Вміст та співвідношення фотосинтетичних пігментів у прилистках гороху озимого за використання різних технологій вирощування

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вміст та співвідношення фотосинтетичних пігментів у прилистках гороху озимого за використання різних технологій вирощування

І.М. Дідур, канд. с-г наук, доцент, декан факультету агрономії та лісівництва

В.В. ШЕВЧУК, аспірантка Вінницький національний аграрний університет

У статті наведено результати досліджень з вивчення вмісту та співвідношення фотосинтетичних пігментів у прилистках гороху озимого за використання різних технологій вирощування. Об'єктами дослідження слугували рослини гороху озимого (Pisum sativum L.) сорту НС Мороз, регулятор росту (РРР) Ендофіт L1 РК, бактеріальний препарат Біоінокулянт БТУ-р, мікродобрива LF-БОБОВІ» та Біобор 140.

Мета роботи полягала в досліджені формування фотосинтетичних пігментів рослин гороху озимого за дії регулятора росту Ендофіт L1 РК, бактеріального препарату Біоінокулянт БТУ-р, їх комплексного застосування та систем позакореневого підживлення мікродобривами «LF-БОБОВІ» та Біобор 140. фотосинтетичний пігмент біоінокулянт ендофіт

За період досліджень проведено оцінку впливу регулятора росту рослин, бактеріального препарату та позакореневих підживлень на показники вмісту хлорофілів a і b, їх суми та каротиноїдів у прилистках рослин гороху озимого. Одержані результати досліджень вказують на залежність цих показників, як дії регулятора росту та бактеріального препарату, так і від проведення позакореневих підживлень.

Встановлено, що при застосуванні позакореневих підживлень у фазу 3-5-ти прилистків та комплексного застосування (у фази 3-5-ти прилистків та бутонізації) баковими сумішами мікродобрив «LF-БОБОВІ» (1,5 л/га та 2,5 л/га) і Біобор 140 (1,0 л/га) підвищувався вміст хлорофілів a і b, їх суми та каротиноїдів.

Найвищі показники вмісту хлорофілів a і b, їх суми та каротиноїдів у прилистках рослин гороху озимого виявлено при комплексному застосуванні передпосівної обробки насіння регулятором росту Ендофіт L1 РК (0,01 л/т), бактеріальним препаратом Біоінокулянтом БТУ-р (2 л/т) та під час внесення позакореневих підживлень мікродобрив «LF-БОБОВІ» (1,5 л/га та 2,5 л/га) і Біобор 140 (1,0 л/га).

Ключові слова: інокулянт, регулятор росту рослин, позакореневе підживлення, хлорофіл а і b, горох озимий (Pisum sativum L.).

ANNOTATION CONTENT AND RATIO OF PHOTOSYNTHETIC PIGMENTS IN STIPULES OF WINTER PEA WITH USING DIFFERENT GROWING TECHNOLOGIES

The article describes the results of research on the content and ratio of photosynthetic pigments in the stipules of winter peas using different cultivation technologies.

The objects of the study were winter pea plants (Pisum sativum L.) of variety NS Moroz, plant growth regulator (PGR) Endofit L1 RK, bacterial preparation Bioinoculant BTU-r, microfertilizers «LF-Bobovi» and Biobor 140. The purpose of our research was to study the formation of photosynthetic pigments of winter pea plants under the action of growth regulator Endophyte L1 RK, bacterial preparation Bioinoculant BTU-r, their complex applying and foliar treatment systems with microfertilizers «LF- Bobovi» andBiobor 140.

Analysis of chlorophyll and carotenoid content in alcohol extract (96.0%) was performed using a spectrophotometer Ulab - 102UV (China) at different values of wavelength: X = 441; z = 649; X = 665. The volume of the working solution was 25 ml. Calculations of these indexes were performed according to the formulas of H. K. Lichtenthaler.

During the study period, the influence of plant growth regulator, bacterial preparation, and foliar fertilization on the content of chlorophyll a and b, their sum, and concentration of carotenoids in the stipules of winter pea plants were evaluated. The research results indicate the dependence of these indicators on the use of the growth regulator and the bacterial drug, as well as on foliar fertilization.

It was found that the implementation of foliar treatment in the phase of 3-5 stipules and complex use (in phases 3-5 of stipules and buttons) phase with tank mixtures of micro fertilizers «LF- Bobovi» (1.5 l / ha and 2.5 l / ha) and Biobor 140 (1.0 l / ha) led to an increase of the content of chlorophyll a and b, their total amount and carotenoid content.

The highest content of chlorophylls a and b, their sum, and carotenoids in the stipules of winter pea plants were in the variant with the combined use of pre-sowing seed treatment with growth regulator Endophyte L1 RK (0.01 l / t), bacterial preparation Bioinoculant BTU-r (2 l /1) and at foliar treatment with microfertilizers «LF- Bobovi» (1.5 l / ha and 2.5 l / ha) and Biobor 140 (1.0 l / ha).The search for ways and opportunities to increase the grain yield of winter pea varieties Moroz due to the introduction of new technological methods of its cultivation remains relevant. A possible solution to the problem of improving the productivity of winter peas is the use of different mechanisms of action of plant growth regulators, inoculation with symbiotic microorganisms, and foliar feeding with tank mixtures of chelated microfertilizers.

Keywords: inoculant, plant growth regulator, foliar treatment, chlorophyll a and b, winter pea (Pisum sativum L.).

Постановка проблеми

У сучасному сільському господарстві горох є дуже перспективною зернобобовою культурою, яка має досить високий потенціал врожайності в поєднанні з вмістом білка в зерні - 26-28 %. В 1 кг його зерна міститься 1,17 к. од., 180-240 г перетравного протеїну. Використання гороху досить різноманітне: продовольче - у вигляді зрілого насіння, свіжого зеленого горошку і бобів цукрових сортів у фазі технічної стиглості; промислове - консерви зеленого горошку і свіжозаморожений зелений горошок; кормове - зернофураж, зелений корм, силос, сінаж, сіно, сінна мука і на зелене добриво. Обробіток гороху також позитивно позначається на родючості ґрунту [1].

Новоявленою зернобобовою культурою на Україні є горох озимий. Тому підвищення врожайності цієї культури за рахунок використання різних технологій вирощування є актуальним питанням сьогодення.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Фотосинтез відіграє ключову роль у перетворенні сонячної енергії на енергію хімічних зав'язків, а основними світлозбираючими молекулами є хлорофіли та каротиноїди. Кількість сонячної радіації, поглиненої листковим апаратом, дуже залежить від концентрації фітосинтетичних пігментів, а їх низький вміст лімітує потенціал фотосинтезу [2]. Найбільш високі показники фотосинтезу на одиницю поверхні посіву або листка у сільськогосподарських рослин спостерігаються за максимального вмісту хлорофілу.

Основними фотосинтетичними пігментами листка є хлорофіли а, b та каротиноїди, що вловлюють необхідну сонячну енергію та захищають рослини від шкідливих побічних продуктів цього процесу. Відомо, що головним пігментом, який задіяний у процесах фотосинтезу є хлорофіл а. Участь хлорофілу b спрямована на підвищення світлозбиральної здатності пігментного комплексу в короткохвильовій ділянці червоного світла. Кількість і функціональна активність хлорофілів а і b є показником потенційної здатності рослин формувати біологічний урожай [3].

Кількісний склад пігментів та їх співвідношення істотно впливають на метаболізм рослин та можуть відрізнятися залежно від виду або сорту рослини, фази його онтогенезу та чинників навколишнього середовища.

У низці робіт [5-7] вказується, що використання у посівах різних сільськогосподарських культур препаратів з високою фізіологічно активною дією, а саме рістрегулюючих речовин, бактеріальних препаратів, гербіцидів, мікро- та макроелементів, може здійснювати вплив на фізіолого-біохімічний стан рослини, а звідси на процеси фотосинтезу.

Мета статті полягала в досліджені формування фотосинтетичних пігментів рослин гороху озимого за дії регулятора росту рослин Ендофіт L1 РК, бактеріального препарату Біоінокулянта БТУ-р, їх комплексного застосування та систем позакореневого підживлення мікродобривами «LF-БОБОВІ» та Біобор 140.

Методика досліджень

Об'єктами дослідження були рослини гороху озимого (Pisum sativum L.) сорту НС Мороз, регулятор росту рослин (РРР) Ендофіт L1, бактеріальний препарат Біоінокулянт БТУ-р, мікродобрива «LF- БОБОВІ» та Біобор 140.

Ендофіт-Б1 РК (д.р. комплекс ауксинів, гіберелінів, цитокінінів та інших біологічно-активних речовин, 5,0 г/л) - високоефективний препарат, продукт біотехнологічного вирощування нового штаму грибів коренів женьшеню. Препарат сумісний з будь-якими пестицидами. Виробник ПП «ВКФ «Імпторгсервіс», Україна. Біоінокулянт БТУ-р (Bradyrhizobium japonicum 50±20% + Rhizobium leguminosarum 50±20% титр 2*109 - 6*109 КУО/см³, макро- та мікроелементи, біологічноактивні продукти життєдіяльності бактерій: вітаміни, гетероауксини, гібереліни тощо). Виробник ПП «БТУ- Центр», Україна.

«LF-БОБОВІ» - концентроване комплексне хелатне мікродобриво третього покоління до складу якого входить NPK та мікроелементи у хелатній формі, яке застосовується для листкового підживлення бобових культур. Діючі речовини: Бор (B) - 10 %, Маргенець (Mr) - 1 %, Кобальт (Со) - 1 % та ін. Біобор 140 - концентроване хелатне мікродобриво для листкового підживлення до нестачі Бору (В). Діючі речовини: Бор (В) - 140-141 г/л, Азот (N) - 62-65 г/л, Модібден (Мо) - 0,05-0,1 г/л. Препаративні форми - розчини. Виробник мікродобрив Лист-Forte, Україна. Сполуки добре розчинні у воді. Робочі розчини зберігають стабільність в інтервалі рН 7,04-7,12 [8].

Дослідження здійснювали відповідно до вимог проведення вегетаційного досліду [9] за схемою: 1 - контроль без обробки, 2 - інокуляція Біоінокулянтом БТУ-р (2 л/т), 3 - інкрустація Ендофіт-Ь1 РК (0,01 л/т), 4 - сумісна обробка Ендофіт-Ь1 РК (0,01 л/т) + Біоінокулянт БТУ-р (2 л/т).

Позакореневі підживлення проводили баковими сумішами хелатних мікродобрив:

1. N45P45K45 (фон);

2. Фон + «LF-БОБОВІ» (1,5 л/га) у фазу утворення 3-5-ти прилистків;

3. Фон + «LF-БОБОВІ» (1,5 л/га) у фазу утворення 3-5-ти прилистків + «LF-БОБОВІ» (2,5 л/га) і Біобор 140 (1,0 л/га) у фазу бутонізації. Деталізовану схему досліду наведено в таблицях.

Аналізи пігментів здійснювали в лабораторних умовах на 6 добу після внесення препаратів у відібраних зразках прилистків.

Для встановлення вмісту пігментів у асимілюючих тканинах використовували сирий рослинний матеріал (наважка 0,25 г). Для екстракції пігментів матеріал розтирали у ступці з додаванням 0,1 г СаСО₃ та 0,1 г товченого скла. Отриману однорідну масу переносили на фільтр (синя стрічка), уникаючи втрат.

Визначення вмісту хлорофілів та каротиноїдів у спиртовій витяжці (96,0 %) здійснювали за допомогою спектрофотометра Ulab - 102UV (Китай) при різних значеннях довжини хвилі: Х=441; Х=649; Х=665. Об'єм робочого розчину - 25 мл.

Розрахунки проводили за формулами H. K. Lichtenthaler [12]. Концентрацію хлорофілів а (С _хл._а, мг/л) i b (С _хл._ь, мг/л) обчислювали за формулами:

Схл.а = 13.70 * А665-5.76 * Аб49,

Схл.ь = 25.80 * A649-7.60 * A665,

де: А6₆₅ -- абсорбція витяжки при довжині хвилі 665 нм;

А₆₄₉ -- абсорбція витяжки при довжині хвилі 649 нм.

Концентрацію каротиноїдів (С_кар, мг/л) обчислювали за формулою:

Скар. = 4,695 * А 441-0,268(Схл.а + С_хл._ь),

де: А₄₄і -- абсорбція розчину при довжині хвилі 441 нм; (С_хл._а + С_хл.ь) - сумарний вміст хлорофілів а i b в розчині, мг/л.

Встановивши концентрацію пігментів у витяжці, обчислювали їх кількісний вміст (Х, мг/г) в сировині за формулою:

Х = V «С «100 / m «1000,де:

V - об'єм спиртової витяжки, мл;

С - концентрація пігменту в етанольному розчині, мг/л;

m - наважка сировини, г.

Статистичне опрацювання результатів дослідження проводили методом двофакторного дисперсного аналізу з використанням Microsoft Exell 2010 [11].

Виклад основного матеріалу досліджень

У ході проведених досліджень встановлено, що при застосуванні позакореневих підживлень у фазу 3-5-ти прилистків та комплексного застосування (у фази 3-5-ти прилистків та бутонізації) баковими сумішами мікродобрив «LF-БОБОВІ» і Біобор 140 вміст хлорофілів a i b, їх суми та каротиноїдів перевищував відповідні показники в контролі на 0,01 і 0,03 мг/г сирої речовини по хлорофілу а, 0,02 і 0,04 мг/г сирої речовини по хлорофілу b, 0,01 і 0,04 мг/г сирої речовини для суми хлорофілів a+b та на 0,02 і 0,05 мг/г сирої речовини по каротиноїдах відповідно (Табл. 1).

За передпосівної обробки насіння гороху озимого Біоінокулянтом БТУ-р виявлено підвищення вмісту фотосинтетичних пігментів у прилистках дослідних рослин. Вміст хлорофілів a i b збільшувався на 0,16 і 0,01, сума хлорофілів a+b - на 0,35, а вміст каротиноїдів зростав на 0,09 мг/г сирої речовини. За використання позакореневих підживлень мікродобривами «LF- БОБОВІ» і Біобор 140 та передпосівної інокуляції насіння бактеріальним препаратом Біоінокулянтом БТУ-р вміст пігментів у прилистках гороху збільшувався відносно контролю на 0,28 і 0,30 мг/г сирої речовини (хлорофіл a), на 0,18 і 0,2 мг/г сирої речовини (хлорофіл b), на 0,78 і 0,88 мг/г сирої речовини (сума хлорофілів a+b), на 0,17 і 0,19 мг/г сирої речовини (каротиноїди) відповідно. Аналогічні результати були виявлені за обробки рослин сої різними видами фунгіцидів та інокулянта Ризоактиву [5].

Кращий ефект був виявлений у дослідному варіанті із застосуванням передпосівної обробки насіння гороху озимого регулятором росту рослин Ендофіт L1 РК на фоні удобрення N₄₅P₄₅K₄₅. Вміст хлорофілів a i b збільшувався на 0,27 і 0,16, сума хлорофілів a+b - на 0,52, а вміст каротиноїдів зростав на 0,16 мг/г сирої речовини.

За передпосівної інокуляції насіння бактеріальним препаратом БТУ-р та при внесенні позакореневих підживлень мікродобрив «LF-БОБОВІ» і Біобор 140 у фазу 3-5-ти прилистків та комплексного застосування (у фази 3-5-ти прилистків та бутонізації) вміст пігментів у прилистках гороху збільшувався відносно контролю на 0,25 і 0,26 мг/г сирої речовини (хлорофіл a), на 0,12 і 0,13 мг/г сирої речовини (хлорофіл b), на 0,58 і 0,70 мг/г сирої речовини (сума хлорофілів a+b), на 0,13 і 0,14 мг/г сирої речовини (каротиноїди) відповідно.

Таблиця 1

Вміст фотосинтетичних пігментів у прилистках гороху озимого за використання різних технологій вирощування, шоста доба після обприскування, мг/г сирої речовини (вегетаційний дослід, за 2019-2021 рр.)