close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

762

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР
i
МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ
АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА
На правах рукописи
Аспирант кафедры агрономической и биологической химии
/43 ЧС
Э.А.МУРАВИН
X
К ИЗУЧЕНИЮ РОЛИ МОЛИБДЕНА
В АЗОТНОМ ПИТАНИИ РАСТЕНИЙ
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Научный; руководитель — академик
ВАСХНИЛ доктор химических наукВ. М. Клечковский
Москва — 1964
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена на кафедре агрономической и биологиче­
ской химии Московской.ордена Ленина сельскохозяйственной
академии им. К. А. Тимирязева.
,
- '
"
'
Защита диссертации состоится". . •"'. : . .'". ' . 1964; года
на заседании-Ученого совета.факультета почвоведения ^агро­
химии Московской ордена Ленина сельскохо"зяйственно"и ака­
демии им. К;.А. Тимирязева.
Ваши отзывы, и замечания просьба направлять по адресу.
Москва, А—г8, Новое шоссе, 51. Ученый совет ТСХА;
• Тел. И 6-00-14, доб.-19.
•
.'.:•.'•
п
(~У
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
/УИг
В связи с широким использованием в нашей стране молиб­
дена для удобрения сельскохозяйственных культуп изучение
физиологических основ применения этого микроэлемента в ра­
стениеводстве, в том числе изучение биохимической роли и
условий проявления максимальной эффективности молибдена,
является задачей большого практического значения.
В настоящей работе приводятся результаты четырехлетних
исследований автора (в период 1959—1963 гг.) по следующим,
трем основным вопросам:
1. Влияние молибдена на высоту, и качество урожая кормо­
вых бобовых культур, возделываемых на кислых дерново-под­
золистых почвах;
2. Влияние молибдена на рост и обмен веществ растений в связи с условиями азотного питания;
.
3. Изучение нитратредуктазы высших растений, ее свойств
и условий проявления максимальной активности.
1
Методика проведения опытов
В 1959 и 1960 годах автором совместно с А. А. Собачкиным
изучалось влияние молибдена на высоту и качество урожая
различных кормовых бобово-злаковых травосмесей в условиях
Владимирской области. Полевые опыты проводили в совхозе
«Александровский» Александровского района на характерных
для ряда районов Владимирской области дерново-подзолистых
тяжелосуглинистых почвах. В опытах с вико-овсяной (вика
Льговская 31/292) и горохо-овсяной (горох Конкурсный) сме­
сями применялась предпосевная обработка семян раствором
молибдата.аммония из расчета 25 г молибдена на 1 га, а на
культурном пастбище молибдат аммония вносился поверхност­
но по травам осенью 1958 года в дозе 250 г молибдена на 1 га.,
Учетная площадь делянок
в опытах с. вико-овсяной смесью на
зеленый корм—402 м2, на зерно—100 м2,'в опыте с горохо-овся­2
ной смесью 100 м * и в опыте на культурном пастбище 20.м
п р и ц р т и р р у к р я т н п н пппт'чрнпрттт
Г.ппг-nfj .уцрт-ч СПЛОШНОЙ.
* Повторное» оп ЛМВД«йр , а«&1# #тв » С е й м .
Акэдыта кн. К. Л. Тгожряэев»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полевые опыты.с кормовыми бобами (сорт Полевая жемчу­
жина) проводили в совхозе «Лесные Поляны» Калининград­
ского района Московской области в 1962 и 1963 годах на лег­
ко-суглинистой дерново-подзолистой почве. В опытах изучали
действие различных доз и способов применения молибденовых
удобрении (молибдата аммония и молибденизированного су­
перфосфата) на. высоту и качество урожая кормовых бобов.
Повторность опытов
четырехкратная. Площадь учетных деля­
нок—30—50 м2. Способ учета сплошной.
В почвенных культурах (вегетационных опытах) изучали
действие--различных доз» молибдена на урожай .кормовых
бобовха'связи с известкованием'почвы. Для опытов- использова­
ли'— в. 1962; году малоплодородную- сильно- кислую почву; с
Лесной: дачи-ТСХА-ив' 1963'году менее кислую почву из совхоза,'«Малино'»^Ступинского района»Московскои^рбласти; ФонNPK создавали внесением-солейNHiNOs;
KNOafTaPO^ из-рас­
чета! 0,i' № и<0,25* гРгОэ-шКгО на 1; кг почвы. Известкование
почвы:по?соответствующим' вариантам- опытов- проводили в
1962 году по полной — и в 1963 году по-половине гидролитиче­
ской! кислотности; Повторность-опытов-трехкратная:
Исследования по теме-«ВЛияние молибдена на- ростн обмен
веществ в связи с условиями азотного питания» включали в~
себя^ проведение вегетационных-t опытов- (песчаные, сменные
водные и почвенные культуры)- полевого-опыта и биохимичесюшисследованиШ Вегеташюнныеопыты -проводили в_вегетационном домике- Агрохимической* опытной- станции- имени*
Д. Н. Прянишникова, полевой опыт — на1 Овощной станции
ТСХА, биохимические: исследования — на кафедре агрономи­
ческой и биологической химии ТСХА.
В; соответствии с задачами j исследований "в качестве основ­
ного опытного растения была взята- цветная капуста- (сорт-,
Снежинка): Цветная капуста, как и все растения рода-Brassica, очень чувствительна-к недостатку молибдена, и скороспе­
лые сорта, ее• отличаются- напряженным азотным- обменом.
Предполагалось-также; что результаты проведенных- исследо­
ваний послужа-гтеоретическим обоснованием-для разработки;
наиболее- эффективного- как- раздельного,
так и• совместного'
применения азотных.удобрений'и;молибдена»под-эту овощнуюкультуру: В: отдельных^ опытах - объектами • исследований- слу- /
жили бобовые: культуры — горох- (сорт Конкурсный) и- кормо­
вые бобы -(сорт Полевая-жемчужина)'.
При постановке опытов в 'искусственных' культурах мы -ис- пользовали-все материалы и реактивы,1 очищенные: от следовмолибдена.
В .песчаных-культу pax-растения-выращивали на смеси-Кнопа, причем в вариантах с аммиачно-ни'тратным
и аммиачнымисточником азота вместо KN03 и; СЙ>'(ЫОзЬ вносили-'соответ2!
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
NH1NO3 и (NH«)zSOi и выравнивали "питательные
смеси по содержанию калия и кальция, используя СаСОз,
CaSCu и KaSOi. В сосуды всех вариантов при набивке вносили
дополнительно СаСОз (по 0,5 г/кг песка), железо в виде цитра­
та и микроэлементы, кроме молибдена, по Чапману (Хьюитт,
1960). Молибден в соответствии со схемой опытов вносили в
виде раствора молибдата натрия. Цветную капусту высевали
семенами непосредственно в сосуды в количестве до 50 штук.
По мере развития растений число их быстро сокращали, остав­
ляя до конца вегетации но одному растению на сосуд. Учет
урожая проводили при достижении головками товарной спело­
сти в несколько сроков. Повторность опытов шести- восьми-'
кратная.
.•
В сменных водных культурах растения выращивали при по­
стоянном рН (5,6) на следующих формах азота: нитратной,
нитритной, аммиачной и аммиачно'-нитратной.. В качестве источников азота использовали соответственно соли Са(МОз)г,
NaN02#(NHi)2S04 и NH4NO3. Макроэлементы вносили в дозах
но Уз смеси Гельригеля. Смеси всех вариантов выравнивали по
содержанию элементов питания. Железо вносили в виде цитра­
та (0,5 мг Fe на л,раствора), микроэлементы (за исключением
молибдена)—по Лриону (смесь а—г). Повторность опытоз
3—5-кратная.
Поступление, передвижение и распределение молибдена врастениях цветной капусты и гороха в связи с условиями азот­ :
ного питания, о также интраклеточное распределение молибдена изучали с использованием радиоизотопа Мо". Радиоак- :
тивность растительного вещества определяли на установках
типа Б-2 или «Волна» с торцовым счетчиком относительным
методом.
Для почвенных- культур в опытах с цветной капустой ис­
пользовали малоплодородную кислую почву с Лесной дачи
ТСХЛ, отличающуюся крайне низким содержанием доступного
для растений молибдена. Фон NPK создавали внесением азо­
та, фосфора.и калия (0,5.г N и КЮ, 0,35 г РгСЬ на 1 кг поч-;
вы) в виде солей KN0 3 ,. Са(МОз)г и KH2PO4 в вариантах, с.
нитратным питанием, в виде солей (NFh^SCh, K2SO4 и.
KHaPOi в вариантах с аммиачным питанием. Смеси выравни­
вали по содержанию Са" и SCh" внесением необходимых коли­
честв СаСОз и CaSCu. В почву во всех вариантах опытов вно­
сили MgSOi (0,07 r Mg на 1 кг почвы) и смесь микроэлемен­
тов по Арнону (за исключением молибдена). Молибден в со.-,
ответствии со схемами опытов вносили в виде молибдата
натрия. Известкование почвы в опыте 1962 года проводили поV* гидролитической кислотности. Цветная капуста высажива­
лась в сосуды Митчерлиха или рассадой, предварительно-вы­
ращенной в ящиках с соблюдением схемы опыта на той же
3 ;'
СТВЙННО
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
почве, известкованной по 3Д гидролитической кислотности
.(опыт 19G1 года) или высевалась семенами непосредственно
в сосуды (опыт 1962 года). Повторность опытов 6—10-кратная.
Полевой опыт с цветной капустой проводили на участке,
где ранее наблюдалось сильное страдание растении от недо­
статка молибдена. Схема опыта предусматривала изучение
действия .молибдена в зависимости от уровня и формы азотно­
го питания на неизвесткованной и известкованной почве. Из­
весткование проводили по полной гидролитической кислотно­
сти. Фон РК—3 ц гранулированного суперфосфата и 2,5 ц
40% калийной соли под .вспашку. Азотные удобрения — на­
триевую селитру и сульфат аммония вносили из расчета 100 кг
N на 1 га соответственно в два и три срока. Повторность опыта
трехкратная. Посев летний, способ посева
— рядковый, пло­
2
щадь питания
одного
растения
0,2
м
.
Площадь
опытной де­
лянки—10 м2. С каждой делянки учитывали вес надземной
массы и урожай головок цветной кап,усты для 40 растений.
Лабораторные исследования проводили по следующим ме­
тодикам. Содержание молибдена в почвах (общего и подвиж­
ного) определяли колориметрически но Добрицкой (1958), а
п растениях — полярографическим методом по Собачкину и
Пристеру (1962). Содержание азотистых веществ определя­
ли в свежем растительном материале. Общий азот определяли
после.сжигания навески вещества по Кьельдалго—микродиф­
фузионным методом Конвея, белковый азот — тем же спосо­
бом после осаждения белков 5°/о ТХУК. В надссадочной жид­
кости после осаждения белков определяли нитратный, амми­
ачный и амндный (после щелочного гидролиза) азот микро­
диффузионным методом Конвоя по прописи ВИУЛ и азот сво­
бодных аминокислот по Ван-Сляйку.
Прочие аналитические определения (анализ почв,"опреде­
ление сахароз, хлорофилла, аскорбиновой кислоты и т. д.) —
проводили по общепринятым методикам.
Применявшиеся в исследованиях методики выделения, очи­
стки и определения активности нитратредуктазы опытных ра­
стений указаны в экспериментальной части.
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ
Влияние молибдена на урожай кормовых бобовых культур
Полевые опыты, проведенные в 1959 и 1960 годах во Вла­
димирской, области, показали высокую эффективность молиб­
дена в посевах кормовых бобовых культур.
Наряду с повышением урожая под влиянием молибдена
улучшились и его качества, так как увеличение урожая шло в
основном за счет улучшения роста бобовых компонентов CAIC4 •
.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
Влияние молибдена на урожай бобово-злаковых смесей (в ц на 1 га)
Опыты 1959 года'
вики
общий
52,3
190,5
120,0
73,8
16,0
22,3
176,5 111,8
Мо
вики
общий
. 127,3
бобовых
трав
. -.
общий
Контроль
гороха
Урожай зеленой массы
1 Зерна
многолетние
гороховико-овсяная смесь
травы куль­
овсяная
турного
смесь
пастбища
общий
Вариант опыта
1
9,8.
2 48,3 183,0 147,8
70,9
зм
21,7
Таблица
Влияние молибден.-, на содержание белка в бобовых культурах
(в %' на воздушно-сухой вес)
Бобовые
травы куль­
Вика
Горох
турного
пастбнша
Вариант опыта
зеленая масса
2
зерно
i
Контроль
.Мо .
. .
18,9
14,7
13,2 •
• 19,6
21,8
15,5
16,1 .
21,3
сей при снижении участия злаковых и имело место значитель­
ное повышение содержания белка в бобовых растениях/
Сопоставление полученных нами данных о содержании ва­
лового и подвижного молибдена в пахотном горизонте основ',
ных типов почв Владимирской области с результатами произ­
водственных испытаний молибденовых удобрений в посевах •
бобовых культур на этих почвах (Федоров, Собачкин, 1958; •
Звездкина, 1959; Федоров, Смирнов, 1959; Собачкин и Корнеев,
1960) показало наличие четкой обратной зависимости между
содержанием подвижного молибдена в почве и эффектив­
ностью молибдена.
"
. i
Основная причина высокой эффективности молибдена в по­
севах бобовых культур на подзолистых почвах Владимирской
области (в том числе в наших опытах) и заключается, по-ви­
димому, в низком содержании доступных для растений форм •
молибдена в этих почвах.
Г»
'
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Другой, не менее важной причиной этого является система­
тическое обеднение семенного материала молибденом в связи
с низким содержанием усвояемого молибдена в этих почвах,
что уже показано в работах Неклюдова (1956), Яковлевой
(1958), Федорова и Смирнова (1959) и др.
Результаты полевых и вегетационных.опытов с кормовыми
бобами (табл. 3, 4) подтвердили имеющиеся в литературе дан­
ные (Жнзневская, 1961, 1962; Пейве, 1962; Морупша, 1963),
о том, что молибден является важным средством повышения
урожаев этой ценной бобовой культуры при возделывании
ее на кислых дерново-подзолистых почвах.
В вегетационных опытах дополнительное внесение молиб­
дена на нейзвесткованных дерново-подзолистых почвах обес­
печило значительное возрастание урожая кормовых бобов.
Таблица 3
Влияние различных доз молибдена на урожай кормовых бобов в связи
с известкованием почвы (урожай в г сухого вещества на сосуд)
Доза Мо в мг на
кг почвы
без Мо
2,5
.5,0
10.0
. . . .
1962 года
Вегетационный опыт
|
1933 года
неизвестко- известкозан- неизвестко- известкован­
uэнная
ванная
ная почва
ная почва
почва
почва
26,3
32,0
33,1
37,4
43.6
• 75,5
82.5
79,1
73,8
69,6
83,9
71,2
113,0
107,0
92,7
114,6
123,4
113,2
120,2
118.4
В сильно кислой почве, содержащей значительные количе­
ства полуторных окислов и подвижного алюминия (опыт
1962 года), молибден быстро закрепляется (Davies, 1956; Яков­
лева, 1956; Петербургский, 1958; Пеиве, 1961 и др.), поэтому
для проявления его действия необходимо вносить высокие до­
зы этого элемента. В условиях слабокислой реакции среды и
низкого содержания подвижного алюминия (опыт 1963 года)
и под действием известкования подвижность молибдена усили­
вается и, поэтому внесение высоких доз молибдена может вы­
звать даже отрицательный эффект.
Известкование почвы в обоих- опытах полностью снимало
положительное действие молибдена. В опыте 1963 года извест­
кование н внесение молибдена в оптимальной дозе оказали
практически равное действие на урожай.кормовых бобов. Од6
"
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лако известкование почв, вне всякого сомнения, является бо­
лее.радикальным средством повышения плодородия почв, чем
внесение молибдена (Кедров-Зихман, 1956, 1961; Петербург­
ский, 1958—1963 и др.)..
•
Таблнца 4
Влияние молибдена на урожай кормовых бобов (в ц на 1 га).
Некоторые данные из результатов полевых опытов
Способ применения Мо и доза его на 1 га
Год прове­
дения
опытов
предпо­ внекор­
рядки
сплошное внесение вввиде
севная
невая
мов почву под куль- либденизи- обработ­ подкорм­
в виде
ка
контроль ч тнваиию
рованного ка семян
молибдата
суперфос­
раствором
молиб­
аммония
фата
без Мо
дата аммония
1932
132,2
1963
82.0
1 кг
2 кг
ICOr
1С0г
ICOr'
. 171,2
151,0
170,8
185,4
149,4 .
108,8
102,3
В полевом опыте 1962 года наиболее эффективными и эко­
номичными способами применения молибдена оказались пред­
посевная обработка семян кормовых бобов раствором молиб­
дата аммония из расчета 50—100 г Мо на 1 га и внесение
молибдена в рядки в виде молибденнзированного суперфос­
фата. Результаты полевых опытов 1963 года подтвердили, вы­
сокую эффективность предпосевной обработки семян кормо­
вых бобов молибденом, а также показали, что внекорневая
подкормка может оказать не меньшее действие в случае ее
своевременного.проведения.
Необходимо отметить, что молибден оказывал незначитель­
ное положительное влияние на содержание белкового азота
в растениях кормовых бобов, но в отдельных случаях приме-.
нение молибдена наряду с резким возрастанием урожая при­
водило к снижению содержания белкового азота.
Высокая эффективность молибдена в посевах кормовых
бобов на кислых неизвесткованных почвах в наших опытах
связана с низким содержанием доступного для растений мо­
либдена в этих почвах, а также с малым содержанием молиб­
дена в исходных семенах кормовых бобов (менее 1,8 мг на
1 кг сухого вещества).
Известно, что недостаток молибдена ь почве и семенахприводит к снижению урожая бобовых культур, прежде всего,
вследствие ухудшения азотного питания растений: резкого cmi-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
жения активности симбиотической фиксации азота атмосферы,
менее продуктивного использования нитратного азота почвы и
нарушения общего обмена азотистых веществ.
Влияние молибдена на рост и обмен веществ растений в связи
с условиями азотного питания
Результаты ряда опытов с цветной капустой и горохом, впесчаных и сменных водных культурах показали, что молиб­
ден необходим как небобовым, так и бобовым культурам при
питании их не только нитратами, но и другими связанными
источниками азота. В табл. 5 и 6 приведены данные двух из
этих опытов. Потребность же растений в молибдене опреде­
ляется условиями азотного питания. Наиболее сильное угнете­
ние роста с появлением четких морфологических симптомов
страдания от недостатка молибдена, наивысшая потребность
в молибдене и отзывчивость на дополнительное снабжение
этим элементом наблюдались в наших опытах у. растений,.ис­
пользовавших, нитратную форму азота, что связано с исключи­
тельной ролью молибдена в процессе биологической редукции
нитратов (Nicholas, 1959; Nason. 1962 и др.). При выращива­
нии растений на других формах азота потребность растений
в молибдене снижалась по крайней мере на один-два порядка,
но не исключалась полностью, как это наблюдали некоторые
ученые (Арнон, 1962; Nason, 1962) в опытах с микроорганиз­
мами и водорослями. Острый дефицит молибдена и в этом
случае приводил к глубокому страданию растений, проявляв­
шемуся как в угнетении роста, так и появлении отдельных спе­
цифических признаков страдания растений от недостатка мо­
либдена.
Таблица 5
Влияние обеспеченности молибденом и формы азотного питания на рост
гороха в сменных водных культурах (урожай в г сухого вещества на сосуд)
среднее для 3-х повторностей
Форма азота
Концентра­
ция молибде­
на в мг на
литр раство­
ра
5.10' 5
5. Ю - '
5.10"*
0.5
5,0
8
нитратная
•i u,
53
3га О!.
га га
| ==о
а
с
о
к
1,42
2,54
3,54
3,71
3,66
0,35
0,82
1,С9
0,97
0,38
[
нитритная
,
о s
Й
С5 к
sj
.
Я
S3 К О
2,11
2,80
2,74
2,60
2,14
аммиачная
§
5.
о
•л
0,55
0,74
0,78
—
0,59
Т- га
rt
к со
га га
к к О
2,32
2,63
.2,98
2,84
2,73
§
йо
и
0,67
0,82
0,84
0,79
аммиачнонитратиая
•
S га
X
и гак га
га
= в: и
2 72
!5! 18
3.23
3,19
с.
ок
0,79
1,18
1,23
1,12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Недостаток молибдена препятствует продуктивному ис­
пользованию' нитратного азота растениями. Вследствие этого'
наличие молибдена является одним из важнейших факторов,
определяющих ценность нитратов как источника азота для
растений в сравнении с другими формами азота; Острый недо­
статок молибдена в наших опытах приводил к тому, что ни­
тратная форма азота являлась худшим источником азота, чем
нитритная и аммиачная как по влиянию на урожай растений,
так и по синтезу органических азотистых соединений, даже.в
условиях слабокислой реакции среды в сменных водных-куль­
турах.
"
. , . ' . .
Таблица 6
Влияние молибдена на урожай цветной капусты в связи с'фермой азотного
питания (песчаные культуры)
Урожай в г сырого веществ? % белка
на сосуд
в голозке
на сырое
надзем­
веще­
ная
головка корни
ство
масса
OopSia азотз
Доза
Мо
в мг/кг
песка
Нитратная . . , . .
5.10 -3
0,5
69,9
219,3
16,8
97.6
18,7
39,3
0,75
1,63
Лммначпо-иитратная
5.10 _ 5
0,5
151,1
207,5
41,8
79,9
28,1
41,6
1.31
1,53
5,10 -3
0,5
177,8
"23 ° '
55,1
81,3
17,7
2SJ
1,01
1.80
Данные по содержанию молибдена в'растениях цветной ка­
пусты, выращивавшихся на различных формах азота и различ­
ной обеспеченности молибденом в опытах в песчаных культу­
рах, а также результаты целого ряда специальных опытов 'с
цветной капустой9э и горохом, проведенных с использованием
радиоизотопа Мо показали, что поступление молибдена в ра­
стения зависит от условий азотного питания. Наибольшее ко­
личество молибдена поступало в растения при питании нитрат­
ной формой азота, пр'ичем с увеличением уровня азота в'питательном растворе резко возрастало и поступление молибдена.
В качестве примера в табл. 7 приведены результаты одного из
опытов с цветной
капустой, проведенных с применением радио­
молибдена Мо5,9.
•
ч
Результаты нолевых и вегетационных опытов (почвенные
культуры) с цветной капустой (табл. 8 и 9) показали,'что ус­
ловия азотного питания являются важным фактором, опре­
деляющим эффективность молибдена.
На неизвесткованиых дерново-подзолистых почвах наиболь­
шая эффективность молибдена отмечена на фоне нитратного
•Л9 '
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
7
Радиоактивность МО*» (в тыс. имп/мин)
поступившего в
Вариант опыта
•
(форма
надземную часть растений
на*1 г абсо­
лютно
сухого
вещества
азота)
Без' азота
.
, .
Нитратная
. . . .
Лммиачно-ннтратная
Аммиачная
. . , .
' на одно
растение
3,04
12,73
8,58
7,13
корни растений
на 1 г абсо­
на одно
лютно
сухого
растение
вещества
6,15
8,86
. 9,39
6,90
3,83
17,03
10,14
9,32
1,28
1,73
2,01
1,39
-
Таблица
Влияние молибдена на урожай цветной капусты в связи с условиями
азотного питания (почвенные культуры) .
1931 год
урожай в г.
1,69
10
327,7
131,7
2,3$
головок
2»,8
1-я ~
*• s
-таsк s2
2 о <ч
5 я о.
л -р.
= S
-Г я
надзем­
ной мас­
сы
96,1
24,2
5,3
1,30
242,2
99,4
о- и
1,69
ет^з
30,7
О О]
321,3
134,5
2,38
0
37,2
18,3
' 1,48
292,4
132,2
1,97
10
58,8
28,0
1.77
306,7
158,5
2,16
ч н с
0
10*
186,9
Г;
О
-* ^
.
я2
п о
юс -
головйк
0
урожай в г
. = <-
«-• д *
О t- о
<ч ее
с* а
известкованная
почва
надзем­
ной мас­
сы
% белка
в головке
урожай в г •
головок
неизвесткосаннгя
почва
о г;
ХО О
сз 2 S
М
1962 год
нензвесткованна я
почва " f
надзем­
ной магси
форма
азота
Вариант
опыта
8
65,0
2,09
40,4
16,5
1,89
275,6
124,7
'2,09
102,6
2,45-
51,8
21,9
2.Г0
_310,0
132,0
2.24
азота. Недостаток доступного растениям молибдена в этих поч­
вах ограничивает использование нитратного азота растения­
ми, вследствие чего нитратная форма азота оказывала менее
благоприятное действие на урожай цветной . капусты, чем
аммиачная форма даже в ее наиболее физиологически кислом
виде (NHi) 2 S04.
Сысокое положительное влияние молибдена на фоне амми­
ачного азота на неизвесткованных почвах может быть объяс.нено поливалентным физиологическим действием молибдена.
Особое значение в условиях опытов — сильной кислотности
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
i
Таблица
Влияние молибдена на урожай цветной капусты. Полевой опыт
Вариант опыта
извест­
№
кование
•
неизвесткованная
почва •
,'Н
известко­
9
10
11
12
мо- лнб.ден
_
I "
2
3
4
5
6
1
азотное
удобре­
ние
ванная
почва
•Г
NaN03
+
+'
NaN03
, ,
-Ь
(NH4)sSOt
+
•
|NH,)2S04
—
-г
Урожаи
в кг сырого
вещества
. с делянки
« о
^ сз
S3 (Ч ГЗ
= « О
о
оU
•_•
о
и S
"
SS
О.*
е§
'=
— *м ==
о g о о ? г
з
i d 4 ,v^j - Sс <"
C1 ~^ S
Г Со
i?
§11
2
^
о
о
5
3
*ч. f;
и g
о Р
-•=> о
с . - СО и .
1.38
2,35
2.33
5,01
1,98
3,11
20
29
24
32
17
25
69
80
99
156
117
132
13
7
11
1,20
1,51
1,42
2,35
1,89
2,73
16,3
4,81
5,71
8.05
10.31
7,84
9,02
32
31
33
31
SS
31 .
150
1S7
244
304
280
292
22
25
27
23
23
23
2 12
2',46
2,79
3,12
3,09
3.11
23,4
26,4
30,3
4
7
>£
~* — X
6,7
8,5
11,3
J 4,5
9,7
11,7
L8J
22,4
9
&
почвы и наличия значительных количеств подвижного алюми­
ния — могла иметь защитная роль молибдена в отношении от­
рицательного действия этих факторов (Ратнер с сотр., 1962).
Известкование кислых дерново-подзолистых почв оказывает
несравненно более благоприятное действие, чем одно внесение
молибдена. Под действием известкования подвижность, поч­
венного молибдена повысилась и растения, выращивавшиеся
на фоне аммиачного азота ir* без дополнительного внесения
азота смогли полностью обеспечить свою потребность в молиб­
дене за счет почвенных запасов. Достоверная прибавка урожая
цветной капусты от применения молибдена на известкованных
почвах в наших опыта:с была получена лишь на фоне нитрат­
ного азота.
Результаты проведенных опытов подтвердили имеющиеся
в литературе указания (Каталымов, 1957) на то, что при
удобрении нитратными формами азота растения больше нуж­
даются в дополнительном внесении молибдена," чем при удоб­
рении аммиачными формами.
Изучение азотного обмена растений цветной капусты и го­
роха, выращивавшихся на различных формах азота при недо­
статочном и оптимальном снабжении молибденом показало
следующее. Недостаток молибдена при питании нитратной
формой азота приводил к накоплению значительных количеств
нитратов в тканях листьев. При оптимальном снабжении мо11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
либденом-на нитратной форме азота, а также независимо or
обеспеченности молибденом при питании,другими испытан­
ными формами азота" содержание нитратов в растениях было низким. Резкое торможение синтеза органических азотистых
соединений, в том числе белка,
при недостатке молибдена на
нитратной форме азота,,по:видимому, связано прежде всего
с ролью молибдена в редукции нитратов. Нам не удалось под­
твердить имеющиеся в литературе сведения об участии молиб­
дена в дальнейших v процессах обмена азотистых веществ, в
,том числе синтезе белка (Ратнер и др., 1962). Не было обна­
ружено никаких существенных изменений в обмене азотистых
веществ у растений, выращенных на других формах азота,
кроме нитратов, под влиянием.молибдена; в частности, уровень
использования поступившего в растения минерального азота
на синтез белка не зависел в этом случае от обеспеченности мо­
либденом. .Получены данные, указывающие на важную роль
молибдена в передвижении азотистых веществ в растениях. "•
. Молибден в наших опытах оказывал положительное влия­
ние на углеводный обмен цветной капусты, а именно, на со­
держание Сахаров и их передвижение, независимо от формы
азотного питания растений. Однако,,если на фоне нитратного
азота общее содержание Сахаров под влиянием молибдена воз­
растало в основном за счет увеличения содержания редуци­
рующих Сахаров при снижении относительного содержания са­
харозы, на фоне аммиачного азота молибден повышал содер­
жание как редуцирующих Сахаров, так и сахарозы, причем со­
отношение между ними не изменялось. Очевидная разнохарак­
терность влияния молибдена на содержание Сахаров в листьях
растений цветной капусты, выращенной на нитратной и амми­
ачной формах азота, обусловлена, по-видимому, различиями в
окислительно-восстановительном режиме растений при пита­
нии этими формами азота (Прянишников, 1945, Владимиров
и др., 1948, 1952, Школьник и др., 1958, 1962' и др.).
Изучение нитратредуктазы высших растений^
Ферментные препараты нитратредуктазы (экстракты и го. могеньР из различных органов растений кормовых бобов и
цветной капусты, а также зародышей 2-дневных проростков
' кормовых бобов) очищали методом дробного центрифугиро­
вания, адсорбцией белка-фермента на геле фосфата кальция
и фракционированием сульфатом аммония. В результате ука­
занных очисток достигнуто значительное (30—50-кратное)
возрастание удельной активности фермента.*.
•
* Удельная активность выражалась в единицах фермента на мг бел­
ка, Единица фермента стандартная. «Классификация и номенклатура фер­
ментов», 1%3).
' .
*
•
,
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В целях ускорения и упрощения методики выделения и
очистки нитратредуктазы, особенно в сравнительных исследо­
ваниях, нами предложено использовать в качестве фермент­
ного препарата плазматический сок, получаемый по методу
Мезона и Филлиса (Masson a. Phillis, 1939). Проведенные
исследования показали, что-удельная активность фермента
в плазматическом соке в 7—9 раз выше, чем в неочищенных
экстрактах и гомогенатах (табл. 10) и практически равна
активности фермента во II фракции, получавшейся в про­
цессе очистки нитратредуктазы в наших опытах (табл. 12).
IP
Концентра­
ция фермен­
та. тЕ/мл
Ферментный препарат
Навеска ли­
стьев г, сыро­
го вещеетва
Т а б л и ц а 10
Сравнительная опенка различных способов выделения нитратредуктазы
из листьев кормовых бобов
о Э5
О с и
Общая
активность
препарата
mE
2 «
ь: Ti
n
«*£
3-е- ь
t* -S •*
%'
J
Экстракт
10
35,0
2,0
69,0 100,0
5,1
0,4
Гомогенат
10
35,0
1.7
60,6
87,8
4,8
0.4
Плазматический сок
Плазматическнй+вакуолярный сок . . . .
10
5,4
7,6
40,9
59,3
2,4
3,2-
10
7.2
6,1
43,8
03.5
1,8
3,4
Активность нитратредуктазы.определяли по модифициро­
ванной методике Эванса и Ыасона (Evans a. Nason 1953).
Нитратредуктаза как кормовых бобов, так и цветной ка­
пусты оказалась флавопротеидом, содержащим металл и
сульфгидрильные группы и использующим восстановленные
никотннамиднуклеотиды в качестве донаторов электронов.
Фермент термолабилен, обладает относительной стабиль­
ностью лишь при минусовых температурах. Активность фер­
мента весьма сильно изменялась в зависимости от условии
освещенности и питания растений.
Нитратредуктаза изученных растений отличалась проч­
ностью связи флавинового компонента с апоферментом и ус­
ловиями проявления максимальной активности (рН, концен­
трацией коферментов, потребность в фосфатах и т. д.). Нит­
ратредуктаза нз зародышей двухдневных проростков кормо-'
вых.бобов была специфична по отношению к никотннамнддинуклеотиду, в то время как нитратредуктаза из различных
органов растении кормовых бобов более старшего возраста
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
такой специфичностью.не обладала. Указанный факт, возмож­
но, связан с возрастной специфичностью ферментов растении
по отношению к никотинамиднуклеотидам, как это. предпола­
гает Спенсер (Spencer, I959). Наличие неорганических фосфа­
тов, несомненно, является одним из важнейших условий-про­
явления максимальной активности ннтратредуктазы всех ор­
ганизмов (Kinskya.Mc.—Elroy, 1956, Nicholas a. Scawin, 1958):
нам удалось показать это для ннтратредуктазы из цветной
капусты. Наши опыты показали также, что необходимымусловием образования и деятельности ннтратредуктазы цветной
капусты.является наличие нитратов и молибдена в питатель­
ной среде. Выявленная зависимость активности ннтратредук­
тазы цветной капусты от источника азотного питания связана
• с адаптивным характером образования этого фермента, на что
уже неоднократно указывалось (Hewitt a. Afridi, 1959, Tang.
Pei—Sung, Wu Hsiang—yu, 1957; Mulder a. col. 1959; Пейве и
Жизневская, 1961). Недостаток молибдена приводил к сниже­
нию активности ннтратредуктазы цветной капусты, особенно
при нитратном питании растений (табл. 11).
Т а б л и ц а 11
Влияние источника азота и обеспеченности молибденом на активность
ннтратредуктазы из листьев цветной капусты
(ферментный препарат—плазматический COKV
обеспеченность
молибденом,
доза в мг/кг
песка
Активность питрагредуктазы
в mE/г сырого
вещества • • •
Концентрация
фермента,
тпЕ/мл-
Белок ,
в мг/мл
Удельная ак­
тивность фер­
мента в тЕ/мг
белка
Вариант опыта
5.10' 5
0.5
1.4
6.9 '
2,4
12,2
0,03
2,01
2,4
6,1
Аммиачно-нитратный . . 5.10 -5
0,6
1.7
• 0,7.
3,0
П.1
1,35
2,10
О О*
S3
22
3,8
4,2
1,87
2,31
2,0
1,8
источник азота
5 Ю- 5
0.5
§!з
Для ннтратредуктазы кормовых бобов подобной зависи­
мости ее активности от источника.азотного питания и содер­
жания молибдена не установлено; это связано, возможно, с
наличием в семядолях кормовых бобов^значительных запасов
молибдена и более широкой функцией этого фермента у бо­
бовых растении, как это предполагают некоторые ученые (Cheniae a. Evans, 1957, 1958,' 1960; Bergersen, 1961; Пейве, 1963).
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исследования по идентификации металлокомпонента нит­
ратредуктазы цветной капусты и кормовых бобов, включав­
шие проведение опытов с использованием радиоизотопа Мо",
показали наличие прямой пропорциональности между актив­
ностью нитратредуктазы в фракциях, полученных в процессе
очистки ферментных препаратов, и содержанием в них молиб­
дена (табл. 12>.
Т а б л и ц а 12
Ферментативная активность и радиоактивность Мо99 в фракциях,
полученных в процессе очистки нитратредуктазы кормовых бобов
к
3
<" о ь.
Фракция
о « (а а Я
2а £
.- * С
—1 « и^ 1— О
UJ
а "ц . °о
та
Я
*§
•J та
о а. ч
~
го ™
о ;_
1&м
o-e-s uf-e-S
1-
g= s
-
•я
РЗ
о та
а
" 5; г- — з:
Г] 0 \ Q *- д: сз
"
г;
о **
U вз
»•*!
с*
s 2
ей
Rlt
п d и
та
х
С а —
>> я Е
1. Экстракт
2. 'Элюат с геля фосфата кальция
после 1-й адсорбции
. . . .
3. 0—40% насыщен. (NHthSO, .
За. Надосадочная жидкость после
отделения фракции 3 . . . .
4. Элюат с геля фосфата кальция
10
35
1.7
4,18
0,1
109
10
10
10
10
3,3
2,0
1,01
0,31
3,3
6.5
156
418
10
10
1,1
0.73
1.5
111
10
3
2,8
0,16
18,0
932
4а. Остаток на гелг фосфата каль­
ция после 2-й адсорбции ... . .
10
3
0,3
0,73
0.5
08
По-видиуому, молибден является специфическим компо­
нентом нитратредуктазы высших растений, как это предполо­
жили еще Малер И Грин (Mahler a. Green, 1954).
Выводы
1. Показано, что применение молибдена является эффек­
тивным средством повышения урожая кормовых -бобовых
культур при возделывании их на кислых дерново-подзолистых
N
почвах.
2, Подтверждена высокая эффективность молибдена в по­
севах бобовых культур в условиях Владимирской ' области.
Наряду с резким повышением урожая под влиянием молиб­
дена установлено улучшение его качества. Отмечено, что уве­
личение урожая зеленой массы шло в основном за счет, улуч­
шения роста бобового компонента смесей, при снижении уча­
стия злаковых.
3..В полевых и вегетационных опытах показано, что мо­
либден, вопреки ранее высказывавшемуся мнению о слабой
отзывчивости крупносеменных бобовых на молибден, оказы15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вает положительное действие на урожай кормовых бобов, вы­
ращиваемых на кислых дерново-подзолистых почвах.
Наилучшим способом применения молибдена в условиях
полевых опытов оказалась предпосевная обработка семян рас­
твором солей молибдена. Известкование почвы способствует
значительно большему .повышению урожая кормовых бобов,
чем внесение молибдена. Эффективность молибдена на извест­
кованных почвах незначительна.
• 4. Причина высокой эффективности молибдена в посевах
• бобовых культур на кислых дерново-подзолистых почвах, осо­
бенно легкого механического состава, кроется в низком со­
держании доступного растениям молибдена в почве, система­
тическом обеднении посевного материала молибденом..
5. В опытах с песчаными и сменными водными культура­
ми проведено изучение отдельных моментов взаимосвязи ме­
жду условиями азотного питания и обеспеченностью молиб­
деном растений и установлено следующее:
а) потребность растений в-молибдене определяется усло­
виями азотного питания,'в первую очередь формой азотного
питания;
'
'
б) содержание молибдена в растениях зависит от формы
азотного питания, но определяется прежде всего концентра­
цией молибдена в питательной среде;
в) поступление, а также передвижение молибдена в расте­
ниях происходит с большой скоростью. Большая часть посту­
пившего в растения молибдена концентрируется в молодых
органах надземной части растений. Скорость поступления мо­
либдена в'растения зависит от уровня и формы азота, исполь­
зуемого растением;
•
г) наличие молибдена является важнейшим фактором,
определяющим использование растением нитратной формы
азота. При недостатке молибдена нитраты являются худшим
источником азота, чем аммиачная форма азота, даже в уело-'
виях кислой реакции среды. .
5. Результаты полевого и вегетационных опытов на кис­
лых дерново-подзолистых почвах с цветной капустой показа­
ли, что условия азотного питания растений являются одним из
важнейших факторов, определяющих эффективность молиб­
дена. Относительная•же ценность нитратной и аммиачной
форм азота для растения определяется на этих почвах нали­
чием молибдена. На известкованной почве положительное действие молиб­
дена проявлялась лишь при питании цветной капусты нит­
ратной формой азота, что связано с высокой потребностью
/
растений в молибдене в этом случае.
•
'
\6. Недостаток молибдена при. питании растений нйтрат' ной формой азота приводит к глубоким-нарушениям в обмене
16',
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
веществ, в первую очередь азотном обмене. Подтвержден
факт накопления больших количеств нитратов в тканях расте•• ний, выращиваемых на нитратной форме азота при недостат­
ке молибдена, уменьшения количеств амндного азота и азота
свободных аминокислот и, как следствие, белкового азота.
У растений, питающихся аммиачной формой азота, недо­
статок молибдена не приводил к каким-либо резким наруше­
ниям азотного обмена, отмечено лишь снижение общего уров­
ня содержания азотистых веществ в этих растениях.
. ' 7. Из цветной капусты и кормовых бобов проведено выде­
ление и очистка нитратредуктазы— фермента, катализирую­
щего восстановление нитратов до нитритов в растениях, а так­
же, возможно, участвующего в фиксации атмосферного азота
бобовыми.
В целях упрощения методики выделения, очистки нитрат­
редуктазы из листьев высших растений предложено для
сравнительных исследований активности нитратредуктазы ис­
пользовать в качестве ферментных препаратов плазматический
сок, получаемый по методу Мезона и Филлиса.
8. Изучены некоторые свойства нитраредуктазы из листьев
цветной капусты и кормовых бобов. Установлено, что нитрат- ,ч
редуктаза опытных растений является металлосодержащим
, флавопротеиновым ферментом, использующим восстановлен­
ные ннкотинамиднуклеотиды в качестЕе донаторов электро­
нов. Обнаружена потребность нитратредуктазы из листьев
цветной капусты в неорганических фосфатах. Результаты оны'тов позволили сделать предположение о возрастной специфич­
ности нитратредуктазы высших растений к восстановленным
никотинамиднуклеотидам.
9. Выявлена зависимость активности нитратредуктазы из
цветной капусты от условий__азогного питания растений н
обеспеченности молибденом.
10. Исследования по идентификации металлокомпонента
нитратредуктазы опытных растений подтверждают предполо4 жение о том, .что нитратредуктазы всех высших растении яв­
ляются молибденоиротеидамн.
Список работ, опубликованных по материалам диссертации
1. Корнеев Н. А., Собачкин А. А., Лашманова В. И., Муравин Э. А. Влияние молибдена на урожай кормовых бобо­
вых культур в .условиях Владимирской области. Доклады
ТСХЛ, вып. 57, .1960.
2. C(j<5j$>/£jtttui,irfyyt^lYP^UM-s^,- Л. Роль молибдена в повы­
шении '#ва*ашФ<»£к .?бо.брвы&г*.культур.
Тезисы Московской
конфереащм«ма©лаашхлу11(й»4}м(Г*И0логов. Изд. МГУ, 1962.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
/
3. Муравин Э. А. Влияние, молибдена на рост и обмен ве­
ществ цветной капусты. Тезисы Московской конференции мо­
лодых ученых-биологов. Изд. МГУ, 1962.
4. Корнеев Н. Л., Собачкин А. А., Муравин 3 . А., Лашманова В. И., Житнева Н. Н. Влияние молибдена на урожай кор­
мовых культур в условиях Владимирской области. Доклады
ТСХА, выи. 79, 1962.
'
'
^
5. Муравин Э. А., Собачкин А. А. Действие молибдена на
рост и развитие цветной капусты в связи с условиями азотно­
го питания. Доклады ТСХА, вып. 79, 1962.,
6. Муравин Э. А. Влияние молибдена на азотный обмен у.
цветной капусты. Доклады ТСХА, вып. 84, 1963.
М
7. Муравин Э. А., Собачкин А. А. Признаки страдания
цветной капусты от недостатка молибдена. Доклады ТСХА,
вып. 84, 1963.
/
8. Муравин Э. А. Действие молибдена в связи с условиями
J
азотного питания гороха. Доклады ТСХА, вып. 89. 1963.
9. Собачкин А. А., Муравин Э. А. Молибден и урожайность
кормовых бобов.ч Доклады ТСХА, вып. 89, 1963.
10. Муравин Э. А., Собачкин А. А. Выделение, очистка и
определение активности нитратредуктазы высших растений.
Доклады ТСХА, вып. 94, 1963.
11. Муравин Э. А., Собачкин А. А; Идентификация металлокомпонента нитратредуктазы из листьев цветной капусты
и кормовых бобов. Доклады ТСХА, вып. 94, 1963.
12. Муравин 3 . А., Собачкин А. А; Некоторые факторы,
определяющие активность нитратредуктазы высших растений.
Материалы 1-го Всесоюзного биохимического съезда, вып. III.
Изд АН. СССР, 1964.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Л 60195 4/Ш—64 г.
Объем и/« п. л.
Заказ 397..
Тираж 150
Типография Московской с.-х. академии имени К. А. Тимирязева
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
1 001 Кб
Теги
762
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа