Урожай и качество зерна яровой пшеницы (часть 1)
Яровая пшеница — одна из важнейших полевых культур. Широкое распространение этой культуры объясняется высокой продовольственной ценностью ее зерна. Однако яровая пшеница предъявляет высокие требования к условиям возделывания, не выносит кислых почв, имеет относительно слаборазвитую корневую систему и плохо поглощает питательные вещества из труднорастворимых соединений. Исходя из биологических особенностей данной культуры, очень важно было изучить действие различных уровней и соотношений основных элементов питания на формирование урожая и его качество.
В своих исследованиях мы стремились установить коррелятивную зависимость между условиями питания, с одной стороны, и процессами обмена веществ в растении, урожаем и его качеством — с другой. Опыты проводили в вегетационном домике на почвенных культурах с яровой пшеницей сорта Московка при 4-кратной повторности. Для опыта были взяты стеклянные сосуды, вмещающие 8 кг абсолютно сухой смеси почвы и песка (в соотношении 2:1). Песок в почву добавляли для того, чтобы питательные элементы самой почвы не оказали большого влияния на урожай и его качество. Почва дерново-подзолистая, она имела следующие агрохимические показатели: гидролитическая кислотность 3,7 мэкв; содержание P2O5 — 1,25 мг; K2O — 4,75 мг на 100 г почвы и pH солевой вытяжки 4,8. В каждый сосуд добавляли мел из расчета 1/4 гидролитической кислотности. Все удобрения — аммиачную селитру, суперфосфат и хлористый калий — вносили при набивке сосудов.
Сеяли пшеницу 27 апреля, полные всходы появились 3 мая. В сосудах оставляли по 15 растений. Поливали их дистиллированной водой до влажности 60% полной влагоемкости.
Для изучения процессов обмена веществ использовали верхние листья пшеницы в конце цветения — 29 июня. Этот период, по данным Н.К. Болдырева, является наиболее ответственным в формировании качества зерна, и главная роль в этом процессе принадлежит листьям верхнего яруса (табл. 71).
Данные по углеводному и белковому обмену показывают, что при увеличении дозы азота в питательной среде с 0,75 до 1,25 г на сосуд на фоне 0,5 г фосфора значительно повышается содержание азотистых веществ в листьях пшеницы, особенно белкового, а содержание сахорозы снижается. Такую же закономерность отмечали многие исследователи (Мосолов, 1938; Дикусар, 1940; Владимиров, 1948; Прянишников, 1953; Сабинин, 1955; Болдырев, 1955). В связи с этим установилось мнение, что в растительном организме при повышенных дозах азота, и в первую очередь в листьях, содержание сахаров, как правило, должно снижаться вследствие повышенного расходования их на синтез белков.
Однако, как показывают наши исследования, такая закономерность отмечается только при относительно большом преобладании в питательной среде азота над фосфором. При небольшом же преобладании азота над фосфором (вариант 6) наблюдается высокое содержание в листьях пшеницы не только белкового азота, но и сахаров, в том числе и сахарозы. Следовательно, при относительно оптимальном соотношении между азотом и фосфором во внешней среде в растительном организме создаются такие условия, когда синтез белков и сахаров протекает одновременно на высоком уровне. При нарушении же оптимального соотношения между этими элементами такого высокого содержания белков и сахаров в листьях пшеницы не бывает.
Если в питательной среде больше азота, чем фосфора (вариант 2), преобладает синтез белковых соединений, а в связи с этим снижается сумма сахаров, и особенно содержание сахарозы. При преобладании фосфора над азотом (вариант 3) отмечается задержка синтеза белков и сахаров. При повышении в питательной среде дозы калия с 0,5 до 1 г на сосуд (вариант 4) в листьях пшеницы возрастает содержание сахаров при одновременном уменьшении количества белков.
Полученные данные по углеводно-белковому обмену довольно четко характеризуют физиологическую роль основных элементов питания, входящих в состав минеральных удобрений, а также показывают, какое большое значение имеет оптимальное соотношение между отдельными элементами в питании яровой пшеницы.
Соотношения между азотом и фосфором в питательной среде оказали влияние и на фосфорный обмен (табл. 72).
Фосфорный обмен в растительном организме, как известно, находится в тесной связи с углеводно-белковым обменом, так как за счет аккумулированной в фосфатных связях энергии протекает ряд процессов, в том числе и синтез белков (Энгельгард, 1945; Любарская, 1950; Курсанов, 1960; Сабинин, 1955; Ратнер, 1958; Tyeва, 1960). На это также указывает зависимость, существующая между количеством нуклеопротеидов в листьях и интенсивностью синтеза белка в них.
При сопоставлении данных таблиц 71 и 72 можно видеть, что увеличение дозы азота (варианты 1 и 2) в листьях пшеницы повышает содержание простых белков (табл. 71), а содержание нуклеопротеидов изменяется мало (табл. 72). При этом снижается содержание минерального фосфора в растении, особенно сильно лабильной его фракции органических кислоторастворимых фосфорных соединений. Это находится во взаимной связи со снижением содержания сахарозы (см. табл. 71), которая, в свою очередь, служит материалом для синтеза белков и фракции органических кислоторастворимых фосфорных соединений (Курсанов, 1960; Соколов, 1950; Ратнер, 1958; Мосолов, Воллейдт, 1962).
Увеличение дозы азота на фоне повышенной дозы фосфора (табл. 72, варианты 3 и 6) мало изменяет содержание общего фосфора в листьях пшеницы, но использование его в обмене веществ возрастает, о чем мы можем судить по снижению содержания минерального фосфора. В то же время увеличивается фракция нуклеопротеидов. Следовательно, при таком соотношении азота и фосфора, как в варианте 6, в листьях пшеницы наблюдается не только интенсивный углеводно-белковый, но и фосфорный обмен.
При увеличении в питательной среде дозы калия в листьях пшеницы снижается содержание не только простых и сложных белков, но и фосфатидов (табл. 72, вариант 4).
Содержание фосфорных соединений в листьях показало, что из общего количества фосфора, поступившего в растение, только примерно около половины его находится в органической форме, а остальная часть — в минеральной. Высокое содержание фосфора в растениях в минеральной форме является необходимым условием для нормального течения физиологических процессов (Зуев, 1947; Клечковский, Багаев, 1949; Гусейнов, 1953).
Таким образом, изучение фосфорного обмена, так же как и углеводно-белкового, выявляет физиологическую роль отдельных элементов и подтверждает большое значение доз и соотношения элементов питания для пшеницы.
