Влияние обработки семян тетраминодифенилоксидом на изменение эколого-морфологических признаков растений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние обработки семян тетраминодифенилоксидом на изменение эколого-морфологических признаков растений

Чайка Н.И., Доктор сельскохозяйственных наук, доктор философии; Непран И.В. Кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Харьковский национальный аграрный университет им. В.В. Докучаева

Аннотация

Представлены результаты исследований, где было изучено влияние обработки семян тетраминодифенилоксидом на изменение морфологических процессов растений. Обработка тетраминодифенилоксидом в исследуемых концентрациях, негативно сказывалась на первоначальных этапах вегетации, но при этом никаких мутаций не вызывало, что не скажешь за более поздние этапы роста, а именно способствованию стимулированию развития растений основных показателей роста, что дало возможность повысить урожай культур.

Ключевые слова: морфологические признаки растений, тетраминодифенилоксид, стимулятор роста растений, гумат+7, янтарная кислота.

Annotation

The influence of seeds treatment with tetraminodiphenyloxide on the change of the ecological and morphological signs of the plants

Chaika N.I., Doctor of Agricultural Sciences, Doctor of Philosophy; Nepran I.V., Associate Professor, Candidate of Agricultural Sciences Kharkiv National Agrarian University named after V. V.Dokuchayev

The results of the investigations in which the influence of seeds treatment with tetraminodiphenyloxide on the change of morphological processes of the plants has been studied are presented. The treatment with tetraminodiphenyloxide in the investigated concentrations had negative consequences at the initial stages of vegetative activity , but didn't cause any mutations which cannot be said about the later stages of growth, namely to promote the stimulation of the plants development of the main growth indicators, which made it possible to increase the yield of crops.

Keywords: morphological features of plants, tetraminodiphenyloxide, plant growth simulator, humate +7, succinic acid.

растение реагент фитомасса морфологический

Постановка проблемы

В системе мероприятий, направленных на получение высоких устойчивых урожаев сельскохозяйственных культу, важнейшее место принадлежит повышению эффективности использования земли, плодородия почвы, расширенное его восстановление. Внедрение научно-обоснованных систем земледелия, их интенсификация, повышение культуры земледелия, на современном этапе не возможно без выполнения норм по ограничению антропогенного вмешательства в экологические условия почвы и соблюдения мероприятий по охране земель.

Длительное применение комплекса средств химизации в полеводстве увеличивает нагрузку препаратов на единицу площади, что чревато накоплением их остаточного количества, которое оказывает отрицательные воздействия на окружающую среду, а также на качество сельскохозяйственной продукции [1]. Интенсификация современного сельскохозяйственного производства невозможна без комплексного подхода к подбору удобрений, средств защиты и стимуляторов роста растений. В качестве стимуляторов роста в сельском хозяйстве используют как индивидуальные соединения, так и композиции, содержащие в своем составе стимулирующие вещества как растительного происхождения, которые созданы на основе гормонов роста: абсцизинов, ауксинов, цитокининов, гиббереллинов и др., так и получаемые в результате химических процессов. В последнее время получил распространение и вполне эффективно используется стимулятор корнеобразования и роста растений эпин, созданный на основе эпибрассинолида [2].

Особое внимание следует уделить факту, что гармональные препараты содержат вещества, являющиеся гармонами роста не только для растений, но и для насекомых, а также высших животных, включая человека. Проведенные исследования по вопросам токсикологии и экологии показали, что химические соединения, используемых в сельскохозяйственном производстве препаратов, могут длительный период сохраняться в почве, вызывая не только токсичное, но и эмбриогенное, мутагенное, концерогенное и тератогенное влияние на растения, животных и человека [3].

Цель статьи. Работая над расширением ассортимента высокоэффективных стимуляторов роста растений, мы поставили задачу изучить действие обработки семян растений тетраминодифенилоксидом. Данные о применении его в сельскохозяйственном производстве отсутствуют. Поэтому целью наших исследований было изучение влияния обработки семян тетраминодифенилоксидом на изменение морфологических процессов растений.

Материалы и методы исследований

Исследования проводили в лабораторных условиях Харьковского НАУ им. В.В. Докучаева и полевых условиях агрофирмы «Агротис» в Марьинском районе Донецкой области. Почвенный покров участка представлен черноземом обыкновенным. В качестве объектов исследований использовали посевы ячменя посевного (Hordeum sativum L.) разновидность паллидум, озимой пшеницы (Triticum aestivum L.). В качестве стимуляторов использовали термостойкий ароматический полибензимидазол, 3,3',4,4'-тетраминодифенилоксид, получаемый с помощью реакций поликонденсации, применяемый для получения протонопроводящей мембраны [4]. Янтарную кислоту (бесцветные кристаллы, растворимые в воде и спирте). Гумат+7 - сочетание гуминовых кислот и семи дополнительных микроэлементов, усиливающих действие гуматов.

Материалами исследования были растения (среднее значение по десяти особям) семена ячменя посевного форма 1 и 2 и озимой пшеницы обработанных тетраминодифенилоксидом в концентрациях 0,01%; 0,1% и 0,5%. Для сравнения семена этих видов растений обрабатывали такой же концентрацией янтарной кислоты. Контролем служили семена соответствующих видов необработанные. Экспозиция при обработке семян составляла 12 часов. [5,6]. Повторность трехкратная. Для обработки семян в полевых опытах использовали 0,5 % для семян ячменя, а для озимой пшеницы в фазу прорастания 0,01 % тетраминодифенилоксида и 0,01% гумата +7. Отбор образцов производили в фазу отрастания, цветения, полной спелости у озимой пшеницы, в фазу кущения, колошения полной спелости у ячменя. Опыты проводили на делянках с площадью 20 м² на посевах озимой пшеницы и 2 м² на делянках ячменя. Повторность опыта четырехкратная. Размещение по повторностям - систематическое [7]. В период вегетации растений проводили замеры морфологических показателей стебля, листа, корня. Определяли продуктивность сухой массы надземной и подземной части растения, а также длину колоса, число семян с одного колоса, массу семян с одного колоса, массу 1000 семян.

Изложение основного материала. Обработку посевов озимой пшеницы производили в начале первой декады апреля при температуре воздуха 14^оС, температуре почвы на глубине 0 - 10 см - 18^оС, влажность почвы в этом горизонте соответствовала 15%, рН-7. В среднем одно растение достигало 14 см высоты, среднее число листьев равно 26 штук со средней длиной 8,5 см и шириной 0,46 см. Средняя площадь одной листовой пластинки составляла 2,54 см ² , а средняя листовая поверхность одного растения - 66,0 см² . На момент обработки средний вес сухой надземной массы растения равен 0,771 г, что составляло 25,44 г/м² . Средняя величина массы корней одного растения сформирована в горизонте 0-50 см, в воздушно-сухом состоянии равнялась 0,369 г. Для расчета эколого-биологической характеристики корневой системы применялись постоянные коэффициенты [8]. Общая масса корней, сформированная растением, разделялась на фракции (табл. 1).

Как видно из таблицы преобладает масса тонких корней, она составляет 93,5% всей массы и более 7 м длины корней. Отношение массы стебель-корень равно 2:1.

Таблица 1. Состояние корневой системы озимой пшеницы на момент обработки химическими веществами

Примечание: фракции - мм; Р - масса корней; % - процентное выражение массы корней; S - площадь поверхности корней, см²; L - длина корней, см²; N - насыщенность почвы корнями, %.

Растения в необработанных реактивами посевах реагировали на факторы окружающей среды, а получив дополнительный фактор от опрыскивания тетраминодифенилоксидом и гуматом +7, до конца вегетации прореагировали изменением морфологических особенностей. За исследуемый период мы вели наблюдения и замеры по двенадцати морфологическим особенностям. Если показатели выделенных особенностей у необработанных посевов принять за 100%, то выявленную изменчивость у обработанных растениях можно выразить в процентном отношении (табл. 2).

Таблица 2. Характеристика морфологических особенностей озимой пшеницы при обработке посевов реагентами

Согласно таблице, растения в обработанных реагентами посевах в фазу выхода в трубку прореагировали уменьшением высоты растения, длинны и ширины листовой пластинки. Так данные замеров высоты у растений обработанных тетраминодифенилоксидом фиксировали изменчивость к норме 89,5 %, по длине листа 92,8 %, по ширине листовой пластинки -- 89,2%. В варианте с гуматом+7 эти показатели ниже нормы. По показателю высоты растения уступают 18 % аналогичному показателю в варианте тетраминодифенилоксид и 10,3 % по показателю длины листа, но на 7,5 % превышают по ширине листа, что приводит к превышению на 2% по показателю площади листовой поверхности. Растения в варианте тетраминодифенилоксид по количеству колосьев на одном погонном метре превышают контроль на 66,2 %, на 60,6 % в варианте гумат+7%. Зато уступают 0,9% норме и 1,3% в варианте гумат+7 по массе 1000 семян и 14,1 % и 25,8 % по средней длине колоса соответствующих вариантов.

Растения в варианте с тетраминодифенилоксидом по фитомассе травостоя в фазу колошения уступали аналогичным показателям в вариантах контроль и гумат+7 (табл. 3).

В таблице представлены средние показатели сухой массы одного растения. Растения обработанные тетраминодифенилоксидом, lостигали массы 1,155 г, что на 0,053 г ниже чем в контроле и на 0,493 г ниже чем в варианте с гуматом+7, а превышение этого показателя почти на 1% в нижних горизонтах (от 0 - 5 до 15) в вариантах с реагентами, подтверждает задержку роста, как реакция растений на реагенты. На эту причину указывают исследования периодичности роста у растения ячменя.

Таблица 3. Распределение фитомассы травостоя озимой пшеницы по вертикальным горизонтам в фазу колошения

Согласно закону Ю. Сакса, скорость роста у растений увеличивается сначала медленно, а затем темпы роста возрастают, достигают максимального значения вновь снижаются [9].

Влияние обработки семян ячменя обеих форм тетраминодифенилоксидом и янтарной кислотой, по разному проявлялись на изменение морфологических особенностей растений на протяжении всего периода вегетации. Показатели морфологических особенностей растений ячменя F1 в фазу кущения в варианте тетраминодифенилоксид были ниже нормы на 1,9% по длине листовой пластинки и на 1,2 % по площади листовой пластинки (табл. 4). Средняя длина листовой пластинки в этом варианте была 8,93 см, тогда как в контроле -- 9,1 см. Средняя площадь листовой пластинки составила 4,2 см², в контроле - 4,25 см².

Растения в варианте янтарная кислота в этой фазе превосходили норму на 1,1 % по длине листовой пластинки и на 8% по площади листовой пластинки так как ширина листа была на 12,8% выше нормы. Средняя ширина листа в этом варианте была 0,7 см, в контроле - 0,62 см. Средняя длина листа -- 9,2 см. В фазу выхода в трубку у растений в варианте янтарная кислота активность роста несколько снизилась. Все показатели морфологических особенностей были ниже нормы. Ситуация несколько стабилизировалась в фазе колошения, однако в целом показатели морфологических особенностей уступали аналогичным с контроля. Изменчивость к норме по высоте растений в фазу выхода в трубку составляла 88,6%, в фазу колошения - 94,2%.

По площади листовой поверхности показатель вырос от 77,6% до 99,8%. Только в фазе созревания показатели морфологических особенностей колоса превышали норму на 5,1% по количеству зерен в колосе. Таким образом на протяжении всей вегетации роста растения в его развитии можно выделить фазу активного роста, адаптации и нормализации, что указывает на необходимость проведения дополнительных внекорневых опрыскиваний растений янтарной кислотой. В варианте с обработкой семян тетраминодифенилоксидом в фазу выхода в трубку рост растений стабилизировался. Показатель высоты растения приблизился к норме и становил 80,7%, показатель длины листа на 3,% был ниже аналогичного показателя с варианта янтарная кислота, а показатель ширины листовой пластинки превышал норму на 19,3% и на 31,8% аналогичный показатель с варианта янтарная кислота. В фазу колошения все растения по показателям морфологических особенностей превосходили норму и были выше аналогичных показателей с вариантами янтарная кислота (табл. 4).

Таблица 4. Характеристика морфологических особенностей ячменя F1 после обработки семян реагентами

Эта тенденция преобладания продолжалась и в фазе созревания. Вес зерна с колоса становил 2,05 г, что выше чем в контроле (2,03 г) и в варианте янтарная кислота (1,95 г). Показатель массы 1000 зерен на 5,7% был выше нормы и на 9,6 % выше чем с варианта янтарная кислота. Если растения в варианте с янтарной кислотой в фазе кущения не получили дополнительного стимулятора и были вынуждены в последующей фазе адаптироваться к условиям окружающей среды, то в варианте с тетраминодифенилоксидом на период вегетации растений характеризовался фазой адаптации, нормализации активной фазы, что вызвало превышение к норме показателей изменчивости генеративных и вегетативных органов. Такая комбинация прохождения фаз растением указывает на обработку семян высокой концентрацией тетраминодифенилоксидом для данного вида растений, но дальнейшее развитие растений и наблюдения за распределением фитомассы травостоя указывают на возможность применения тетраминодифенилоксида как стимулятора роста при изучении эффективных сочетаний обработок, а также использование его в качестве мутагена в селекционных опытах.

Для растений Fl характерной особенностью распределения фитомассы по горизонтали в установленных вариантах опыта было подтверждение выделенных нами фаз в процессе вегетации. По формированию фитомассы в фазу кущения выделялись растения в варианте янтарная кислота с показателем 0,091 г сухой массы одного растения, что выше чем в контроле - 0,077 г (табл. 5).

Таблица 5. Распределение фитомассы травостоя ячменя РХ по вертикальному горизонту, г.

В фазу выхода в трубку и колошения образцы растений с контроля превосходили по формированию фитомассы на 0,840г и 0,071 г образцы с варианта янтарная кислота, и на 0,904 г и 0,464 г соответственно фазам с варианта тетраминодифенилоксид. Преобладание показателей фитомассы в контроле над вариантами указывает на реакцию растений связанную с дополнительным влиянием реагентов в период вегетации. На это указывают и наблюдения за подземной частью растений ячменя. В варианте янтарная кислота наблюдалась тенденция увеличения массы подземной части растений в фазу кущения в 1,4 раза по сравнению с контролем и 1,2 раза с вариантом тетраминодифенилоксид (табл. 6).

Таблица 6. Характеристика корневой системы ячменя Рх в фазе кущения по вариантам

Примечание: фракции - мм, Р - масса корня, г; % - процентное выражение массы корней, см; S - площадь поверхности корней, см²; Ь - длина корней, см²; N - насыщенность почвы корнями,%.

Из сравниваемых нами вариантов максимальной величины поверхности и длины корней обнаружены у растений с варианта янтарная кислота. Так общий показатель поверхности корней растений ячменя Fl достигал 3,484 см². Корневая система имела общую протяженность 42,005 см, что на 9,578 см больше, чем у растения с контроля и на 5,048 см с варианта тетраминодифенилоксид. Однако, в фазе выхода в трубку ситуация с корневыми системами в вариантах поменялась. Стабильное прохождение фаз развития растениями в контроле позволило обнаружить максимальные величины поверхности длинны корней в этом варианте. Общая поверхность тонких корней ячменя Fl в контроле составила 66,4 см², в варианте янтарная кислота - 50,96 см², в варианте тетраминодифенилоксид - 47,55 см² (табл. 7).

Таблица 7. Характеристика корневой системы ячменя Fх в фазе выхода в трубку по вариантам

Примечание: фракции - мм; Р - масса корня, г; % % процентное выражение массы корней, S - поверхность корней , см2, Ь - длина корней, см, N - насыщенность почвы корнями, %.

Тонкие корни растений с контроля имеют наибольшую длинну. Если общая протяженность корневой системы равнялась 666,2 см, то на долю корешков самой тонкой фракции меньше 0,5 мм, что составляло почти 90,2%. Показатели общей протяженности корневой системы по другим вариантам были близкими и равнялись в варианте янтарная кислота 508,9 см и 474,2 см в варианте тетраминодифенилоксид, что подтверждает влияние реагентов на протяжении всей вегетации растения.

Таблица 8. Характеристика морфологических особенностей ячменя F2 после обработки семян реагентами

О том, что тетраминодифенилоксид можно использовать как стимулятор в посевах ячменя в эффективных концентрациях, указывают и наблюдения за посевами ячменя F2. Показатели морфологических особенностей данной формы ячменя в фазу колошения и фазу созревания в варианте тетраминодифенилоксид по изменчивости превосходили норму на 23,3 % по высоте растения, на 14 % по толщине стебля, на 26,5 % по длине листа, на 62,1 % по площади листовой поверхности, на 8,9 % по длине колоса (табл. 8). Растения ячменя F2 c варианта янтарная кислота, также превышали норму на 0,6 % по высоте, на 18,3 % по площади листовой поверхности, на 10,7 % по длине колоса. На стимулирующее рост растений ячменя F2 действие тетраминодифенилоксида, указывают значения определения их фитомассы. Показатели фитомассы растения ячменя F2 в фазе колошения превышали на 4,038 г аналогичные показатели у растения с контроля и на 1,629 г с варианта янтарная кислота (табл. 9). Причем в составе фитомассы на долю листьев припадает 21,9 %, что на 5,4 % выше, чем в варианте с янтарной кислотой и на 8 % выше чем контроле.

Таблица 9. Распределение фитомассы травостоя ячменя по вертикальном горизонте в фазу колошения, г

Выводы и предложения

Таким образом, проведенные исследования влияния обработки семян тетраминодифенилоксидом на морфологические показатели растений сельскохозяйственных культур позволили сделать следующие выводы:

1. Обработка тетраминодифенилоксидом семян ячменя посевного в концентрации 0,1% и 0,01% не вызывает эффект торможения роста, а в концентрации 0,01% стимулирует прорастание семян.

2. Однократное опрыскивание посевов озимой пшеницы в фазу отрастания тетраминодифенилоксидом в концентрации 0,01 % вызывало изменчивость морфологических особенностей в сторону превышения нормы по показателю количества колосьев на одном метре погонном, по всем остальным сравниваемым показателям изменчивости уступали норме и аналогичным показателям в варианте с янтарной кислотой.

3. Обработка семян ячменя посевного тетраминодифениоксидом в концентрации 0,5 % перед посевом, вызывает изменение морфологических особенностей растения на протяжении всего периода вегетации, причем показатели фиксировали превышение к норме весь период, исключая послевсходовый.

4. Изменение морфологических особенностей корневых систем растений под воздействием тетраминодифенилоксида выражено в увеличении доли фракции мелких корней, общей поверхности и длины.

Литература

1. Минеев В.Г., Павлов А.Н. Агрохимические основы повышения качества зерна/ В.Г. Минеев, А.Н. Павлов. - М.: Колос, 1981. - 288с.

2. Ренкова Л.В. Эпин и вегетативное размножение декоративных растений // Цветоводство. - № 3. - С. 16-12.

3. Петрухин И.В. Корма и кормовые добавки/ И.В. Петрухин. - М.: Росагропромиздат, 1989. - 20 с.

4. Лейкин А.Ю. Ароматические полибензимидазол для высотемпературных мембран/ А.Ю. Лейкин // автороферат диссертации на соискание канд. хим. н. - Москва, РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2009. -122 с.

5. Догадина М.А., Митренко Д.А. Влияние биокремний органического стимулятора роста растений. Мивал-Агро на продуктивность зерновых культур // Вестник. Орел Г АУ. - 2015 - № 3 (08). - С.24 -28.

6. Карманенко Н.М. Сортовая реакция зерновых культур на низкие температуры, условия закисления и ионы аммония // Сельскохозяйственная биология. - 2014. - №5. - С. 66-77.

7. Доспехов В.М. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). - М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

8. Узбек І.Х. Метод вивчення кореневих систем // Вісник аграрної науки. - 2002. - №10. - С. 27-30.

9. Панфилова О.Ф., Пильщиков Н.В., Фаттахова Н.Н. Практикум по физиологии и биохимии растений. - М.: РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева. 2012.- 50 с.

Размещено на Allbest.ru