Статья: Действие кремний-калийного удобрения Agroglass Stimul на прорастание пшеницы озимой в условиях водного дефицита

Примітка. Тут та далі: Л - різниця істотна порівняно з абсолютним контролем, * - різниця істотна порівняно з контролем PEG 6000 (5%) за р < 0,05.

Передпосівна обробка насіння добривом Agroglass Stimul (5-15 мл/л) нівелювала негатив-ний ефект водної депресії, на що вказує відповідне зростання енергії проростання на 3,8-5,3% та лабораторної схожості насіння пшениці озимої на 3,8-6,0% до значень відмічених у варіанті абсолютного контролю. Проте, високі концентрації Agroglass Stimul (60 мл/л) інгібували про-цеси проростання насіння за умов водного дефіциту.

Як було визначено раніше, сполуки кремнію діють на перерозподіл йонів натрію в рослин-ному організмі, зокрема, кремній знижував швидкість транспорту натрію до провідних судин ксилеми у злакових зернових культур, це підвищувало стійкість рослин до осмо-сольового впливу [21].

Кремній зустрічається у складі рослинного організму лише у вигляді оксиду або силікатів. Кре-мній поглинається рослинами у вигляді силікатної кислоти Si(OH)4, і в кінцевому рахунку необернено мігрує по всій рослині як аморфний кремнезем. Тому, хоча кремній дуже розповсюджений елемент, більшість джерел містять нерозчинний кремній, який недоступний рослині. Типові конце-нтрації силікатної кислоти в грунтовому розчині від 0,1 до 0,6 мМ. Концентрації кремнію в росли-нах варіюють сильно у надземних частинах від 1,0 до 100,0 г Si/кг сухої ваги. Рослини поділяють на групи за здатністю акумулювати кремній. Дуже активно поглинають та накопичують сполуки кре-мнію рослини родини Graminaceous, такі як рис, пшениця, райграс, ячмінь [22, 23].

Інкубація рослин пшениці на розчині PEG 6000 протягом 8 днів зумовлювала суттєве змен-шення сирої маси як проростків в 1,7 рази, так і коренів пшениці в 1,43 рази порівняно з росли-нами пророщеними на водному середовищі.

В умовах водного стресу кремнієво-калійне добриво Agroglass Stimul в усіх досліджуваних концентраціях збільшувало сиру масу проростків на 5,7-26,6% та коренів пшениці на 17,5--27,4% порівняно з контрольними рослинами, які не обробляли добривом.

Було встановлено, що добриво Agroglass Stimul ефективно сприяло накопиченню мінераль-ної складової рослинної біомаси в умовах водного дефіциту, на що вказує збільшення сухої ма-си проростків та коренів пшениці (табл. 2).

Таблиця 2 - Біометричні показники проростків пшениці озимої сорту Антонівка під впливом кремнієво- калійного добрива А§то§1а88 8Ити1 за умов водного дефіциту, (Х±ш)

Подібні результати було отримано в дослідах з моделюванням сольового стресу на проростках пшениці озимої [24].

Так, за дії добрива в концентраціях від 5 до 30 мл/л суха маса проростків перевищувала контрольні значення на 12,6-16,5%, а суха маса коренів - на 34,5-69,1%. Слід зазначити, що в умовах водного дефіциту навіть максимальна досліджувана концентрація Agroglass Stimul (60 мл/л) не виявляла негативної дії, а навпаки, стимулювала накопичення біомаси проростків пшениці на ранніх етапах розвитку.

Ряд дослідників вважають, що сполуки кремнію за обробки рослин стимулювали активність низки ферментів антиоксидантного захисту, збільшували вміст фотосинтетичних пігментів та поліненасичених жирних кислот за умов водного стресу, що може підвищувати резистентність рослин до дії стресу [25, 26, 27]. Вважають, що посилення толерантності рослин до водної депресії пов'язано із накопиченням гліцинбетаїну, проліну в клітинах, покращенням стану біліпідного шару мембран. Зстосування силікатів калію стабілізувало осмотичний стан клітин під час водного стресу [28].

Відомо, що в умовах недостатнього вологозабезпечення гальмуються процеси розтягування клітин, що призводить до низькорослості. Проте, Agroglass Stimul за умов передпосівного намочування насіння сприяв видовженню проростків на 13-14% та коренів пшениці - на 16-30% порівняно з контрольними рослинами. Найбільш ефективно збільшувало довжину проростків пшениці за умов водного дефіциту добриво в концентраціях від 5 до 30 мл/л.

В проведених нами раніше дослідженнях, добриво Agroglass Stimul (15 мл/л) максимально стимулювало схожість насіння пшениці на 3,7% за умов передпосівної обробки. Максимальна концентрація добрива, що використовувалася в досліді (60 мл/л) пригнічувала проростання насіння пшениці. Достовірне зростання маси проростків і коренів пшениці, а також їх довжини було зафіксовано за використання добрива з концентраціями 15-30 мл/л за інкубації насіння пшениці на водному середовищі [29].

Отже, кремнієво-калійне добриво Agroglass Stimul опосередковано впливає на нормалізацію водного балансу рослини, регулюючи осмотичну проникність клітин.

Висновки

Передпосівна обробка насіння добривом Agroglass Stimul (5-15 мл/л) нівелює негативний ефект водної депресії, на що вказує зростання енергії проростання та лабораторної схожості насіння пшениці озимої на 5-6%.

Виявлено, що в умовах водного стресу кремнєво-калійне добриво Agroglass Stimul посилювало ростові процеси, виступаючи своєрідним регулятором осмотичного тиску в тканинах рослин.

Так, в умовах водного дефіциту досліджуване добриво збільшувало сиру масу проростків та коренів пшениці. За концентрацій Agroglass Stimul (5-30 мл/л) суха маса проростків перевищувала контрольні значення на 13-17%, а суха маса коренів - на 35-69%. Кремнієво-калійне добриво сприяло видовженню проростків на 13-14% та коренів пшениці - на 16-30% порівняно з контрольними рослинами. Найбільш ефективно збільшувало довжину проростків пшениці за умов водного дефіциту добриво в концентраціях від 5 до 30 мл/л.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Нетіс І.Т. Озима пшениця в зоні Степу. Херсон: Айлант, 2004. 95 с.

2. Голованов Д.Л. Кремний - незаменимый макроэлемент питания природных и культурных злаков. Удобрения и химические мелиоранты в агроэкосистемах. М., 1998. С. 247-250.

3. Cherif M., Asselin A., Belanger R.R. Defense responses induced by soluble silicon in cucumber roots infected by Pythium spp. Phytopathology. 1994. Vol. 84. P. 236-242.

4. Куликова А.Х., Яшин Е.А., Данилова Е.В., Юдина И.А. Влияние диатомита и минеральных удобрений на урожайность и качество корнеплодов сахарной свеклы. Агрохимия. 2007. № 6. С. 27-31.

5. Игнатьев Н.Н., Гречин П.И., Кобяков А.А. Влияние вулканических пород на поглощение кислорода тепличным грунтом и корнями огурца. Изв. ТСХА. 1994. Вып. 3. С. 92-99.

6. Тавровская О.Л. Об использовании отходов металлургической промышленности. Химизация сельского хозяйства. 1992. № 4. С. 55-61.

7. Abed-Ashtiani F., Kadir J.B., Selamat A.B., Hanif A.H.B.M. Effect of Foliar and Root Application of Silicon Against Rice Blast Fungus in MR219 Rice Variety. Plant Pathol. J. 2012. Vol. 28, No 2. P. 164-171.

8. Guntzer F., Keller C., Meunier J.-D. Benefits of plant silicon for crops: a review. Agronomy for Sustainable Development. 2012. Vol. 32, No 1. P. 201-213.

9. Gomes F.B., Campos de Moraes J., Santos C.D., Goussain M.M. Resistance induction in wheat plants by silicon and aphids. Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.). 2005. Vol. 62, No 6. P. 547-551.

10. Кудинова Л.И. Влияние кремния на рост, величину площади листьев и адсорбционную поверхность корней растений. Агрохимия. 1975. № 10. С. 117-120.

11. Гололобова О.О., Телегіна Н.Є., Толстякова В.В. Дія кремнієво-калійного листового підживлення на вміст біогенних елементів та детокс-ефект в міських зелених насадженнях. Людина та довкілля. Проблеми неоекології. 2015. № 3-4. С. 103-109.

12. Матыченков И.В. Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва-растение: дис. ... к-та биол. наук: 06.01.04 / МГУ. Москва, 2014. 136 с.

13. Ma J.F. Role of Silicon in Enhancing the Resistance of Plants to Biotic and Abiotic Stresses. Soil Sci. Plant Nutr. 2004. Vol. 50, No. 1. P. 11-18.

14. Сластя И.В., Ложникова В.Н. Влияние кремния на рост растений и баланс эндогенных фитогормонов ярового ячменя. Агрохимия. 2010. № 3. С. 34-39.

15. Ahmad A., Afzal M., Ahmad A.U.H., Tahir M. Effect of foliar application of silicon on yield and quality of rice (Oryza sativa l.). Cercetari Agronomice in Moldova. 2013. Vol. XLVI, No. 3(155). P. 21-28.

16. Матыченков В.В. Кремниевые удобрения как фактор повышения засухоустойчивости растений. Агрохимия. 2007. № 5. С. 63-67.

17. Ma J.F., Miyake Y., Takahashi E. Silicon as a beneficial element for crop plants. Silicon in Agriculture. Elsevier Science, Amsterdam, 2001. P. 17-39.

18. Meharg A. Silicon, the silver bullet for mitigating biotic and abiotic stress, and improving grain quality, in rice? Environmental and Experimental Botany. 2015. Vol. 120. P. 8-17.

19. Волкодав В.В. Міжнародні правила з тестування насіння: навч. посіб. / за ред чл.-кор. НААН України, проф.

В.В. Волкодава. Херсон: Олді-плюс, 2011. 414 с.

20. Мусієнко М.М., Жук І.В. Молекулярні механізми індукції захисних реакцій рослин в умовах посухи. Український ботанічний журнал. 2009. Т. 66, № 4. С. 580-595.

21. Exogenous silicon incrcases antioxidant enzyme activities and reduces lipid peroxidation in roots of salt-stressed barley / Liang Y. et al. Abs. of ІІ Silicon in Agriculture Conf. Japan. 2002. P. 140-151.

22. Amirjani M.R. Effect of salinity stress on growth, sugar content, pigments and enzyme activity of rice. Int. J. Bot. 2011. Vol. 7. P. 73-81.

23. Marafon A.C., Endres L. Silicon: fertilization and nutrition in higher plants. Rev. Cienc. Agrar. 2013. Vol. 56, No. 4. P. 380-388.

24. Колесніков М.О., Пащенко Ю.П. Дія кремнієво-калійного добрива «Agroglass stimul» на проростання пшениці озимої в умовах сольового стресу. Вісник Уманського Нац. ун-ту садівництва. 2017. № 1. С. 135-141.

25. Balakhnina T., Borkowska A. Effects of silicon on plant resistance to environmental stresses: review. Int. Agrophys. 2013. Vol. 27. P. 225-232.

26. Surapornpiboom P., Julsrigival S., Senthong C., Karladee D. Effect of silicon on upland rice under drought condition. CMU. J. Nat. Sci. 2008. Vol.7, No. 1. P. 163-171.

27. Shekari F., Abbasi A., Mustafavi S.H. Effect of silicon and selenium on enzymatic changes and productivity of dill in saline condition. J. of the Saudi Society of Agricultural Sci. 2017. Vol. 16. P. 367-374.

28. Tale Ahmad S., Haddad R. Study of silicon effects on antioxidant enzyme activities and osmotic adjustment of wheat under drought stress. Czech J. Genet. Plant Breed. 2011. Vol. 47, No 1. P. 17-27.

29. Колесніков М.О., Пащенко Ю.П., Супрун П.С. Вплив кремнієво-калійного добрива «Agroglass stimul» на проростання насіння пшениці озимої. Таврійський науковий вісник. 2017. Вип. 97. С. 69-74.

REFERENCES

1. Netis, I.T. (2004). Ozima pshenicja v zom Stepu [Winter wheat in the Catepa area]. Kherson, Ajlant, 95 p.

2. Golovanov, D.L. (1998). Kremnij - nezamenimyj makrojelement pitanija prirodnyh i kul'turnyh zlakov [Silicon is an irreplaceable nutrition macroelement of natural and cultural grasses]. Udobrenija i himicheskie melioranty v agrojekosistemah [Chemical fertilizers and meliorants in agroecosystems]. Moscow, MSU, pp. 247-250.

3. Cherif, M., Asselin, A., Belanger, R.R. Defense responses induced by soluble silicon in cucumber roots infected by Pythium spp. Phytopathology, 1994, Vol. 84, рр. 236-242.

4. Kulikova, A.H., Jashin, E.A., Danilova, E.V., Judina, I.A., Doronina, O.S., Nikiforova, S.A. Vlijanie diatomita i mineral'nyh udobrenij na urozhajnost' i kachestvo korneplodov saharnoj svekly [Influence of diatomite and mineral fertilizers on yield and quality of sugar beet roots]. Agrohimija [Agrochemistry], 2007, no. 6, pp. 27-31.

5. Ignat'ev, N.N. Grechin, P.I., Kobjakov, A.A. Vlijanie vulkanicheskih porod na pogloshhenie kisloroda teplichnym gruntom i kornjami ogurca [Influence of volcanic rocks on oxygen uptake by hothouse soil and cucumber roots]. Izv. TSHA [News of TAA], 1994, Issue 3, pp. 92-99.

6. Tavrovskaja, O.L. Ob ispol'zovanii othodov metallurgicheskoj promyshlennosti [On the use of waste metallurgical industry]. Himizacija sel'skogo hozjajstva [Agrarian chemistry], 1992, no.4, pp. 55-61.

7. Abed-Ashtiani, F., Kadir, J.B., Selamat, A.B., Hanif, A.H., Nasehi, A. Effect of Foliar and Root Application of Silicon Against Rice Blast Fungus in MR219 Rice Variety. Plant Pathol. J., 2012, Vol. 28(2), pp. 164-171.

8. Guntzer, F., Keller, C., Meunier, J-D. Benefits of plant silicon for crops: a review. Agronomy for Sustainable Development, 2012, Vol. 32 (1), pp. 201-213.

9. Gomes, F.B., Campos de Moraes, J., Santos, C.D., Goussain, M.M. Resistance induction in wheat plants by silicon and aphids. Sci. Agric. (Piracicaba, Braz.), 2005, Vol. 62(6), pp. 547-551.

10. Kudinova, L.I. Vlijanie kremnija na rost, velichinu ploshhadi list'ev i adsorbcionnuju poverhnost' kornej rastenij [Influence of silicon on growth, size of the leaf area and the adsorption surface of plant roots]. Agrohimija [Agrochemistry], 1975, no. 10, pp. 117-120.

11. Gololobova, O.O., Telegina, N.E., Tolstjakova, V.V. Dija kremnijevo-kalijnogo listovogo pidzhivlennja na vmist biogennih elementiv ta detoks-efekt v mis'kih zelenih nasadzhennjah [Effect of silicon-potassium leaf feeding on the content of biogenic elements and detox effect in urban green plantations]. Ljudina ta dovkillja. Problemi neoekologii' [Human and the environment. Problems of neoecology], 2015, no. 3-4, pp. 103-109.

12. Matychenkov, I.V. (2014). Vzaimnoe vlijanie kremnievyh, fosfornyh i azotnyh udobrenij v sisteme pochva-rastenie. Diss. k-ta. biol. Nauk [The mutual influence of silicon, phosphorus and nitrogen fertilizers in the soil-plant system. PhD biol. Sci. diss.]. Moscow, 136 p.

13. Ma, J.F. Role of Silicon in Enhancing the Resistance of Plants to Biotic and Abiotic Stresses. Soil Sci. Plant Nutr, 2004, Vol. 50 (1), pp. 11-18.

14. Slastja, I.V., Lozhnikova, V.N. Vlijanie kremnija na rost rastenij i balans jendogennyh fitogormonov jarovogo jachmenja [The influence of silicon on plant growth and the balance of endogenous phytohormones of spring barley]. Agrohimija [Agrochemistry], 2010, no.3, pp. 34-39.

15. Ahmad, A., Afzal, M., Ahmad, A.U.H., Tahir, M. Effect of foliar application of silicon on yield and quality of rice (Oryza sativa). Cercetari Agronomice in Moldova, 2013, Vol. XLVI (3), pp. 21-28.

16. Matychenkov, V.V. Kremnievye udobrenija kak faktor povyshenija zasuhoustojchivosti rastenij [Silicon fertilizers as a factor of increasing plant drought tolerance]. Agrohimija [Agrochemistry], 2007, no.5, pp. 63-67.

17. Ma, J.F., Miyake, Y., Takahashi, E. Silicon as a beneficial element for crop plants. Silicon in Agriculture. Elsevier Science, Amsterdam, 2001, pp. 17-39.

18. Meharg, A. Silicon, the silver bullet for mitigating biotic and abiotic stress, and improving grain quality, in rice? Environmental and Experimental Botany, 2015, Vol. 120, pp. 8-17.

19. Volkodav, V.V. (2011). Mizhnarodni pravila z testuvannja nasinnja: Navch. posib. [International rules for testing seeds: Teaching. manual]. Kherson, Oldi-plus, 414 p.

20. Musijenko, M.M., Zhuk, I.V. Molekuljarni mehanizmi indukcii' zahisnih reakcij roslin v umovah posuhi [Molecular mechanisms of induction of protective reactions of plants under conditions of drought]. Ukrai'ns'kij botanichnij zhurnal [Ukr. Bot. J.], 2009, Vol. 66 (4), pp. 580-595.

21. Liang, Y., Chen, Q., Zhang, W., Ding, R. (2002). Exogenous silicon incrcases antioxidant enzyme activities and reduces lipid peroxidation in roots of salt-stressed barley. Abs. of II Silicon in Agriculture Conf, pp. 140-151.

22. Amirjani, M.R. Effect of salinity stress on growth, sugar content, pigments and enzyme activity of rice. Int. J. Bot., 2011, Vol. 7, pp. 73-81.

23. Marafon, A.C., Endres, L. Silicon: fertilization and nutrition in higher plants. Rev. Cienc. Agrar, 2013, Vol. 56(4), pp. 380-388.

24. Kolesnikov, M.O., Pashhenko, Ju.P. Dija kremniivo-kalijnogo dobriva «Agroglass stimul» na prorostannja pshenici ozimoi' v umovah sol'ovogo stresu [Effect of silicon-potash fertilizer "Agroglass stimul" on germination of winter wheat under salt stress]. Visnik Umans'kogo Nac. un-tu sadivnictva [Bulletin of the Uman National University of gardening], 2017, no.1, pp. 135-141.

25. Balakhnina, T., Borkowska, A. Effects of silicon on plant resistance to environmental stresses: review. Int. Agrophys, 2013, Vol. 27, pp. 225-232.

26. Surapornpiboom, P., Julsrigival, S., Senthong, C., Karladee, D. Effect of silicon on upland rice under drought condition. CMU. J. Nat. Sci, 2008, Vol. 7(1), pp. 163-171.