Количественный учет прироста сухой массы

03.01.2014

Количественный учет прироста сухой массы клубеньков и накопление в них азота по периодам и за весь цикл развития растений от семени до семени представляет большой интерес. За период от цветения до созревания содержание азота в клубеньках нормально развивающихся растений упало с 5,84% до 2,07%, то есть больше, чем наполовину, в то время как у растений с удаленными бутонами процент азота в клубеньках уменьшился незначительно, несмотря на большой прирост в этот период надземной массы и корней.
Наблюдения показывают, что при удалении бутонов растение проявляет повышенную активность ассимиляции и образования новых органов. В результате этого увеличивается прирост сухого вещества в его органах и клубеньках, повышается жизнедеятельность клубеньковых бактерий.
Для установления изменений в физиологической деятельности клубеньковых бактерий, процесса фиксации азота, а также нахождения периода наибольшего прироста сухого вещества в разных частях растения мы приняли следующий способ расчета. Количество сухого вещества и азота, накопленного за определенный возрастной период, выраженное в миллиграммах, делили на количество суток данного периода. Полученная величина — миллиграмм-сутки характеризует интенсивность прироста сухого вещества и азота в разных органах растения за определенный период роста и развития его.
Эта единица является условной и характеризует средние приросты сухого вещества и азота за сутки, выраженные в миллиграммах на одно растение.
Известно, что рост растения и накопление органического вещества в нем протекают определенным образом и выражаются закономерной кривой, так называемой кривой роста. Эта кривая отражает непрерывный рост растения на протяжении вегетационного периода и включает в себя многочисленное количество точек (сроков) учета или изменений. И чем больше сроков уборки или учета прироста органического вещества будет сделано на протяжении вегетационного периода, тем точнее будет средняя величина суточного прироста. Условность нашей единицы, отражающей величину прироста сухого вещества и азота за сутки, заключается в том, что эта величина показывает прямую связь между двумя точками за каждый из трех периодов. Для растений, у которых прирост органической массы учитывался в фазе бутонизации, такой период будет равен 59 суткам (от всходов до появления бутонов), для растений, убранных в фазе цветения, он будет равен 17 суткам (от бутонизации до полного цветения) и для растений, убранных в фазе полного созревания бобов, — 67 суткам (от цветения до полного созревания).
Данные интенсивности прироста сухого вещества и азота в разных частях растения и клубеньках по возрастным периодам роста и развития растений приведены в таблице 20.

Эти данные наглядно показывают, что уже с момента бутонизации растений азот из клубеньков убывает, а период от бутонизации до цветения в развитии бобовых растений является переломным в жизнедеятельности клубеньковых бактерий. На определенных фазах вегетации растений не только не наблюдалось прироста азота в клубеньках, а наоборот, была убыль его в одних органах и накопление в других. Передвижение азота, связанного бактериями, и накопленного в клубеньках, находится в зависимости от развития репродуктивной фазы бобового растения. Если в первый период развития от всходов до бутонизации растений не наблюдается различия в приросте сухого вещества в отдельных органах: его, то во второй период (от бутонизации до цветения) эти различия очень возрастают, особенно в клубеньках и корнях. Так, если в растении нормального развития сухой вес в клубеньках уменьшается на 2,2 мг-сутки, то в это время в растении с удаленными бутонами наблюдается прирост сухого веса клубеньков — 5,7-7,1 мг-сутки.
Прирост корней у растений с удаленными бутонами составляет 232,9 мг-сутки против 95,8 мг-сутки у нормально развивающихся растений, то есть интенсивность прироста у них в 2,5 раза выше, чем у нормально развивающихся.
В третьем периоде учета прироста сухого вещества (от цветения до полной спелости бобов) у растений нормального развития уменьшается вес корневой системы на 0,74 мг-сутки и азота на 0,15 мг-сутки; клубеньки уменьшаются в весе на 0,79 мг-сутки, а по азоту на 0,1 мг-сутки. Что касается надземной массы, то прирост сухого вещества ее увеличивается за этот период только на 17,54 мг-сутки.
Совершенно другую картину наблюдаем у растений с удаленными бутонами. У них во всех фазах развития идет прирост сухого вещества. Даже в третий период, когда одновозрастные нормально развивающиеся растения отмирают, у растений с удаленными бутонами идет интенсивный прирост.
В одном из опытов у растений удаляли не цветки, а только тычинки и пестики перед раскрытием венчика. Этот вариант был добавлен по следующим соображениям. Мы задались целью выяснить причину различного изменения азотного обмена у растений с удаленными бутонами и с удаленными цветками.
Наши предположения о том, что причина резкого изменения в азотном обмене бобовых связана с моментом оплодотворения цветков, полностью подтвердились. Воздействие на растение приема удаления цветков оказалось аналогичным действию приема кастрации их путем удаления пестика и тычинок без удаления венчика.
Характерных изменений в росте и развитии растений при этом не произошло. Однако следует отметить, что те растения, у которых кастрировали цветки, отставали в росте от растений, у которых удаляли все цветки.
Учет сухого вещества в надземной массе, корнях и клубеньках на этом варианте был произведен в конце вегетации нормально развивающихся растений. Полученные при этом данные приведены в таблице 21.

Ветвление боковых стеблей у нормально развивающихся растений достигло к концу вегетации второго порядка, у растений с удаленными бутонами — пятого и шестого, а с удаленными и кастрированными цветками — четвертого порядка. У растений с кастрированными цветками прирост надземной массы, корней и клубеньков был снижен.
Содержание азота в частях растения и клубеньках по отдельным вариантам этого же опыта сильно отличалось (табл. 22).

Растения, у которых кастрировали цветки, по накоплению азота почти не отличались от растений с удаленными цветками. Эти данные подтверждают наши выводы, сделанные на основе данных прироста сухого вещества о том, что прием кастрации цветков по своему действию на физиологию и биохимию бобового растения является аналогичным приему удаления их.
Одновременно следует отметить, что и в данном опыте растения с удаленными бутонами накапливают максимальное количество сухого вещества и азота.
Для характеристики азотного обмена растений с кастрированными цветками и их клубеньков нами были проведены исследования по выяснению содержания белкового и общего азота в различных частях растения и их соотношения. Полученные данные приведены в таблице 23.

Данные по содержанию белкового азота и отношению его к общему азоту свидетельствуют о том, что растения с удаленными бутонами являются наиболее молодыми по своему физиологическому состоянию. Несмотря на один и тот же возраст физиологическое состояние растений в сильной мере зависит от развития репродуктивных органов. Характер азотного обмена в растении люпина, а также накопление и передвижение азота в клубеньках, главным образом, зависит также от развития репродуктивных органов.
При увеличении периода жизнедеятельности бобовых растений удлиняется и жизнедеятельность клубеньковых бактерий. В накоплении органического вещества бобовых основную роль играет не вообще цветение растений или его срок, а именно процесс оплодотворения, который может проходить у некоторых видов люпина в закрытых цветках.
Таким образом, примененная в наших опытах методика удаления бутонов и цветков, а также кастрация последних, позволяют удержать интенсивность физиологических процессов в растении люпина на том уровне, на котором произведено эту операцию бутонов.