CC BY
177
УДК 632.51
ВЛИЯНИЕ НАСТОЯ ИЗ АМБРОЗИИ ПОЛЫННОЛИСТНОЙ НА ВАЖНЕЙШИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ
Т.Н. Глубшева
Белгородский
государственный
университет.
Россия, 308015, г. Белгород, ул. Победы 85
E-mail: glubsheva@bsu.edu.ru
Изложены результаты опытов по изучению влияния аллелопати-ческой активности карантинного сорняка амброзии полыннолистной на важнейшие сельскохозяйственные культуры. Оценка проводилась по начальным ростовым процессам.
Ключевые слова: аллелопатия, амброзия полыннолистная, карантинный сорняк, колины, взаимодействия растений.
Введение
Интерес к такому уникальному в мире растений явлению как аллелопатия огромный и почти постоянный. Наверное, потому, что разгадав его, до конца раскроется широкая панорама картин взаимодействия живых тел в диапазоне от популяций организмов до биосферы Земли. Экологические исследования феномена увеличения органической массы биоценозов, в которых сглаживается дарвиновская борьба за существование, прямо указывает на его причину. Она состоит в богатом видовом составе этих сообществ, где различные по своим требованиям организмы не мешают, а способствуют процветанию друг друга. И здесь аллелопатия играет не последнюю роль. Аллелопатия - это взаимодействие растений посредством выделения биологически активных веществ во внешнюю среду. Практически каждое растение создает вокруг себя определенную биохимическую сферу. При этом речь может идти о стимулирующем или ингибирующем действии [1]. Известно 4 группы таких веществ. Первые две группы образуются микроорганизмами. Первая группа - антибиотики, подавляющие жизнедеятельность других микроорганизмов. Вторая - миазмины - вещества завяда-ния, действующие на высшие растения. Вещества вторых двух групп выделяются высшими растениями - это фитонциды. Третья - вещества, подавляющие жизнедеятельность микроорганизмов. Четвертая - колины, тормозящие развитие высших растений [2].
Давно отмечен сложный механизм, который может быть односторонним или обоюдным. Различия в механизмах проявляются в зависимости от экологических условий [3].
Выделения высших растений можно разделить на активные и пассивные, а выделения отмерших растительных тканей относят к посмертным. Под активными выделениями растений понимают те вещества, которые синтезируются в их организме и выделяются в окружающую среду в результате обменных процессов в виде гуттации, паров эфирных масел, кутикулярных экскретов, корневых экзометаболитов. К пассивным выделениям относят вещества, вымываемые осадками из листьев, соцветий и других надземных органов, а также вещества, образующиеся в результате механических и патологических повреждений. Сумма всех выделений живых и мертвых организмов и отдельных их частей составляет так называемый аллелопатический потенциал, который создает аллелопатическую напряженность среды. Практически все растения обладают аллелопатической активностью в большей или меньшей степени. Химическая природа аллелопатических агентов колинов весьма разнообразна. Среди них отмечены вещества вторичного происхождения (терпеноиды, стероиды, органические кислоты, алкалоиды), вещества, образующиеся в процессе метаболизма, гидролиза и автолиза растительного и микробного происхождения (белки, аминокислоты, пурины, полипептиды) [4].
Важной проблемой аллелопатии является изучение влияния биологически активных веществ сорных растений на сельскохозяйственные культуры. Особый интерес вызывают представители адвентивной флоры. Ее представитель - амброзия полыннолистная на территории России отмечена на обширной территории: Дальнем Восто-
ке, в Северокавказском и Волжско-Камском регионах, в областях Средней России и Центрального Черноземья, на Южном Урале, в Оренбургской области, на юге Западной Сибири, в Алтайском крае. Локальные очаги амброзии находятся в Курской, Белгородской, Воронежской, Астраханской, Саратовской областях, в Дагестане, Башкортостане и в Хабаровском крае [5].
Описана вредоносность амброзии полыннолистной, на основе полевых наблюдений и вычленения аллелопатического фактора из ценопопуляционного анализа установлены ее сложные взаимоотношения многолетними травами, предложены меры борьбы[6]. Однако мы не имеем еще достаточно полных данных о взаимоотношениях амброзии полыннолистной с различными дикорастущими, сорными и культурными растениями. Неизвестна также роль физиологически активных веществ в механизме межпопуляционных взаимодействий. Такие исследования могли бы послужить основой для разработки биологических и агротехнических методов борьбы и сократить до минимума химические обработки посевов и непахотных угодий.
В данной работе рассмотрено аллелопатическое влияние амброзии полыннолистной на культурные растения. В рамках этой цели были поставлены следующие задачи:
1) оценить влияние амброзии полыннолистной на энергию прорастания важнейших сельскохозяйственных культур;
2) выявить влияние амброзии полыннолистной на всхожесть важнейших сельскохозяйственных культур;
3) изучить силу начального роста важнейших сельскохозяйственных культур, находящихся под влиянием настоя амброзии полыннолистной.
Методика и материал
Аллелопатическая активность амброзии оценивалась в лабораторных условиях стандартным методом на семенах [4]. Изучались семена пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Белгородская 12, кукурузы (Zea mays L.) гибрида ТОСС 223, подсолнечника (Heliantus annuus L.) гибрида Вейделевский, горчицы (Sinapis alba L.) сорта «Радуга» Семена предварительно дезинфицировались в марганцовокислом калии. Зеленая масса амброзии была собрана осенью 2008 года, высушена до воздушно сухого состояния и использовалась для получения холодных настоев, в которых и проращивались семена. На основе сухой массы делался 1% водный суточный настой, в котором и проращивались семена. Повторность трехкратная.
В качестве критериев оценки использовались энергия прорастания, всхожесть, сила начального роста семян. Энергия прорастания и всхожесть определены в соответствии с ГОСТом 12088-84. Сила начального роста определялась методом морфофизиологической оценки проростков [7]. Статистическая обработка проведена разностным методом. Существенным влиянием изучаемого фактора в нашем опыте считается различие с контролем свыше пяти процентов.
Результаты и их обсуждение
В проблеме аллелопатии с практической точки зрения следует различать в основном два аспекта - влияние физиологически активных выделений на рост растений и величину полезной части урожая, и действие этих выделений на качество растительной продукции. Кроме того, следует учитывать ряд других важных обстоятельств - роль выделений в прогрессивном повышении плодородия почвы; роль выделений в формировании почвенной микрофлоры, в том числе фитопатогенной, в отпугивании или привлечении вредных насекомых-опылителей и т. д.
Одной из задач первого из названных направлений является установление действия колинов сорняков на сельскохозяйственные растения и разработка мероприятий по регулированию уровня колинов в почве, воздухе. Известно, что при оптимальном их содержании растения могут значительно ускорять свой рост и при прочих равных условиях давать больший урожай [8]. Они могут выступать в роли пускового механизма онтогенеза других растений.
Как показывают результаты наших исследований (табл.) с тестовой культурой -горчицей, настой амброзии полыннолистной блокирует в первые часы прорастание семян при хорошей набухаемости. Это существенно, достоверно снижает энергию прорастания. Энергия прорастания подопытных растений горчицы была в 2 раза ниже, чем у контрольных. Затем между опытом и контролем расхождения несколько уменьшаются. Так всхожесть горчицы слабее по отношению к контролю на 23%, и в итоге третий показатель «сила начального роста» оказалась почти в семь раз слабее от контроля. Тем самым подтверждается угнетающая роль этого карантинного сорняка на горчицу белую.
Таблица
Оценка начальных ростовых процессов семян культурных растений под действием настоя амброзии полыннолистной
Оцениваемые показатели Горчица Пшеница Подсолнечник Кукуруза
Энергия про-растания,% Опыт З7-3±5-51** 86.3±1.53 38.0±4.36 18.67±1.15**
контроль 96.3±1.53 85.7±1.53 34.о±2.65 40.0±2.00
Всхожесть,% Опыт 77.3±3.о6** 90.7±0.58 96.7±4.16 51.3±5.03***
контроль 100±0.00 91.3±4.04 88.0±4.00 69.67±3.79
Сила начального роста,% Опыт 12.4±1.53* 94.7±о.93 72.о±1.95*** 87.5±1.61
контроль 91.0±2.00 90.3±4.16 57.о±2.65 91.3±3.79
* разница достоверна на уровне вероятности 0.998 ** разница достоверна на уровне вероятности 0.990 *** разница достоверна на уровне вероятности 0.950
Изучение влияния 1%, водного, суточного настоя амброзии полыннолистной на семена пшеницы не выявило различий с контролем по первым двум показателям, только по силе начального роста обнаружена тенденция к ее усилению - около 5% к контролю. Полевые наблюдения, а также литературные данные свидетельствуют о существовании несильного угнетения на культурах сплошного сева. Видимо здесь подключаются иные механизмы, напоминающие взаимодействия индивидуумов в растительных популяциях или даже в биоценозах.
Лабораторные исследования по изучению влияния настоя амброзии на прорастание семян подсолнечника выявили слабый, но стимулирующий эффект по всем трем признакам - от 4% до 15%, хотя известно сильное угнетение амброзией полыннолистной пропашных культур. Это обстоятельство побуждает нас к дальнейшим исследованиям аллелопатического влияния амброзии на подсолнечник. Возможно, концентрация в 1% настоя амброзии для крупных семян подсолнечника является стимулирующей дозой. Вероятно, для подсолнечника на проявление аллелопатического эффекта в полевых условиях вносят поправки другие факторы.
Семена кукурузы под влиянием настоя амброзии существенно, достоверно в опыте снизили энергию прорастания в два раза, всхожесть на 17%. На силе начального роста это, практически, не отразилось, она снизилась на 4%.
Не просматривается никакой закономерности и по признакам начального роста. Энергия прорастания снижается у горчицы и кукурузы под влиянием колинов амброзии и мало изменяется у пшеницы и подсолнечника. Всхожесть снижается в опыте с горчицей и кукурузой, немного стимулируется у подсолнечника, и остается практически без изменений у пшеницы. Качество ростков снижается очень сильно у горчицы, у подсолнечника и пшеницы повышается, и мало изменяется у кукурузы.
Выводы
Таким образом, результаты этих опытов свидетельствуют о существовании сложных межвидовых взаимодействий карантинного сорного растения амброзия полыннолистная и важнейших сельскохозяйственных культур. Не удалось проследить и зависимость между признаками начальных ростовых процессов от присутствия колинов амброзии полыннолистной. Все это стимулирует продолжение исследований в различных направлениях: изучить многофакторное влияние настоя амброзии с температурой, кислотностью среды, засоленностью и т.д.; определить роль почвы в про-
явлении аллелопатического эффекта; выявить физиологическое влияние настоя амброзии на сельскохозяйственные культуры.
1. Раис Э. Природные средства защиты растений от вредителей.// Перевод с английского Е.Е. Верещагиной. Под редакцией акад. АН УССР А. М. Гродзинского - М.: Мир. -
1986. - 184 с.
2. Гродзинский А.М. Основа химических взаимодействий растений. Киев: Наукова думка, 1973. - 136 с.
3. Гродзинский А.М. Экспериментальная аллелопатия. Киев: Наукова думка,
1987. - 236 с.
4. http://science.crimea.edu/zapiski/2008/bi0l0gy_chemistry/ush_21_2b/simagina_14.pdf
5. http://www.sevin.ru/invasive/invasion/plants/ragweed.html
6. Марьюшкина В.Я. Амброзия полыннолистная и основы биологической борьбы с ней. - Киев: Наукова думка, 1986. - 117 с.
7. Методические указания. Определение силы начального роста семян зерновых культур по морфологической оценке проростков. - Л., 1975. - 16 с.
8. http://www.sevin.ru/invasive/invasion/plants/ragweed.html
Список литературы
INFLUENCE OF AMBROSIA ARTEMISIIFOLIA INFUSION ON THE MAIN AGRICULTURAL CROPS
LN. Glubsheva
Belgorod State University, Pobedy Str., 85, Belgorod, 308015, Russia
The article presents the results of experiments on influence of allelo-pathic activity of quarantine weed Ambrosia artemisiifolia on main agricultural crops. The primary growth processes were evaluated. The model of active influence through the soil is described in the article.
E-mail:
glubsheva@bsu.edu.ru
Key words: allelopathy, ragweed, quarantine weed, plants interaction.
