CC BY
52
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
УДК 581.1
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ТКАНЕЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ОЗИМЫХ КУЛЬТУР
1 3В.И. Панасин, д.с.-х.н., 2Р.Г. Уютов, !М.И. Вихман, д.б.н., !С.И. Новикова, к.б.н., !В.В. Долинина
1 Центр агрохимической службы «Калининградский», e-mail: agrohim_39@mail.ru 2ООО «Залесское молоко», e-mail: romiou@mail.ru Калининградский государственный технический университет, e-mail: agronomia@mail.ru
В серии экспериментов для районированных в Калининградской области сортов озимого рапса и озимой пшеницы установлены критические температуры жизнеспособности растений. Исследован кондуктометрический экспресс-метод, позволяющий оценить выживаемость посевов. Предложена градация относительной электропроводности для оценки жизнеспособности озимых культур. На основании результатов можно планировать организационно-хозяйственные мероприятия по устранению последствий гибели и повреждения растений.
Ключевые слова: озимый рапс, озимая пшеница, морозостойкость, метод электропроводности тканей.
EXPERIENCE OF APPLICATION OF PLANT TISSUES ELECTRICAL CONDUCTIVITY METHOD FOR DETERMINATION OF VIABILITY OF WINTER CROPS
13Dr.Sci. V.I. Panasin, 2R.G. Uyutov, 1Dr.Sci. M.I. Vikhman, 1Ph.D. S.I. Novikova, 1V.V. Dolinina
1 State Center for Agrochemical Service «Kaliningradskiy», e-mail: agrohim_39@mail.ru 2Zalesskoe moloko Ltd, e-mail: romiou@mail.ru 3Kaliningrad State Technical University, e-mail: agronomia@mail.ru
In a series of experiments were set critical temperature zoned in the Kaliningrad region varieties of winter oilseed rape and winter wheat. Studied conductometric rapid method for assessing the survival of crops of these crops. A gradation relative conductivity to evaluate the viability of winter crops. Based on the results, it is possible to plan organizational and economic measures to eliminate the consequences of plant death and damage.
Keywords: winter rape, winter wheat, frost resistance, plant tissues electrical conductivity method.
Для Калининградской области озимый рапс и пшеница служат коммерческими культурами, дающими в благоприятные годы высокие урожаи и обеспечивающие высокую рентабельность сельскохозяйственного производства. Однако, возделывание этих культур подвержено высокому риску вследствие природно-климатических особенностей региона. Судьба будущего урожая во многом зависит от состояния растений в осенне-зимний и ранне-весенний периоды. Зимний период характеризуется неустойчивым снежным покровом, чередованием оттепелей и морозов [1]. В результате слабой закалки озимые часто уходят в зиму с небольшим запасом сахаров, что снижает их устойчивость к условиям зимовки (вымерзание, выпревание, вымокание, повреждение ледяной коркой). Наиболее подвержены риску гибели от низких температур озимые позднего срока сева и переросшие посевы. В этих условиях
особенно страдает озимый рапс как более теплолюбивая культура. К моменту прекращения осенней вегетации, перед уходом в зиму, растения озимого рапса должны иметь хорошо развитую розетку (от 68 до 10 листьев), корневую шейку диаметром 8-10 мм и более, которая выступает над поверхностью почвы не более чем на 1 см [2]. Корневая шейка озимого рапса находится на границе между стеблем и корнем. Как и в корне, в ней накапливаются элементы питания и защитные вещества - сахара, поэтому от диаметра корневой шейки существенно зависит регенеративная способность растений рапса, а также способность образовывать боковые побеги в случае гибели стебля с точной роста от заморозков.
Прогностическим показателем оценки зимостойкости озимых культур служит содержание сахаров в надземной части и в корнях. Нашими исследованиями установлено, что для успешной пере-
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
зимовки растений озимого рапса к моменту прекращения осенней вегетации содержание Сахаров в листьях должно составлять не менее 35%, а в корнях - не менее 40% на абсолютно сухое вещество. Для озимой пшеницы, соответственно, в листьях 20%, в узле кущения не менее 25%.
Для озимого рапса в зимний период очень опасно чередование оттепелей и заморозков. В период оттепелей, при переходе к положительным температурам, начинается повышенный расход сахаров в связи с усилением ферментной активности в клетках растения - оно готовится к процессу роста. Количество сахаров в этот период резко уменьшается, в результате чего резко понижается устойчивость озимых к морозам, и при их наступлении растения могут погибнуть. Содержание сахаров к началу марта в рапсе снижается до 15% и менее, у озимой пшеницы - до 7%, что повышает вероятность гибели растений при наступлении заморозков после возобновления весенней вегетации.
Для установления критических температур выживания растений были проведены эксперименты по выдерживанию растений в морозильной камере в течение 12 часов. Был изучен температурный интервал от минус 10°С до минус 25°С. Установлено, что при отсутствии снежного покрова критическая температура жизнеспособности для большинства сортов озимого рапса составила минус 14°С, для пшеницы - минус 21°С. Морозостойкость ряда сортов озимой пшеницы отечественной селекции была несколько выше, чем у западноевропейских.
Возможность повреждения озимых культур неблагоприятными факторами в осенне-зимне-весенний периоды вызывает необходимость определения степени их повреждения и жизнеспособности, прогноза перезимовки и сохранности к весне. Надежный прогноз перезимовки озимых культур очень важен для агробизнеса с целью заблаговременной подготовки необходимых ресурсов для ухода и восстановления поврежденных растений, а в случае их гибели - для подсева и пересева.
На практике существует ряд методов для определения сохранности озимых культур: метод монолитов, водный и метод красителей. Метод монолитов достаточно продолжителен по времени и трудоемок, другие недостаточно точны. Критерием состояния жизнеспособности озимых может служить величина относительной электропроводности, которая показывает степень повреждения клеточных мембран [3]. Она определяется, как соотношение величины выхода электролита до кипячения к его выходу после кипячения и выражается в процентах. Этот метод позволяет быстро оценить состояние и жизнеспособность растений в любую фазу развития. Поэтому сотрудниками Центра агрохимической службы «Калининградский» с 2010 г. начато внедрение в практику сельскохозяйственного производства кондуктометрического метода для определения электропроводности и установления сохранности растений озимых культур в период перезимовки, как менее затратного и быстрого метода определения жизнеспособности озимых культур.
Измерение удельной электропроводности выполняли на кондуктометре ОК 201/1, с показанием микросименсов на см -мкСм/см. Повышение электропроводности раствора свидетельствует об увеличении проницаемости клеточных мембран и утечке электролита из клеток. Высокая удельная электропроводность служит свидетельством отмирания тканей растений, за счет разрушения клеток и выхода из них электролитов (рисунок).
Методика подготовки и анализа растительных проб.
1. Отбор проб. Отбирают (вырубают) 10 разных растений рапса и 30 растений пшеницы по диагонали поля, через равные промежутки. Из точечных проб составляют объединенную пробу. Отобранные пробы растений упаковывают в полиэтиленовый пакет, прикрепляют этикетку. На все отправляемые в лабораторию пробы составляется сопроводительная ведомость и акт отбора проб. Пробы хранятся в холодильнике таким образом, чтобы предотвратить изменения из состава. У озимого рапса должна быть сохранена корневая шейка и 1-1,5 см верхней части корня. У озимых зерновых культур - узел кущения. Отобранные пробы в этот же день направляют для проведения испытаний в лабораторию, если нет такой возможности, то хранят в холодильнике.
2. Средства испытания и вспомогательные устройства: весы лабораторные по ГОСТ 24104 II класса точности с наибольшим пределом взвешивания 200 г или другие весы того же класса точности; капроновое сито с отверстиями диаметром 0,25-0,50 мм; чашки Петри; полиэтиленовые пакеты для хранения и отбора проб; стаканы химические 100-150 см3 по ГОСТ 25336; вода дистиллированная по ГОСТ 6709; кондуктометр марки ОК 102/1; плитка электрическая; нож с тонким лезвием, можно строительный.
г
Проницаемость клеточных мембран и утечка электролита из клеток
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИИ
1
Пример записи результатов, полученных при измерении выхода электролитов
Проба L Lj Р, %
№ повторность отношение L/Lj среднее
1 1 12,3 110,8 11,1 11,3
2 13,1 113,2 11,6
3 12,5 111,3 11,3
2 1 28,7 116,8 24,6 24,6
2 29,5 117,3 25,1
3 28,2 116,3 24,2
3. Проведение испытания. Растения моют под проточной водой. Берут высечки листьев (прикорневой части, корневой шейки, корня, стебля, узла кущения) массой 1-1,2 г, тщательно промывают дистиллированной водой для удаления клеточного сока со срезов, обсушивают фильтрованной бумагой, затем делят на несколько усредненных навесок и заливают дистиллированной водой, при этом придерживаются постоянного соотношения массы испытуемого образца и воды, а также одинакового размера высечек. Берут три параллельных усредненных навески по 0,5 г различных частей растений каждого варианта и каждую навеску заливают 50 см3 дистиллированной воды. После экстракции в течении четырех часов при комнатной температуре определяют электропроводность раствора. Затем стаканчики с растительным материалом доводят до кипения, разрушая при этом полностью мембраны тканей, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем до исходной величины (50 см3) и определяют полный выход электролитов по электропроводности той же вытяжки после разрушения мембран кипячением. Испытания проводят в одних и тех же условиях, при одной и той же температуре (таблица).
4. Обработка результатов. Выход электролитов (Р) рассчитывают в процентах от полного выхода по формуле: Р = х 100%, где: Ь - электропроводность после настаивания, мкСм; Ь1 -электропроводность после кипячения, мкСм.
Результаты вычисляют с точностью до 0,1%. За результат испытания принимают среднее арифметическое трех определений в пределах допустимых расхождений.
Пример 1: Средняя величина электропроводности после настаивания озимого рапса равна 10 мкСм, после кипячения - 110 мкСм. Относительная
электропроводность Р = 10/110 х 100% = 9,1%. Согласно разработанной нами градации, эта проба будет характеризовать хорошее состояние растений.
Пример 2: Средняя величина электропроводности после настаивания озимого рапса равно 50 мкСм, после кипячения - 120 мкСм. Относительная электропроводность Р = 50/120 х 100% = 41,7%, этот показатель свидетельствует о полной гибели растений.
Результаты исследований. По результатам шестилетних исследований была установлена градация относительной электропроводности для оценки жизнеспособности озимых культур. Первая группа: хорошее состояние растения - относительная электропроводность менее 10%, вторая группа: удовлетворительное состояние, возможна частичная гибель растений - относительная электропроводность от 10 до 30%, третья группа: плохое состояние, возможна полная гибель растений - относительная электропроводность более 30%. Исследования, проведенные зимой 2015-2016 гг., показали, что коэффициент корреляции между относительной электропроводностью и зимостойкостью растений составил +0,9 для озимого рапса и +0,85 для озимой пшеницы.
Таким образом, измерение удельной электропроводности служит наиболее быстрым, относительно точным и малозатратным методом определения состояния жизнеспособности растений озимых культур на каждом конкретном поле. На основании результатов можно планировать организационно-хозяйственные мероприятия по устранению последствий гибели и повреждения растений. Этот метод нужно рекомендовать для всех зерносеющих регионов с резкими колебаниями метеоусловий в осенне-зимний период.
Литература
1. Агроклиматические ресурсы Литовской ССР и Калининградской области РСФСР / под ред. Л.И. Егоровой, Ф.Ш. Чешика, Е.Г. Роговской. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 144 с.
2. Гортлевский А.А., Макеев В.А. Озимый рапс. - М.: Россельхозиздат, 1983. - 135 с.
3. Агеев В.В., Подколзин А.И. Агрохимия (Южно-Российский аспект). - Ставрополь: Изд-во Ставропольского ГАУ, 2005. - 488 с.
