Влияние селенового микроудобрения на фитометрические признаки проростков озимой ржи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральный аграрный научный центр Северо-Востока

Влияние селенового микроудобрения на фитометрические признаки проростков озимой ржи

Парфенова Е.С., Уткина Е.И.,

Кедрова Л.И., Шамова М.Г.,

Набатова Н.А., Псарева Е.А.

Аннотация

селен фитометрический озимый рожь

С целью выявления и оценки влияния селена на фитометрические признаки проростков озимой ржи был заложен лабораторный эксперимент по проращиванию семян 25 популяционных сортов по методу рулонной культуры. Схема эксперимента включала 2 варианта условий проращивания: в 0,03%-ном растворе селенового микроудобрения «Неоселен» (опытный вариант) и в воде (контрольный вариант). Установлено, что в условиях проращивания с 0,03%-ным содержанием селенового микроудобрения (в форме селенита натрия) достоверно увеличились средние показатели фитомассы ростков (на 25%), длины ростков (на 24%), длины корней (на 18%), фитомассы корней (на 13%), числа корней (на 12%), всхожести (на 8%). Отмечено, что в условиях с селеном значения признаков меньше варьировали: в среднем коэффициент вариации составил 5-16 %, по сравнению с 13-29 % в контрольных условиях. Определена сила влияния на изучаемые признаки факторов «сорт», «условия» и их взаимодействия. Фактор «сорт» оказал наиболее сильное влияние на фитомассу корней, фактор «условия» - на длину корней, взаимодействие «сорт условия» - на число корней. В присутствии селена в среде проращивания у сортов сильнее развиваются признаки ростков (фитомасса и длина), а также длина корня. У 60% выборки в условиях с селеном наблюдали достоверное увеличение по сравнению с контролем как минимум по одному признаку. Чаще всего сорта превосходили контроль по признакам корней (числу, длине, фитомассе). Сорт Снежана С30/07 характеризовался более высокими показателями по всем признакам. Достоверно высокие значения (относительно общей средней) по длине корня отмечены у сорта Румба (13,4 см), по фитомассе корней - у сортов Перепел и Фаленская 4 (1,25 г).

Ключевые слова: ОЗИМАЯ РОЖЬ, СОРТ, СЕЛЕН, ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПРИЗНАКОВ, ФИТОМАССА, РАЗВИТИЕ РОСТКОВ

Введение

Биологическая роль и значимость селена для человека, растений и животных вызывает большой интерес исследователей. Селен активно участвует в метаболизме растительных и животных организмов. В растение селен поступает в виде неорганических форм (селениты, селенаты), из которых в результате биохимических процессов образуются селенсодержащие аминокислоты [1]. Селен может оказывать как токсическое, так и стимулирующее действие на растение. Токсичность проявляется в нарушении функций белков, в том числе каталитических функций ферментов. Безопасное для растений, не являющихся «аккумуляторами» селена, содержание этого микроэлемента составляет 100-1000 мкг/кг. Стимулирующее действие селена проявляется в его участии в реакциях образования хлорофилла, в антиоксидантной защите растений и механизмах засухоустойчивости, а также в косвенном влиянии на усиление поступления азота в растение и на синтез аминокислот. Селенит более эффективно используется растениями при фолиарной обработке, а селенат - при внесении в почву [1].

Для растений характерно накопление селена в [2]. По устойчивости к высоким концентрациям селена и способности к накоплению определенных уровней микроэлемента растения разделяют на гипераккумуляторы (некоторые астрагалы, астровые и др.) - до 10 г на 1 кг сухой массы, вторичные аккумуляторы (виды рода Allium и Brassica) - до 1 г/кг и неаккумуляторы (большинство растений) - не более 100 мкг/кг [2].

Для человека ценными свойствами селена являются его антиоксидантная, антиканцерогенная, антитоксическая функция, а также участие в формировании иммунитета. В организм человека селен поступает из пищевых продуктов растительного и животного происхождения, питьевой воды, а также биологически активных добавок к пище [3]. В связи с недостатком селена в рационе россиян актуальна проблема оптимизации селенового статуса населения, которую предполагается решать путем биофортификации, то есть обогащения сельскохозяйственных растений селеном как наиболее эффективного и экономически выгодного способа [2]. Возможность биофортификации обусловлена способностью растений переводить неорганические формы селена в хорошо усваиваемые органические, за счет чего растения могут быть источниками селена в питании человека и животных [4].

Таким образом, использование селена в растениеводстве может преследовать две цели: повышение урожайности культуры (наряду с усилением устойчивости растений к стрессу) и обогащение растениеводческой продукции селеном. В литературе встречается несколько способов применения селена на сельскохозяйственных культурах: внесение в почву, фолиарная обработка, инокуляция семян [1, 2, 4],.

Ассортимент культур, на которых изучалось влияние селенсодержащих соединений в последние 10-15 лет, достаточно широкий и включает в себя зерновые (озимая и яровая пшеница, тритикале, ячмень, рис, кукуруза, овес), крупяные (просо, гречиха), зернобобовые (горох, фасоль, соя, нут, люпин белый), многолетние травы (козлятник восточный, клевер луговой), овощные (лук репчатый, лук-порей, капуста брюссельская, пак-чой, редис, томат, салат, мангольд и др.), масличные (рапс, конопля), технические (картофель), ягодные (смородина красная) культуры. Исследований по применению селенсодержащих соединений на озимой ржи и изучению влияния селена на урожайность, качество зерна, морфологические, биохимические, биологические признаки и свойства этой ценной зерновой культуры явно недостаточно. В частности, нет информации о том, как изменяются морфологические признаки растений озимой ржи при выращивании с внесением селенсодержащих соединений. В связи с этим цель наших исследований представляется актуальной.

Отмечено, что действие микроэлементов начинает проявляться на самых ранних стадиях развития растений [5]. Таким образом, оценка влияния селена на рост и развитие растений озимой ржи может быть проведена в фазу проростков в условиях лабораторного эксперимента.

Цель исследований - выявить влияние селенового микроудобрения на рост и развитие растений озимой ржи.

Материалы и методы

Исследования выполнены в лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой ржи ФГБНУ ФАНЦ Северо-Востока (г. Киров) в 2018 году. Объектами исследований служили семена 25 популяционных районированных и перспективных сортов озимой ржи. Сорта выращены в 2017 году на опытном поле ФАНЦ Северо-Востока в конкурсном сортоиспытании (учетная площадь делянки - 10 м², 6-кратная повторность, коэффициент высева - 6 млн. всхожих семян на 1 га). В качестве стандарта по всем хозяйственно-ценным признакам в конкурсном сортоиспытании принят районированный сорт Фаленская 4.

Для проведения лабораторного эксперимента использовали селеновое микроудобрение для растений Неоселен (изготовитель «Исинга», г. Чита). Действующее вещество (д.в.) - селенит натрия (химическая формула - Na₂SeO₃, содержание в удобрении - 1%). Кроме селенита натрия, в состав Неоселена входит цеолит (99%). Удобрение вносили в виде раствора с концентрацией д.в. 260 мг/л (0,03%).

Схема опыта состояла из контрольных (проращивание в воде) и опытных (проращивание в растворе селенового микроудобрения) вариантов для каждого сорта. Для эксперимента брали по 25 семян каждого сорта в 3-хкратной повторности. Всхожесть семян, которую определяли согласно ГОСТ 12038-84 перед проведением эксперимента, варьировала в пределах 82,7-99,3 %.

Семена проращивали по методу рулонной культуры [6]. Проращивание семян проводили на лентах фильтровальной бумаги, свернутых в нетугой рулон. Рулоны помещали в стеклянную емкость объемом 500 мл с водой (контроль) или с раствором Неоселена (опыт). Объем воды и раствора - 250 мл. В течение опыта раствор и воду подливали по мере необходимости, поддерживая примерно на одном уровне. Опыт экспонировали в лаборатории при комнатной температуре до появления кончиков первых листьев над верхним срезом рулонов. По истечении экспозиции (на 14-й день, в фазу 3-го листа) определяли лабораторную всхожесть (в %) путем подсчета количества проросших семян. У проросших семян проводили определение следующих фитометрических признаков: число корней, длина наибольшего корня и ростка (в сантиметрах), фитомасса корней и ростков (в граммах).

Статистическая обработка экспериментальных данных проведена методом двухфакторного дисперсионного анализа с помощью пакета программ AGROS 2.07. Изменчивость признаков определяли путем расчета коэффициента вариации (V,%) по Лакину Г.Ф. [7]. Показатель силы влияния факторов (h²_x) на результативные признаки рассчитывали по методу Снедекора в изложении Лакина Г.Ф. [7].

Результаты исследований

С помощью двухфакторного дисперсионного анализа установлены достоверность и сила влияния фактора «сорт» (число градаций - 25) для всхожести, длины ростков, фитомассы и числа корней, фактора «условия» (число градаций - 2) - для всех признаков, взаимодействия факторов «сорт условия» - для признаков корней (длины, фитомассы и числа), таблица 1.

Таблица 1

Влияние факторов и количественные характеристики признаков проростков озимой ржи

Примечание: * - отличия от контроля статистически значимы при P<0,05; отсутствие влияния фактора обозначено прочерком

Более сильное влияние условий отмечали для признаков длины корней (h²_x=0,35) и длины ростков (h²_x=0,30), фитомассы ростков (h²_x=0,28) и числа корней (h²_x=0,28), значительно слабее влияние этого фактора было для признаков всхожести (h²_x=0,09) и фитомассы корней (h²_x=0,07).

При проращивании семян в растворе селенового микроудобрения наблюдали значительное увеличение длины и фитомассы корней и ростков, числа корней, всхожести. Средний показатель фитомассы ростков увеличился на 25%, длины ростков - на 24%, длины корней - на 18%, массы корней - на 13%, числа корней - на 12%, всхожести - на 8%.

Изменчивость признаков в условиях с селеном была ниже по сравнению с контрольными условиями. В частности, длина ростков, фитомасса корней и ростков проявили среднюю изменчивость (V ? 20%), всхожесть, длина корней - низкую изменчивость (V ? 10%). На контроле изменчивость этих групп признаков была, соответственно, высокой (V=21-29 %) и средней (V=13-16 %). Число корней слабо варьировало как в условиях с селеном (V=8%), так и на контроле (V=10%).

Таким образом, в условиях с селеном средняя величина всхожести и фитометрических признаков проростков у сортов озимой ржи была достоверно выше, чем на контроле. Стимулирующее действие селена сильнее проявилось на длине ростков и корня, слабее - на показателе всхожести. Все изучаемые признаки в условиях с селеном отличались меньшей изменчивостью по сравнению с контролем.

Влияние взаимодействия факторов «сорт условия» было сильнее для числа корней (h²_x= 0,19), слабее - для длины и фитомассы корней (h²_x=0,12 и 0,10, соответственно).

Наиболее сильное влияние фактора «сорт» было отмечено для признака фитомассы корней (h²_x=0,26). В меньшей степени фактор «сорт» влиял на всхожесть (h²_x=0,16), число корней (h²_x=0,15), длину ростков (h²_x=0,10).

Проведенное сравнение частных различий вариантов (опытного и контрольного у каждого сорта) показало, что у 60% изучаемой выборки (15 сортов) было достоверное увеличение показателя (как минимум, по одному признаку) в условиях с селеном. Среди них сорт Снежана С30/07 характеризовался более высокими показателями по всем признакам. В целом в условиях с селеном у 10 сортов отмечали превышение контроля по числу корней (превышение составило от 114 до 146 % к контролю), у 8 сортов - по длине корня (на 122-163 %), у 5 сортов - по фитомассе корней (на 137-270 %), у 4 сортов - по длине ростков (на 176-253 %), у 4 сортов - по фитомассе ростков (на 161-326 %), у 4 сортов - по всхожести (на 134-178 %). Таким образом, при сравнении частных различий опытного и контрольного вариантов у сортов выяснили, что в условиях с селеном у сортов чаще наблюдали увеличение признаков корней. Несущественные различия показателей опытного и контрольного вариантов были у 8 сортов. Достоверное снижение массы корней в условиях с селеном отмечали у сортов Вятка 2 и Рушник.

Таким образом, можно предположить, что реакция сортов на присутствие селена была неодинаковой, но, в основном, положительной. В условиях с селеном большая часть выборки (60%) характеризовалась достоверным увеличением, как минимум, по одному признаку. Чаще всего сорта превосходили контроль по признакам корней (числу, длине, фитомассе).

Проведенное сравнение групповых средних по фактору «сорт» показало, что большая часть выборки несущественно отличалась относительно стандарта и общей средней по признакам всхожести, длины ростка, фитомассы и числа корней. Выделены сорта с более высокими значениями данных признаков (табл. 2).

Достоверно высокие значения длины ростка отмечены у сорта Румба (13,4 см), фитомассы корней - у сортов Перепел и Фаленская 4 (1,25 г).

Таблица 2

Сорта озимой ржи с лучшими показателями фитометрических признаков

Примечание: * - отличия от стандарта и общей средней статистически значимы (P<0,05)

Выводы

Установлено, что условия проращивания с 0,03%-ным содержанием селенового микроудобрения (в форме селенита натрия) оказывали достоверное влияние на всхожесть, длину корней, фитомассу корней, число корней, длину ростков, фитомассу ростков. При этом более сильное влияние условий проращивания отмечали для признаков длины корней, длины ростков, фитомассы ростков, числа корней. Степень развития признаков в опытных условиях неодинакова: в присутствии селена в среде проращивания сильнее развиваются признаки ростков (фитомасса и длина), а также длина корня.

В условиях с селеном отмечена меньшая изменчивость признаков по сравнению с контролем.

У 60% выборки в условиях с селеном наблюдали достоверное увеличение по сравнению с контролем, как минимум, по одному признаку. Чаще всего сорта превосходили контроль по признакам корней (числу, длине, фитомассе). Выделен сорт Снежана С30/07, который характеризовался более высокими показателями в опытном варианте по всем признакам.

На признаки корней (длину, фитомассу, число) оказывало влияние взаимодействие факторов «сорт условия».

Влияние фактора «сорт» было отмечено для фитомассы корней, всхожести, числа корней, длины ростка. Среди изученных сортов достоверно высокие (относительно среднего по выборке) значения длины ростка отмечены у сорта Румба, фитомассы корней - у сортов Перепел и Фаленская 4.

Список использованных источников

1. Кирюшина А.П. Влияние фолиарной обработки селенитом натрия на продуктивность и качество зерновых культур в условиях разного минерального питания: дис. … канд. биол. наук. М. 2017. С. 17-70.

2. Голубкина Н.А., Полубояринов П.А., Синдирева А.В. Селен в продуктах растительного происхождения // Вопросы питания. 2017, т. 86, №2. С. 63-69.

3. Курсков С.Н., Растегаев О.Ю. Селен в природной воде. Нахождение оптимальных концентраций // Теоретическая и прикладная экология. 2013, № 3. С. 70-75.

4. Александровская Е.Ю., Синдирева А.В., Голубкина Н.А., Чуянова Г.И., Серебренникова А.А. Влияние селена на урожайность и показатели качества зерна яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостепи Омской области // Вестник ОмГАУ. 2016, №1 (21). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-selena-na-urozhaynost-i-pokazateli-kachestva-zerna-yarovoy-myagkoy-pshenitsy-v-usloviyah-yuzhnoy-lesostepi-omskoy-oblasti (дата обращения: 07.03.2019).

5. Степанова О.В., Серебренникова А.А., Пыхтина И.С., Синдирева А.В., Чуянова Г.И. Влияние йода и селена на всхожесть семян зерновых культур // Сборник научных трудов ВНИИОК. 2013, №6. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-yoda-i-selena-na-vshozhest-semyan-zernovyh-kultur (дата обращения: 07.03.2019).

6. Бенкен А.А., Хрустовская В.Н. Лабораторная оценка болезнеустойчивости растений и паразитических свойств возбудителей обыкновенной корневой гнили злаков // Труды ВИЗР. Л. 1977, вып. 56. С. 9-13.

7. Лакин Г.Ф. Биометрия. М.: Высшая школа. 1980. 293 с.

Размещено на Allbest.ru