хотя по количеству они резко отличаются друг от друга. Ассимиляцию углерода и азота исследователи считают единым процессом, протекающим при непосредственном участии света. При этом, как они отмечают, в качестве продуктов фотосинтеза, кроме углеводов, образуются белки и другие органические вещества.

Таблица 5

Изменение содержания нитратного азота в листьях хлопчатника в течение вегетации и в сутки (в % сухого вещества)

Таблица 6

Интенсивность фотосинтеза сортов хлопчатника в течение суток и вегетации (мг СО2 / дм2 час)

Данные табл. 5 показывают, что в утреннее время (в 8 часов), особенно в 11 часов, когда в условиях Ташкентской области интенсивность фотосинтеза достигает своего максимума, содержание аммиачного азота уменьшается, т.е. эта форма включается в синтез белковых веществ. Дальнейшее повышение температуры в середине дня (в 14 часов) приводит к снижению интенсивности фотосинтеза. Это, естественно, вызывает снижение образования углеводов в процессе фотосинтеза. В результате в этом отрезке времени (14 час.) сутки наблюдалось увеличение содержания аммиачного азота. В последующем (в 17 часов) в результате некоторого повышения интенсивности фотосинтеза содержание данной формы азота вновь уменьшалось. В вечернее и ночное время при отсутствии фотосинтеза содержание аммиачного азота несколько повысилось. Такая картина наблюдается во всех фазах развития хлопчатника, и это служит доказательством способности хлоропластов к синтезу белковых веществ в изолированных хлоропластах. При этом определенная часть азотной кислоты под действием транспирации, поднимаясь, восстанавливается в листьях до аммиака, который затем быстро вступает во взаимодействие с различными органическими соединениями, образуя аминокислоты и амиды. Выявлено, что в середине дня (в 14 часов) в результате резкого снижения интенсивности фотосинтеза и из-за недостатка продуктов фотосинтеза аммиак накапливается в клетках растений. Дальнейшее превращение аммиака в органическое соединение замедлено (табл. 6).

Восстановленный азот затем используется для построения органических соединений азота, главным образом белков. Восстановление нитратов до аммиака в зеленых листьях осуществляется как в темноте, так и на свету.

Выводы

Под влиянием высокой температуры окружающей среды произошли существенные изменения в азотистом обмене листьев хлопчатника. При постепенном повышении температуры до середины дня наблюдается усиление усвоения нитратного, аммиачного, аминного и амидного азота. Дальнейшее повышение температуры в середине дня (в 14 часов) привело к нарушению азотного обмена, результатом которого явилось уменьшение содержания белкового и амидного азота. В послеполуденное время (в 17 часов) наблюдалось усиление усвоения нитратного, аминного и аммиачного азота и синтеза белкового и амидного азота. В вечернее и ночное время имело место повышение содержания нитратного, аммиачного и аминного азота, т.е. в этот период процессы синтеза протекали менее интенсивно, чем до середины дня. Между интенсивностью фотосинтеза и синтезом белкового и амидного азота наблюдается прямая корреляция, а между интенсивностью фотосинтеза и содержанием нитратного, аммиачного и аминного азота обнаружена обратная взаимосвязь.