CC BY
56
УДК 634.0.5:582.475.2
М. А. Голованова, Е. Э. Нефедьева, Е. В. Байбакова, С. В. Фридланд, Т. П. Павлова, О. С. Рощина
ВЛИЯНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ АММОФОС-Ф, ГУАНИБИФОС-Ф, АМИДОФОС-Ф
НА ПРОРАСТАНИЕ СЕМЯН И РОСТ ПРОРОСТКОВ РАПСА
Ключевые слова: Brassica napus, биопрепараты.
Для повышения всхожести, поглощающей способности, устойчивости и продуктивности растений применяют различные стимуляторы роста. Исследовано влияние биопрепаратов Аммофос-ф, Гуанибифос-ф, Амидофос-ф на всхожесть и состояние проростков рапса. Амидофос-ф в определенных дозах способствовал увеличению всхожести семян и стимулировал рост проростков. Аммофос-ф и Гуанибифос-ф нарушали процессы прорастания, в возрасте 7 суток в определенных дозах тормозили рост проростков. Эффект стимуляции проявился только к возрасту 21 сутки.
Key words: Brassica napus, biological preparations.
Various chemical stimulators of plant growth are used to increase the seed germination, root uptake, plant resistance, and yield. The influence of biological preparations Ammophos-f, Guanibiphos-f, Amodophos-f on the germination of seeds and the condition of seedlings of rape was assessed. Subsequent doses ofAmodophos-fpromoted the increase of seed germination and stimulated the growth of seedlings. Subsequent doses of Ammophos-f and Guanibiphos-f disrupted the process of germination and inhibited the growth of seedlings aged 7 days. The increase of growth was identified in 21 days.
Введение
Для повышения всхожести, поглощающей способности, устойчивости и продуктивности растений возможно применение различных новых стимуляторов роста и коммерческих препаратов при выращивании хозяйственно-ценных культур [1-4].
На сегодняшний день синтезировано большое количество фитогормонов, которые находят свое применение в сельскохозяйственном производстве. Их используют, в частности, для борьбы с сорняками и для получения бессемянных плодов. Стимуляторы роста растений могут ускорять их прорастание и укоренение, уменьшать опадение завязей и плодов, позволяют растениям переносить заморозки, не давая погибнуть цветам.
В настоящее время в литературе описано действие препарата «Биопаг-Д» на различных сельскохозяйственных культурах. Действующее вещество Биопага-Д - полигексаметиленгуанидина гидрохлорид (ПГМГ-ГХ) проявляет свойства полиаминов и четвертичных аммониевых соединений и относится к высокомолекулярным катионным полиэлектролитам [5].
Препарат «Биопаг-Д» способствует лучшему росту и развитию растений яровой пшеницы во время вегетации, увеличению озерненности колоса на 17,8-21,4 г зерен в колосе, и массы 1000 зерен на 25,8-27,8 г относительно контроля. Применение Биопага-Д в качестве фунгицида для обработки семенных клубней и посадок картофеля было высокоэффективно для защиты растений от ризоктониоза, фитофтороза, парши обыкновенной. При обработке семян сахарной свеклы препаратом «Биопаг-Д» проявлялось его фунгицидное действие против грибов родов Fusarium, Alternaría, Helminthosporium, Macrosporium, Cladosporium, развивающихся на всходах и растениях свеклы и улучшению сохранности корнеплодов. Применение
Биопага-Д на томатах улучшало приживаемость рассады растений, увеличивало массу плода и уменьшало пораженность растений фузариозом на 10-15 % [6-8].
Еще одним примером биорегуляторов роста растений является защитно-стимулирующий комплекс, в состав которого входят комплексные соли поликарбоновых кислот и биогенных металлов (Со, 2и, Си, Бе) в соотношении 1:1. Препарат обладает полифункциональным действием на растения, а его химические компоненты способны участвовать во включении сигнальных систем и формировании ответа на такое воздействие. В процессе воздействия химических компонентов на лен и ответной реакции растений происходит регуляция многих биохимических и физиологических процессов внутри клеток. Изменение хода физиологических процессов способствует стимулированию роста растений, увеличению площади листовой поверхности, активизации работы фотосинтетического аппарата за счет удлинения времени или скорости фотосинтеза с максимальным приростом биомассы в единицу времени, а также интенсификацией процессов массопереноса продуктов фотосинтеза из фотосинтезирующих органов в хозяйственно важные органы [1, 9].
На примере льна-долгунца было рассмотрено действие таких биостимуляторов роста как: карвитол, эпин-экстра и ВЭРВА. Результаты исследований, проведенных в длительном полевом стационарном опыте ТСХА, показывают, что обработка льна-долгунца в фазу елочки биостимуляторами карвитол (0,01 г/дм3), эпин-экстра (0,00025 г/дм3) и ВЭРВА (0,1 г/дм3) приводит к увеличению общей длины стебля на 10-15 %, числа коробочек, массы 1000 семян. Эпин-экстра представляет собой раствор концентрацией 0,025 г/дм3 эпибрассинолида. Последний - фитогормон
класса стероидов и обладает высокой активностью и способствует делению клеток растения, обладает широким диапазоном действия. Содержится в каждой клетке растения. Регулятор роста растений «ВЭРВА» является препаратом растительного происхождения, получаемый при переработке хвои пихты. Его применение укрепляет иммунную систему овощных культур, повышает их выносливость при неблагоприятных почвенно-климатических условиях: засухах, заморозках, больших перепадах температур.
Урожайность льносоломы с обработкой биостимуляторами превышала контроль в среднем на 2-4 ц/га. В севообороте прибавка урожая льносоломы при обработке биостимуляторами составляла 7-10 ц/га. Прибавка урожая семян под действием биостимуляторов в бессменном посеве составляла 1-2 ц/га, в севообороте - 2-3 ц/га [10]. Некорневая обработка растений льна препаратом Флоравит®-3Р в фазу елочки при высоте растений 3-12 см способствовала увеличению урожайности волокна на 1-1,5 ц/га, семян на 2-2,5 ц/га, повышению содержания белка и липидов в семенах. Содержание тяжелых металлов не превышало ПДК, и в льнопродукции не отмечено накопления тяжелых металлов [11].
С другой стороны, обработка семян биопрепаратами способствует увеличению поглотительной активности корней, что может быть использовано в процессах фиторемедиации [12, 13].
Целью работы было экспериментальное определение влияния биопрепаратов Аммофос-ф, Гуанибифос-ф, Амидофос-ф на всхожесть и состояние проростков рапса.
Материалы и методы исследования
Семена рапса (Brassica napus L. emend. Metzg) сорта DK Exssence (Monsanto technology) обрабатывали биопрепаратами «Аммофос-ф», «Гуанибифос-ф», «Амидофос-ф» в концентрациях 10-1...10-7 г/дм3. Растения выращивались в вегетационных сосудах с почвой в лабораторных условиях. Определялась всхожесть по ГОСТ 1203884. - 01.07.86. Семена сельскохозяйственных культур. Определяли длину побега (через 7,14, 21 суток) и сухую массу побега.
Полученные результаты подвергались статистической обработке [14]. Рассчитывали среднюю арифметическую (М), среднее квадратическое отклонение (S), ошибку репрезентативности средней арифметической (тм), критерий Стьюдента (t). Оценку достоверности разницы проводили с помощью сравнения полученного значения со стандартным tcn.
Результаты исследования приведены в таблицах и на рисунках.
При учёте всхожести отдельно подсчитывали нормально проросшие; набухшие, твердые, которые составили непроросшие семена и ненормально проросшие - невсхожие семена. За результат анализа принимали среднее арифметическое
результатов определения всхожести всех проанализированных проб.
К всхожим относят нормально проросшие семена. К числу нормально проросших семян относят семена, имеющие: хорошо развитые корешки (или главный зародышевый корешок), имеющие здоровый вид; хорошо развитые и неповрежденные подсемядольное колено (гипокотиль) и надсемядольное колено (эпикотиль) с нормальной верхушечной почечкой; две семядоли - у двудольных.
К нормально проросшим семенам относят также проростки с небольшими дефектами: с незначительным поверхностным повреждением основных органов проростка, не затрагивающим проводящие ткани; с одной семядолей или незначительным повреждением верхних частей обеих семядолей, без повреждения верхушечной почечки у двудольных растений; с нормально развитыми органами, но загнившими в местах соприкосновения с больными проростками или семенами (вторичное заражение).
К непроросшим семенам относят: набухшие семена, которые к моменту окончательного учета всхожести не проросли, но имеют здоровый вид и при нажиме пинцетом не раздавливаются; твердые семена, которые к установленному сроку определения всхожести не набухли и не изменили внешнего вида.
К невсхожим семенам относят: загнившие семена с мягким разложившимся эндоспермом, почерневшим или загнившим зародышем и проростки с частично или полностью загнившими корешками, семядолями, почечкой, гипокотилем, эпикотилем; ненормально проросшие семена, имеющие одно из следующих нарушений в развитии проростков: нет зародышевых корешков или их меньше установленной нормы, или они короткие, прекратившие рост, слабые, спирально закрученные, водянистые; главный зародышевый корешок укороченный, с вздутиями, остановившийся в росте, длинный нитевидный, веретенообразный, имеет продольную трещину или повреждение, затрагивающее проводящие ткани, водянистый, раздвоенный; почечка отсутствует или загнившая; гипокотиль короткий и утолщенный, скрученный, изогнутый, водянистый, сегментированный, с перетяжкой или с открытой трещиной, затрагивающей проводящие ткани; эпикотиль короткий и утолщенный, скрученный, с перетяжкой, с открытой трещиной, затрагивающей проводящие ткани; обе семядоли утрачены более чем на 1/2 или полностью, ненормально увеличены при укороченном колене.
Обсуждение результатов
В ходе исследований получены данные, которые приведены на рисунках 1-3.
На рис. 1 показано влияние препаратов «Аммофос-ф», «Гуанибифос-ф» и «Амидофос-ф» на всхожесть семян и наличие в партии мертвых семян и семян, дающих аномальные проростки.
Рис. 1 - Всхожесть и структура партии семян после обработки биопрепаратами: а) - Аммофос-ф, б) - Гуанибифос-ф, в) - Амидофос-ф (7 суток)
Под действием препарата «Аммофос-ф» в концентрациях 10-3, 10-4, 10-6 г/дм3 произошло уменьшение всхожести семян до 61-68 % (в контроле - 82 %). Аналогичное действие оказал Гуанибифос-ф в концентрациях 10-3, 10-4, 10-5 г/дм3. Всхожесть составляла 57-65 %. Всхожесть снизилась незначительно под действием препарата «Амидофос-ф» в концентрациях 10-6, 10-7 г/дм3 (7378 %) и возросла под действием препарата в концентрациях 10-1, 10-3, 10-4 г/дм3 до 88-90 %.
Изменения всхожести связаны с неферментативными процессами, происходящими в семенах при хранении или в результате внешнего воздействия [16]. Обыкновенно в партии семян выделяют 3 фракции: I - семена, из которых вырастают нормальные проростки, II - семена, из которых вырастают проростки с морфологическими дефектами, III - преимущественно мертвые семена. Всхожими считают только семена I фракции. Под действием внешних факторов возможен переход семян из I фракции во II фракцию и наоборот [15].
Под действием препарата «Аммофос-ф» произошло увеличение количества аномальных
семян, особенно под действием препарата в
-4 -6 -7 3
под
-3
концентрациях 10", 10ч, 10°, 10' г/дм3. Аналогичное действие оказал Гуанибифос-ф в концентрациях 10-4, 10-5 г/дм3. Это явление связано с переходом нормальных семян во фракцию аномальных. Такое состояние является неустойчивым, т.к. аномальные семена наиболее чувствительны к внешним воздействиям.
Иной механизм действия выявлен у препарата «Амидофос-ф». Количество аномальных проростков увеличилось незначительно под действием препарата в концентрациях 10-2
10-6, 10-7 г/дм3.
Таким образом, уменьшение всхожести семян после обработки препаратами было связано с переходом части семян из фракции нормальных во фракцию семян, формирующих аномальные проростки.
На рис. 2 видно влияние препаратов «Аммофос-ф», «Гуанибифос-ф» и «Амидофос-ф» на рост побега рапса. Аммофос-ф в концентрациях 10-1, 10-2 г/дм3 тормозил рост, а в концентрациях 10-4... 10-7 г/дм3 усиливал его в возрасте 7 суток. В возрасте 14 суток длина побега рапса была приблизительно одинаковой во всех вариантах опыта. В возрасте 21 суток длина побега рапса во всех вариантах опыта была больше, чем в контроле.
Обработка семян препаратом «Гуанибифос-ф» способствовала незначительному торможению роста рапса в 7 суточном возрасте во всех вариантах опыта. В возрасте 14 суток торможение отмечено под действием препарата в концентрациях 10-2 . 10-7 г/дм3. Усиление роста побега рапса наблюдали в возрасте 21 суток под действием препарата в
концентрациях 10-1 и 10-4 г/дм3, а торможение - под действием препарата в концентрациях 10-6 и 10-7 г/дм3.
Обработка семян препаратом «Амидофос-ф» способствовала незначительному торможению роста рапса в 7 суточном возрасте под действием препарата в концентрациях 10-3 ... 10-7 г/дм3. Через 14 суток после всхождения длина проростков практически не отличалась во всех вариантах. В возрасте 21 суток при уменьшении концентрации препарата от 10-1 до 10-7 г/дм3 увеличение длины побега рапса было линейным. В этом проявилось сходство с действием препарата «Аммофос-ф».
На рис. 3 показано действие препаратов на накопление сухой массы побегом рапса.
Рис. 2 - Длина проростков после обработки биопрепаратами: а) - Аммофос-ф, б) -Гуанибифос-ф, в) - Амидофос-ф
Аммофос-ф и снижению сухой концентрациях
напротив, способствовал накоплению
Гуанибифос-ф способствовали массы побега, особенно в 10-3...10-5 г/дм3. Амидофос-ф,
сухого вещества в концентрациях 10-1 и 10-2
проростками
г/дм3.
семян
Сухая масса уменьшалась при обработке препаратом в концентрациях 10-6 и 10-7 г/дм3.
Действие препаратов на семена рапса отличалось. Амидофос-ф в определенных дозах способствовал увеличению всхожести семян и стимулировал рост проростков. Аммофос-ф и Гуанибифос-ф нарушали процессы прорастания и в
возрасте 7 суток в определенных дозах тормозили рост проростков. Стимулирующее действие препаратов проявилось только к возрасту 21 суток. Такой эффект может быть объяснен явлением гормезиса - неспецифической стимуляции [17, 18]. Известно, что физические и химические воздействия в малых дозах оставляют скрытые повреждения в семенах, которые реализуются при переходе в жизнедеятельное состояние [17]. Повреждения способствуют появлению аномалий, торможению роста, но вместе с тем запускают репаративные механизмы [19, 20].
Рис. 3 - Сухая масса проростков после обработки биопрепаратами: а) - Аммофос-ф, б) -Гуанибифос-ф, в) - Амидофос-ф
В экологической физиологии выделяют две качественно различающиеся адаптационные
стратегии в неблагоприятных условиях -увеличение резистентности и повышение толерантности [21]. В частности, стратегия резистентности характеризуется активным противодействием внешней среде, максимальным усилением функции основных физиологических систем и в результате сохранением гомсостаза или даже явлениями гиперкомпенсации.
Полученные результаты позволяют заключить, что под действием препарата «Аммофос-ф» и «Гуанибифос-ф» в концентрациях 10-3...10-6 г/дм3 произошло уменьшение всхожести семян за счет увеличения количества аномальных семян. Аммофос-ф в концентрациях 10-1, 10-2 г/дм3 тормозил рост, а в концентрациях 10-4... 10-7 г/дм3 усиливал его в возрасте 7 суток. В возрасте 21 суток длина побега рапса во всех вариантах опыта была больше, чем в контроле. Гуанибифос-ф способствовал торможению роста рапса в возрасте 7 суток во всех вариантах опыта. Усиление роста побега наблюдали в возрасте 21 суток под действием препарата в концентрациях 10-1 и 10-4 г/дм3, а торможение - под действием препарата в концентрациях 10-6 и 10-7 г/дм3. Аммофос-ф и Гуанибифос-ф способствовали снижению сухой массы побега, особенно в концентрациях
10-3.10-5 г/дм3.
Всхожесть возросла под действием препарата «Амидофос-ф» в концентрациях 10-1, 10-3, 10-4 г/дм3 до 88-90 %. Обработка семян способствовала линейному увеличению длины побега при уменьшении концентрации препарата в возрасте 21 суток. Амидофос-ф способствовал накоплению проростками сухого вещества. Препараты могут быть использованы для предпосевной обработки семян.
Литература
1. П.Д. Бугаев, С.Л. Белопухов, М.Е. Ламмас, Достижения науки и техники АПК, 8, 26-28, (2014).
2. В. И. Скоблина, Экологическая безопасность в АПК. Реферативный журнал, 4, 831 (2001).
3. А.В. Васин, А. В. Дармин, В. В. Брежнев, Кормопроизводство, 2, 17-18 (2009).
4. Т.В. Вострикова, В.Н. Калаев, Л.С. Бутова, С.М. Медведева, Х.С. Шихалиев, Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация, 1, 103-106 (2012).
5. И.И. Дмитревская, Е.В. Калабашкина, С.Л. Белопухов, И.С. Прохоров, Г.А. Попова, Проблемы агрохимии и экологии, 3, 34-38 (2015).
6. Е.В. Калабашкина, С.Л. Белопухов, И.И. Дмитревская, Достижения науки и техники АПК, 3, 21-23 (2012).
7. В.И. Лазарев, О.М. Шершнева, Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 4, 56-58 (2011).
8. О.В. Савина, В.В. Горшков, Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2, 18, 44-47 (2013).
9. Е.В. Калабашкина, С.Л. Белопухов, И.И. Дмитревская, Агрохимия, 4, 57-62 (2013).
10. С.Л. Белопухов, А.Ф. Сафонов, И.И. Дмитриевская, Достижения науки и техники АПК, 3, 28-30 (2010).
11. И.И. Дмитревская, С.Л. Белопухов, Е.Ю. Федорова, А.И. Григораш, Е.Э. Нефедьева, И.Г. Шайхиев, Вестник Казанского технологического университета, 18, 3, 185188 (2015).
12. Е.Э. Нефедьева, С.В. Фридланд, А.А. Меликян, М.Ю. Брикнер, Е.А. Журавлёва, О.С. Рощина, Вестник технологического университета, 18, 13, 237-238 (2015).
13. Е.А. Журавлева, Е.Э. Нефедьева, И.Г. Шайхиев, А.А. Меликян, М.Ю. Брикнер, Вестник. технологического университета, 18, 13, 213-215 (2015).
14. В.М. Шмидт, Математические методы в ботанике, Изд-во Ленингр. ун-та, Л., 1984. 288 с.
15. T.V. Veselova, Seed Science and Technilogy, 30, 1, 187196 (2002).
16. T.V. Veselova, V.A. Veselovsky, N.V. Obroucheva, Plant Physiology and Biochemistry, 87, 133-139 (2015).
17. А.М. Кузин, Идеи радиационного гормезиса в атомном веке, Наука, М., 1995. 158 с.
18. И.С. Рыжкина, Л.И. Муртазина, Е.Д. Шерман, М.Е. Пантюкова, Э.М. Масагутова, Т.П. Павлова, С.В. Фридланд, А.И. Коновалов, Доклады Академии наук, 438, 2, 207-211 (2011).
19. E.E. Nefedyeva, V.I. Lysak, V.A. Pavlova, Научные труды SWorld, 38, 1, 53-58 (2013).
20. В.А. Павлова, Е.Э. Нефедьева, В.И. Лысак, Материалы Международной конференции «Биология -наука XXI века», 666-668 (2012).
21. В. И. Кулинский, И. А. Ольховский, Успехи современной биологии, 112, 5-6, С.742-751, (1992).
© М. А. Голованова - ассистент кафедры «Биология», «Волгоградский государственный университет», bot@volsu.ru, Е. Э. Нефедьева - д.б.н., профессор кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности», «Волгоградский государственный технический университет», nefedieva@rambler.ru, Е. В. Байбакова - аспирант кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности», «Волгоградский государственный технический университет», ekaterina.baybakova@yandex.ru, С. В. Фридланд - д.х.н., профессор кафедры Инженерной экологии КНИТУ; Т. П. Павлова - к.т.н., доцент кафедры Инженерной экологии КНИТУ, О. С. Рощина - ассистент кафедры Инженерной экологии КНИТУ.
© M. A. Golovanova - assistant of department "Biology", Volgograd State University, bot@volsu.ru; E. E. Nefedieva - Dr. of Biological Sciences, Professor, department "Industrial Ecology and Life", Volgograd State Technical University, nefedieva@rambler.com; E. V. Baybakova - post-graduate student, department "Industrial ecology and life safety", Volgograd State Technical University, e-mail: ekaterina.baybakova@yandex.ru; S. V. Fridland - Prof. the department of «Environmental Engineering» KNRTU; T. P. Pavlova - Ph.D., Associate Professor of Environmental Engineering Department of KNRTU, O. S. Roshchina -Assistant Department of Environmental Engineering KNRTU.
