Соя занимает первое место в мире по объемам мирового производства из нее масла, шрота и комбикормов, имеет большой удельный вес в региональных и национальных продовольственных программах. Одним из направлений решения проблемы дефицита пищевого и кормового белка является расширение посевов сои на основе создания сортовых технологий возделывания, позволяющих в максимальной степени реализовать генетический потенциал сорта [2].
Растения сои для роста и развития нуждаются в значительных количествах минеральных веществ, в частности азота. Влияние удобрений на урожайность сои определяется во многом формой азота и способом внесения. Наиболее эффективным является локальный способ внесения удобрений, обеспечивающий максимальный контакт источника азота и корневой системы [3].
Изучению эффективности внесенного и поглощенного растениями азота при формировании продуктивности сельскохозяйственных культур в зависимости от условий внешней среды, способов и форм внесения посвящено много работ [8–11]. Среди азотных удобрений наибольшее распространение получила мочевина, которая поступает как прямым путем, так и в аммонийной и нитратной форме после разложения. Мочевина и ряд ее производных являются быстродействующими удобрениями, которые могут оказывать влияние на общую кислотность почв, но характеризуются быстрой вымываемостью. В настоящее время разрабатываются новые вещества и композиции, содержащие большое количество подконтрольно высвобождаемого азота, обладающие пролонгированным действием и позволяющие повысить доступность азота для растений [13–15]. К их числу относится гликолурил – функциональное вещество, которое применяется в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Имеются данные о положительном влиянии гликолурила на урожайность некоторых культур (ежа сборная, сурепица яровая, свекла сахарная, пшеница) [1].
Эффективным методом оценки новых видов удобрений является фитотестирование, которое широко используется как способ оценки токсичности или биоактивности различных материалов, химикатов, промышленных отходов [5].
Цель данной работы – изучение влияния водных растворов различной концентрации гликолурила на рост и развитие сои на ранних этапах онтогенеза.
Материалы и методы исследования
Исследование проводили на семенах сои (Glycine hispida Max.) сорта СибНИИК 315, обработанных водными растворами гликолурила разной концентрации.
Подбор оптимальной концентрации раствора был проведен с использованием современной методики фитотестирования Phytoscan, которая позволяет проанализировать как прямое, так и опосредованное действие анализируемых веществ [6]. Семена сои проращивали в прозрачных пластиковых двухкамерных планшетах на подложке из фильтровальной бумаги, смоченной водными растворами гликолурила (0,1; 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 %-й) и дистиллированной водой (контроль). Приготовленные планшеты инкубировали в термостате в условиях, соответствующих ГОСТу 12038–84 [4].
Раствор оптимальной концентрации гликолурила, подобранный методом фитотестирования, был испытан в качестве средства предпосевной обработки семян. Семена сои замачивали в растворе гликолурила на 20 минут, контрольный вариант – в дистиллированной воде. Проращивание семян проводили в пластиковых планшетах.
Оценку влияния гликолурила на проростки сои проводили по четырем морфометрическим параметрам: высота проростка, длина корня, масса надземная (сырая), масса корня (сырая). Критерием воздействия исследуемого вещества считается уменьшение размерных и весовых параметров растений, а стимулирующего воздействия – увеличение исследуемых параметров. Статистическая обработка данных проведена с помощью пакета Statistica 8. В таблицах представлены средние арифметические значения в форме «среднее ± ошибка среднего». Достоверными считали различия с вероятностью ошибки р, не превышающей 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Проращивание семян сои с использованием планшетного метода показало, что водные растворы гликолурила разной концентрации оказывают неоднозначное влияние на рост сои на ранних этапах развития.
Концентрации гликолурила в пределах 0,1–0,3 % стимулировали все параметры развития проростков сои (таблица).
Влияние водных растворов гликолурила на морфометрические показатели сои
|
Контроль |
0,1 % |
0,2 % |
0,3 % |
0,4 % |
0,5 % |
|
|
Высота проростка, мм |
86,4 ± 4,1 |
89,1 ± 3,8 |
96,6 ± 4,2 |
109,8 ± 8,6* |
85,9 ± 7,2 |
80,4 ± 6,1* |
|
Длина корня, мм |
120,3 ± 8,3 |
122,3 ± 6,5 |
127,6 ± 9,3 |
135,3 ± 10,4* |
121,5 ± 7,1 |
116,1 ± 10,2* |
|
Масса надземная, мг |
634 ± 22 |
693 ± 27 |
709 ± 43 |
715 ± 55* |
631 ± 34 |
618 ± 35* |
|
Масса корня, мг |
167 ± 8 |
172 ± 10 |
184 ± 16 |
192 ± 12* |
166 ± 10 |
150 ± 11* |
Примечание. * – признаки, достоверно различающиеся, при величине доверительной вероятности p ≤ 0,05.
Отмечена концентрационная зависимость: увеличение всех параметров (ростовых и весовых) с увеличением концентрации гликолурила до определенного предела. Наибольший стимулирующий эффект отмечен при проращивании семян сои на ложе, увлажненном 0,3 %-ным раствором гликолурила, при этом высота проростка и длина корней сои увеличивались на 16,7 и 12,5 %, а их масса соответственно – на 12,8 и 15,0 %.
Воздействие растворов гликолурила более высокой концентрации оказывало иное действие. Раствор гликолурила 0,4 %-ной концентрации не вызывает активации ростовых процессов сои. Под влиянием 0,5 %-го раствора наблюдается тенденция к снижению всех морфометрических параметров проростков от 3,5–5,2 %, причем наибольшее угнетение отмечено у длины корня (10,2 %).
Замачивание семян сои в 0,3 %-ном растворе гликолурила также стимулировало рост надземных и подземных органов проростков (рисунок).
Влияние предпосевной подготовки семян сои гликолурилом на развитие проростков
Заключение
Установлено, что исследованные водные растворы азотсодержащего соединения гликолурила оказывают различное влияние на рост и развитие сои на начальных этапах онтогенеза.
В водной культуре добавление гликолурила в концентрациях 0,1; 0,2 и 0,3 % оказывает стимулирующее влияние на проростки сои, вызывая увеличение ростовых и весовых параметров. При проращивании семян сои на растворах более высоких концентраций (0,4 и 0,5 %) отмечено незначительное угнетение всех параметров развития проростков, усиливающееся при повышении концентрации.
Одним из способов стимуляции роста сои на начальных этапах онтогенеза может явиться предпосевная подготовка семян путем их замачивания в 0,3 %-ном растворе гликолурила.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (№ 14-34-50492 мол_нр).
Рецензенты:
Бабенко А.С., д.б.н., заведующий кафедрой защиты растений биологического института, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский государственный университет», г. Томск;
Терещенко Н.Н., д.б.н., профессор кафедры экологической и сельскохозяйственной биотехнологии биологического института, ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский государственный университет», г. Томск.
Работа поступила в редакцию 28.12.2014.