Статья: Влияние полимерных рострегуляторов на морфофизиологические параметры риса в условиях засоления

Статья по теме:

Влияние полимерных рострегуляторов на морфофизиологические параметры риса в условиях засоления

Третьякова Ольга Ивановна

Макарова Наталья Анатольевна

Доценко Сергей Павлович

Кубань является основным районом производства риса в России, где сосредоточено более половины его площадей. В настоящее время рисоводство на Кубани, как и в целом по Российской федерации, переживает определенные трудности. Повышение эффективности отрасли возможно лишь за счет соблюдения научно обоснованных и экологически сбалансированных технологий возделывания риса, максимально учитывающих особенности почвенно-климатических условий. В Краснодарском крае, только в дельте реки Кубань, насчитывается более 160 тыс. га засоленных почв. Использование их в рисосеянии дает возможность получать дополнительные урожаи зерна, создает предпосылки для возделывания других сельскохозяйственных культур. Значительное различие потенциальной продуктивности и получаемой урожайности свидетельствует о неполном использовании биологических возможностей рисового растения. Изыскание новых экологически чистых способов повышения продуктивности культуры на засоленных почвах и их сочетание с традиционными приемами имеет большое значение. Одним из возможных способов повышения урожайности риса является применение экологически чистых регуляторов роста, обеспечивающих высокое качество продукции, позволяющих усиливать хозяйственно ценные признаки и свойства растений в пределах нормы реакции организма, обусловленной генотипом, и, таким образом, повышать продуктивность растений.

Необходимость решения этих вопросов определила направление наших исследований, в ходе которых проводили испытание новых физиологически активных и экологически безопасных веществ -полимерных рострегуляторов-плёнкообразователей (ПОР) - с целью повышения продуктивности риса на засоленных землях. В соответствии с поставленной целью основными задачами настоящего исследования были: выявление в лабораторных условиях оптимальных концентраций изучаемых веществ, применяемых для предпосевной обработки семян, исследование реакции фотосинтетического аппарата растений на предпосевную обработку семян и условия минерального питания, установление влияния оптимальной концентрации вещества на элементы структуры урожая.

Методика исследований. Объектом исследований в лабораторном и вегетационном опытах являлись растения риса (OryzasativaL.) сорта Спальчик, включенного в список наиболее ценных сортов [1], являющегося отечественным стандартом солеустойчивости [2]. Семена риса сорта Спальчик обрабатывали растворами поливинилового спирта (ПВС) и сополимера акриламида, акриловой кислоты и триакрилоил-гексагидро-1,3,5- сим-триазина (СПАК). Приведенные полимеры способны при температуре ниже 12^оС лишь набухать, а при повышении температуры и растворяться в воде. Обработку семян проводили из расчета 10 л раствора на одну тонну семян. Использовали предварительно приготовленные растворы ПР и раствор гетероауксина. В лабораторных опытах проводили исследование влияния ПР на энергию прорастания и всхожесть семян риса, длину корней и надземной части проростков. Выращивание семян и подсчет параметров проводили согласно ГОСТу 12038-84 [3]. Проводили три серии опытов, каждая - в трехкратной повторности. Длину проростков и корней определяли, выращивая растения в почвенной культуре в растильнях. В качестве удобрений использовали карбамид, суперфосфат двойной и сульфат калия. Норма внесения N₁₂₀P₉₀K₆₀ [2]. Выращивание растений в условиях засоления проводили по методике Удовенко [4]. Для создания 0.2 %-ного засоления использовали хлорид натрия из расчета 2 г на 1 кг почвы. Определяли энергию прорастания и всхожесть как указано выше. На десятые сутки измеряли длину корней и надземной части проростков и их массу после высушивания при 105^оС до постоянной массы. Повторность вегетационного опыта трехкратная. Опыт проводили на вегетационной площадке в дендрарии КубГАУ. Рис выращивали в сосудах, вмещавших по 6 кг почвы по Удовенко [4]. Сев провели 10 мая 20012 года. К началу кущения оставили по 15 растений в каждом сосуде. Водный режим - укороченное затопление. В ходе вегетационного опыта определяли содержание фотосинтетических пигментов по Годневу [5] с помощью Specol -21 в фазы всходов и кущения в верхних полностью сформировавшихся листьях, в фазы цветения и молочной спелости - во флаговых листьях. Индукционные кривые замедленной флуоресценции (ИК ЗФ) регистрировали на установке с фосфороскопом по Третьякову Г.И. [9]. Время между возбуждающей вспышкой света, интенсивность которого равна 1.03*10⁵эрг*см^-2*с, и началом регистрации сигнала составляло 1,2 мс. Определяли показатели структуры урожая после достижения растениями риса полной спелости. Урожай зерна приводили к стандартной влажности. Математическую обработку данных об энергии прорастания, всхожести, длине и массе корней и надземной части, содержании фотосинтетеческих пигментов проводили методом дисперсионного анализа.

Результаты и их обсуждение. Одной из ключевых проблем при возделывании риса является получение дружных всходов. От её успешного решения зависит эффективность применения в процессе вегетации растений различных агротехнических приёмов. Поэтому при изучении влияния биологически активных веществ на рост и развитие растений сельскохозяйственных культур особое внимание уделяют изменению энергии прорастания и всхожести семян [7].

Нами установлено, что предпосевное замачивание семян растворами полимерных рострегуляторов (ПОР) оказывает стимулирующее действие на рост и развитие растений риса на начальных этапах: в исследуемом диапазоне концентраций ПВС и СПАК достоверно увеличивают по сравнению с контролем энергию прорастания и всхожесть, сухую массу корней и проростков, длину проростков (рис.1).

Рис. 1 - Влияние условий выращивания на длину десятидневных проростков риса сорта Спальчик (лабораторный опыт, 2012 г.): 1 - Контроль 6 - NaCl 0,2% + N₁₂₀P₉₀K₆₀2 - СПАК 0,001% 7 - N₁₂₀P₉₀K₆₀3 - Гетероауксин 0,001% 8 - СПАК 0,001% + N₁₂₀P₉₀K₆₀4 - NaCl 0,2% 9 - СПАК 0,001% + NaCl 0,2% + N₁₂₀P₉₀K₆₀5 - СПАК 0,001% + NaCl 0,2%Длина проростков в контрольном варианте принята за 100 %

Для ПВС оптимальной является концентрация 0,0005%, а для СПАК - 0,005%, в вариантах с которыми прибавка составила 81,3% и 84,8% соответственно. Действие СПАК превышает рострегулирующий эффект ПВС, что позволило в последующих экспериментах исследовать только действие первого. Прибавки к контролю изучаемых параметров в вариантах с ПОР выше, чем в варианте с гетероауксином.

Действие засоления на содержание фотосинтетических пигментов обусловлено временем действия солей, их концентрацией и весьма неоднозначно [8,9, 10, 11, 12]. Огромное влияние на содержание фотосинтетических пигментов оказывает уровень обеспечения элементами минерального питания [13].

На разных этапах онтогенеза риса абсолютное содержание пигментов в листьях и соотношение между отдельными вариантами опыта меняется (табл. 1). Максимальное содержание общего хлорофилла наблюдается в период интенсивного вегетативного роста - в фазу всходов и уменьшается к концу вегетации, что хорошо согласуется с [14]. Соотношение содержания хлорофилла между отдельными вариантами в значительной степени обусловлено наличием элементов минерального питания в почве. Так, в фазу всходов на неудобренном фоне СПАК и гетероауксин вызывают увеличение содержания хлорофилла (23,3 и 2,4% соответственно), а хлорид натрия - некоторое снижение (0,5%).

На удобренном фоне содержание общего хлорофилла превышает контрольное во всех вариантах, за исключением варианта, сочетающего обработку семян и засоление. В фазу молочной спелости картина меняется. На неудобренном фоне гетероауксин и СПАК уменьшают содержание общего хлорофилла по отношению к контролю, а хлорид натрия - увеличивает. На удобренном фоне происходит снижение этого показателя во всех вариантах. Некоторое увеличение обсуждаемого параметра при переходе от фазы цветения к фазе молочной спелости в вариантах с солью на неудобренном фоне свидетельствует, согласно [8], об адаптации растений к длительному воздействию солей. Вероятно, у молодых растений засоление субстрата заметно снижает продуктивность фотосинтеза, возможно, за счёт дисбаланса ионов в клетке [12], с возрастом же это явление проявляется слабее и даже приобретает обратный характер. Содержание каротиноидов в нашем эксперименте также снижалось в процессе вегетации растений от всходов до начала созревания. Соотношения между вариантами в фазу всходов повторяет таковое для хлорофиллов.

Таблица 1 - Содержание хлорофилла в листьях риса сорта Спальчик (2012 г.)

* - отклонение от контроля, %

Наши исследования (вегетационный опыт, 2012 г.) показали, что на параметры индукционных кривых замедленной флуоресценции (ИК ЗФ), измерение которых традиционно используют для изучения первичных реакций фотосинтеза, оказывают влияние все исследуемые условия внешней среды (таблица 2). В наших экспериментах первый максимум ИК ЗФ наблюдался только в виде плеча на кривой индукционного возрастания ЗФ, так как скорость оттока электронов от первичного акцептора фотосистемы II была велика [14]. Второй максимум ИК ЗФ возрастает в процессе вегетации от всходов до цветения, затем снижается к началу созревания во всех вариантах; следовательно, такой же динамике подвержена и величина протонного градиента на мембранах тилакоидов хлоропластов.

Таблица 2 - Влияние полимерного рострегулятора и условий выращивания на параметры индукционных кривых замедленной флуоресценции листьев риса сорта Спальчик (вегетационный опыт, 2012 г.)