Изменение показателей водообмена растений сахарной свеклы под действием внекорневой подкормки

Введение. В тканях растений вода составляет 70–95 % сырой массы. Обладая уникальными свойствами, вода играет первостепенную роль во всех процессах жизнедеятельности. Роль воды в целом организме весьма многообразна. При снижении ее содержания в клетках и тканях (например, в спорах, семенах при их полном созревании) до критического уровня живые структуры переходят в состояние анабиоза.

Регуляция водного режима растений осуществляется комплексом взаимосвязанных внешних и внутренних факторов. Внешние факторы, контролирующие водные потоки, включают влажность воздуха, содержание воды в почве, температуру, освещенность и др. Неблагоприятные условия внешней среды: плохая водообеспеченность растений, низкие и высокие температуры и недостаток элементов минерального питания – могут существенным образом повлиять на транспорт воды и снизить оводненность клеток и тканей растения [1].

Дефицит влаги в растениях действует на такие процессы, как поглощение воды, корневое давление, транспирация, фотосинтез, дыхание, ферментативная активность растений, рост, развитие и др. Влияние водного дефицита на метаболические процессы в значительной мере зависит от длительности действия.

Под влиянием почвенной и атмосферной засухи тормозится также отток ассимилятов из листьев в другие органы [2].

Растения испытывают водный дефицит, когда скорость транспирации превосходит скорость поглощения воды корневой системой. Снижение содержания воды в клетках при водном дефиците и сопутствующее обезвоживанию увеличение концентрации ионов в цитоплазме вызывают различного рода нарушения в структуре и функциях биополимеров, в частности происходит денатурация белков и подавляется их ферментативная активность, изменяется структура липидного бислоя мембран и нарушается их целостность на клеточном уровне. Водный дефицит выражается в потере тургора [1].

Проводить определение показателей водообмена у растений, в особенности в условиях недостаточного увлажнения, крайне важно, поскольку нередко наблюдаются продолжительные периоды без осадков и засухи.

Цель исследования. Определить изменение показателей водообмена растений сахарной свеклы под действием внекорневой подкормки регулятором роста «Мелафен» и нереутилизующимися микроэлементами.

Материалы и методы. Полевые и вегетационные опыты проводились в специализированном свекловодческом хозяйстве Е.Ф. Сяпукова в Цильнинском районе Ульяновской области. Объектом исследования являлись вегетирующие растения сахарной свеклы (Beta vulgaris) гибрида «манон».

Первая внекорневая подкормка сахарной свеклы проводилась в фазу 5–6 настоящих листьев в баковой смеси одновременно со вторым опрыскиванием гербицидами, вторая подкормка – в период формирования корне- плода [3–5]. Растворы нереутилизующихся [6, 7] микроэлементов приготовляли в концентрации 0,05 %: бор (в виде борной кислоты – H3BO3), цинк (в виде сульфата цинка – ZnSO4), марганец (в виде сульфата марганца – MnSO4). Концентрация раствора «Мела-фена» – 1×10-7 % [8].

Опыт выполнялся по схеме из следующих вариантов:

• 1)    контроль;

• 2)    «Мелафен»;

• 3)    H 3 BO 3 ;

• 4)    ZnSO 4 ;

• 5)    MnSO 4 ;

• 6)    H 3 BO 3 + «Мелафен»;

• 7)    ZnSO 4 + «Мелафен»;

• 8)    MnSO 4 + «Мелафен»;

• 9)    ZnSO 4 +MnSO 4 ;

• 10)    H 3 BO 3 +ZnSO 4 ;

• 11)    H 3 BO 3 +MnSO 4 ;

• 12)    ZnSO 4 +MnSO 4 +H 3 BO 3 ;

• 13)    ZnSO 4 +MnSO 4 + «Мелафен»;

• 14)    H 3 BO 3 +ZnSO 4 + «Мелафен»;

• 15)    H 3 BO 3 +MnSO 4 + «Мелафен»;

• 16)    ZnSO 4 +MnSO 4 +H 3 BO 3 + «Мелафен».

Вегетационный опыт проводили в аналогичных условиях.

В научной лаборатории ФГБОУ ВО Ульяновская ГСХА были определены исследуемые показатели водного дефицита растений и водоудерживающей способности растений методом «завядания» по Арланду [9].

Результаты и обсуждение. Показателями напряженности водного режима растений служат водный дефицит и дефицит относительной тургесцентности ткани. В обоих случаях сравнивали содержание воды в растительной ткани с количеством ее в той же ткани, находящейся в состоянии полного тургора.

Для полного насыщения клеток влагой листья выдерживали в воде. Общее содержание воды определяли высушиванием листьев при 100–105 °C.

За вегетационный период 2015 г. были выбраны три точки (3 июля, 25 июля, 20 августа) для отбора растительных образцов и проведения лабораторных анализов. Полученные данные представлены на рис. 1.

Из рис. 1 видно, что при использовании регуляторов роста и микроэлементов значе- ния показателя водного дефицита снижались, тем самым повышалась относительная тур-гесцентность тканей растений.

Определение водоудерживающей способности основывалось на учете потери воды завядающими растениями. Отобранные растения аккуратно взвешивали. Взвешивания повторяли через 30 мин, 1 ч 30 мин и 2 ч.

Убыль в массе показывала абсолютное количество воды, которое теряли испытуемые растения.

Результаты исследований представлены графически на рис. 2–7.

Аналогичная картина была получена в 2014 г. [10].

Рис. 1. Водный дефицит растений сахарной свеклы за вегетационный период 2015 г.

И Контроль

В Бор

• □ Марганец

В Цинк + Мелафен

В Цинк+ Марганец

В Бор + Марганец

В Цинк+ Марганец + Мелафен

• 0 Бор ■•- Марганец + Мелафен

КМелафен

Q Цинк

• 0 Бор + Мелафен

И Марганец + Мелафен й Бор + Цинк

И Цинк+ Марганец + Бор

S Бор 4- Цинк+ Мелафен

0Цинк+ Марганец+ Бор 4- Мелафен

Рис. 2. Потеря воды листьями сахарной свеклы, % от массы (3 июля 2015 г.)

Рис. 3. Потеря воды листьями сахарной свеклы, г/кг (3 июля 2015 г.)

й Контроль

И Бор

В Марганец

G Цинк 4- Мелафен

В Цинк + Марганец

• □ Бор + Марганец

И Цинк + Марганец + Мелафен

• Б Бор + Марганец 4- Мелафен

Н Мелафен

И Цинк

В Бор + Мелафен

S Марганец 4- Мелафен

0 Бор 4- Цинк

0 Цинк 4- Марганец 4- Бор

К Бор 4- Цинк 4- Мелафен

0 Цинк + Марганец 4- Бор + Мелафен

Рис. 4. Потеря воды листьями сахарной свеклы, % от массы (25 июля 2015 г.)

Рис. 5. Потеря воды листьями сахарной свеклы, г/кг (25 июля 2015 г.)

ID

И Контроль

В Бор

0 Марганец

Е Цинк + Мелафен

§Цинк + Марганец

□ Бор * Марганец

И Цинк+ Марганец + Мелафен

И Бор + Марганец + Мелафен

К Мелафен

И Цинк

• 0    Бор + Мелафен

• 0    Марганец + Мелафен

• 0    Бор + Цинк

• □    Цинк+ Марганец + Бор

О Бор + Цинк+ Мелафен

• 0    Цинк + Марганец + Бор + Мелафен

  Рис. 6. Потеря воды листьями сахарной свеклы, % от массы (20 августа 2015 г.)

0Цинк-i- Марганец + Бор+Мелафен

Рис. 7. Потеря воды листьями сахарной свеклы, г/кг (20 августа 2015 г.)

Из рис. 2–7 видно, что потеря воды растениями в контрольном варианте во всех трех точках отбора превосходила остальные варианты. То есть при применении внекорневой подкормки возрастала водоудерживающая способность: 8 июля на 32 %, 25 июля на 28 %, 20 августа на 8 %. Таким образом, при использовании подкормки можно прогнозировать засухоустойчивость растений.

Заключение. В результате проведения внекорневых подкормок регулятором роста «Мелафен» и нереутилизующимися микроэлементами: бором, цинком и марганцем – улучшались показатели водного режима. Улучшение водоудерживающей способности растений повышало засухоустойчивость, выживаемость и продуктивность растений. В конечном итоге это приводило к повышению урожайности, улучшению качественных показателей, более высокому содержанию сахарозы в корнеплодах. Таким образом, повышалась экологическая пластичность растений сахарной свеклы к неблагоприятным факторам среды, проявляющимся в виде высоких атмосферных температур, недостаточного содержания почвенной влаги.