|
Марчук И.У., Макаренко В.М., Розстальний В.Э., Савчук А.В.
Информация предоставлена изданиям "Настоящий хозяин" за июнь 2004 год
Сахарная свекла считается лидером в биологической продуктивности сельскохозяйственных культур. Как акцентирует доктор с-х. наук О.А.Иващенко, по оптимальным условиям выращивания они способны синтезировать до 28 т/га сухого вещества, что в традиционных величинах составляет 90-95 т/га корнеплодов и 35 т/га ботвы. Вместе с этим, данная культура имеет такую важную биологическую особенность, как синтез сахарозы и ее накопление в паренхимных клетках корнеплода.
Сахарозонакопление обуславливается тремя основными процессами: первичным биосинтезом сахарозы в листьях, далеким транспортированием образованных ассимилянтов и поступлением ее до запасаемого вакуольного аппарата корнеплода. Длительность этих процессов зависит от многих условий, однако определяющим фактором является активность сахаросинтезирующих ферментов: сахарозофосфатсинтетазы (СФС) и сахаросинтетазы (СС).
Вопросы синтеза сахарозы, ее метаболизм и накопление в корнеплодах под действием разных факторов исследовались большим количеством ученых. В частности, описаны физиологическая роль сахаросинтезирующих ферментов, синтез и движение сахарозы, ее метаболические преобразования в клетках корнеплода, показано влияние и других факторов на эти процессы.
В тоже время М.В.Роик (директор Украинского института сахарной свеклы) и О.Л.Кляченко отмечают, что основным условием активного процесса сахарозонакопления корнеплодами в производственных посевах является применение минеральных удобрений в оптимальных дозах, потому что некоторые ионы в значительной степени влияют на направленность их прохождения. Однако данные о влиянии доз и способов внесения минеральных удобрений на активность сахарозосинтезирующих ферментов в литературе практически отсутствует.
Целью наших исследований было изучение влияния разных доз и способов внесения удобрений на активность СФС и СС, как основных сахарозосинтезрующих ферментов в растениях сахарной свеклы и формирование урожая корнеплодов. Исследования были проведены в микрополевом опыте на Агрономической исследовательской станции. Почва исследуемого участка лучночерноземная, карбонатная, грубораспыленная легкосуглинистая, пахотный слой которой характеризовался показателями: содержание гумуса 4,6%, рН –7,8, содержание подвижных соединений азота и фосфора среднее, калия – низкое. Повторность опыта трехразовая, площадь учетного участка 50 м2. Гибрид сахарной свеклы – Украинский ЧС70, предшественник – озимая пшеница, которую высеивали после многолетних трав. Органические и минеральные удобрения вносили под основную обработку почвы. Внекорневую подкормку сахарной свеклы проводили соответственно фазам роста и развития: первую – в период смыкания листьев в междурядьях, вторую – в период интенсивного роста растений. Для подкормки использовали водные растворы калий-магниевых солей в нитратной форме с добавлением микроэлемента бора.
Полученные нами данные показали, что разные уровни минерального питания существенно влияют на процессы, которые обеспечивают синтез сахарозы в листьях сахарной свеклы.
Активность СФС в листьях сахарной свеклы в фазу смыкания ботвы в междурядьях на контроле составляла 2,13 мкмоль сахарозы/мг и 182 мкмоль сахарозы/г ткани в час. При внесении на фоне навоза (30 т/га) N70P90K85 эти показатели выросли на 0,42 и 32,2, а при увеличении нормы минеральных удобрений – до N140P180K170, на 1,50 и 109 мкмоль соответственно. Внекорневая подкормка активизировала деятельность данного фермента как по отношению к контролю, так и к вариантам с соответственными нормами минеральных удобрений. Двухразовая подкормка проведена умеренными (N70P90K85) нормами минеральных удобрений, внесенных на фоне навоза, что увеличило активность СФС в 1,2 раза, а одноразовая подкормка по рекомендованной (фон + N140P180K170) норме – в 1,1-1,2 раза в сравнении с вариантами без подкормки. Максимальных значений в листьях сахарной свеклы она достигает в период интенсивного роста растений и накопления сахарозы в корнеплодах.
Самая высокая (373 мкмоль/г ткани в час) его продуктивность в этот период отмечена на варианте с разовой подкормкой по одинарной норме. Активность СФС приэтом была на 148 и 39,3 мкмоль/г ткани в час, что выше по показателям на варианте без удобрений и с рекомендованной нормой соответственно. На момент сбора урожая прирост ассимиляционного аппарата значительно снижается, что закономерно понижает активность СФС. Наиболее интенсивно (2,63 мкмоль/г белка и 235 мкмоль ткани в час) она снижается по сравнению с показателями предыдущего периода роста на варианте с одинарной (фон + N140P180K170) нормой удобрений при проведении разовой подкормки, но остается самой высокой в сравнении с другими вариантами опыта.
Изменения в общем метаболизме корнеплода тесно связаны с регулированием ферментов углеводного обмена и в первую очередь СС, как ключевого фермента. Результаты опытов показывают, что увеличение норм удобрений заметно увеличивает каталитическую активность этого фермента, направленную на расщепление сахарозы, хоть активность, измеренная по синтезу дисахарида, также увеличивается, что особенно заметно при проведении внекорневой подкормки растений водными растворами калиймагниевых солей.
Так, на момент сбора урожая наиболее активно реакция расщепления сахарозы проходила на варианте с одинарной нормой минеральных удобрений на фоне навоза (30 т/га). Если скорость расщепления сахароза на варианте фон + N70P90K85 в 1,9 раза превышала соответствующие данные на контроле, то на варианте фон + N140P180K170 – в 2,3 раза.
Внекорневая одно- и двухразовая подкормка способствовала некоторому (0,38-0,82 мкмоль фруктозы/мг белка в час) снижению этих показателей по соответствующим нормам, в тоже время, ускоряя прямую реакцию сахарозонакопления. Так, разовая подкормка по одинарной норме удобрений на фоне навоза способствовала увеличению синтеза сахарозы на 0,34 мкмоль/мг белка в сравнении с соответствующим количеством удобрений без подкормки и на 1,79 мкмоль сахарозы/мг белка в час соответственно к контролю. Самое широкое соотношение в период вегетации между синтезом и расщеплением характерно для корнеплодов, выращенных на варианте без удобрений. Это свидетельствует о том, что хотя процесс синтеза сахарозы на этом варианте проходил с наименьшей активностью, за счет снижения интенсивности обратной реакции происходило угнетение ростовых процессов, и в результате корнеплоды отличались увеличенным содержанием сахарозы.
Удобренные варианты опытов, на которых корнеплоды интенсивнее развивались, характеризовались высокой активностью фермента СС. Так, на период интенсивного роста корнеплодов отношение синтеза сахарозы к расщеплению при внесении на фоне 30 т/га навоза умеренной и одинарной норм минеральных удобрений составляло 0,70-0,58. Тогда как при применении внекорневой подкормки дало возможность расширить эти показатели до 0,79-0,63, что свидетельствует о позитивном действии этого мероприятия на прохождение прямой реакции сахарозонакопления. Соотношение между синтезом и расщеплением в конце вегетации может являться результатом транспорта сахарозы в клетках, которые уже закончили свой рост. На это указывает снижение активности фермента СС, особенно на вариантах с двухразовой подкормкой по умеренной (фон + N70P90K85) и на контроле.
Результаты опытов по использованию внекорневой подкормки сахарной свеклы калий-магний-нитратными солями с добавлением микроэлемента бора в среднем за 1999-2002 гг. показали, что улучшение питания растений способствовало увеличению урожайности и изменению содержания сахарозы в корнеплодах. Максимальный прирост корнеплодов (31,6 т/га) относительно контроля в среднем за годы исследований определено на варианте с одноразовой подкормкой по одинарной (N140P180K170) дозе минеральных удобрений, внесенной на фоне навоза 30 т/га.
Существенные изменения в урожайности растений отмечено при условии двухразовой внекорневой подкормки калий-магниевыми солями по фону использования навоза и умеренной (N70P90K85) нормы минеральных удобрений. Если при использовании N70P90K85 совместно с навозом в основное удобрение урожайность корней составляла в среднем 42,0 т/га, то двухразовая подкормка по этому фону обеспечила увеличение этих показателей да 49,4 т/га.
Несмотря на значительное увеличение урожайности растений сахарной свеклы за счет использования увеличения норм удобрений, сахаристость при этом понижалась. Внекорневая подкормка водными растворами калий-магниевыми солями с добавлением бора за счет активизации основных сахаросинтезирующих ферментов, уменьшило негативное их влияние на накопление сахарозы в корнеплодах. Наименьшие (0,93%) потери сахарозы отмечены на варианте, где на фоне умеренной дозы удобрений проводили внекорневую подкормку.
Учитывая полученные результаты, можно сделать вывод, что использование внекорневой подкормки растений сахарной свеклы водными растворами калий-магниевых солей с добавлением микроэлемента бора дало возможность направить процессы сахарозонакопления в сторону синтеза сахарозы и в некоторой мере снизить ее расщепление. В результате чего на вариантах, где были проведены одно- и двухразовая подкормка, продуктивность растений сахарной свеклы была выше в сравнении с другими вариантами опыта.
|
