Επίδραση της άρδευσης στη φυσιολογία της απορρόφησης και της κατανομής του αζώτου στο φασόλι (Phaseolus vulgaris L.)

Abstract

Aim of this work was the study of the effect of irrigation on the physiology of nitrogen uptake, distribution and translocation of two bean cultivars with different consumption use (Borlotto, seed and pod) and (Greencrop, green pod), in greenhouse and field experiments. In greenhouse, three irrigation levels were applied at early anthesis and maintained until maturity and 15N-enriched fertilizer was used for the study of nitrogen distribution. For all plant samples dry matter, N uptake and N distribution were recorded. Gas exchange parameters, leaf area, specific leaf area and SPAD index were estimated. At harvest, N uptake was determined using the 15N isotope and C isotopes, Δ value, and the number of pods and seeds was recorded. Net assimilation rate, leaf area and specific leaf area augmented with increasing water availability As a result, higher dry matter and nitrogen were accumulated in vegetative tissues and seeds, in all growth stages. Nitrogen translocation from the leaves and the stems to the growing seeds was not affected by irrigation levels, but N absorption did; it was increased as water availability was raising until the irrigation level 100%.. Absorption of 15N was higher in the irrigation level 100% for the whole plant and the seeds. Borlotto had greater seed size and weight and it was a stronger sink of the redistributed nitrogen, derived from the leaves and the stems, compared to Greencrop, which obtained nitrogen mainly from the leaves. The value Δ has discriminated among the levels of water availability. In the field, five irrigation regimes, and the two cultivars, mentioned above, were used. For all samples dry weight and nitrogen content was estimated. Gas exchange parameters, leaf area index, SPAD index and natural abundance of N and C isotopes were measured. The net assimilation rate (A) was higher at the irrigation level 100%. Dry matter accumulation and nitrogen absorption augmented with increasing irrigation level. At maturity, the level 50% was sufficient, for the highest seed dry matter accumulation and the highest nitrogen accumulation from the whole plant and the seeds. Irrigation levels had little effect on harvest and nitrogen harvest index, where the highest values were recorded at the irrigation levels 50% and 25%, respectively. At harvest, no differences were noticed in dry matter and nitrogen accumulation between cultivars. But Borlotto had the highest seed weight, size, harvest and nitrogen harvest index and accumulated the highest dry matter and nitrogen to the seeds. On the contrary, Greencrop accumulated the highest dry matter and nitrogen to the vegetative tissues. Finally, the highest yield was recorded at the irrigation level 75% although the highest 100-seed weight was found at the irrigation level 100%. Biomass and nitrogen accumulation to bean plants had similar path. Their distribution was influenced by the different end use of the genotype and the irrigation level. The nitrogen of the seeds derived from translocation from stems and leaves and from the continuous absorption after anthesis that was increased with irrigation levels.

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση της διαθεσιμότητας του νερού στη φυσιολογία της απορρόφησης, της κατανομής και της ανακατανομής του αζώτου σε δύο γενοτύπους φασολιού διαφορετικής παραγωγικής κατεύθυνσης στο θερμοκήπιο και τον αγρό. Στο θερμοκήπιο, κατά την έναρξη της άνθησης, εφαρμόστηκε λίπασμα επισημασμένο με 15Ν και εφαρμόστηκαν 3 επίπεδα άρδευσης, που διατηρήθηκαν ως την ωρίμανση, σε δύο ποικιλίες φασολιού: την Borlotto (κατανάλωση σπόρου και λοβού) και την Greencrop (κατανάλωση του λοβού). Σε κάθε δείγμα προσδιορίστηκε η ξηρά ουσία, η πρόσληψη του αζώτου στους ιστούς και η μετακίνηση του. Μετρήθηκαν οι φυσιολογικές παράμετροι της ανταλλαγής αερίων, η φυλλική επιφάνεια, η ειδική φυλλική επιφάνεια και ο δείκτης SPAD. Στην ωρίμανση, προσδιορίστηκε η πρόσληψη του 15Ν, τα ισότοπα C, το Δ και ο αριθμός των λοβών και των σπόρων. Η αύξηση της διαθέσιμης υγρασίας, αύξησε τον καθαρό ρυθμό φωτοσύνθεσης, τη φυλλική επιφάνεια και την ειδική φυλλική επιφάνεια με αποτέλεσμα την αύξηση της ξηράς ουσίας και την ταυτόχρονη συσσώρευση αζώτου στα βλαστικά τμήματα και τους σπόρους. Η ανακατανομή του αζώτου στο σύνολο του φυτού δεν επηρεάστηκε από τα επίπεδα άρδευσης. Ωστόσο, η απορρόφηση του αζώτου μετά την άνθηση, μεγιστοποιήθηκε στο επίπεδο 100% όπου καταγράφηκε η υψηλότερη πρόσληψη 15Ν. Το Δ αποτέλεσε κριτήριο διαχωρισμού μεταξύ των επιπέδων άρδευσης. Η ποικιλία που προορίζονταν για την κατανάλωση του σπόρου και του λοβού (Borlotto) είχε το μεγαλύτερο μέγεθος και βάρος σπόρου και ανακατένειμε έντονα το άζωτο, από τα φύλλα και από τους βλαστούς. Αντίθετα, η ποικιλία που προορίζονταν για την κατανάλωση του χλωρού λοβού (Greencrop), ανακατένειμε ασθενέστερα το άζωτο που προήλθε κυρίως από τα φύλλα. Στον αγρό, μελετήθηκαν 5 επίπεδα άρδευσης για τις δύο προαναφερόμενες ποικιλίες. Η διαφοροποίηση των αρδεύσεων ξεκίνησε μετά την πλήρη άνθηση. Στα δείγματα υπολογίστηκε το ξηρό βάρος και το ολικό άζωτο. Μετρήθηκαν οι παραμέτροι της ανταλλαγής αερίων, ο δείκτης φυλλικής επιφάνειας, ο δείκτης SPAD και η φυσική αφθονία των ισοτόπων C και N. Ο καθαρός ρυθμός φωτοσύνθεσης είχε την υψηλότερη τιμή στο επίπεδο άρδευσης 100%, και σημειώθηκε αύξηση της συσσώρευσης της ξηράς ουσίας και του αζώτου. Στην ωρίμανση, το επίπεδο 50% ήταν αρκετό για την μέγιστη συσσώρευση της ξηράς ουσίας στους σπόρους και τη μέγιστη συσσώρευση του αζώτου στους σπόρους και το σύνολο. Ο δείκτης συγκομιδής και ο δείκτης συγκομιδής αζώτου επηρεάστηκαν σε μικρό βαθμό από τις αρδεύσεις διότι τα επίπεδα 50% και 25% ήταν ικανοποιητικά για την επίτευξη της υψηλότερης τιμής. Συνολικά, οι ποικιλίες είχαν ίδια ξηρά ουσία και άζωτο, όμως η Borlotto κατένειμε περισσότερη ξηρά ουσία και άζωτο στους σπόρους ενώ η Greencrop διατήρησε περισσότερη ξηρά ουσία και άζωτο στο βλαστικό τμήμα. Τέλος, το επίπεδο της άρδευσης 75% ήταν αρκετό για την υψηλότερη απόδοση ενώ το μεγαλύτερο βάρος σπόρου καταγράφηκε στο επίπεδο 100%. Στο φασόλι, η συσσώρευση της ξηράς ουσίας και του αζώτου ακολούθησαν παράλληλη πορεία και η κατανομή τους εξαρτήθηκε από τον γενότυπο και τη διαθεσιμότητα του νερού. Το άζωτο των σπόρων προήλθε από ανακατανομή του αζώτου από τα βλαστικά τμήματα και από συνεχιζόμενη απορρόφηση μετά την άνθηση η οποία αυξήθηκε από τη διαθεσιμότητα του νερού.