Влияние 6-БАП на растения кукурузы при разном уровне засоления

накапливают их внутри тканей, а выводят из клеток с помощью секреторных

желёзок (гидатод), расположенных на листьях.

3) Соленепроницаемые галофиты (гликогалофиты) приспосабливаются к

произрастанию на засоленных почвах благодаря накоплению в тканях

органических веществ. Высокое осмотическое давление в их клетках

поддерживается за счет продуктов фотосинтеза, а не минеральными солями.

Клетки этих растений малопроницаемы для солей.

3.5. Метод борьбы с засолением почвы и повышения солеустойчивости

растений.

В сельскохозяйственном производстве основным методом борьбы с

засолением является мелиорация засоленных почв, создание надежного дренажа

и промывка почв после сбора урожая. На солонцах (почвы, содержащие много

натрия) мелиорацию осуществляют с помощью гипсования, которое приводит к

вытеснению натрия из почвенного поглощающего комплекса и замещению его

кальцием.

Внесение в почву микроэлементов улучшает ионный обмен растений в

условиях засоления. Солеустойчивость растений увеличивается после

применения предпосевного закаливания семян. Для семян хлопчатника, пшеницы,

сахарной свеклы достаточна обработка в течение часа 3%-ным раствором NaCl с

последующим промыванием водой (1,5 ч). При такой «закалке» снижается

проницаемость протоплазмы для солей, повышается порог её коагуляции солями,

меняется характер обмена веществ - растения, выросшие из таких семян,

характеризуются более низкой интенсивностью обмена, но являются более

устойчивыми к хлоридному засолению (39(. Для закалки к сульфатному

засолению семена в течение суток вымачивают в 0,2%-ном растворе сульфата

магния.

Все приспособительные особенности галофитов, хотя и заложены в их

наследственной основе, проявляются в процессе их роста на засоленных

почвах. В настоящее время наряду с выведением солеустойчивых сортов

культурных растений интенсивно развиваются методы генной инженерии, которые

позволяют повысить устойчивость растений к неблагоприятным факторам. Задача

заключается в том, чтобы найти комплекс генов, ответственный, в частности,

за солеустойчивость, и научиться вводить их в клетки неустойчивых растений.

III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

1. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Характеристика объекта исследования.

а) Особенности морфологии.

Кукуруза - однолетнее растение семейства Мятликовые. Однодомное,

раздельнополое, перекрестноопыляющееся. В диком состоянии не найдено.

Корневая система мощная, мочковатая, многоярусная,

сильноразветвленная, способная на почвах с рыхлым сложением подпахотных

горизонтов проникать на глубину до 3 м. Распространяется в радиусе более 1

м. Анатомическая особенность строения корневой системы кукурузы - наличие

воздушных полостей, свидетельствующие о повышенной чувствительности корней

к наличию кислорода. В фазе выметывания из ближайших к поверхности почвы

стеблевых узлов возникают воздушные (опорные) корни. Они препятствуют

полеганию растений, а при влажной погоде и окучивании укореняются.

Максимального развития корневая система достигает в фазу восковой спелости.

Стебель кукурузы толщиной от 2 до 7 см, хорошо облиственен,

прямостоячий, округлый, гладкий. Высота растений колеблется от 60 см до 6

м. Между высотой стебля и скороспелостью выявлена отрицательная корреляция.

Стебель состоит из заполненных сердцевиной междоузлий, разделенных

утолщенными стеблевыми узлами; 3-5 сближенных междоузлий находятся в почве.

Каждый узел охватывает влагалище листа. Число узлов и, следовательно,

листьев - устойчивый сортовой признак. Стебель способен к ветвлению,

развивая боковые побеги-пасынки.

Листья кукурузы крупные, линейные, цельнокрайные, сверху опушенные, в

чередующемся порядке расположены по двум противоположным сторонам стебля.

Влагалища листьев плотно облегают стебель. Число их от 8 до 45. Скороспелые

сорта имеют меньше листьев, чем позднеспелые. Растения с узкими листьями,

отходящими под острым углом к стеблю, более урожайны, так как мало затеняют

друг друга. Максимальной величины площадь листьев достигает в конце

цветения. Обилие устьиц на листьях (на одном растении 100-200 млн.)

обеспечивает благоприятные условия для газообмена растений.

На каждом растении кукурузы имеется два типа соцветий: мужское -

метелка и женское - початки. Метелка состоит из центральной оси

(продолжение верхнего междоузлия) и боковых осей. Колоски метелки

двухцветковые, с тремя пыльниками в каждом цветке (36(.

Початки (видоизмененные боковые побеги) располагаются в пазухах

листьев на верхушке боковых побегов с укороченными междоузлиями и

видоизмененными листьями, образующими обертку. Число полноценных початков

на растении может быть различно. Початок состоит из оси соцветия

(стержень), на котором попарно размещаются рядами колоски с женскими

цветками. В каждом колоске закладываются по два цветка, из которых

развивается только верхний, нижний атрофируется. Пестик с крупной завязью и

очень длинным столбиком. Во время цветения пестики выходят за пределы

обертки.

Опыляется кукуруза ветром. Период цветения метелки и початков на одном

растении не совпадает (метелка зацветает на 3-8 дней раньше, что

обеспечивает перекрестное опыление). Благоприятна для опыления теплая,

влажная, с легким ветром погода. При дождливой погоде пыльца смывается, а

чрезмерная сухость убивает ее.

Плод - зерновка, обычно голая, крупная. В зависимости от группы и

сорта (гибрида) зерновки кукурузы имеют различную окраску - белую,

кремовую, желтую, оранжевую, красную и др. В початке в зависимости от сорта

и условий выращивания образуется от 200 до 1000 зерен (6(.

б) Особенности роста и развития.

Выделяют следующие фазы роста и развития кукурузы: начало и полное

появление всходов, начало и полное появление метелок, начало и полное

цветение початков (появление нитей), молочное, молочно-восковое состояние

зерна, восковая спелость, полная спелость. Длительность межфазных периодов

определяется сортовыми особенностями, погодными условиями и агротехникой.

Продолжительность периода вегетации у кукурузы колеблется от 75 до 180

дней и более. Отмечена тесная зависимость между длиной периода вегетации и

числом листьев на растении (коэффициент корреляции 0,82-0,99), а также

между длиной периода вегетации и урожаем зерна (0,70) (5(.

в) Особенности биологии.

Требования к температуре. Кукуруза - теплолюбивое растение. Семена

прорастают при температуре 8-10°С, всходы появляются при 10-12°С. Наиболее

благоприятная температура для роста растений 25-30 °С, что выше, чем у

зерновых колосовых культур. Заморозки в 2-3°С повреждают всходы, а осенью -

листья. Кукуруза лучше переносит весенние заморозки, чем осенние. Для

кукурузы биологически активной температурой считается температура выше

10°С, ниже которой процессы роста и развития растений практически

приостанавливаются.

Требования к влаге. По требовательности к влаге кукуруза относится к

мезофитам. Кукуруза хорошо использует осадки второй половины лета и

частично осени. Растения накапливают большую органическую массу даже в

довольно засушливых районах, чему способствует также хорошее развитие

корневой системы. Кукуруза относительно хорошо переносит засуху до фазы

выхода в трубку. Недостаток же влаги за 10 дней до выметывания и спустя 20

дней после выметывания (критический период) резко снижает урожай. В

критический период формируется пыльца и начинается формирование семян.

Обильное водоснабжение растений в начале вегетации, нерегулярные или

недостаточные поливы в последующий период, когда потребность растений в

воде возрастает, значительно снижают урожай зерна кукурузы.

Растения кукурузы переносят временный недостаток воды в почве и

пониженную относительную влажность воздуха. Однако длительное привядание

листьев угнетает ростовые процессы и нарушает образование репродуктивных

органов. Оптимальные условия увлажнения складываются, когда влажность в

корнеобитаемом слое почвы поддерживается поливами на уровне не ниже 75-80%

наименьшей влагоемкости. Кукуруза плохо переносит переувлажнение почвы,

резко снижая урожай зерна. Из-за недостатка кислорода в переувлажненной

почве замедляется поступление в корни фосфора, в результате снижается

содержание общего, органического и нуклеинового фосфора, нарушаются

процессы фосфорилирования, энергетические процессы в корнях и белковый

обмен.

Требования к свету. Кукуруза - светолюбивое растение короткого дня.

Быстрее всего зацветает при 8-9-часовом дне. При продолжительности дня

свыше 12-14 ч период вегетации удлиняется. Кукуруза требует интенсивного

солнечного освещения, особенно в молодом возрасте. Чрезмерное загущение

посевов, засоренность их приводит к снижению урожая початков.

Требования к почве. Высокие урожаи кукуруза дает на чистых, рыхлых,

воздухопроницаемых почвах с глубоким гумусовым слоем, обеспеченных

питательными веществами и влагой, с рН 5,5-7.

Это черноземные, темно-каштановые, темно-серые суглинистые и

супесчаные, а также пойменные почвы. Высокие урожаи кукурузы на силос при

хорошей агротехнике можно получать и на дерново-подзолистых, осушенных

торфяно-болотных почвах нечерноземной зоны. Почвы, склонные к

заболачиванию, сильно засоленные, а также с повышенной кислотностью (рН

ниже 5) непригодны для возделывания этой культуры.

г) Народнохозяйственное значение.

Кукуруза — одна из основных культур современного мирового земледелия.

Это культура разностороннего использования и высокой урожайности. На

продовольствие в странах мира используется около 20% зерна кукурузы, на

технические цели – 15-20% и примерно две трети - на корм.

В зерне содержатся углеводы (65—70%), белок (9—12%), жир (4—8%),

минеральные соли и витамины. Из зерна получают муку, крупу, хлопья,

консервы (сахарная кукуруза), крахмал, этиловый спирт, декстрин, пиво,

глюкозу, сахар, патоку, сиропы, мед, масло, витамин Е, аскорбиновую и

глутаминовую кислоты. Пестичные столбики применяют в медицине. Из стеблей,

листьев и початков вырабатывают бумагу, линолеум, вискозу, активированный

уголь, искусственную пробку, пластмассу, анестезирующие средства и др.

Зерно кукурузы — прекрасный корм. В 1 кг зерна содержится 1,34

кормовой единицы и 78 г переваримого протеина. Это ценный компонент

комбикормов. Кукурузу используют на зеленый корм, который богат каротином.

В корм идут и остающиеся после уборки на зерно сухие листья, стебли и

стержни початков кукурузы. В 100 кг кукурузной соломы содержится 37

кормовых единиц, а в 100 кг размолотых стержней — 35.

Как пропашная культура кукуруза — хороший предшественник с

севообороте, способствует освобождению полей от сорняков, почти не имеет

общих с зерновыми культурами вредителей и болезней (5(.

1.2. Методы исследований.

Исследования проводились на базе лаборатории физиологии растений

Московского Государственного Областного Университета в период с июня по

сентябрь 2003 года. Объектом изучения являлись растения кукурузы сорта

Россо. Изучение влияния 6-БАП на рост и биометрические показатели растений

кукурузы при разном уровне засоления проводилось в условиях вегетационного

опыта (почвенные культуры).

Семена кукурузы проращивались при температуре 20оС в термостате в

течение 3 дней, а затем высаживались в сосуды Митчерлиха с почвой на 5 кг.

Почва дерново-подзолистая средне-суглинистая. В каждом сосуде в среднем

выращивалось по 7 растений.

Эксперимент включал 6 вариантов, разный уровень засоления создавался

путём внесения раствора NaCl.

1. Контроль;

2. Обработка 6-БАП;

3. 0,1% NaCl;

4. 0,1% NaCl+6-БАП;

5. 0,2% NaCl;

6. 0,2% NaCl+6-БАП.

Опрыскивание синтетическим аналогом цитокинина 6-БАП концентрацией

4х10-5М (20мг/л) проводили в фазу кущения растений 10 июля 2003 г. В

вариантах без обработки растения опрыскивались водой.

Учет роста проводился каждые 7 дней. Содержание воды, интенсивность

транспирации и водоудерживающая способности фиксировались 4 раза.

Уход за растениями осуществлялся в соответствии с общепринятой

агротехникой.

В ходе исследований были определены следующие показатели:

1. Высота растений;

2. Содержание воды;

3. Водоудерживающая способность;

4. Интенсивность транспирации;

5. Анатомо-морфологическая структура листа и стебля кукурузы.

Высота растений фиксировалась при помощи измерительной ленты.

Содержание воды определялось по разнице между сырой и сухой массой

растения, измеренной весовым методом. Анатомо-морфологическую структуру

листа и стебля кукурузы анализировали под микроскопом МБР-1 с помощью

окуляра-микрометра.

Водоудерживающая способность рассчитывалась по формуле:

(P1 – P3) x 100

Водоудерживающая способность = 100 - [ % ], где

Р3

Р1 – сырая масса листа;

Р3 – масса листа через 20 минут после удаления.

Интенсивность транспирации определялась методом, основанным на учёте

потери воды листом за короткий промежуток времени.

Определение интенсивности транспирации.

Интенсивность транспирации - это количество воды в г или мг,

испаренной с единицы листовой поверхности (1дм2) или единицы веса (1г).

Метод основан на учете потери воды листом за короткий промежуток

времени (3 мин.). Лист срывают с растения и быстро взвешивают на торсионных

весах (Р1). Через 3 мин. взвешивают повторно (Р2). Разница в весе ((Р)

равна количеству испаренной воды.

Интенсивность транспирации рассчитывают по формуле:

I = (Р х 60 х 1000 [ мг/г сырого веса в час], где

Р1 х 3

60 – коэффициент перевода в часы;

1000 – коэффициент перевода в граммы.

Полученные данные были статистически обработаны. В таблицах

представлены средние значения и их ошибки.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

2.1. Влияние засоления на растения кукурузы.

а) Влияние уровня засоления на высоту растений.

В ходе исследований нас, прежде всего, интересовало влияние уровня

засоления на темпы роста кукурузы, в качестве критерия была выбрана высота

растений. Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1. Влияние уровня засоления на высоту растений кукурузы.

| Дата |Высота растений, см |

|Вариант | |

| |17.07 |% |24.07 |% |31.07 |% |07.08 |% |

|Контроль |88,8 |100 |88,8 |100 |87,3 |100 |78,8 |100 |

| |+4,0 | |+3,1 | |+1,6 | |+1,9 | |

|0,1% |87,5 |98,5 |86,7 |97,6 |83,9 |96,1 |77,7 |98,6 |

| |+3,7 | |+3,7 | |+2,5 | |+2,2 | |

|0,2% |86,6 |97,5 |85,9 |96,7 |81,7 |93,6 |73,3 |93,0 |

| |+3,5 | |+3,9 | |+3,1 | |+3,4 | |

Снижение содержания воды в листьях растений кукурузы при 0,1%

засолении составило от 1,1 до 3,4%, что подтверждается данными рисунка 2,

где по оси абсцисс отложены даты измерений, а по оси ординат – содержание

воды в листьях в %.

Рисунок 2. Влияние уровня засоления на содержание воды в листьях растений

кукурузы.

[pic]

Для растений, выращенных на почве с 0,2% засолением NaCl, эти цифры

составили от 2,2 до 5,6%. В среднем оводненность растений, выращенных при

0,1 % засолении, на 2,3% ниже контрольных, а при 0,2 М - на 4,8%.

Сходная тенденция наблюдается и в опытах по определению

водоудерживающей способности (табл.3), но засоление оказывает меньшее

влияние на этот показатель.

Таблица 3. Влияние уровня засоления на водоудерживающую способность

листьев кукурузы.

| Дата |Водоудерживающая способность, % |

|Вариант | |

| |17.07 |% |24.07 |% |31.07 |% |07.08 |% |

|Контроль |97,5 |100 |96,8 |100 |97,4 |100 |96,2 |100 |

| |+4,5 | |+3,9 | |+2,6 | |+3,1 | |

|0,1% |96,5 |99,0 |96,5 |99,7 |97,3 |99,9 |95,1 |98,9 |

| |+4,2 | |+3,8 | |+2,6 | |+3,4 | |

|0,2% |94,8 |97,2 |96,3 |99,5 |95,8 |98,4 |94,8 |98,5 |

| |+4,7 | |+3,8 | |+3,0 | |+3,4 | |

Так при концентрации соли 0,1%, водоудерживающая способность

уменьшилась от 0,1 до 1,1% по сравнению с контролем, а при 0,2% - от 0,5 до

2,7%, что можно видеть на рисунке 3. В среднем водоудерживающая способность

понизилась на 0,6% при 0,1% концентрации NaCl; и на 1,6% при 0,2%

засолении.

Полученные данные находят отражение в литературе (17(. В целом,

можно сказать, что засоление приводит к подавлению способности к

осморегуляции, то есть с увеличением концентрации соли растения теряют

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5