Курганский Государственный Университет
студент
Меньщикова Яна Витальевна, бакалавр, студент, Курганский государственный университет, кафедра биологии; Лушникова Татьяна Александровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии, Курганский государственный университет
УДК 581.14 : 635.64
Введение. Высокая урожайность томатов очень важна для сельского хозяйства, т. к. они являются важной частью рациона. В 2017 году выращено в России 153 тыс. тон томатов, при этом общий сбор овощей составил 448,8 тыс. тон [4]. Поэтому повышение урожайности сельскохозяйственных культур является важнейшей задачей растениеводства. Одним из направлений решения этой проблемы является применение минеральных удобрений и регуляторов роста и развития растений. С помощью регуляторов роста растений и удобрений можно усилить процессы роста, активизировать развитие и, в конечном итоге, повысить продуктивность растений [2,3].
Цель работы: изучить влияние сульфата калия и синтетического регулятора роста растений «Циркон», при их раздельном и совместном применении, на физиологические процессы томатов сорта «Джина».
Задачи: 1. Изучить влияние циркона и сульфата калия на показатели водного обмена и фотосинтеза.
2. Изучить влияние внекорневой обработки растворами циркона и сульфата калия при их раздельном и совместном применении на высоту стебля, на показатели роста листьев томатов «Джина».
3. Изучить действие внекорневой обработки растворами циркона и сульфата калия при их раздельном и совместном применении на показатели урожайности томатов.
4. Выявить характер взаимодействия между цирконом и сульфатом калия в ходе их влияния на физиологические процессы томатов.
Методы исследования
Полевой опыт проводился на базе личного подсобного хозяйства (г. Курган) на протяжении вегетационного периода 2016-2017 годов. Выращивание томатов проводилось в условиях открытого грунта через рассаду. Схема опыта включала четыре варианта: 1 вариант – обработка водой (контроль), 2 вариант – обработка цирконом в концентрации 0,001 мг/л (циркон), 3 вариант – обработка 1% раствором сульфата калия (К2SO4), 4 вариант – совместная обработка сульфатом калия и цирконом (К2SO4+циркон). Обработку проводили путем опрыскивания надземной массы растений растворами циркона и сульфата калия дважды: 22 апреля и 29 мая. Растения опрыскивали до появления на листьях мелких капель. 22 апреля на каждое растение использовалось 20 мл раствора исследуемого регулятора (опытный вариант) или воды (контроль), а 29 мая - 45 мл раствора(опытный вариант) или воды (контроль). Томаты высаживали в почву 20 мая двурядным способом по схеме 60 х 40, т.е. 4 раст./м2. В ходе эксперимента, наряду агротехническими мероприятиями, проводились наблюдения и учеты биометрических показателей роста растений и измерения интенсивности водного обмена, фотосинтеза и дыхания [7]. Полученные результаты исследования подвергали статистической обработке [1].
Результаты исследования
Степень оводненности растений является одним из важных показателей водного режима. С содержанием воды связаны концентрация клеточного сока, водный потенциал отдельных органов растения, поступление воды в растения. Определение содержания воды в листьях дает возможность выяснить эколого-физиологические особенности растений, вскрыть механизмы их адаптации к условиям среды [5]. Проведенные исследования показали, что обработка изучаемыми препаратами повысила оводненность тканей листьев растений (таблица 1). При этом содержание воды в листьях увеличилось в варианте с использованием циркона на 1,3%, в варианте с обработкой сульфатом калия на 2,1%, а в варианте с совместной обработкой – на 3,8% по сравнению с контрольным вариантом.
Таблица 1. Влияние регуляторов роста «Циркон» и макроэлимента К2SO4 на показатели водного режима томатов сорта «Джина».
Показатели водного режима |
Вариант |
|||
Контроль |
Циркон |
К2SO4 |
K2SO4+циркон |
|
Степень оводненности, % |
86,11±1,9 |
87,36±2,1 |
88,18±2,7 |
89,88±1,6 |
Водоудерживающая способность, % |
94,21±3,8 |
95,05±2,3 |
95,39±1,5 |
95,71±1,9 |
Относительная тургесцентность, % |
37,45±1,1 |
42,31±2,2 |
58,65±2,5 |
69,86±2,7 |
Водный дефицит, % |
62,55±2,7 |
57,69±2,4 |
41,35±1,7 |
30,14±0,9 |
Повышению оводненности тканей способствовало увеличение их водоудерживающей способности под влиянием обработки растворами циркона и сульфата калия. Анализ полученных данных показал, что водоудерживающая способность растений томатов при обработке цирконом увеличилась на 0,8%, сульфатом калия – на 1,2%, при совместном действии изучаемых препаратов – на 1,5%.
В качестве показателей напряженности водного режима растения используют такие показатели водного обмена как водный дефицит и относительная тургесцентность ткани. Анализ полученных данных показал, что внекорневая обработка цирконом и сульфатом калия способствовала повышению относительной тургесцентности тканей листьев растений томатов (таблица 1). Так, относительная тургесцентность томатов сорта Джина, обработанных цирконом была выше на 4,9% по сравнению с контрольным вариантом, сульфатом калия – на 21,2%. Однако, наибольшая относительная тургесцентность у варианта, обработанного одновременно циркон и сульфатом калия – на 32,4%.
На фоне увеличения оводненности, водоудерживающей способности, относительной тургесцентности тканей листьев у обработанных растений снизилось значение водного дефицита по сравнению с растениями томатов контрольного варианта (таблица 1). Так, значение водного дефицита в листьях побегов томатов в варианте с внекорневой обработкой препаратом «Циркон» уменьшилось с 63 % до 58 %, в варианте с обработкой сульфатом калия – до 41 % и в варианте с совместной обработкой этих препаратов – до 30 %.
Стоит подчеркнуть, томаты, одновременно обработанные цирконом и сульфатом калия, характеризовались наибольшими значениями содержания воды, водоудерживающей способности и относительной тургесцентности и наименьшим значением водного дефицита. Между изучаемыми регуляторами проявился аддитивный эффект, то есть действие циркона и сульфата калия суммировалось.
Дыхание играет важную роль в метаболизме клетки. В результате этого процесса при окислении органических веществ, в частности углеводов, происходит выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности растительного организма [6]. Проведенные исследования показали, что обработка цирконом и особенно сульфатом калия значительно повысила интенсивность дыхания (таблица 2) растений томатов сорта Джина, повышение составила в 1,2 и 2,4 раза соответственно, в сравнении с контрольным вариантом. А под влиянием совместной обработки интенсивность дыхания возросла в 3 раза, следовательно, действие циркона и сульфата калия суммируется. Интересно отметить, что повышение интенсивности дыхания происходило на фоне увеличения оводненности растений под влияние обработки изучаемыми регуляторами.
Таблица 2. Влияние циркона и сульфата калия на интенсивность фотосинтеза и дыхания.
|
Контроль |
Циркон |
К2SO4 |
K2SO4+циркон |
Интенсивность дыхания, мг СО2 /г*ч |
7,49 ± 0,7 |
9,08 ± 0,5 |
17,65 ± 0,4 |
22,71 ± 1,1 |
Интенсивность фотосинтеза, мг СО2 /г*ч |
7,62 ± 0,5 |
11,2 ± 1,1 |
21,38 ± 1,4 |
27,2 ± 2,2 |
Известно, что характер, темпы роста и продуктивность растений зависят от изменений в энергетическом обмене, важными сторонами которого являются процессы фотосинтеза и дыхания. Растения создают органические вещества из неорганических с помощью световой энергии в процессе фотосинтеза [6]. Определение интенсивности фотосинтеза показало (таблица 2), что совместная обработка цирконом и сульфатом калия оказала наибольший стимулирующий эффект – в 3,6 раза по сравнению с контрольным вариантом. Интенсивность фотосинтеза увеличилась при обработки цирконом в 1,5 раза, сульфатом калия – в 2,8 раза. Повышение интенсивности фотосинтеза происходило на фоне увеличения содержания хлорофилла в листьях томатов (таблица 3).
Таблица 3. Влияние циркона и сульфата калия на концентрацию пигментов.
|
Контроль |
Циркон |
К2SO4 |
K2SO4+циркон |
Хлорофилл а, мг/л |
20,01 ± 2,1 |
20,31 ± 1,7 |
20,39 ± 1,5 |
25,34 ± 2,6 |
Хлорофилл b, мг/л |
15,72 ± 2,4 |
21,32 ± 1,3 |
32,14 ± 2,8 |
31,64 ± 3,0 |
Проведенные измерения высоты побегов томатов (таблица 4) показали, что наиболее интенсивный рост побегов, независимо от варианта опыта, наблюдается в первый период вегетации до середины июля.
Таблица 4. Влияние циркона и сульфата калия на высоту побегов томатов сорта «Джина».
|
Контроль |
Циркон |
К2SO4 |
K2SO4+циркон |
22.04 |
7,4 ± 0,3 |
7,4 ± 0,2 |
7,4 ± 0,4 |
7,4 ± 0,1 |
2.05 |
13,5 ± 0,8 |
16,5 ± 0,9 |
20,9± 1,2 |
24,3 ± 0,9 |
12.05 |
22,0 ± 1,1 |
26,5 ± 1,8 |
30,2 ± 2,3 |
34,3 ± 1,7 |
24.05 |
25,6 ± 1,8 |
30,2 ± 1,9 |
33,5 ± 2,4 |
37,1 ± 2,8 |
31.05 |
26,0 ± 2,3 |
31,5± 1,1 |
35 ± 3,0 |
38,0 ± 2,4 |
8.06 |
30,6 ± 2,7 |
34,0 ± 3,2 |
39,6 ± 1,9 |
46,3 ± 0,6 |
18.06 |
38,9 ± 1,6 |
48,0 ± 2,7 |
53,0 ± 3,3 |
60,9 ± 4,1 |
2.07 |
51,7 ± 3,6 |
61,0 ± 4,0 |
66,0 ± 3,8 |
72,5 ± 2,5 |
16.07 |
67,3 ± 4,5 |
73,5 ± 3,6 |
78,2 ± 1,3 |
82,9 ± 5,1 |
30.07 |
76,6 ± 2,7 |
81,3 ± 2,5 |
83,6 ± 2 |
87,1 ± 4,3 |
14.08 |
77,2 ± 4,1 |
81,3 ± 1,6 |
83,9 ± 2,7 |
88,0 ± 3,2 |
На фоне улучшения водного режима, повышения интенсивностей фотосинтеза и дыхания под влиянием изучаемых регуляторов наблюдалось усиление роста томатов. При этом наиболее интенсивным ростом отличались растения томатов, подвергнутые совместной обработке растворами циркона и сульфата калия. Так, например, 2 июля длина главного побега томатов увеличилась в варианте с использованием сульфата калия с 43 см до 51,7 см (повышение составило 20 %), в варианте с обработкой цирконом – до 63,9 см (повышение –23 %), а в варианте с совместным опрыскиванием сульфатом калия и цирконом – до 64 см (повышение –17 %). Из приведенных данных видно, что при совместном использовании сульфата калия и циркона между ними проявляется аддитивный характер взаимодействия, так как действие этих регуляторов суммируется.
Анализ динамики нарастания листовой массы показал, что наиболее интенсивный рост листьев (изменение длины и ширины) независимо от варианта опыта наблюдается в первый период вегетации до середины июля, затем наблюдается незначительный прирост листовой массы томатов (таблица 5, 6).
Таблица 5. Влияние циркона и сульфата калия на длину листьев томатов.
Контроль |
Циркон |
К2SO4 |
K2SO4+циркон |
|
22.04. |
4,4 ± 0,7 |
4,4 ± 0,3 |
4,4 ± 0,2 |
4,4 ± 0,5 |
2.05. |
6,0 ± 0,9 |
6,4 ± 0,7 |
7,1 ± 0,8 |
7,9 ± 0,9 |
12.05. |
9,0 ± 1,2 |
9,7 ± 1,4 |
11,2 ± 2,0 |
12,4 ± 1,9 |
31.05. |
9,5 ± 2,1 |
10,5 ± 1,7 |
12,5 ± 2,4 |
14,5 ± 1,9 |
10.06. |
12,7 ± 3,6 |
13,8 ± 4,1 |
15,5 ± 2,8 |
16,9 ± 3,1 |
20.06. |
15,4 ± 4,1 |
16,5 ± 3,0 |
18,5 ± 4,3 |
20,3 ± 2,4 |
1.07. |
18,0 ± 1,9 |
19,0 ± 2,8 |
20,5 ± 1,7 |
23,6 ± 4,5 |
15.07. |
20,1 ± 3,0 |
21,8 ± 1,5 |
23,1 ± 3,6 |
24,6 ± 2,8 |
30.07. |
21,6 ± 1,7 |
23,0 ± 4,3 |
23,9 ± 2,1 |
25,9 ± 1,9 |
14.08. |
21,6 ± 2,8 |
23,1 ±1,7 |
24,0 ± 3,6 |
26,2 ± 3,3 |
Таблица 6. Влияние циркона и сульфата калия на ширину листьев томатов.
|
Контроль |
Циркон |
K2SO4 |
K2SO4+циркон |
22.04 |
3,3 ± 0,1 |
3,3 ± 0,2 |
3,3 ± 0,4 |
3,3 ± 0,5 |
2.05 |
4,9 ± 0,6 |
5,9 ± 0,8 |
5,6 ± 1,1 |
6,0 ± 0,9 |
12.05 |
8,6 ± 1,3 |
9,7 ± 1,0 |
9,3 ± 1,2 |
9,5 ± 1,5 |
31.05 |
10,2 ± 2,1 |
12,7 ± 1,6 |
11,5 ± 3,0 |
13,3 ± 0,8 |
10.06 |
11,6 ± 2,7 |
14,4 ± 2,3 |
12,7 ± 2,6 |
14,8 ± 1,3 |
20.06 |
12,6 ± 1,6 |
15,6 ± 4,1 |
14,0 ± 2,5 |
15,4 ± 3,3 |
1.07 |
13,5 ± 3,3 |
16,0 ± 1,5 |
14,8 ± 2,2 |
17,0 ± 2,5 |
15.07 |
13,6 ± 4,2 |
16,5 ± 2,9 |
15,5 ± 1,4 |
17,3 ± 1,9 |
30.07 |
13,8 ± 2,6 |
16,8 ± 3,4 |
15,8 ± 3,7 |
17,4 ± 3,5 |
14.08 |
14,0 ± 3,4 |
16,9 ± 1,8 |
16,1 ± 4,0 |
17,6 ± 2,1 |
Анализ полученных результатов показал, что внекорневая обработка сульфатом калия и цирконом способствовала увеличению размеров листьев растений. Например, 1 июля длина листьев томата под влиянием обработки сульфатом калия увеличилась на 15 %, под влиянием обработки цирконом – на 11 %, а под влиянием одновременной обработки сульфатом калия и цирконом – на 17 %; изменение ширины листьев соответственно составило 6 %, 3 % и 10 %. Сходные закономерности изменения линейных размеров листьев под влиянием обработки изучаемыми регуляторами наблюдались на протяжении всего онтогенеза.
При анализе структуры урожая нами учитывались число и масса плодов с каждого растения. Сопоставление полученных результатов показало, что улучшение водного режима, фотосинтеза и дыхания под влиянием обработки цирконом и сульфатом калия ведет к усилению роста растений и как следствие способствует увеличению урожайности томатов. Обработка изучаемыми регуляторами способствовала получению большего числа плодов и их совокупной массы с одного растения (таблица 7). Например, под влиянием внекорневой обработки сульфатом калия общее число плодов на растениях увеличилось на 58 %, циркона – на 20 %, а при совместном их действии – на 145 % по сравнению с контрольным вариантом. Совокупная масса плодов с одного растения в контрольном варианте составила 1,62 кг, в варианте с обработкой цирконом – 2,08 кг (повышение 27,7%), в варианте с обработкой сульфатом калия - 2,06 кг (повышение 27%), а в варианте с совместной обработкой изучаемыми регуляторами 2,76 кг (повышение 69,8%). Повышение урожайности томатов под влияние обработки цирконом и сульфатом калия было связано с увеличением числа мелких и средних плодов на растениях. Однако, проявился и негативный эффект: в опытных вариантах по сравнению с контролем наблюдалось снижение числа крупных плодов на растениях томатов сорта Джина.
Таблица 7. Влияние внекорневой обработки сульфатом калия и цирконом на структуру урожая томатов сорта «Джина».
Элементы урожайности |
Вариант |
||||||||
Контроль |
Циркон |
К2SO4 |
K2SO4+циркон |
||||||
Число плодов с 10 растений, шт. |
Крупных |
23±3,2 |
100% |
18±1,1 |
78,3% |
10±0,3 |
43,5% |
8±2,3 |
34,8% |
Средних |
31±2,1 |
100% |
58±3,8 |
187,1% |
36±0,9 |
116,1% |
49±4,1 |
158,1% |
|
Мелких |
120±0,9 |
100% |
132±2,3 |
110% |
228±1,1 |
190% |
369±0,8 |
307,5% |
|
Итого |
174±1,8 |
100% |
198±0,9 |
119,5% |
274±2,6 |
157,5% |
426±1,6 |
244,8% |
|
Масса плодов с 10 растений, кг |
Крупных |
5,2±4,3 |
100% |
3,9±3,1 |
74,7% |
2,2±0,8 |
42,5% |
1,7±3,4 |
31,7% |
Средних |
4,5±0,9 |
100% |
8,5±1,0 |
188,4% |
5,0±1,1 |
110,9% |
6,4±1,5 |
143,3% |
|
Мелких |
6,5±0,4 |
100% |
8,4±2,4 |
128,4% |
13,4±2,5 |
205,5% |
19,5±0,1 |
298,3% |
|
Итого |
16,2±1,3 |
100% |
20,8±3,4 |
127,7% |
20,6±3,5 |
127,0% |
27,6±4,3 |
169,8% |
|
Урожайность, кг/м2 |
4,1±0,1 |
100% |
5,2±0,2 |
127% |
5,2±0,4 |
127% |
6,9±0,5 |
168% |
Выводы
Таким образом, анализ проведенных исследований позволяет сделать следующие выводы:
1. Обработка томатов цирконом и сульфатом калия способствовала повышению оводненности тканей, относительной тургесцентности, водоудерживающей способности, интенсивности фотосинтеза, интенсивности дыхания, содержания пигментов и способствовала снижению водного дефицита.
2. Улучшение водного режима, фотосинтеза, дыхания под влиянием обработки растений томатов растворами циркона и сульфата калия активизирует процессы роста, способствует увеличению высоты побегов и размеров листьев.
3. Наибольший стимулирующий эффект на рост и урожайность томатов оказывает одновременная обработка растворами сульфата калия и циркона, при этом действие этих регуляторов на физиологические процессы томатов суммируется, что говорит об аддитивном характере взаимодействия между изучаемыми регуляторами.
4. Опрыскивание растений растворами сульфата калия и циркона способствует повышению урожайности томатов сорта Джина.
Рецензии:
21.05.2018, 22:13 Васильев Денис Владимирович
Рецензия: Хорошее исследование, но его описание вызывает ряд нареканий. Смысл научной публикации не только в том, чтобы показать, что тут мы получили это, а тут то. А в том, чтобы осмысленно сопоставив результаты исследования показать их логическую взаимосвязь. В данном случае, что улучшение водного режима, фотосинтеза и дыхания растений ведет к увеличению высоты побегов, и размер листьев, что способствует получению большего числа плодов и их совокупной массы с одного растения. Но есть и негативный эффект связанный с уменьшением числа крупных плодов. Можно, например, было сказать, что степень оводненности влияет на интенсивность дыхания растений. Этого в статье, к сожалению нет.
В материалах и методах не раскрыто как проводилась обработка растений. Судя по дальнейшему тексту растения, просто опрыскивали растворами циркона и сульфата калия. Непонятно какие объемы растворов использовались на одно растение. Каким был способ поступления в растения циркона и сульфата калия.
Необходимо заново посчитать проценты изменения изучаемых показателей. Так в тексте говорится, что «Так, относительная тургесцентность томатов сорта Джина, опрыснутых цирконом была выше на 13% по сравнению с контрольным вариантом, сульфатом калия – на 56,6%. Однако, наибольшая относительная тургесцентность у варианта, обработанного одновременно циркон и сульфатом калия – на 86,5%.». Но если посмотреть таблицу то получаются совсем другие результаты 4,9%,21,2%32,41% соответственно.Потом наверное всетаки правильнее будет говорить не опрыскивали, а обрабатывали растения.
В тексте есть не очень удачные предложения. Например «В освобождении энергии, заключенной в органических веществах и состоит главное значение дыхания». Далеко не все органические вещества используются растениями для получения энергии. И это несколько упрощенное представление о роли дыхания растений. Потом ссылка на источник отсутствующий в списке литературы.
Таже - «Полученные результаты исследования подвергали статистической обработке данных». Результаты и данные – это масло масленое. В предложении « В ходе эксперимента, наряду агротехническими мероприятиями, проводились наблюдения и учеты биометрических показателей роста растений» нет буквы с.
вообще не понятно о чем говорится в предложении - «Анализ полученных данных показал (таблица 7), что обработка сульфатом калия и цирконом способствовало в результате раздельного и совместного применения увеличилось число мелких и средних плодов, и снизилось число крупных плодов»
Слово аддитивный пишется через и а не е.
Выводы 4 и 5 можно объединить в один.
Ничего не сказано о морфометрических показателях растений.
Самый главный Вывод об увеличении урожайности должен быть кульминацией выводов.
В целом публикация интересная и актуальная. Она достойна быть опубликованной после доработки.