Научный журнал

Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Думачева Е.В. 1 Чернявских В.И. 1

---

1 Белгородский государственный научный исследовательский университет (НИУ «БелГУ»)

Рост и развитие видов Fabaceae Lind. в большей мере коррелирует с балансом минеральных элементов в тканях, чем с их абсолютным содержанием. Предыдущими исследованиями установлено, что в результате дифференциации популяций видов Fabaceae на градиенте конкуренции за ресурсы экотопа конкурентоспособные формы выделяются в условиях смешанных агрофитоценозов, начиная с 4-6-го года пользования. Целью исследований было изучить содержание микроэлементов в листьях у потомства первого поколения и оценить индекс железа в качестве маркерного признака устойчивости агроценопопуляций M. varia Mart. на карбонатных почвах ЦЧР. В связи с тем, что на карбонатных почвах уровень содержания железа является одним из основных лимитирующих факторов. Высокие уровни содержания железа в тканях растений свидетельствуют об определенных конкурентных преимуществах, которые приобретает потомство, полученное в конкуренции, по сравнению с потомством одновидового посева. Индекс железа зависит от наследственных факторов, и у потомства, полученного в конкуренции, значительно выше, чем у потомства, полученного в одновидовых посевах. Поскольку железо в растениях практически не реутилизируется, то его высокое содержание в листьях потомства, полученного в конкуренции, может указывать на более эффективное поглощение элемента растениями в течение всего вегетационного периода, независимо от способа посева. Отбор по индексу железа может в дальнейшем обеспечить потомству конкурентные преимущества при выращивании в смешанных посевах на карбонатных почвах ЦЧР.

Статья в формате PDF

844 KB

Fabaceae

Medicago varia Mart.

индекс железа

агроценопопуляции

карбонатные почвы

содержание микроэлементов

конкуренция

1. Думачева Е.В., Чернявских В.И. Почвенно-ризосферные взаимодействия некоторых видов Fabaceae при возделывании в культуре на карбонатных почвах // Фундаментальные исследования. – 2012. – № 9 (часть 2). – С. 351–355.

2. Думачева Е.В., Чернявских В.И. Cеменная продуктивность разновозрастных посевов многолетних видов Fabaceae на черноземах карбонатных в условиях юга Среднерусской возвышенности // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 3; URL: www.science-education.ru/103-6384.

3. Лакин Г.Ф. Биометрия. – М.: Высш. школа, 1990. – 352 с.

4. Методические указания по проведению научных исследований на сенокосах и пастбищах. – М.: ВНИИ кормов им. В.Р. Вильямса, 1996. – 152 с.

5. Минько И.Ф., Буткевич Т.А., Кауров И.А. Минеральное питание и функциональная активность корневой системы. В: Физиология плодообразования. – Мн.: Наука и техника, 1989 – С. 51–70.

6. Островская Л.К. Железо в растительном мире и карбонатный хлороз. – Київ: Наукова думка, 1993. – 146 с.

7. Ткаченко И.К., Сурков Н.А., Чернявских В.И. и др. Селекция и семеноводство люцерны и других многолетних трав. – Белгород: Крестьянское дело, 2005. – 378 с.

8. Чернявских В.И., Думачева Е.В. Семенная продуктивность многолетних бобовых трав при выращивании в чистых и смешанных посевах на карбонатных почвах Белгородской области // Кормопроизводство. – 2012. – № 2. – С. 34–37.

9. Benitez M.L., Pedrajas V.M., Campillo M.C. del, Torrent J., Iron chlorosis in olive in relation to soil properties // Nutr. Cyc. Agroecosystems. – 2002. – vol. 62. – PP. 47–52.

10. Kosegarten H., Koyro H.-W. Apoplastic accumulation of iron in the epidermis of maize (Zea mays) roots grown in calcareous soil // Physiol. Plantarum. – 2001. – vol. 113. – PP. 515–522.

11. Pestana M., Faria E.A., Varennes A. de Lime-induced iron chlorosis in fruit trees. In: Production practices and quality assessment of food crops. 2. Plant mineral nutrition and pesticide management. Do drecht: Kluwer Acad. Publ., 2004. – PP. 171–215.

Особенности проявления того или иного типа адаптивных стратегий у видов Fabaceae в сложных условиях региона во многом зависят от почвенных особенностей. Физико-химические свойства карбонатных почв (рН_KCl до 8,0, высокий окислительно-восстановительный потенциал, высокое содержание карбонатов и особенно их мелкой фракции, так называемой активной извести с диаметром частиц менее 20 мкм) определяют своеобразие поглощения и распределения в тканях растений многих элементов питания, влияя на развитие как подземной, так и надземной сферы [1]. В силу различного поведения минеральных веществ в карбонатных почвах (например, растворимость молибдена с подщелачиванием среды повышается, растворимость железа, меди, бора, напротив, уменьшается) нарушается баланс питания растений макро- и особенно микроэлементами. Из тяжелых металлов, необходимых растениям, из почвенного раствора на карбонатных почвах в первую очередь выводится железо. Ионы трехвалентного железа начинают осаждаться уже при рН_KCl около 3,0 и полностью осаждаются при рН_{KC l}= 3,4, ионы двухвалентного железа осаждаются при рН_KCl = 7,0. На карбонатных почвах, рН_KCl которых обычно выше 7,0, не только Fe³⁺ , но и Fe²⁺ становится практически недоступным, что вызывает у растений тяжелое функциональное заболевание – хлороз, следствием которого является резкое угнетение фотосинтетической деятельности растений, снижение продуктивности [6, 9, 11].

Дефицит железа на карбонатных почвах связывают как со снижением подвижности элемента из-за высокого уровня рН, так и с отрицательным влиянием бикарбонатов на транспорт железа из апопаласта корня в симпласт, а также по ксилеме [10]. Появлению дефицита способствуют тонкодисперсные фракции карбонатов, существенно влияющие на рН и концентрацию бикарбонатов [9].

В литературе широко обсуждается видовая и генотипическая эффективность растений при адаптации к дефициту железа, а также способы ее оценки [11]. Полагают, что рост и развитие представителей Fabaceae в большей мере коррелирует с балансом минеральных веществ в тканях, чем с их абсолютным содержанием [5]. Однако при обилии литературных сведений о минеральном составе Medicago varia Mart. отсутствует сравнительная оценка по этому показателю не только агроценозов в разных географических районах, но и в пределах одного региона. Представленные в отдельных работах корреляционные зависимости между показателями кормосеменной продуктивности и содержанием основных биогенных элементов в тканях указывают на возможную связь этих процессов у бобовых трав с проявлением адаптивных свойств в различных условиях экотопа [7].

Предыдущими исследованиями установлено, что в результате дифференциации популяций видов Fabaceae на градиенте конкуренции за ресурсы экотопа устойчивые конкурентоспособные формы выделяются, начиная с 4-5-го года пользования [1, 2, 8]. Целью исследований было изучить содержание микроэлементов в листьях у потомства первого поколения и оценить индекс железа в качестве признака устойчивости агроценопопуляций M. varia на карбонатных почвах ЦЧР.

Материалы и методы исследования

Двухфакторный полевой опыт по изучению содержания основных микроэлементов в листьях M. varia и их соотношения с уровнем железа проводили в 2008-2011 гг. Высевали семена, полученные от растений M. varia 5-6 года пользования, произраставших в условиях смешанного посева со злаковыми травами (популяция 1) и в чистом посеве без конкуренции (популяция 2). Исходным материалом служили сортопопуляции люцерны, ранее полученные в селекционном питомнике путем поликросса и переопыления [7]. M. varia выращивали в чистом виде и в составе злаково-бобовой травосмеси с компонентами: райграс пастбищный (Lolium perenne L.), овсяница красная (Festuca rubra L.), овсяница овечья (Festuca ovina L.). Почва – чернозем типичный карбонатный среднемощный малогумусный тяжелосуглинистый на элювии мела. Содержание гумуса перед закладкой опыта 3,12-3,56 %, рНKCl – 7,35-7,42. Способ посева – широкорядный с шириной междурядий 45 см. Площадь учетных делянок первого порядка – 20 м2, второго – 10 м2. Общая площадь делянок первого порядка – 50 м2, второго порядка – 25 м2. Повторность – 4-х кратная. Листья среднего яруса для химического анализа отбирали в период полного плодообразования M. varia. Разработан относительный показатель «индекс железа» для микроэлементов. Формула расчета индекса железа: А / В, где А – содержание железа (мг/кг абс. сух. в-ва), В – содержание микроэлементов (мг/ кг абс. сух. в-ва). Химический анализ листовой массы проводили по стандартным методикам в сертифицированной испытательной лаборатории БелГСХА им. В.Я. Горина. Наблюдения, учеты, химический анализ листовой массы и математическую обработку данных проводили по стандартным методикам [3, 4].

Результаты исследования и их обсуждение

На юге Среднерусской возвышенности высокая карбонатность почвы определяет не только сложный режим питания растений макроэлементами, но еще в большей степени микроэлементами. Важной особенностью действия всех микроэлементов является способность давать комплексные соединения с органическими веществами, при этом между собой они могут выступать как антагонисты. В опытах максимальным было содержание железа в листьях люцерны у агроценопопуляции ПК при всех способах посева (в среднем 405,7 против 233,5 мг/кг у ПБК) (табл. 1). В условиях смешанного посева уровень железа в листьях особей популяции 1 превышал соответствующий показатель у популяции 2 на 43,1 %, в одновидовом посеве – на 41,9 %. В условиях конкуренции содержание железа в листьях особей было выше, чем при их выращивании в одновидовых посевах. Низкий коэффициент вариации показателя указывает на однородность совокупности.

Содержание цинка и марганца в среднем имело слабую тенденцию к повышению в листьях особей популяции 1 по сравнению с популяцией 2. Внутри самих популяций прослеживался тренд повышения содержания цинка в одновидовых посевах по сравнению со смешанными: у популяции 1 на 18,2 %, у популяции 2 – на 8,2 %. Для марганца существенной разницы в содержании в зависимости от способа посева не обнаружено.

Уровень меди в листьях популяции 1 в среднем имел тренд в сторону снижения по сравнению с популяцией 2. При этом у обеих агроценопопуляций в условиях конкуренции содержание меди в листьях имело тенденцию к снижению по сравнению с одновидовыми посевами.

Библиографическая ссылка