Яровая пшеница - важнейшая продовольственная культура. Она занимает 25% площади всех с/х культур, 35-40% площади зерновых и 70% площади пшеницы. Посевная площадь яровой пшеницы в странах СНГ составляет 70% от мировой площади под этой культурой. Средняя урожайность яровой пшеницы невелика, но на орошаемых землях может составить 40-50 ц с 1га.
3.2 Методика исследования
Опыты проводились в водных культурах в условиях искусственного освещения. Семена проращивались в термостате при t=20 C. В возрасте трех дней проростки пересаживались в вегетационные сосуды объемом 750 мл с затемненной корневой системой на питательную смесь Кнопа.
смесь Кнопа
ППС ПС-К
Са (NO3)2 - 1г Ca (NO3)2 - 1г
КН2PO4 - 0,25г NaH2PO4 - 0,25г
MgSO4 - 0,25г MgSO4 - 0,25г
KCI - 0,125г NaCI - 0,125г
Дефицит калия создавали заменой его солей на соли натрия. Обработку кинетином проводили в эти же сроки в концентрации 9,3*10-5 М. Контрольные растения опрыскивались водой.
Опыт включал следующие варианты
1. Растения, выращенные на полной питательной смеси.
2. Растения, выращенные на полной питательной смеси, обработанные кинетином.
3. Растения, выращенные на полной питательной смеси с исключением калия.
4. Растения, выращенные на питательной смеси с исключением калия и обработанные кинетином.
Ростовые показатели, интенсивность дыхания и фотосинтеза определяли монометрическим методом; содержание сахаров по методу Рое; содержание хлорофилла по методу Гавриленко.
Биологическая повторность в опытах десятикратная, аналитическая – трех – четырехкратная. В таблицах даны средние арифметические из всех повторностей и их средней квадратичной ошибки. При оценке различий между вариантами использовался критерий Стьюдента, считая достоверными различия при уровне доверительной вероятности 0.95 (Зайцев Г.Н., 1990).
|
|
4. РЕЗУЛЬТАТЫИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Влияние калия на рост и физиологические процессы
Прежде всего нами проводились исследования по влиянию калия на рост и массу проростков пшеницы. Данные по этому вопросу представлены в таблице 1 и 2.
Таблица 1 Влияние уровня калийного питания на длину корневой системы 10-ти проростков пшеницы (см).
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 14,8±0,24 | 14,96±0,16 | ||
| 15,6±0,6 | 15, 5±0,17 | ||
| 17,5±0,1 | 16,08±0,17 | ||
| 17,85±0,24 | 16,65±0,13 |
Таблица 2 Влияние уровня калийного питания на длину побеговой системы 10-ти проростков пшеницы (см).
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 15,4±0,15 | 16,1±0,39 | ||
| 15,9±0,66 | 17,4±0,21 | ||
| 18,1±0,12 | 18,1±0,75 | ||
| 18,5±0,15 | 20,6±0,36 |
Как видно из таблицы 1 и 2 исключение калия из питательной смеси практически не повлияло на изменения в длине корневой и побеговой системы. Хотя можно отметить, что лучше всего растения развиваются на ППС, что согласуется с литературными данными (Макулова Е.В. и др., 1983).
Следствием роста растений при достаточном снабжении калием явилось накопление проростками массы. Данные по влиянию уровня калийного питания на массу растений представлены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 Влияние уровня калийного питания на массу побеговой системы 10-ти проростков пшеницы (мг).
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 0,830±0,022 | 0,886±0,051 | ||
| 0,904±0,057 | 1,056±0,106 | ||
| 1,094±0,025 | 1,409±0,095 |
Таблица 4 Влияние уровня калийного питания на массу корневой системы 10-ти проростков пшеницы (мг).
|
|
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 760±3 | 740±17 | ||
| 770±18 | 796±8 | ||
| 830±46 | 822±58 | ||
| 983±11 | 1014±32 |
Анализируя таблицы 2 и 3 можно отметить, что присутствие калия в питательной среде способствовало увеличению массы побеговой системы на 29%. В тоже время на массу корневой системы присутствие калия не повлияло.
Помимо исследования калия на рост проростков пшеницы нами были проведены исследования влияние уровня калийного питания и на интенсивность дыхания и фотосинтеза. Данные об этом представлены в таблице 5 и 6.
Таблица 5 Влияние уровня калийного питания на интенсивность дыхания 10-ти проростков пшеницы (мкл O2 / гч)
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 450±68 | 530±125 | ||
| 678±81 | 948±15 | ||
| 949±165 | 999±216 | ||
| 1500±66 | 1720±53 |
Таблица 6 Влияние уровня калийного питания на интенсивность фотосинтеза 10-ти проростков пшеницы (мкл O2 / гч)
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 620±83 | 685±15 | ||
| 698±76 | 734±79 | ||
| 948±166 | 999±216 | ||
| 1500±144 | 1720±120 |
Как видно из таблиц 5 и 6 в присутствии калия в питательной среде у проростков увеличивается интенсивность дыхания и фотосинтеза. Интенсивность дыхания увеличивается на 20%, а инт. фотосинтеза на 30%. Известно, что активно-растущие органы характеризуются высоким энергетическим обменом. Источниками энергетических эквивалентов как раз и являются процессы дыхания и фотосинтеза.
Так же нами были проведены исследования влияния калия на содержание сахаров и хлорофилла. Данные приведены в таблицах 7 и 8.
|
|
Таблица 7 Влияние калия на содержание хлорофилла
10-ти проростков пшеницы, мг/ч
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 0,113±0,11 | 0,268±0,01 | ||
| 0,478±0,05 | 0,547±0,04 | ||
| 0,325±0,02 | 0,419±0,003 | ||
| 0,389±0,01 | 0,429±0,01 |
Таблица 8 Влияние калия на содержание сахаров
10-ти проростков пшеницы, мг/г сырого веса
| Возраст, дн. | NP | NPK | % |
| 5,614±1,5 | 3,765±0,88 | ||
| 0,374±0,24 | 0,845±0,03 | ||
| 1,167±0,2 | 0,959±0,01 | ||
| 0,770±0,1 | 0,983±0,04 |
Анализируя таблицу 8 можно отметить, что содержание сахаров поначалу падает, т.к. увеличивается интенсивность дыхания, но затем содержание сахаров начинает расти, потому что увеличивается интенсивность фотосинтеза.
Из таблицы 7 видно, что содержание хлорофилла под влиянием калия тоже увеличивается.
4.2 Влияние кинетина на физиологические процессы
Одним из проявлений действия фитогормонов является усиление роста стебля в высоту. Поэтому прежде всего нами проводились исследования по влиянию кинетина на рост растений пшеницы.
Данные по этому вопросу представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1 Влияние кинетина на длину побеговой системы 10-ти проростков пшеницы (см).
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 15,4±0,15 | 14,64±0,3 | 16,1±0,39 | 15,83±0,17 | |||
| 15,9±0,66 | 15,7±0,66 | 17,4±0,21 | 16,4±0,39 | |||
| 18,1±0,12 | 17,9±0,09 | 18,1±0,75 | 17,7±0,18 | |||
| 18,5±0,15 | 18,2±0,42 | 20,6±0,36 | 18,3±0,36 |
Таблица 2 Влияние кинетина на длину корневой системы 10-ти проростков пшеницы (см)
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 14,8±0,24 | 14,0±0,33 | 14,96±0,16 | 14,9±0,06 | |||
| 15,6±0,6 | 15,1±0,12 | 15, 5±0,17 | 15,1±0,07 | |||
| 17,5±0,1 | 15,51±0,18 | 16,08±0,17 | 15,32±0,17 | |||
| 17,85±0,24 | 16,1±0,13 | 16,65±0,13 | 15,9±0,21 |
Как видно из таблиц 1 и 2 кинетин практически не повлиял на длину корневой и побеговой системы.
Учитывая то, что калий не повлиял на длину побеговой системы, но вызвал увеличение ее массы, мы провели исследования по влиянию кинетина на накопление массы корневой и побеговой систем в зависимости от уровня минерального питания. Данные расположены в таблицах 3 и 4.
Таблица 3 Влияние кинетина на массу побеговой системы 10-ти проростков пшеницы в зависимости от уровня калийного питания (мг).
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 0,830±0,022 | 0,843±0,024 | 0,886±0,051 | 0,907±0,098 | |||
| 0,904±0,057 | 0,922±0,101 | 1,056±0,106 | 1,234±0,092 | |||
| 1,094±0,025 | 1,259±0,083 | 1,409±0,095 | 1,540±0,078 |
Таблица 4 Влияние кинетина на массу корневой системы 10-ти проростков пшеницы в зависимости от уровня калийного питания (мг)
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 760±3 | 681±18 | 740±17 | 742±8 | |||
| 770±18 | 741±76 | 796±8 | 770±17 | |||
| 830±46 | 996±10 | 822±58 | 825±68 | |||
| 983±11 | 1030±28 | 1014±32 | 1051±36 |
Анализируя таблицы 2 и 3 можно сделать вывод, что кинетин практически не повлиял на массу побеговой и корневой системы. Хотя можно отметить незначительный рост массы побеговой системы у 11-ти дневных проростков.
Как и в опытах с калием, влияние кинетина изучалось и на интенсивность дыхания и фотосинтеза. Данные, полученные в результате опыта приведены в таблицах 5 и 6.
Таблица 5 Влияние кинетина на интенсивность дыхания 10-ти проростков пшеницы в зависимости от уровня калийного питания (мкл O2 / гч)
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 450±68 | 510±74 | 530±125 | 605±130 | |||
| 678±81 | 755±44 | 948±15 | 1040±10 | |||
| 949±165 | 903±233 | 999±216 | 1075±227 | |||
| 1500±66 | 1648±44 | 1720±53 | 1833±26 |
Таблица 6 Влияние кинетина на интенсивность фотосинтеза 10-ти проростков пшеницы в зависимости от уровня калийного питания (мкл O2 / гч).
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 620±83 | 708±4 | 685±15 | 739±25 | |||
| 698±76 | 720±138 | 734±79 | 821±286 | |||
| 948±166 | 1180±107 | 999±216 | 1775±133 | |||
| 1500±144 | 1538±126 | 1720±120 | 2220±159 |
Из таблиц 5 и 6 видно, что кинетин усиливает процессы дыхания и фотосинтеза. Интенсивность дыхания в отсутствии калия увеличилось на 11%, а на полной питательной смеси – на10%. Интенсивность фотосинтеза в отсутствии калия увеличивается на 11%, а на ППС на 30%. Усиление процесса фотосинтеза связано с увеличением содержания хлорофилла под влиянием кинетина.
И в таблицах 7 и 8 приведены результаты опытов по влиянию кинетина на содержание в проростках сахаров и хлорофилла.
Таблица 7 Влияние кинетина на содержание хлорофилла 10-ти проростков пшеницы в зависимости от уровня калийного питания (мг/ч).
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 0,113±0,11 | 0,207±0,11 | 0,268±0,01 | 0,481±0,042 | |||
| 0,478±0,05 | 0,577±0,04 | 0,547±0,04 | 0,620±0,04 | |||
| 0,325±0,02 | 0,434±0,02 | 0,419±0,003 | 0,476±0,005 | |||
| 0,389±0,01 | 0,487±0,013 | 0,429±0,01 | 0,494±0,01 |
Таблица 8 Влияние кинетина на содержание сахаров 10-ти проростков пшеницы в зависимости от уровня калийного питания (мг/г сырого веса)
| Возраст, дн. | NP | NP + КН | % | NPK | NPK + КН | % |
| 5,614±1,5 | 4,533±1,23 | 3,765±0,88 | 2,211±0,4 | |||
| 0,374±0,24 | 0,430±0,32 | 0,845±0,03 | 0,889±0,01 | |||
| 1,167±0,2 | 1,487±0,2 | 0,959±0,01 | 1,148±0,03 | |||
| 0,770±0,1 | 0,886±0,1 | 0,983±0,04 | 1,252±0,02 |
Аналогичная картина наблюдается и по уровню содержания сахаров и хлорофилла, которое под влиянием кинетина тоже увеличивается.
Содержание сахаров в отсутствии калия увеличивается на 16%, а на ППС на 17%. Хотя у проростков в возрасте 4-х дней содержание сахаров уменьшается, т.к. при переходе от гетеротрофного питания к автотрофному усиливается дыхание проростков. Это хорошо видно в таблице 5. В возрасте 6, 8,10 дней содержание сахаров под влиянием кинетина начинает увеличиваться, т.к. увеличивается интенсивность фотосинтеза.
Содержание хлорофилла в отсутствии калия увеличилось на 41%, а на ППС на 30%.
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на длину побеговой системы
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на массу побеговой системы
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на длину корневой системы
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на массу корневой системы
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на интенсивность дыхания
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на интенсивность фотосинтеза
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на содержание хлорофилла
Диаграмма влияния цитокинина и калия
на содержание сахаров
4.3 Выводы
1. Рост растений пшеницы на ППС максимальный. Исключение калия из питательной смеси практически не приводит к изменению роста растений и снижению массы, т.к эти изменения очень не значительны. Влияние калия в ПС сказывается только на увеличении массы надземной части проростков.
2. Под влиянием кинетина увеличение накопления массы проростков практически не наблюдается. В то же время присутствие кинетина значительно влияет на увеличение интенсивности дыхания и фотосинтеза, содержания сахаров и хлорофилла.
3. Влияние кинетина оказывается наиболее эффективным при недостатке калия, что вероятно связано с тем, что кинетин компенсирует недостаток калия в питательной среде. Отсюда можно сделать предположение, что кинетин и калий возможно влияют на одни стороны изучаемых процессов.
5. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Артамонов В.И. “Учебные записки МОПИ им.Крупской”, 1967.
2. Артамонов В.И. “Физиология растений”, 1966.
3. Ващенко И.М. “Основы сельского хозяйства”, 1987.
4. Ветшина В.В. “Влияние стимуляторов роста и микроэлементов на урожай карликовых бобов” // Бюл. Гл. ботан. сада, 1963.
5. Верзилов В.Ф. “Регуляторы роста и их применение в растениеводстве”, М., Наука, 1971.
6. Гамбург К.З. “Регуляторы роста и рост растений”. // М., Наука,1964.
7. Гамбург К.З. “Фитогормоны и клетки”. // М., Наука, 1970.
8. Головко Т.К. “Дыхание растений. Физиологические аспекты”.
9. Дерфлинг К. “Гормоны растений”, 1985.
10. Доклады РАСХН, 1997 №2 с 17-18.
11. Доклады АН РАН, 1997 т.353 №2 с 261-263.
12. Жарикова А.М. “Питание яровой пшеницы калием из удобрений и почвы”. Весн. АН БССР, 1970.
13. Заманова А.П. “Эффективность применения орг. и мин. удобрений совместно с цитокининами на рост, развитие и урожайность виноградной лозы”. Автореф. диссерт.... канд. биол. наук.
14. Зединг Г. “ Ростовые вещества растений”, М., изд-во Иностранная литература, 1955.
15. Кулаева О.Н. “Цитокинины, их структура и функции”. М., Наука, 1973.
16. Кулаева О.Н. “Гормональная регуляция физиологических процессов у растений на уровне синтеза РНК и бнлка”. М., 1982.
17. Морозов А.С. “Физиологические основы питания сельскохозяйственных растений”. // Сборник статей - М., 1983.
18. Маховская М.А. “Влияние физиологически активных веществ на фотосинтез”. // Автореф. канд. дис.... Киев, 1965.
19. Мамедов З.И. “Питание и урожай с/х растений”. АН Азербайджан, 1991 год.
20. Овсянникова Е.Н. “Особенности гормональной регуляции ростовых поцессов у растений огурца”, В сб.: Физиологические основы ростовых процессов, М., МОПИ, 1986.
21. Петербургский А.В. “Агрохимия и физиология питания растения”.
изд. 2-е, перераб. - М., Россельхозиздат, 1981.
22. Похлебаев С.М. “Изменение функциональной активности хлоропластов ячменя и пшеницыпод действием цитокинина”. Доклады ВАСХНИЛ, 1981.
23. Полевой В.В. “Фитогормоны”. Л., ЛГУ, 1982.
24. Полевой В.В. “Физиология растений”. М., Высшая школа, 1989.
25. // Прикладная биохимия и микробиология, 1993, т29 вып. 5
с 644-674.
26. // Прикладная биохимия и микробиология, 1994, т30 вып. 2 с 284-291.
27. Пушкина Г.П. “Влияние гибберелина икинетина на процесс синтеза и разрушения хлорофилла в проростках кукурузы”, М., МОПИ, 1973.
28. Ростунов А.А. “Влияние фитогормонов на поступление ионов в зависимости от уровня минерального питания”. // Межвузовский сборник научных трудов, МОПИ, 1988.
29. Ростунов А.А. “Влияние азотного питания и фитогормонов на физиологические процессы и рост двух сортов озимой пшеницы разной продуктивности”. М., 1990.
30. Соколов А.В. “Агрохимия калия”. М., АН СССР, 1950.
31. Ситникова О.А., Гриненко О.А., Силкова Л.Г. “ Регуляторы роста и их действие на растения”. М., МОПИ, 1967.
32. Сивцова А.М. “Рольфитогормонов в реакции растений на уровень минерального питания”. // Автореф. дис.... канд. биол. наук, / ТСХА - М., 1993.
33. // Физиология растений, 1993 т40 №6 с 893-897.
34. // Физиология и биохимия культурных растений,1995 т27 №1-2 с 31-35.
35. // Физиология и биохимия культурных растений, 1997 т29 №3 с 220-225.
36. // Физиология растений, 1994 т41 №3 с 448-459.
37.// Физиология растений, 1982 т29 вып.3 с 502-507.
38. Физиология и биохимия культурных растений, 1999 т31 №1 с 53-60.
39. Хвойка Людовит “Цитокинины и ауксины в регуляции роста растений”.
40. Хоменко А.Д. “Корневое минеральное питание и продуктивность растений”. Киев, Наукова думка, 1976.
41. Чайлахян М.Х., Некрасова Т.В. “Влияние веществ высокой физиологической активности на преодоление полярности у черенков лимона”. М., ДАН СССР, 1958.
42. Чуйкова Л.В. “Особенности физиологического действия регуляторов роста при опрыскивании полевых культур в целях повышения их продуктивности”. Автореф. дис.... канд. биол. наук. Ворлнеж, 1964.
43. Чуйкова Л.В. “Влияние регуляторов роста на физиологические процессы и урожай сахарной свеклы”. // Регуляторы роста растений, Воронеж, 1964.
44. Чуйкова Л.В. “Влияние регуляторов роста на физиолого-биохимические процессы и продуктивность кукурузы”, В сб.: Регуляторы роста растений, Воронеж, 1964.
45. Эрдели Г.С. “Влияние регуляторов роста на продуктивность и некоторые физиологические процессы подсолнечника”. В сб. Регуляторы роста растений, Воронеж, ВГУ, 1964.
46. Якушкина Н.И. “Повышение эффективности минеральных удобрений при помощи регуляторов роста”. // Физиологическое обоснование системы питания растений, М., НаукаБ 1964.
47. Якушкина Н.И. “Фитогормоны и их действие на растение”. М., 1982 год.
48. Якушкина Н.И. “Физиология растений”, М., Просвящение, 1980.
49. Якушкина Н.И., Похлебаев С.М. “Особенности фосфорилирования хлоропластов, выделенных и обработанных фитогормонами листьев ячменя и пшеницы”, Физиология растений т29, вып. 3, 1982.
50. Якушкина Н.И., Пушкина Г.П. “Изменение интенсивности фосфорилирования в проростках кукурузы под действием гибберелина и кинетина”, Физиология растений т22, вып. 6, 1975.