Определение ответной реакции структуры листового аппарата некоторых ягодных культур на вносимые в почву химические вещества и комплексы в качестве мелиорантов

УДК 581.5:549.25/.28:634.7:581.41 2007Авторы: Кузнецов М.Н., Голышкин Л.В.

Неблагоприятное воздействие окружающей среды (засуха, низкие температуры, засоление, проникающая радиация, дефицит кислорода в почве и т.д.) приводят к нарушению функциональной деятельности растений, в частности, их фотосинтетического аппарата. Эти нарушения тем значительнее, чем выше напряженность экстремального фактора (Генкель,1973; Удовенко,1973). Следовательно, выявление ответных реакций растения на стрессовые факторы является закономерным и для основного органа фотосинтеза – листа – с множеством его структурных параметров. При этомпоследние также подразделяются на группы «быстрой » и более «глубинной» диагностики. Действительно, визуально определяемые параметры подобного типа (к примеру, устьица – первая; хлоропласты, митохондрии и т.д. - вторая группа) являются первично диагностическими в отношении определения связей по схеме «структура-адаптация»(Honda, 1971; Шабала, Войнов,1994). Эти же рассуждения относятся, в свете вышесказанного, и к связи«функция-адаптация», естественно, со своими специфическими параметрами (Вартапетян, 2005, 2006).

В нашей работе впервые, применительно к ягодным культурам, проведен морфо-цитологический анализ листа в связи с действием вносимых в почвупод испытуемые растения мелиорантов по принципу"действие - адаптивный ответ растения " (Жученко,1988).

Цель проделанного заключалась в адаптации и использовании схемы изменения и взаимодействия листовых параметров для ягодных культур при диагностике ответных реакций данных генотипов на действие мелиорантов как экологических факторов в условиях Орловской области; проведении отбора вариантов внутри каждой культуры, связанных с вносимыми в почву химическими веществами и комплексами.

Материал и методы исследования

Все опыты проведены в условиях ГНУ ВНИИСПК на делянках ягодных культур отдела агроэкологии в 2005 г.

В качестве объектов исследования служили максимально развитые листовые пластинки среднего яруса кустов черной смородины (с. Кипиана) и малины (с. Спутница), а также самые крупные листья земляники (сорта – Богема, Былинная и Мамочка). Онтогенетическая фаза развития растений – начало налива плодов. Материал фиксировали и проводили до изготовления постоянных цитологических препаратов с последующим анализом листовых параметров с помощью микроскопа Biolar (Польша) и микрометром типа K.Zeiss, Jena (Метод.указ.ВИР, 1981). В число отобранных параметров включены: площадь и толщина листа; площадь ксилемного элемента проводящей системы и устьица нижнего эпидермиса, а также площадь хлоропласта клетки губчатой паренхимы мезофилла. Основной руководящей концепцией изменения и взаимосвязи листовых параметров служила следующая схема, ранее разработанная для целого ряда иных культурных растений (Рис.1)(Абакумов,1998; Голышкин,1997,1999,2001; Golyshkin, 2001).

Контроль Благоприятно действующий фактор (+F)

Площадь листа
Толщина листа
Количество устьиц
Площадь устьица
Площадь основной жилки
Площадь клетки ксилемы
Объем хлоропласта
Объем крахма­льного
зерна семени
Общее содержание крахмала
<
>
>
>
>
 
Площадь листа
Толщина листа
Количество устьиц
Площадь устьица
Площадь основной жилки
Площадь клетки ксилемы
Объем хлоропласта
Объем крахма­льного зерна семени
Общее содержание крахмала
Рис.1. Схема взаимосвязей структурных параметров листа растений при благоприятно действующем факторе ( F+).

Результаты исследований

На основании проведенной микроморфометрии установлены числовые значения и взаимосвязь приведенных выше листовых параметров ягодных культур. Результаты этого отражены в таблицах 1-5.

1. Значение листовых параметров черной смородины сорта Кипиана
№ п/п
Вариант
Площадь листа, см2
Толщина листа, мкм
Площадь ксил. элем., мкм2
Площадь уст., мкм2
Площадь хлор. ГП, мкм2
1
Контроль
42,30
117,48
199,65
244,91
232,50
2
Известь 3 т/га
57,00
124,36
192,46
328,74
240,41
3
Цеолит 3 т/га
52,00
116,41
274,06
285,92
165,92
4
Цеолит 8 т/га
47,40
116,02
153,01
293,48
163,81
5
Цеолит 16т/га
49,80
115,70
170,12
276,28
190,11
6
Цеолит 24т/га
46,10
130,70
234,51
296,86
259,36
7
Цеолит3т/га+ известь3т/га
51,70
102,06
170,30
301,30
194,37
8
N90 P90K90+ цеолит 3т/га
46,70
100,03
228,13
264,88
166,71
9
N90 P90 K90 + известь 3т/га
55,30
101,52
181,04
304,49
208,72
10
N90 P90 K90
52,90
65,04
113,88
235,95
118,18
11
N90 P90 K90+ цеолит 8т/га
46,70
112,21
166,54
322,90
198,64
12
N90 P90 K90+ цеолит 16т/га
52,90
111,89
258,38
373,38
229,72
13
N90 P90 K90+ цеолит 24т/га
65,60
107,33
228,25
267,87
181,84
 
НСР0,05
11,07
35,70
90,22
70,99
104,22
2. Значение листовых параметров малины сорта Спутница
№ п/п
Вариант
Площадь листа, см2
Толщина листа, мкм
Площадь ксил. элем., мкм2
Площадь уст., мкм2
Площадь хлор. ГП, мкм2
1
Контроль
130,30
71,34
302,98
149,54
88,41
2
Цеолит2т/га
191,90
64,82
233,43
181,74
94,14
3
Известь 2т/га
147,50
69,03
357,93
155,91
73,62
4
N60 P90 K90
145,10
66,71
152,98
164,85
21,73
5
N60P90K90+ цеолит 2 т/га
145,70
68,65
249,28
142,04
83,54
6
N60 P90 K90 + известь 2т/га
116,18
116,64
327,30
111,34
108,57
7
N60 P90 K90 + цеолит 10т/га
129,30
75,14
267,28
183,35
75,48
8
N60 P90 K90 + цеолит 20т/га
136,20
74,35
303,47
223,32
17,58
9
N60 P90 K90 + цеолит 30т/га
156,20
73,37
403,49
298,83
13,85
 
НСР0,05
23,49
34,35
149,79
129,00
90,77
3. Значение листовых параметров земляники сорта Богема
№ п/п
Вариант
Площадь листа, см2
Толщина листа, мкм
Площадь уст., мкм2
Площадь хлор. ГП, мкм2
1
Контроль
134,00
140,59
575,49
8,80
2
Известь 2т/га
125,40
120,34
479,72
8,80
3
Цеолит 2 т/га
126,48
151,93
451,70
8,39
4
Цеолит 5 т/га
143,48
136,37
503,98
7,95
5
Цеолит 10 т/га
134,66
117,07
554,76
8,42
6
Цеолит 15 т/га
142,94
124,69
-
7,13
7
Цеолит 2 т/га+ известь 2 т/га
127,32
133,84
505, 92
8,80
8
N120 P60 K180 +
цеолит а т/га
129,52
119,74
465,50
8,41
9
N120 P60 K180 +
известь 2 т/га
117,89
136,75
570,46
7,82
10
(К) N120 P60 К180
140,50
107,47
379,67
9,03
11
N120 P60 K180 +
цеолит 5 т/га
146,55
137,79
522,98
8,06
12
N120 P60 K180 +
цеолит 10 т/га
138,35
148,84
517,09
8,28
13
N120 P60 K180+
цеолит 15 т/га
136,21
137,05
509,14
8,22
 
НСР0,05
36,33
15,84
52,04
0,90
4. Значение листовых параметров земляники сорта Былинная
№ п/п
Вариант
Площадь листа, см2
Толщина листа, мкм
Площадь уст., мкм2
Площадь хлор. ГП, мкм2
1
Контроль
138,40
157,75
506,22
10,70
2
Известь 2т/га
143,81
149,05
450,18
8,94
3
Цеолит 2 т/га
95,40
111,19
509,51
8,89
4
Цеолит 5 т/га
113,65
143,59
507,30
7,78
5
Цеолит 10 т/га
116,50
127,43
635,80
8,85
6
Цеолит 15 т/га
140,64
133,60
508,31
9,95
7
Цеолит 2 т/га+ известь 2 т/га
130,63
142,05
522,89
7,23
8
N120 P60 K180 +
цеолит 2 т/га
114,14
126,45
561,65
9,83
9
N120 P60 K180 +
известь 2 т/га
133,03
142,71
547,43
9,08
10
(К) N120 P60 К180
117,74
114,88
524,98
7,69
11
N120 P60 K180 +
цеолит 5 т/га
127,32
135,70
515,75
8,43
12
N120 P60 K180 +
цеолит 10 т/га
114,33
143,22
640,1
6,02
13
N120 P60 K180+
цеолит 15 т/га
126,89
135,02
655,14
8,38
 
НСР0,05
24,28
27,84
102,53
2,81
5. Значение листовых параметров земляники сорта Мамочка
№ п/п
Вариант
Площадь листа, см2
Толщина листа, мкм
Площадь уст., мкм2
Площадь хлор. ГП, мкм2
1
Контроль
109,39
152,36
537,89
16,52
2
Известь 2т/га
137,96
123,46
614,96
11,70
3
Цеолит 2 т/га
141,18
184,21
615,34
10,85
4
Цеолит 5 т/га
129,83
172,62
552,21
11,87
5
Цеолит 10 т/га
118,56
151,91
549,30
103,91
6
Цеолит 15 т/га
108,85
169,09
542,30
9,34
7
Цеолит 2 т/га+ известь 2 т/га
118,54
161,62
561,16
9,77
8
N120P60K180
+ цеолит 2 т/га
128,27
154,29
498,99
11,68
9
N120 P60 K180
+ известь 2 т/га
93,88
163,75
482,85
11,31
10
(К)
N120 P60 К180
110,32
172,99
515,11
12,34
11
N120 P60 K180 br+ цеолит 5 т/га
123,43
208,71
523,07
13,51
12
N120 P60 K180 +
 цеолит 10 т/га
124,14
166,44
508,97
11,95
13
N120 P60 K180+
цеолит 15 т/га
78,03
173,67
534,39
13,11
 
НСР0,05
35,17
37,86
98,89
5,67

Графическая интерпретация морфометрии в виде числовых значений листовых параметров различных ягодных культур с их сортовыми особенностями, представлена на рисунке 2. При этом отбор значимых вариантов относительно контроля в каждой культуре проводили с учетом схемы изменения и взаимосвязи листовых параметров на фоне положительно действующего экологического фактора (+F).В данном случае, положительно действующие химические вещества и комплексы, вносимые в почву под растения, обеспечивают увеличение площади листовой пластинки с одновременным уменьшением значений остальных рассмотренных параметров листа. Используя этот принцип, мы сделали попытку отобрать по каждой культуре наиболее выгодные относительно контроля варианты.

Article 2007 12 1brArticle 2007 12 2brArticle 2007 12 3brArticle 2007 12 4brArticle 2007 12 5

Следует отметить, что общее время проведения опытов на делянках ГНУ ВНИИСПК незначительно, и более четкая реакция листовых параметров на вносимые вещества еще может быть проявлена не в полной мере. Однако заметим, что изменения и взаимосвязь параметров листа по вышеприведенной схеме все же полнее выявляется у травянистой земляники со значительно более коротким онтогенезом относительно кустарниковых ягодных культур. Очевидно, продолжительность онтогенеза влияет на скорость ответной реакции структурных элементов листа при экологических факторах воздействия. На основании проведенного анализа мы отобрали варианты опытов с вносимыми в почву под растения химическими веществами и комплексами (табл. 6).

6. Выделенные варианты опытов с уровнемсоответствия фактического состояния структурных элементов листа теоретической схеме изменения и взаимосвязи параметров
Культура,
сорт
Выделенные
варианты
Соответствие уровняизменения параметров листа теоретической схеме (рис.1), %
Черная смородина , с. Кипиана
№10:N90 P90 K90
№ 4: цеолит 8 т/га
№ 5: цеолит 16 т/га
67,0
Малина ,
с. Спутница
№ 4: N60 P90 K90
№ 5: N60 P90 K90 +цеолит 2 т/га
83,0
Земляника ,
с. Богема
№10:N120 P60 K180
№ 6: цеолит 15 т/га
100,0
с. Былинная
№ 6: цеолит 15 т/га
№ 2: известь 2 т/га
60,0
с. Мамочка
№ 5: цеолит 10 т/га
№ 9: N120 P60 K180 +известь 2 т/га
40,0

Выводы

Поскольку в почве под выращиваемыми ягодными культурами содержание ТМ ниже ПДК, то вносимые химические вещества и комплексы играют роль улучшателей, а не протекторов, в свете теоретической схемы изменения и взаимодействия листовых параметров при благоприятно действующем экологическом факторе (+F).

Ввиду короткого периода выращивания (1-2 года) многолетние кустарниковые культуры - черная смородина и малина - еще нечетко реагируют листовыми параметрами на вносимые вещества и комплексы.

В сравнении с кустарниковыми травянистая культура - земляника – имеет значительно более короткий онтогенез и, следовательно, проявляет более четкую ответную реакцию на действующий фактор.

Проделана попытка выделения вариантов опытов с вносимыми под растения веществами с учетом положительного изменения листовых параметров. В целом,это относится к NPK и цеолиту (доза вносимого комплекса не ниже 8 т/га), известь, в известной мере, была значима только для земляники сортов Былинная и Мамочка.