Изучение солеустойчивости районированных в Дагестане сортов озимой пшеницы по морфометрическим показателям

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Изучение солеустойчивости районированных в Дагестане сортов озимой пшеницы по морфометрическим показателям

Н.С. Таймазова, М.Г. Муслимов

Дагестанский государственный аграрный университет имени М. М. Джамбулатова

Аннотация. Актуальность и цели. Одним из результатов глобального потепления климата является засоление почв. В этой связи проблема изучения устойчивости растений к повышенным концентрациям солей в почве приобретает особую актуальность. На территории равнинной зоны Дагестана наиболее распространены хлоридный и сульфатный виды засоления почв. Цель исследований состояла в изучении лабораторными методами особенностей роста и развития озимой пшеницы в различных условиях засоления. Нами была поставлена задача выяснить, как влияют различные виды засоления (NaCl и Na2SO4) на процессы прорастания семян и роста проростков озимой пшеницы. Материалы и методы. Были исследованы семь сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum), районированных в Республике Дагестан: Гром, Васса, Таня, Сила, Безостая 1, Дон 105, Ростовчанка. Опыты проводили в двух вариантах: I вариант проращивание семян сортов озимой пшеницы в разных солевых растворах в чашках Петри; II вариант проращивание в вегетационных сосудах с использованием засоленного субтрата. Контрольные опыты проводили с использованием дистиллированной воды. Результаты. В контрольных опытах обоих вариантов эксперимента семена имели хорошую всхожесть. В среде с солями количество проросших семян снизилось, особенно при сульфатном засолении (на 67,2 %). Длина корешков при хлоридном засолении уменьшилась на 78,1 %, при сульфатном на 91,3 %. Наименьшее отклонение экспериментальных данных от контрольных отмечено у сортов Васса и Ростовчанка. Самое большое отклонение от контроля у сорта Безостая 1 в обоих солевых растворах. В вегетационном варианте при хлоридном засолении длина корешков уменьшилась на 60,2 %, при сульфатном засолении на 63,1 %. Засоление в чашках Петри привело к уменьшению длины побегов, соответственно на 92,5 и 95,5 %. В вегетационном опыте этот показатель уменьшился при хлоридном засолении на 59,0 %, при сульфатном засолении на 67,2 %. Провести сравнение морфометрических параметров листа позволяет только вегетационный вариант опыта. В контрольном опыте минимальная площадь листа отмечена у сорта Гром (78,2 мм2). Сорт Сила превосходил другие сорта по длине, ширине и площади листовой пластинки (190,7 мм; 6,2 мм; 334,1 мм2 соответственно). В условиях хлоридного засоления наибольшие параметры были у сорта Васса, у которого длина побега составила 133,5 мм, длина листа 78,4 мм, площадь листовой пластинки 169,0 мм2. Наименьшие показатели были у сорта Дон 105 (34,3 мм; 14,2 мм; 22,9 мм2 соответственно). В условиях сульфатного засоления наибольшие параметры были отмечены у сорта Васса, у которого длина побега составила 104 мм, длина листа - 55 мм, а площадь листовой пластинки 132,5 мм2. Наименьшие показатели линейного прироста были у сорта Безостая 1, соответственно 33,8 мм; 14,0 мм; 22,9 мм. Анализ сухой и сырой биомассы показал, что независимо от вида засоления наблюдается снижение сырой и сухой биомассы. Выводы. Как сульфатное, так и хлоридное засоление оказывает отрицательное воздействие на проростки озимой пшеницы, проявляющиеся в снижении их морфометрических показателей. На первых этапах онтогенеза сильнее проявляет свое негативное влияние сульфатное засоление по сравнению с хлоридным. Наиболее устойчивым к обоим видам засоления является районированный в Республике Дагестан сорт мягкой пшеницы Васса, у которого угнетение ростовых процессов в условиях солевого стресса проявлялось в меньшей степени. Наиболее низкие показатели солеустойчивости выявлены для пшеницы сортов Дон 105 и Безостая 1 при обоих видах засоления.

Ключевые слова: озимая пшеница, солеустойчивость, хлоридное засоление, сульфатное засоление

The study of salt resistance of winter wheat varieties zoned in Dagestan according to morphometric indicators

N.S. Taymazova, M.G. Muslimov Dagestan State Agrarian University named after M.M. Dzhambulatov

Abstract. Background. One of the results of global climate warming is salinization of soils. That is why, the problem of studying the resistance of plants to increased concentrations of salts in the soil becomes especially urgent. On the territory of Dagestan lowland zone, chloride and sulfate types of salinization of soils are most common. The purpose of the research was to study by laboratory methods the features of the growth and development of winter wheat in various salinization conditions. We set the task to find out how various types of salinization (NaCl and Na2SO4) affect the processes of seed germination and the growth of seedlings of winter wheat. Materials and methods. 7 varieties of winter soft wheat (Triticum aestivum) zoned in the Republic of Dagestan were investigated: Thunder, Vassa, Tanya, Sila, Bezostaya 1, Don 105, Rostovchanka. Experiments were carried out in two versions: version I germination of seeds of winter wheat varieties in different saline solutions in Petri dishes; II variant germination in growing vessels using saline subtrat. Control tests were performed using distilled water. Results. In control experiments of both versions of the experiment, the seeds had good germination. In the medium with salts, the number of germinated seeds decreased, especially with sulfate salinization (by 67.2 %). The length of the roots with chloride salinization decreased by 78.1 %, with sulfate by 91.3 %. The smallest deviation of experimental data from the controls was noted in the varieties of Vass and Rostovchanka. The largest deviation from control in Bezostaya 1 class in both saline solutions. In the vegetation version, with chloride salinization, the length of the roots decreased by 60.2 %, with sulfate salinization by 63.1 %. Salinization in Petri dishes reduced the length of shoots by 92.5 and 95.5 % respectively. In the growing experience, this indicator decreased with chloride salinization by 59.0 %, with sulfate salinization by 67.2 %. Only the growing version of the experience allows you to compare the morphometric parameters of the sheet. In the control test, the minimum sheet area was observed in the Thunder variety (78.2 mm2). The Strength variety exceeded other varieties in length, width and area of the leaf plate (190, 7 mm; 6,2 mm; 334,1 mm2 respectively). Under conditions of chloride salinization, the largest parameters were in the Vass variety, in which the escape length was 133.5 mm, the leaf length was 78.4 mm, and the leaf blade area was 169.0 mm2. The lowest indicators were in the Don 105 class (34.3 mm; 14.2 mm; 22.9 mm2 respectively). Under conditions of sulfate salinization, the largest parameters were noted in the Vass variety, in which the escape length was 104 mm, the length of the sheet was 70.4 mm, and the area of the leaf blade was 132.5 mm2. The lowest linear growth rates were for the Thunder variety, respectively, 33.8 mm; 14.0 mm; 22.9 mm2. Analysis of dry and raw biomass showed that, regardless of the type of salinization, there was a decrease in raw and dry biomass. Conclusions. Both sulfate and chloride salinization have a negative effect on seedlings of winter wheat, manifested in a decrease in their morphometric values. At the first stages of ontogenesis, sulfate salinization shows its negative effect more strongly compared to chloride salinization. The most resistant to both types of salinization is the soft wheat variety Vassa, zoned in the Republic of Dagestan, in which the inhibition of growth processes in conditions of salt stress was manifested to a lesser extent. The lowest salt resistance indicators were found for Don 105 and Spotless 1 wheat in both types of salinization.

Keywords: winter wheat, salt resistance, chloride salinization, sulfate salinization

Введение

Одним из основных абиотических стрессов, ограничивающих производство сельскохозяйственных культур, является засоление. Повышенное содержание в почве ионов неорганических солей оказывает сильное ингибирующее воздействие на рост, развитие и в конечном итоге на урожайность культурных растений [1].

Одним из результатов глобального потепления климата является засоление почв. В этой связи проблема изучения устойчивости растений к повышенным концентрациям солей в почве приобретает особую актуальность. На территории равнинной зоны Дагестана наиболее распространены хлоридный и сульфатный виды засоления почв.

Кроме того, в результате процессов вторичного засоления такие земли постоянно увеличиваются, что ограничивает расширение площадей под сельскохозяйственные культуры в засушливых районах [2].

Устойчивость растений к солям определяется, с одной стороны, уровнем их содержания в почве (осмотический фактор), с другой химической природой веществ, вызывающих специфичность засоления. При высокой концентрации солей сглаживается химическая специфичность засоления, и решающую роль имеет осмотический фактор [3].

Почвы с карбонатно-натриевым засолением практически непригодны для произрастания большинства растений. Поэтому наиболее подробно изучается влияние на растение хлоридного и сульфатного засоления [4].

Существует большое количество прямых и косвенных физиологических методов оценки солеустойчивости культур, основанных на учете различных показателей [4].

Физиологический и вегетационный метод позволяет определять уровень солеустойчивости данного вида растения или культурного сорта, устанавливать предельные значения засоления, при котором возможно прорастание семян, сравнивать солеустойчивость семян различных видов и сортов [5-6].

Цель исследования изучение лабораторными методами особенностей роста и развития озимой пшеницы в различных условиях засоления.

Материалы и методы

Были исследованы семь сортов озимой мягкой пшеницы (Triticum aestivum), районированных в Республике Дагестан: Гром, Васса, Таня, Сила, Безостая 1, Дон 105, Ростовчанка. Выбор этой культуры объясняется ее наибольшей значимостью и распространенностью в сельском хозяйстве Республики Дагестан.

Опыты по определению солеустойчивости проводили в двух вариантах:

вариант проращивание семян сортов озимой пшеницы в разных солевых растворах в чашках Петри:

- хлоридное засоление 1,4 % раствор NaCl (соответствует осмотическому давлению растворов 1 МПа);

- сульфатное засоление 2,9 % Na2SO4 (соответствует осмотическому давлению растворов 1 МПа);

- контроль дистиллированная вода.

вариант проращивание семян сортов озимой пшеницы в вегетационных сосудах с использованием засоленного субстрата:

- вегетационные сосуды с субтратом из песка, который поливали 1,4 % раствором хлорида натрия (NaCl);

- вегетационные сосуды с субстратом из песка, который поливали 2,9 % раствором сульфата натрия (Na2SO4);

- контроль дистиллированная вода.

Использовали 1,4 % раствор хлорида натрия и 2,9 % раствор сульфата натрия, потому что они соответствуют осмотическому давлению растворов 1 МПа.

Опыты поводили в трехкратной повторности.

В варианте эксперимента с проращиванием семян в чашках Петри объем выборки составлял 50 шт. для каждого сорта и контроля. Семена проращивали на фильтровальной бумаге. Чашки помещали в термостат ТС-1/20 СПУ с заданной температурой 25 °С. На 10-й день проводили учеты следующих показателей: лабораторную всхожесть семян, длину проростков и корешков, сырую и сухую массу побегов и корешков. К всхожим относили семена, длина корешков которых составляла половину длины семени [7].

В вегетационном эксперименте объем выборки составлял 100 шт. для каждого сорта и контроля. Вегетационные сосуды помещали в климатическую камеру GC-300 c искусственным освещением при температуре 23/21 °С (день/ночь) и относительной влажности воздуха 70 %. На 10-й день учитывали следующие показатели: лабораторную всхожесть семян, длину побегов и корней, длину и ширину первого листа, площадь первого листа, сырую и сухую массу корней и побегов.

Работа выполнена в лаборатории биотехнологии кафедры ботаники, генетики и селекции Дагестанского государственного аграрного университета имени М. М. Джамбулатова.

Результаты и обсуждение

Семенам свойствен физиологический покой разной глубины, вызванный действием физиологического механизма торможения [8].

Важнейшей реакцией на действия различных стресс-факторов, в том числе на засоленность почвы, является снижение всхожести семян (табл. 1).

засоление урожайность озимый пшеница

Таблица 1. Влияние различных видов засоления на всхожесть семян сортов озимой пшеницы

Примечание. I вариант чашки Петри; II вариант вегетационный сосуд; M среднее арифметическое значение; ± стандартная ошибка.

В контроле семена обоих вариантов имели хорошую всхожесть. Высокую лабораторную всхожесть семян в чашках Петри в контрольном варианте показали сорта Васса (92,3 %) и Таня (91,7 %); при NaCl Васса (82,1 %) и Гром (80,0 %); при Na2SO4 Васса (61,7 %) и Таня (61,0 %). Наименьший процент всхожести семян отмечался у сорта Безостая 1, соответственно по вариантам 47,9-22,5-18,6 %.

Высокие показатели лабораторной всхожести семян в вегетационных сосудах при засолениях показали сорта Таня (NaCl 70,0 %, Na2SO4 -50,0 %) и Сила (NaCl 48,0 %, Na2SO4 44,0 %).

Наибольшую чувствительность к обоим видам засоления показал сорт Дон 105, у которого снижение процента всхожих семян по отношению к контролю составило 72,8-75,1 %. Это говорит о наименьшей устойчивости сорта, выведенного в условиях Ростовской области, к засолению.

Повышенное содержание солей в среде приводило к заметному замедлению ростовых процессов в обоих вариантах эксперимента (табл. 2).

При оценке сортов в чашках Петри получены следующие результаты. Длина корешков варьировала от 87,8 мм у сорта Гром до 149,8 мм у сорта Ростовчанка.

Таблица 2. Влияние различных видов засоления на прирост линейных размеров проростков озимой пшеницы

Примечание. Статистически достоверные различия * с контролем, ** с NaCl при Р < 0,05; % отклонение от контроля.

Длина корешков при хлоридном засолении уменьшилась на 78,1 %, при сульфатном засолении на 91,3 %. Эти же показатели в солевых растворах уменьшались и составили 26,3 и 10,5 мм соответственно. Самое большое отклонение от контроля по данному признаку отмечено у сорта Безостая 1 при сульфатном засолении и составило 8,72 %.

В вегетационном варианте средняя длина корней в контроле составила 117,2 мм. Длина корней по сортам варьировала от 36,0 мм у сорта Гром до 154,5 мм у сорта Таня. При хлоридном засолении длина корней уменьшилась на 60,2 %, при сульфатном засолении на 63,1 %.

В экспериментах в чашках Петри длина ростков составила 85,9 мм, в вегетационных сосудах 169,2 мм.

Засоление в чашках Петри привело к уменьшению длины побегов, при этом сульфатное засоление сильнее угнетает ростовые процессы, чем хлоридное. Уменьшение длины ростков составило при разных видах засоления, на 92,5 и 95,5 % соответственно.

В вегетационном опыте этот показатель изменялся при хлоридном засолении до 71,0 мм (на 59,0 %) и сульфатном засолении до 67,2 мм (на 67,2 %).

В контрольном опыте минимальная площадь листа отмечена у сорта Гром (78,2 мм2). Сорт Сила превосходил другие сорта по длине, ширине и площади листовой пластинки (190,7 мм; 6,2 мм; 334,1 мм2 соответственно).

В условиях хлоридного засоления наибольшие параметры были у сорта Васса, у которого длина побега составила 133,5 мм, длина листа 78,4 мм, площадь листовой пластинки 169,0 мм2. Наименьшие показатели были у сорта Дон 105 (34,3 мм; 14,2 мм; 22,9 мм2 соответственно).

В условиях сульфатного засоления наибольшие параметры были отмечены у сорта Васса, у которого длина побега составила 104 мм, длина листа 70,4 мм, а площадь листовой пластинки 132,5 мм2. Наименьшие показатели линейного прироста были у сорта Безостая 1 соответственно 33,8 мм; 14,0 мм; 22,9 мм2.

Анализ сырой и сухой биомассы показал, что в стрессовых условиях происходит снижение сырой массы зародышевых корней, сырой и сухой массы побегов, независимо от вида засоления и использованной методики оценки (табл. 3).

Таблица 3. Влияние различных видов засоления на соотношение корневой системы и побегов в сырой и сухой биомассе проростков (%)

Примечание. Mсреднее арифметическое значение; m стандартная ошибка.

В среднем по сортам в условиях засоления проростки имели более развитые побеги и, соответственно, высокую сырую и сухую массу в вегетационном опыте по сравнению эксперимента в чашках Петри.

Заключение

В результате проведения оценки семи сортов озимой пшеницы по комплексу признаков установлено, что все виды засоления вызывают снижение морфометрических параметров проростков.

Наиболее устойчивым к обоим видам засоления является районированный в Республике Дагестан сорт озимой мягкой пшеницы Васса, у которого угнетение ростовых процессов в условиях стресса проявлялось в меньшей степени. Наиболее низкими показателями солеустойчивости отличаются сорта Безостая 1 и Дон 105 в обоих вариантах опыта при разных типах засоления.

Более ощутимое отрицательное воздействие на растения озимой пшеницы оказывает сульфатное засоление, чем хлоридное. Уменьшение сырой биомассы корней при сульфатном засолении происходит на 2,6 % и сырой биомассы побегов на 1,4 %.

Степень влияния засоленности на рост, развитие и урожайность озимой пшеницы зависит от сортовых особенностей и вида засоления.

Список литературы

1. Kordim E. L., Shevchenko G. V. Role of cytoskeleton in gravisensitivity of a plant cell: experimental date and hypotheses // Tsitol Genet. 2003. Vol. 37, № 2. P. 56-58.

2. Шахов А. А. Солеустойчивость растений. М.: Изд-во АН СССР, 1956. 552 с.

3. Николаевский В. С. [и др.]. Физиолого-биохимические механизмы повреждения и устойчивости растений. Новосибирск, 1981. 165 с.

4. Удовенко Г. В. Солеустойчивость культурных растений. М.: Колос, 1977. 150 с.

5. Удовенко Г. В., Синельникова В. Н., Давыдова Г. В. Оценка солеустойчивости растений // Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: метод. руководство. Л.: вИр, 1988. С. 85-87.

6. Удовенко Г. В. Методика диагностики устойчивости растений. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 74 с.

7. Йонева Ж. А., Петров-Спиридонов А. Е. Биометрические показатели и осмотический потенциал органов растений в условиях хлоридного засоления // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 1985. Вып. 3. С. 120-125.

8. Николаева М. Г. Особенности прорастания семян в зависимости от филогенетического положения и эколого-географических условий обитания растений // Проблемы ботаники на рубеже 20-21 веков: тез. докл. СПб., 1998. С. 183-184.

References

1. Kordim E.L., Shevchenko G.V. Role of cytoskeleton in gravisensitivity of a plant cell: experimental date and hypotheses. Tsitol Genet. 2003;37(2):56-58.

2. Shakhov A.A. Soleustoychivost' rasteniy = Salt tolerance of plants. Moscow: Izd-vo AN SSSR, 1956:552. (In Russ.)

3. Nikolaevskiy V.S. [et al.]. Fiziologo-biokhimicheskie mekhanizmy povrezhdeniya i ustoychivosti rasteniy = Physiological and biochemical mechanisms of plant damage and resistance. Novosibirsk, 1981:165. (In Russ.)

4. Udovenko G.V. Soleustoychivost' kul'turnykh rasteniy = Salt tolerance of cultivated plants. Moscow: Kolos, 1977:150. (In Russ.)

5. Udovenko G.V., Sinel'nikova V.N., Davydova G.V. Assessment of plant salt tolerance. Diagnostika ustoychivosti rasteniy k stressovym vozdeystviyam: metod. rukovodstvo = Diagnostics of plant resistance to stress: methodological textbook. Leningrad: VIR, 1988:85-87. (In Russ.)

6. Udovenko G.V. Metodika diagnostiki ustoychivosti rasteniy = Methodologyfor the diagnosis of plant resistance. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1970:74. (In Russ.)

7. Yoneva Zh.A., Petrov-Spiridonov A.E. Biometric parameters and osmotic potential of plant organs under conditions of chloride salinization. Izvestiya Timiryazevskoy sel'skokhozyaystvennoy akademii = Proceedings of Timiryazev Agricultural Academy. 1985;(3): 120-125. (In Russ.)

8. Nikolaeva M.G. Features of seed germination depending on the phylogenetic position and ecological and geographical conditions of plant habitat. Problemy botaniki na rubezhe 20-21 vekov: tez. dokl. = Issues of botany at the turn of the 2tfh-2Tst centuries. Saint-Petersburg, 1998:183-184. (In Russ.)

Размещено на Allbest.ru