CC BY
14ТРЕЙД-ОФФЫ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ БАЛАНСЕ ЯЧМЕНЯ И ПШЕНИЦЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ГЕРБИЦИДОВ (НА ПРИМЕРЕ ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ СОРТА «ЧЕЛЯБИНСКИЙ 99» И МЯГКОЙ ПШЕНИЦЫ СОРТА «ОМСКАЯ 36»)
12 3
Зарипов И.Р. , Галимова Э.А. , Мрясова Л.М.
1Зарипов Ильдар Рафаилович - студент магистратуры;
2Галимова Эльвира Анфировна - аспирант, кафедра экологии и БЖД; 3Мрясова Луиза Минибулатовна - кандидат биологических наук, заведующий лабораторией, лаборатория института гербицидов АН Республики Башкортостан, Институт гербицидов АН Республики Башкортостан Башкирский государственный университет, г. Уфа
Аннотация: единственным источником энергии для всех растений является фотосинтез, в процессе которого синтезируются углеводы. Дальнейшее перераспределение энергии в ходе метаболизма, роста и развития растения может происходить с проявлениями трейд-оффа - компромиссного канализирования энергии или в накопление биомассы, или в поддержание морфологической целостности растения (сохранение или снижение уровня энтропии является энергозатратным процессом). Показано, что при гербицидном стрессе у культурных злаков на ранних этапах онтогенеза происходит увеличение морфологической интеграции в ущерб накоплению биомассы. В этом мы видим проявление защитной стратегии растений в условиях химического стресса.
Ключевые слова: гербициды, пшеница, ячмень, обработка гербицидами, влияние малых доз гербицидов, морфологическая интеграция.
УДК 58.04
06.00.00 Сельскохозяйственные науки
Введение
Трейд-оффы показывают компромиссное соотношения между сравниваемыми характеристиками: морфологической интеграцией и линейными параметрами и весом растений. По Грайму (2001) трейд-офф определяется как эволюционная дилемма, посредством которой генетическое изменение, дарующее усиленную выносливость в одних условиях, неизбежно приносит в жертву выносливость в других. Этим термином чаще пользуются в экономике, но применение этому термину нашлось и в данной работе.
Помимо воздействия гербицидов на целевые группы растений, то есть сорные растения, происходит влияние и на злаковые культуры. Исследования в области влияния гербицидов на защищаемые ими злаковые культуры являются очень редкими. Многие из этих исследований проводились за рубежом. Например, в Польше опыты по оценке устойчивости сортов озимой пшеницы к весеннему применению пендиметаллина и его смесей показали, что все они вызвали кратковременное обесцвечивание листьев пшеницы [6]. В нашей стране также имеются работы о влиянии гербицидов на культурные растения. Так в результате исследований выяснили, что гербицид 2,4-Д ингибирует рост и развитие растений озимой пшеницы, ухудшает качество зерна сорта Батько (уменьшает объемную массу зерна, крупной фракции, массу 1000 зерен), а также уменьшает длину соломины, укорачивает междоузлия, уменьшает площадь флагового листа, вызывает преждевременное старение листьев как на естественном агрофоне, так и при внесении минеральных удобрений [4]. Бруснецов И.И. (2005) считает, что препараты на основе 2,4-Д снижают морозостойкость озимой пшеницы. При обработке гербицидом 2,4-Д
ячменя сорта Ратник в Ростовской области показало, что действие гербицида на урожай зерна и его структуру было различным в зависимости от сроков применения. При обработке на 2 этапе гербицид не повлиял на процессы кущения, но снизил число колосков в колосе и число зерен в колосе. Опрыскивание растений ячменя на 3 этапе органогенеза приводит к ингибированию процессов кущения и снижению числа продуктивных стеблей [3].
Таким образом, более детальное изучение ответных механизмов злаковых растений на влияние гербицидов является перспективной, так как непосредственно имеет отношение к урожайности. Именно поэтому данная тема является актуальной.
Целью данной работы является исследование трейд-оффов между вегетативным ростом и морфологической интеграцией проростков ячменя и пшеницы при воздействии гербицидов. Исходя из цели, были поставлены следующая задача: исследовать зависимость отдельных признаков растений и общей морфологической интеграции от дозы гербицида.
Материалы и методы
Использовался рулонный метод проращивания семян пшеницы сорта «Омская 36» и ячменя сорта «Челябинский 99». Исследовались 10-дневные проростки. В опыте использовались 3 гербицида: дикамба, 2,4-Д и хлорсульфурон. Путем эксперимента была подобрана сублетальная доза для гербицидов, которая оказалась равной 200 мг/л. Исходную дозу разбавляли водопроводной водой 1/1 в 10 шагов. Получалось 10 доз гербицида: 200 мг/л; 100 мг/л; 50 мг/л; 25 мг/л; 12,5 мг/л; 6,25 мг/л; 3,125 мг/л; 1,56 мг/л; 0,78 мг/л; 0,39 мг/л. Для контроля использовалась водопроводная вода. Для оценки ответных реакций растений на воздействие гербицидов использовались следующие методы: морфометрический, статистический и методы популяционной биологии.
Результаты
Поведение линейных параметров и общей морфологической интеграции, показывающей меру упорядоченности строения, можно пронаблюдать на графиках (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3).
На графиках зависимости параметров с морфологической интеграцией можно наглядно видеть трейд-оффы энергетического баланса. В динамике показателя морфологической интеграции растений проявляется защитная онтогенетическая стратегия. Из рисунков видно, что динамика морфологической интеграции и линейных параметров (ширина листовой пластинки) и веса растений имеют альтернативный характер: усиление морфологической интеграции растения приводит к снижению веса и линейных параметров вегетативных органов.
216 25 24 23 22 21 20 1Э 18 17 16 020 0.18 0,16 0,14 0,12 0,10 0.08 0.06 0Я4 2
■. _.
о 2 4 е е ю 1
Рис. 1. Зависимость веса проростка ячменя и морфологической интеграции растения от дозы
гербицида (хлорсульфурон)
Примечание: здесь и далее по оси абсцисс - доза гербицида (0 - контроль, 1 - 200мг/л; 2 -100 мг/л; 3 - 50 мг/л; 4 - 25 мг/л; 5-12,5 мг/л; 6 -6,25 мг/л;7 - 3,125 мг/л; 8 -1,56 мг/л; 9 -0,78 мг/л;10 -0,39 мг/л.); левая ось (пунктирная линия) - параметр, правая ось - морфологическая интеграция (г2ш).
5,8 0,36
• •
5.6 \ 0.34 0^32
а 0.30
| 4 ^ 028
026
5,2 N 024
Ч \ 022
5.0 О \ : 020
; ч 0.18
4.8 \ 0.16
\ 0.14 0,12
4,6 1 ! 0,10 008
■
4.4
2 0 2 4 6 8 10 12
Рис. 2. Зависимость ширины листовой пластинки 1-го листа проростка ячменя и морфологической интеграции от дозы гербицида (2,4-Д)
о ,7 0,6
0,5 0,4 0,3 0,2
0,0
-1 01 2 3 4 5 6 7 В
Рис. 3. Зависимость ширины листовой пластинки 1-го листа проростка пшеницы и морфологической интеграции от концентрации гербицида (дикамба)
Таким образом, при применении гербицидов на ранних этапах онтогенеза мы
наблюдаем трейд-оффы между ростом (накоплением биомассы) и поддержанием
(усилением) морфологической интеграции растений пшеницы и ячменя.
Список литературы
1. Брусенцов И.И. Агробиологические приемы повышения урожайности и качества зерна ярового ячменя на темно-серых лесных почвах ЦЧР России, 2005. 157 с.
2. Ишбирдин А.Р., Ишмуратова М.М. Адаптивный морфогенез и эколого-ценотические стратегии выживания травянистых растений. Методы популяционной биологии. Сборник материалов VII Всероссийского популяционного семинара. Сыктывкар, 2004. 4.2.176 с.
3. Чепец С.А., Чепец Е.С. Сорта и удобрения резервы повышения эффективности производства зерна озимого ячменя // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2007. № 26.
4. Яблонская Е.К., Суркова Е.В., Плотников В.К., Ненько Н.И., Малюга Н.Г. Влияние совместного применения гербицида 2,4-Д и его антидота фуролан на формирование качества зерна озимой мягкой пшеницы при созревании // Известия вузов. Пищевая технология, 2007. № 1. С. 10-12.
5. Cedergreen N. et al. Chemical stress can increase crop yield // Field crops research, 2009. Т. 114. № 1. С. 54-57.
6. Domaradski K. Influence of herbicide and application timing on Alopecurus myosuroides control in winter wheat in Poland // Z. Pflanzenschutz, 2006. Spec. Issue 20. S. 817-821.
7. Grime J.P. Plant Strategies and Vegetation Processes. Chichester: J. Wiley Publ., 1979. 222 p.
