ROCZNIKI GLEBOZNAWCZE t. XLVII, NR 1/2, WARSZAWA 1996: 79-87
STANISŁAW ŁABUDA, STANISŁAW CHWIL
RYTM AKUMULACJI BIOMASY I MAKROELEMEN-
TÓW W LĘDŹWIANIE SIEWNYM
(LATHYRUS
SATIVUS L.)
K atedra C hem ii Rolnej A kadem ii R olniczej w Lublinie
WSTĘP
Rozwój rośliny obejmuje wzrost, różnicowanie i zrzucanie organów. Rytm akumulacji biomasy w czasie wegetacji określa się wzrostem roślin, natomiast fazy rozwojowe różnicowaniem organów rośliny. Ocena wpływu różnych czyn ników na plonowanie i jakość roślin skłoniły wielu autorów do badań faz rozwo jowych [Erskine i in. 1990; Large 1954; Waldren, Flowerday 1979; Vanderlip,
Reeves 1972] oraz akumulacji suchej masy i pierwiastków w roślinach w okresie wegetacji [Grava, Raisanen 1978; Hanway 1962a, b, c; Karlen i in. 1982a, b; Karlen, Whitney 1980; Learner i in. 1980; Łabuda 1993; Robitaille 1978; Singh i in. 1992; Tanaka, Fujita 1979]. Określenie ścisłych diagramów wzrostu roślin może zwiększyć precyzję oceny wpływu zarówno czynników badanych, jak też czynników środowiskowych [Watts Padwick 1979], co mogłoby stanowić pod stawę planowania zabiegów agrotechnicznych w produkcji roślinnej.
Celem przeprowadzonych badań było określenie rytmu akumulacji biomasy w trzech formach lędźwianu siewnego o małych, średnich i dużych nasionach, a także określenie w nich zawartości N, P, K, Ca, Mg i S oraz akumulacji tych pierwiastków w podstawowych częściach rośliny w okresie wegetacji.
METODY
Badania obejmowały doświadczenie przeprowadzone w 1993 r. w Rzepinie w województwie kieleckim na glebie wytworzonej z pyłu zwykłego o zawartości frakcji iłu koloidalnego 3%, węgla organicznego 1 %, azotu ogólnego 0,10%, o pH (KC1) 7,4. W 1994 r. doświadczenie prowadzono w Kilinie w województwie chełmskim na glebie wytworzonej z piasku gliniastego mocnego o zawartości iłu koloidalnego 5%, zawartości węgla organicznego 1,5%, azotu ogólnego 0,13%, a pH (KC1) 6,4.
Schemat doświadczenia obejmował:
- trzy formy lędźwianu siewnego (Lathyrus sativus L.) o nasionach: małych (148 g/1000 nasion), średnich (192 g/1000 nasion) i dużych (338 g/1000 nasion)
-sześć zbiorów w okresie wegetacji: I zbiór - 1 czerwca, II zbiór - 15 czerwca, III z b ió r- 1 lipca, IV zb ió r- 15 lipca, V zb ió r- ł sierpnia, VI z b ió r- 15 sierpnia.
W I terminie zbierano całe nadziemne części roślin, w II terminie - łodygi i liście, w III i IV - łodygi, liście i strąki, a w V i VI zbiorze - łodygi, liście strąki i nasiona.
Badania prowadzono w dwu powtórzeniach (w latach 1993 i 1994).
Wielkość poletka do zbioru roślin każdej z form wynosiła po 10 m2, a wielkość obiektu polowego 50 m".
Lędźwian wysiewano ręcznie w rzędy co 25 cm, w rzędzie po jednym nasieniu co 5 cm na głębokość 3-4 cm. Na obiektach polowych nie stosowano ani nawozów, ani środków ochrony roślin. Termin siewu podano w tabeli 1. Pielęg nacja lędźwianu polegała na odchwaszczaniu gleby w początkowym okresie wegetacji oraz spulchnianiu międzyrzędzi. Rośliny do badań pobierano co dwa tygodnie losowo po 25 roślin każdej formy, począwszy od drugiego tygodnia po wschodach.
Suchą masę wydzielonych części roślin oznaczono w temperaturze 105°C. W lędźwianie o średnich nasionach oznaczono zawartość N, P, K, Ca, Mg i S po mineralizacji materiału roślinnego stężonym kwasem siarkowym z dodatkiem perhydrolu. Azot ogólny oznaczono metodą Kjeldahla, fosfor kolorymetrycznie metodą wanado-molibdenową, potas metodą fotometrii płomieniowej, a wapń i magnez metodą absorpcyjnej spektrometrii atomowej. Zawartość S po minerali zacji materiału roślinnego w tyglach kwarcowych w temperaturze 450°C ozna czono metodą nefelometryczną. Akumulację oznaczanych pierwiastków w podstawowych częściach roślin obliczono na podstawie suchej masy roślin formy o średnich nasionach i składu pierwiastkowego tej formy. Wyniki przedstawiono jako średnie z dwóch lat badań.
WYNIKI
Akumulacja suchej masy roślin lędźwianu siewnego w okresie wegetacji była zróżnicowana w zależności od wielkości nasion użytych do siewu (rys. 1). Sucha masa łodyg, liści, strąków i nasion zwiększała się do IV zbioru. Po tym okresie zmniejszyła się masa łodyg, liści i strączyn przy jednoczesnym przyroście masy nasion. Najmniejszą akumulacją suchej masy roślin odznaczała się forma o małych nasionach, następnie forma o średnich nasionach, a największą akumula cją - forma o dużych nasionach, chociaż różnica między formami o średnich i
Akumulacja biomasy^ w lędźwianie 81
TABELA 1. Przebieg wegetacji lędźwianu siewnego TABLE 1. Running of vegetation of grass pea
Obserwacja Rok b ad a ń - y e a r s Liczba dni - Number of days Observation --- od siewu od wschodów
from sowing from em ergence 1993 1994 1993 1994 1993 1994 Siew - Sowing W schody - Emergence Początek tw orzenia pędów 28.04 15.05 28.05. 22.04 06.05. 20.05. 17 30 14 28 13 14 Beginning creation of stems
Początek kwitnienia 20.06. 08.06. 53 47 36 33 Beginning of flowering
Początek zawiązywania strąków 05.07. 25.06. 68 64 51 50 Beginning creation of pods
Początek dojrzewania 08.08. 28.07. 102 97 85 83 Beginning of maturity
D ojrzałość pełna 15.08. 06.08. 109 106 92 88 Full maturity
dużych nasionach była niewielka. Całkowita akumulacja suchej masy roślin lędźwianu siewnego w fazie dojrzałości pełnej każdej z trzech form układała się następująco: nasiona > strączyny > liście > łodygi.
Zawartość pierwiastków w nadziemnych częściach roślin lędźwianu siewnego formy o średnich nasionach w okresie wegetacji była zróżnicowana (rys. 2). Zawartość azotu od pierwszego zbioru zmniejszała się w łodygach, liściach, strąkach/strączynach, natomiast w nasionach w zbiorze VI była wyższa niż w zbiorze V. Zawartość fosforu w łodygach, liściach, strąkach/strączynach i nasio nach zmniejszała się stopniowo w okresie wegetacji. Najwięcej fosforu było w nasionach. Zawartość potasu zmniejszała się w kolejnych zbiorach po wschodach we wszystkich częściach roślin. Natomiast ilość wapnia w łodygach, liściach, strąkach/strączynach zwiększała się w okresie wegetacji, tylko w ostatnim zbiorze nieznacznie spadła w łodygach i nasionach. Najwięcej wapnia stwierdzono w liściach we wszystkich zbiorach, a najmniej w nasionach. Zawartość magnezu ulegała stopniowemu zmniejszaniu w kolejnych fazach rozwojowych we wszy stkich częściach roślin. W całym okresie wegetacji najwięcej magnezu stwierdzo no w liściach, a najmniej w łodygach. Zawartość siarki w łodygach, liściach, strąkach/strączynach zmniejszała się w kolejnych zbiorach. W zbiorze VI zaob serwowano większą ilość siarki w liściach i nasionach. Zawartość pierwiastków N, P, К , Ca, Mg i S w łodygach, liściach, strąkach/strączynach i nasionach ulegała stopniowemu zmniejszaniu w okresie wegetacji. Najwięcej N, P i S było w nasionach, a Ca i Mg - w liściach, natomiast ilość К kształtowała się na wyrów nanym poziomie we wszystkich częściach rośliny.
Akumulacja pierwiastków w nadziemnych częściach roślin lędźwianu siew nego formy o średnich nasionach w okresie wegetacji (rys. 3) zależała od ilości biomasy i zawartości pierwiastków. W okresie od II do IV zbioru, przejście z fazy wegetatywnej do generatywnej było zwiazane z dużym wzrostem akumulacji wszystkich badanych pierwiastków. Akumulacja N, P, K, Mg i S zmniejszała się
w większości badanych części roślin od fazy kwitnienia. Stwierdzono natomiast wzrost akumulacji N i P w nasionach, a Ca był gromadzony do końca wegetacji.
Akumulacja pierwiastków w badanych częściach roślin lędźwianu siewnego układała się następująco:
w całych roślinach N>K>P>Ca>S>Mg; w łodygach N>K>Ca>P>Mg>S; w liściach N>K>Ca>P>Mg>S; w strąkach N>K>Ca>P>Mg>S; w strączynach N>K>Ca>P>Mg>S; w nasionach N>K>Ca>P>Mg>S.
Ogólnie można stwierdzić, że znaczne przemieszczanie asymilatów i składni ków mineralnych między organami roślin lędźwianu siewnego wystąpiło głównie w okresie rozwoju generatywnego.
Przebieg wegetacji lędźwianu siewnego w latach badań przedstawiono w tabeli 1. Nasiona lędźwianu siewnego wschodziły po dwóch tygodniach od siewu, a pędy boczne zaczęły tworzyć się po 13-14 dniach od wschodów. Zbiór I przeprowadzono w fazie wegetatywnej, gdy rośliny zaczęły łączyć się wąsami czepnymi, co przypadało po 36 i 33 dniach od wschodów odpowiednio w latach 1993 i 1994. Następny II zbiór przypadał już w fazie generatywnej (na początku kwitnienia roślin). Pod koniec fazy kwitnienia przeprowadzono III zbiór; w tej fazie rośliny były silnie związane wąsami czepnymi i tworzyły zwarty łan. Zbiór IV przeprowadzono, gdy większość strąków była już zawiązana, a pewna część kwiatów utrzymywała się jeszcze do połowy lipca. Dojrzewanie najstarszych strąków zaczynało się po upływie około 85 dni od wschodów i wówczas przepro wadzono V zbiór, otrzymując pierwsze nasiona. Ostatniego VI zbioru dokonano w fazie dojrzałości pełnej. W latach badań 1993 i 1994 lędźwian siewny osiągnął dojrzałość pełną po około 110 dniach wegetacji (tab. 1).
Wskaźnik plonowania obliczony dla lędźwianu siewnego wynosił dla formy: o małych nasionach 0,35, o średnich nasionach 0,34, a o dużych nasionach 0,39. Zakres wartości tego wskaźnika był na podobnym poziomie jak w badaniach nad soją [Johnson, Major 1979].
W przeprowadzanych badaniach lędźwian siewny miał zdeterminowany wzrost, a akumulacja pierwiastków w biomasie nadziemnych części roślin odby wała się do końca wegetacji. Można zatem przyjąć, że pobranie końcowe pierwia stków było pobraniem maksymalnym i wynosiło w przeliczeniu na 1 ha: 662,9 kg N, 56,5 kg P, 227,1 kg K, 200,4 kg Ca, 41,1 kg Mg i 31,5 kg S. Uwzględniając plon formy o średnich nasionach, wymagania pokarmowe lędźwianu siewnego w przeliczeniu na 1 tonę nasion wynosiły: 121,4 kg N, 10,3 kg P, 41,6 kg K, 36,7 kg Ca, 7,6 kg Mg i 5,8 kg S. Znaczne ilości pobranego azotu przez lędźwian siewny mogą wskazywać na to, że biologiczne wiązanie azotu przy współudziale Rhizo bium ssp. u lędźwianu siewnego było bardzo duże. Szereg pierwiastków w pobieraniu składników pokarmowych przez lędźwian siewny układał się następu jąco: N>K>Ca>P>Mg>S. Na uwagę zasługuje to, że lędźwian siewny miał
Akumulacja biomasy w lędźwianie 83
Zbiór Yield
RYSUNEK 1. Akumulacja suchej masy w nadziemnych częściach roślin lędźwianu siewnego w okre sie wegetacji: a - forma o małych nasionach, b - forma o średnich nasionach, с - forma o dużych
nasionach; 1 - nasiona, 2 - strąki, 3 - liście, 4 - łodygi
FIGURE 1. Dry matter accumulation in the top parts of Lathyrus sativus in vegetation period in: a - form with small seeds, b - form with medium seeds, с - form with large seeds; 1 - seeds, 2 - pods,
RYSUNEK 2. Zawartość pierwiastków w nadziemnych częściach roślin lędźwianu siewnego formy o średnich nasionach w okresie wegetacji: 1 - nasiona, 2 - strąki, 3 - liście, 4 - łodygi FIGURE 2. Elements content in the top parts of medium forms of grass pea in vegetation periods: 1
Akumulacja biomasy w lędźwianie^ 85
RYSUNEK 3. Akumulacja pierwiastków [ mg/roślinę] w nadziemnych częściach roślin lędźwianu siewnego w formie o średnich nasionach w okresie wegetacji: 1 - nasiona, 2 - strąki, 3 - liście,
4 - łodygi
FIGURE 3. Accumulation of elements [mg/plant] in the top parts of medium forms of grass pea in vegetation period: 1 - seeds, 2 - pods, 3 - leaves, 4 - stems
WNIOSKI
1. Intensywny przyrost biomasy trzech badanych form lędźwianu siewnego przebiegał od fazy pojawienia się pierwszych kwiatów i trwał do pełnej dojrzałości rośliny.
2. Zawartość azotu, fosforu, potasu, magnezu i siarki w poszczególnych częściach lędźwianu siewnego zmniejszała się w okresie wegetacji roślin, z wyjątkiem wapnia, którego ilość zwiększała się w wegetatywnych częściach rośliny.
3. Akumulacja pierwiastków w biomasie lędźwianu siewnego była wyraźnie zróżnicowana w wydzielonych częściach roślin. Największą akumulację azotu, fosforu i siarki stwierdzono w nasionach. Natomiast całkowita akumulacja pier wiastków w biomasie roślin wskazuje na duże wymagania pokarmowe lędźwianu siewnego w stosunku do potasu i wapnia.
4. W dalszych pracach nad lędźwianem siewnym należałoby podjąć badania nad określeniem faz rozwojowych oraz dojrzewaniem w warunkach naszego klimatu.
LITERATURA
ERSKINE W., MUEHLBAUER F. J., SHORT R. W., 1990: Stages of development in lentil. Expl. Agric. 26: 297-302.
GRAVA J., RAISANEN K. A. 1978: Growth and nutrient accumulation and distribution in wild rice. A gron У., 70, 1077-1081.
H AN WAY J. J., 1962a: Corn growth and composition in relation to soil fertility. I. Growth of different plant parts and relation between leaf weight and grain yield. Agron. J. 54: 145-148.
HANWAY J. J., 1962b: Corn growth and composition in relation to soil fertility. II. Uptake of N, P and К and their distribution in different plant parts during the growing season. Agron. J. 54: 217-222. HANWAY J. J., 1962c: Corn growth and composition in relation to soil fertility. III. Percentages of N,
P and К in different plant parts in relation to stage of growth. Agron. J. 54: 223-229.
JOHNSON D. R., MAJOR D. J. 1979: Harvest index of soybeans as affected by planting date and maturity rating. Agron. J. 71: 538-541.
KARLEN D. L., HUNT P. G., MATHENY T. A., 1982a: Accumulation and distribution of P, Fe, Mn and Zn by selected determinate soybean cultivars grown with and without irrigation. Agron. J. 74: 297-303.
KARLEN D. L., HUNT P. G., MATHENY T. A., 1982b: Accumulation and distribution of K, Ca, and Mg by selected determinate soybean cultivars grown with and without irrigation. Agron. J. 74: 347-354.
KARLEN D. L., WHITNEY D. A., 1980: Dry matter accumulation, mineral concentrations, and nutrient distribution in winter wheat. Agron. J. 72: 281-288.
LARGE E. C., 1954: Growth stages in cereals. Illustration of the Feekes scale. Plant Pathol. 3: 128-129. LEAMER R. W., NORIEGA J.R., GERBERMANN A. H. 1980: Reflectance of wheat cultivars as
related to physiological growth stages. Agron. J. 72: 1029-1032.
ŁABUDA H. 1993: Dynamika akumulacji suchej masy składników mineralnych fasoli wielokwiatowej biczykowej (Phaseolus coccineus L.). Rocz. Nauk R oi Л, 109, 4: 159-169.
ROBITAILLE H. A., 1978. Dry matter accumulation patterns in indeterminate Phaseolus vulgaris L. cultivars. Crop. Sei. 18, 5: 740-743.
SINGH S. P., SINGH N. P., PANDEY R. K., 1992: Effect of variety and plant density on the pattern of dry-matter accumulation in faba bean. FABIS Newsletter 31: 21-24.
TANAKA A.,FUJITA K., 1979:Growth, photosynthesis and yield components in relation to grain yield of the field bean. J. Fac. Agric. Hokkaido Univ. 59, 2: 145-238.
Akumulacja biomasy w lędźwianie 87
WALDREN R. P., FLOWERDAY A. D., 1979: Growth stage and distribution of dry matter, N, P, and К in winter wheat. Agron. J. 71: 391-397.
WATTS PADWICK G. 1979: Growth phases in plants and their bearing on agronomy. Exp. Agric. 15, 1: 15-26.
VANDERLIP R. L., REEVES H. E., 1972: Growth stages of sorghum (Sorghum bicolor (L.) Moench.). Agron J. 64: 13-16.
S. Łabuda, S. Chwil
RHYTHM OF BIOMASS AND MACROELEMENTS
ACCUMULATION IN GRASS PEA (.LATHYRUS SATIVUS L.)
D epartm ent o f A gricultural C hem istry, A gricultural U niversity o f L ublin
SUMMARY
The objective of this study was an evaluation of rhythm of dry matter accumulation in stems, leaves, pods and seeds in the tree forms of grass pea: with small, medium and large seeds in the vegetation period. In the grass pea form of medium seeds determined contents of N, P, K, Ca, Mg, S and evaluation of these elements accumulation in the six following cuts was carried out.
Praca wpłynęła do redakcji we wrześniu 1995 r. Prof. dr hab. Stanisław Z. Łabuda
Katedra Chemii Rolnej Akadem ii Rolniczej w Lublinie 20-033 Lublin, Akadem icka 15
