Формування площі листкового апарату та вмісту пігментів у рослинах тритикале озимого за використання біологічних препаратів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Формування площі листкового апарату та вмісту пігментів у рослинах тритикале озимого за використання біологічних препаратів

В. В. Карпенко, здобувач третього (освітньо-наукового) рівня вищої освіти (доктор філософії)

У статті наведено результати досліджень стосовно впливу біологічних препаратів мікробного походження на формування площі листкового апарату тритикале озимого та вмісту в листках пігментів. Встановлено, що досліджувані препарати позитивно впливали як на формування площі листків, так і на вміст у них хлорофілів. Найбільшу площу листкового апарату рослини тритикале озимого формували за обприскування посівів Бактофітом на фоні обробки насіння перед сівбою Меланорізом, де показники у порівнянні з контролем зростали на 21-23 %. Ці ж варіанти досліду забезпечували у порівнянні з контролем найвищі показники вмісту хлорофілів: а -17-28 %, хлорофілу b - 9-17 %, а+b - 15-24 %.

Ключові слова: площа листкового апарату, вміст пігментів, біологічні препарати, тритикале озиме. площа листкового апарату меланоріз

Annotation

Вступ

Відповідно до сучасних теоретичних уявлень про механізми функціонування і взаємозв'язки донорно-акцепторної системи рослинних організмів, головними фізіолого-біохімічними процесами у рослині, від яких безпосередньо залежить забезпечення ефективності продукційного процесу, є інтенсивність процесу фотосинтезу, тобто синтезу і транспорту метаболітів. Головними показниками, що визначають інтенсивність фотосинтезу, є площа листкового апарату та вміст у ньому пігментів. Зростання цих показників позитивно впливає на реалізацію потенціалу рослинного організму, оскільки саме процес фотосинтезу забезпечує формування врожаю [1, 2].

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Розміри листкового апарату є прямопропорційними розвитку надземної вегетативної маси рослини, оскільки під час вегетаційного періоду переважну частку в біомасі складають саме листки. Головне завдання листкового апарату - це асиміляція СО2 та утворення органічної речовини під час фотосинтезу [3]. Величина фотосинтетично активної радіації, що засвоюється рослиною, знаходиться у тісному взаємозв'язку з динамікою формування та величиною листкової поверхні [ 4].

Розміри листкової поверхні посівів визначають інтенсивність поглинання вологи, елементів живлення та фотосинтетично-активної радіації. Внаслідок такого поєднання чинників посівами нагромаджується суха речовина, що є основою вегетативної маси та забезпечує кількісне формування урожаю [5].

Літературні дані свідчать [6, 7], що препарати біологічного походження значно впливають на продукційний процес сільськогосподарських культур і формування фотосинтетичного апарату. Проте, ефективність роботи листкового апарату залежить від низки пігментів, особливо зелених - хлорофілів а і b, за дефіциту яких виникає сповільнення інтенсивності фотосинтезу [8]. Встановлено, що хлорофіл а є основним пігментом у процесі фотосинтезу, а хлорофіл b - забезпечує підвищення світлозбиральної здатності пігментного комплексу в короткохвильовій ділянці червоного світла, разом вони забезпечують поглинання і перетворення енергії сонячних променів у енергію хімічних зв'язків [9].

Характерною ознакою пігментів у організмі рослин є їх динамічність, тобто їх вміст може змінюватися у залежності від пливу різноманітних зовнішніх чинників, у тому числі й застосування різного виду біологічно активних речовин. Літературні джерела свідчать, що у переважній більшості випадків біологічні препарати, у тому числі й мікробні, мають стимулювальний вплив на нагромадження рослинами хлорофілів та підвищення фотосинтетичної активності хлоропластів [10].

Мета статті - дослідити формування площі листкового апарату тритикале озимого та вмісту у ньому хлорофілів за використання біологічних препаратів мікробного походження.

Методика досліджень

Вивчення площі листкового апарату та вмісту у ньому пігментів виконували в польових і лабораторних умовах кафедри захисту і карантину рослин Уманського національного університету садівництва у 2021-2023 роках. Сорт тритикале озимого - Єлань (Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр'єва НААН та Волинська державна с.-г. дослідна станція). Насіння тритикале озимого за добу до висіву обробляли бактеріальними суспензіями біологічних препаратів мікробного походження: Меланоріз 1,0 л/т (Glomus sp., Aspergillus terreus, Trichoderma lignorum, Trichoderma viride, Bacillus macerans, Arthrobacter sp., Bacillus subtilis, Paenibacillus polymyxa, загальне число життєздатних клітин 2,5*10⁷ КУО/мл, оригінатор - ТОВ «Торговий дім «Бту-центр», Україна) та Біозлак 1,5 л/т (Pseudomonas aureofaciens BS1393, титр життєздатних клітин або спор не менше 2,0*10⁹ КУО/мл препарату, оригінатор - ТОВ «Біонасервіс плюс», Україна). У фазі повного кущіння посіви культури обробляли біологічним фунгіцидом Бактофіт у нормах 2,0; 2,5 і 3,0 л/га (Bacillus subtilis ІПМ-215, титр життєздатних клітин або спор не менше 2,0*10⁹ КУО/мл препарату, оригінатор - ТОВ «Біонасервіс плюс», Україна).

Досліди закладали на чорноземі опідзоленому важкосуглинковому на лесі, який характеризується задовільним забезпеченням поживними елементами [11].

Площу листкового апарату рослин тритикале озимого визначали відповідно до загальноприйнятих методик [12]. Вміст у листках хлорофілів а і b та їх суму досліджували спектрофотометричним методом за допомогою спектрофотометра Leki SS1104 за довжини хвиль, що відповідала максимумам спектрів поглинання досліджуваних пігментів у відповідному розчиннику [12]. Статистичну обробку отриманих результатів виконували в програмі Microsoft Office Excel.

Результати досліджень

Визначення площі листкового апарату тритикале озимого показало, що у фазі появи прапорцевого листка у 2021 році за передпосівної обробки насіння тритикале озимого мікробними препаратами (МБП) Меланоріз і Біозлак площа листків тритикале перевищувала показники контрольного варіанту на 3,7 та 1,2 см²/рослину відповідно (табл. 1).

Табл. 1. Формування площі листкового апарату тритикале озимого за використання МБП Меланоріз, Біозлак та Бактофіт (фаза появи прапорцевого листка, см²/рослину)

За посходового внесення Бактофіту у нормах 2,0; 2,5 і 3,0 л/га простежувалася тенденція до зростання площі листкового апарату відносно контролю на 2,4; 3,9 і 7,0 см²/рослину відповідно до норм біофунгіциду.

Значно активніший вплив на формування листкового апарату мало застосування наведених норм Бактофіту по фону бактеризації насіння Біозлаком, що сприяло зростанню площі листків проти контрольного варіанту досліду відповідно до норм біофунгіциду на 5,1; 5,9 та 7,5 см²/рослину.

Найбільш ефективним серед усіх варіантів досліду щодо формування розмірів листкової поверхні виявилося використання Бактофіту по фону обробки насіння Меланорізом, що сприяло збільшенню листкового апарату культури порівняно з контролем на 8,0-11,7 см²/рослину відповідно до норм біофунгіциду.

Аналогічна закономірність між видом і способом застосування МБП відмічалась і в наступні роки досліджень. Найбільшу площу листкового апарату було відмічено за використання Бактофіту по фону обробки насіння Меланорізом, що перевищувало контроль на 7,8-11,2 у 2022 році та на 7,6

8,5 см²/рослину - у 2023 році відповідно до норм застосування Бактофіту.

Позитивний вплив МБП на наростання площі листкового апарату тритикале озимого був зумовлений сумарною дією чинників: фітоценотичного, що полягав у покращенні ростових процесів; фізіолого-біохімічного, який реалізувався через біологічно активні речовини, що синтезуються мікроорганізмами та завдяки яким покращувався фітосанітарний стан посівів, підвищувалась функціональна активність і продуктивність листкового апарату.

За визначення вмісту фотосинтетичних пігментів у фазі появи прапорцевого листка, у середньому за роки досліджень, за передпосівної обробки насіння тритикале озимого мікробними препаратами Меланоріз та Біозлак простежувалася тенденція до збільшення вмісту фотосинтетичних пігментів, зокрема, вміст хлорофілу а проти контрольного варіанту збільшувався на 0,14 і 0,12 відповідно; хлорофілу b - на 0,04 і 0,03; суми хлорофілів (а+b) - на 0,17 і 0,15 мг/г сирої речовини (рис. 1).

Обробка посівів тритикале озимого Бактофітом у нормах 2,0; 2,5 і 3,0 л/га сприяла посиленню накопичення фотосинтетичних пігментів. Так, порівняно з контрольним варіантом досліду вміст хлорофілу а підвищувався на 0,13; 0,19 і 0,28; хлорофілу b - на 0,03; 0,04 і 0,06; суми хлорофілів (а+b) - на 0,16; 0,23 і 0,34 мг/г сирої речовини відповідно до норм біофунгіциду.

Більшу ефективність щодо накопичення пігментів виявила бактеризація насіння тритикале озимого мікробними препаратами з наступним обприскуванням посівів біофунгіцидом у досліджуваних нормах. Зокрема, застосування Бактофіту на фоні обробки насіння Біозлаком сприяла зростанню вмісту хлорофілу а порівняно з контролем на 0,22; 0,34 і 0,42; хлорофілу b - на 0,05; 0,08 і 0,9; суми хлорофілів (а+b) - на 0,27; 0,41 і 0,51 мг/г сирої речовини відповідно до норм Бактофіту.

Серед усіх варіантів досліду найбільш сприятливі умови щодо нагромадження фотосинтетичних пігментів було відмічено за обприскування посівів Бактофітом (2,0; 2,5 і 3,0 л/га) на фоні передпосівної бактеризації насіння тритикале озимого мікробним препаратом Меланоріз.

Рис. 1. Вміст фотосинтетичних пігментів у листках тритикале озимого у

НІР05 0,07-0,08 ^{ви п} НІР05 0,02 0,о3 ^истК ШР05ОД0-О, 11 *

1. Без застосування біологічних препаратів (контроль); 2. Меланоріз 1,0 л/т;

3. Біозлак 1,5 л/т; 4. Бактофіт 2,0 л/га; 5. Бактофіт 2,5 л/га;

6. Бактофіт 3,0 л/га; 7. Біозлак 1,5 л/т + Бактофіт 2,0 л/га; 8. Біозлак 1,5 л/т + Бактофіт 2,5 л/га; 9. Біозлак 1,5 л/т + Бактофіт 3,0 л/га; 10. Меланоріз 1,0 л/т + Бактофіт 2,0 л/га.

11. Меланоріз 1,0 л/т + Бактофіт 2,5 л/га;

12. Меланоріз 1,0 л/т + Бактофіт 3,0 л/га

У цих варіантах досліду простежувалась тенденція до підвищення вмісту хлорофілу а проти контролю на 0,31; 0,41 і 0,49; хлорофілу b - на 0,07; 0,09 і 0,11; суми хлорофілів (а+b) - на 0,39; 0,51 і 0,60 мг/г сирої речовини відповідно до норм біофунгіциду.

Значне зростання вмісту фотосинтетичних пігментів у листках тритикале озимого за впливу досліджуваних мікробних препаратів пояснюється впливом біологічно активних речовин, що синтезуються мікроорганізмами, складовими препаратів, безпосередньо на синтез пігментів. Водночас ризосферна мікробіота сприяє покращенню надходження азоту в рослини, який є однією з головних складових зелених пігментів та каротиноїдів.

Висновки

Таким чином, аналіз одержаних експериментальних даних показав, що застосування біологічних препаратів мікробного походження для обробки насіння та посходового внесення значно впливає на формування показників площі листкового апарату тритикале озимого та вмісту у ньому хлорофілів, проте найбільш істотні прирости площі листкового апарату відмічаються за обприскування посівів Бактофітом по фону обробки насіння перед сівбою Меланорізом, де порівняно з контролем площа листків зростала на 21-23 %, вмісту у них хлорофілу а - на 17-28 %, хлорофілу b - на 9-17 %, суми хлорофілів (а+b) - на 15-24 відповідно до норм Бактофіту.

Література:

1. Заєць С. О., Кисіль Л. Б. Фотосинтетична діяльність рослин і врожайність зерна ячменю озимого (Hordeum vulgare L.) залежно від сорту, строків сівби та регуляторів росту. Біоресурси і природокористування. 2019. №1-2(11). С. 89-97.

2. Буйна О. І., Буйний О. В., Рогач В. В, Кур'ята В. Г. Вплив регуляторів росту рослин з протилежним напрямком дії на морфогенез, листковий апарат та продуктивність томатів. Таврійський науковий вісник. 2018. № 1 (100). С. 14-24.

3. Соколовська-Сергієнко О. Г., Прядкіна Г. О., Капітанська О. С. Активність фотосинтетичного апарату та продуктивність озимої пшениці за обробки хелатованим мікродобривом і стимулятором росту. Фізіологія рослин і генетика. 2015. №4. С. 321-329.

4. Когут І. М. Площа листової поверхні та фотосинтетичний потенціал

рослин озимої пшениці залежно від попередників та сорту. Наукові конференції. Соціум. Наука. Культура. (28-30.01.2014). 2014. Режим доступу до ресурсу:https://www.int-konf.org/uk/2014/sotsium-nauka-kultura-28-30-01-2014-

r/708-kandidat-s-g-nauk-kogut-i-m-ploshcha-listovoji-poverkhni-ta-fotosintetichnij- potentsial-roslin-ozimoji-pshenitsi-zalezhno-vid-poperednikiv-ta-sortu niy-potencal- roslin-ozimoyi-pshenic-zalezhno-vdpoperednikv-ta-sortu.html

5. Овчарук В. І., Овчарук О. В., Гаврилянчик Р. Ю., Каленчук Я. В., Околодько Ю. В. Агроекологічні особливості формування фотосинтетичних показників квасолі звичайної. Вісник Черкаського університету. Серія біологічна. 2011. Вип. 204. С. 131-136.

6. Карпенко В. П., Притуляк Р. М., Даценко А. А. Формування площі листкового апарату й урожайності посівів гречки в умовах Правобережного Лісостепу України. Вісник Уманського національного університету садівництва. 2020. №1. 17-20.

7. Каленська С. М., Новицька Н. В., Джемесюк О. В. Формування площі листкової поверхні сої під впливом інокуляції та підживлення. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2016. №3. С. 6-10.

8. Roca M., Chen K., Perez-Galvez A. Chlorophylls. Handbook on natural pigments in food and beverages. 2016. P. 125-158.

9. Kutasy E., Csajbok J., Hunyadi Borbely E. Relations between yield and photosynthetic activity of winter wheat varieties. Cereal research communications. 2005. Vol. 33, № 1. P. 173-176.

10. Карпенко В. П., Бойко Я. О. Стан пігментної системи гороху озимого за використання гербіциду МаксіМокс, регулятора росту рослин Агріфлекс Аміно та мікробного препарату Оптімайз Пульс. Таврійський науковий вісник. 2019. № 10б. С. 79-87.

11. Господаренко Г. М., Любич В. В., Черно О. Д. Вплив вапнування та мінеральних добрив на врожайність пшениці озимої на чорноземі опідзоленому. Вісник Уманського НУС. 2022. №1. С. 32-36.

2003. Грицаєнко З. М., Грицаєнко А. О., Карпенко В. П. Методи біологічних та агрохімічних досліджень рослин і ґрунтів. К.: ЗАТ «Нічлава».320 с.

References:

1. Zaiets, S. O., Kysil, L. B. (2019). Photosynthetic activity of plants and grain yield of winter barley (Hordeum vulgare L.) Depending on the variety, sowing dates and growth regulators. Biological Resources & Nature Management, no. 11, рр. 89-97. (in Ukrainian).

2. Buina, O. I., Buinyi, O. V., Rogach, V. V., Kuryata, V. G. (2018). Influence of plant growth regulators with the reverse effect on morphogenesis, leaf apparatus and productivity of tomatoes. Taurian Scientific Bulletin, no. 100, рр. 14

24. (in Ukrainian).

3. Sokolovska-Sergiienko, O. G., Priadkina, G. O., Kapitanska, O. S. (2015). Activity of photosynthetic apparatus and productivity in winter wheat treated by chelated microfertilizer and growth stimulator. Plant physiology and genetics, no. 4, рр. 321-329. (in Ukrainian).

4. Kogut, I. M. (2014). Leaf surface area and photosynthetic potential of winter wheat plants depending on the predecessors and variety. Scientific conferences. Society. Science. Culture. Odesa, 2014. Available at https://www.int- konf.org/uk/2014/sotsium-nauka-kultura-28-30-01-2014-r/708-kandidat-s-g-nauk- kogut-i-m-ploshcha-listovoji-poverkhni-ta-fotosintetichnij-potentsial-roslin-ozimoji- pshenitsi-zalezhno-vid-poperednikiv-ta-sortu (Accessed October 28, 201123). (in Ukrainian).

5. Ovcharuk, V. I., Ovcharuk, O. V., Gavrilyanchyk, R. Yu., Kalenchuk, Y. V., Okolodko, Yu. V. (2011). Agroecological features of the formation of photosynthetic indicators of common beans. Bulletin of Cherkasy University, no. 204, рр. 131-136. (in Ukrainian).

6. Karpenko, V. P., Prytulyak, R. M., Datsenko, A. A. (2020). The formation of leaf area and yield of buckwheat crops under the conditions of the Right-Bank Forest Steppe of Ukraine. Bulletin of the Uman National University of Horticulture, no. 1, рр. 17-20. (in Ukrainian).

7. Kalenska, S. M., Novytska, N. V., Dzhemesyuk, O. V. (2016). Formation of leaf surface under the influence of soybean inoculation and feed. Bulletin of Poltava SAA, no. 3, рр. 6-10. (in Ukrainian).

8. Roca M., Chen K., Perez-Galvez A. (2016). Chlorophylls. Handbook on natural pigments in food and beverages, рр. 125-158.

9. Kutasy, E., Csajbok, J., Hunyadi Borbely, E. (2005). Relations between yield and photosynthetic activity of winter wheat varieties. Cereal research communications, no. 1, рр. 173-176.

10. Karpenko, V. P., Boiko, Y. O. (2019). Status of the pigment system of winter pea under the use of her- bicide MaxiMox, plant growth regulator Agriflex Amino and microbial product Optimize Pulse. Taurian Scientific Bulletin, no. 106, рр. 79-87. (in Ukrainian).

11. Hospogarenko, H. M., Liubych, V. V., Cherno, O. D. (2022). Influence of limestone and mineral fertilizers on yield of winter wheat on on chernozem podzolic. Bulletin of the Uman National University of Horticulture, no. 1, рр. 32-36. (in Ukrainian).

12. Hrytsaenko, Z. M., Hrytsaenko, A. O., Karpenko, V. P. (2003). Methods of biological and agrochemical research of plants and soils. K.: Nichlava CJSC, 320 p. (in Ukrainian).

Размещено на Allbest.ru