Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва-растение, страница 14

Наибольший эффект был получен присовместном использовании жидкой и твердой форм кремния.Таблица 21. Влияние активных соединений кремния на прорастание некоторыхсельскохозяйственных культур.КонтрольМонокремниевая кислота,50 мг/л SiДиатомитРис90,397,497,597,8Цветная капуста91,992,493,696,9Томаты91,992,493,696,9Арбуз88,186,890,594,6Сладкий перец91,996,396,498,2Огурцы90,490,492,193,9Сладкая кукуруза92,495,697,298,3НСР050,50,50,50,5РастениеДиатомит +монокремниевая кислота,50 мг/л Si------------------------% проросших семян-----------------------------Кроме прорастания семян, была определена масса корешков и колеоптилей после 1 неделиэксперимента. Все варианты показали, что в присутствии активных форм кремния массакорешков и колеоптилей существенно возрастала (рис.

28 а-в).Наибольший эффект был получен для семян риса – растения, которое являетсяобщепризнанным кремниефилом (Ma, Takahashi, 2002). Наименьший эффект был получен длятоматов. Положительное влияние соединений кремния на развитие корней было более81существенным по сравнению с колеоптилями. При сравнении воздействия жидкой и твердойформ активного кремния было установлено, что диатомиты несколько более эффективны, чеммонокремниевая кислота. По-видимому, это связано с тем, что растворение диатомитапроисходит постепенно с нарастающей концентрацией, тогда как концентрация монокремниевойкислоты снижается по мере ее поглощения растениями.

Совместное внесение жидкой и твердойформ активного кремния имело наибольший эффект (рис. 28 в).Рисунок 28 а. Влияние монокремниевой кислоты на биомассу колеоптилей икорешков.82Рисунок 28 б. Влияние диатомита на биомассу колеоптилей и корешков.Рисунок 28 в. Влияние смеси диатомита и монокремниевой кислоты на биомассуколеоптилей и корешков83Влияние кремния на прорастание семян в условиях солевого стрессаПоскольку, как показывают многочисленные экспериментальные данные, основнойфункцией кремния в онтогенезе растений является защита от абиотических и биотическихстрессов, важно проводить исследования не только в оптимальных условиях, но и при симуляциитого или иного стресса.Дляопределениявозможностиповышениястрессоустойчивостирастенийприоптимизации кремниевого питания был проведен эксперимент в условиях солевого стресса.

Напримере тех же культур, что и в предыдущем эксперименте, изучали прорастание семян вприсутствии 1% (по натрию) раствора хлорида натрия.Наличие соли в растворе резко снижало всхожесть семян в контроле – на 30-70% (табл. 22).Присутствие активных форм кремния способствовало повышению устойчивости к токсическомудействию соли всех изученных сортов культурных растений.

В абсолютных значенияхнаибольший эффект был достигнут для семян риса -увеличение % проросших семян с 50, 3% вконтроле до 82,4% для комбинированного варианта с монокремниевой кислотой и диатомитом.Таблица 22. Влияние активных соединений кремния на прорастание некоторыхсельскохозяйственных культур в условиях солевого стресса.РастениеКонтрольМонокремниевая кислота,50 Si мг/лДиатомитДиатомит +Монокремниевая кислота,50 Si мг/л------------------------% проросших семян-------------------------Рис50,367,476,282,4Цветная капуста31,952,265,266,2Томаты71,978,882,481,4Арбуз55,364,570,274,2Сладкий перец44,656,766,876,5Огурцы32,448,362,665,3Сладкая кукуруза62,575,778,879,3НСР050,70,60,60,684В то же время наибольший относительный эффект наблюдался для цветной капусты и огурцов- увеличение % проросших семян с 32,4% и 31,9% в контрольных вариантах до 66,2% и 65,3% длякомбинированного варианта с монокремниевой кислотой и диатомитом, соответственно.Через 1 неделю после начала проращивания семян в условиях солевого стресса былаопределена биомасса корешков и колеоптилей (рис.

29 а-в). Все варианты показали, что вприсутствии активных форм кремния биомасса корешков и колеоптилей была существенно выше.При этом эффект был намного заметнее, чем в эксперименте без симуляции стресса (рис.28 а-в).Наибольший эффект от введения в систему кремния на формирование корней был установлен дляриса, сладкого перца и сладкой кукурузы.

Как и в варианте без солевого стресса, диатомит былнесколько более эффективен, чем раствор монокремниевой кислоты, а комбинированное влияниежидкого и твердого кремниевых удобрений было наиболее существенным.Рисунок 29 а. Влияние монокремниевой кислоты на массу колеоптилей и корешков вусловиях солевого стресса.85Рисунок 29 б. Влияние диатомита на массу колеоптилей и корешков в условиях солевогостресса.Рисунок 29 в. Совместное влияние диатомита и монокремниевой кислоты на массуколеоптилей и корешков в условиях солевого стресса.86Влияние кремния на прорастание семян в присутствии питательных веществОдной из основных задач данной работы было изучение взаимодействия базовыхмакроэлементов питания растений с активными формами кремния, поэтому был поставленэксперимент по изучению влияния Si-содержащих соединений на прорастание семян иобразование корешков и колеоптилей в присутствии других питательных элементов.

Для этого враствор добавляли растворимые формы азота, калия и фосфора в концентрациях в соответствиис раствором Кнопа.Присутствие азота, фосфора и калия в отсутствие кремния несущественно повысилопроцент проросших семян (табл. 23). В то же время при совместном использованиитрадиционных макроэлементов и активных форм кремния всхожесть семян была выше посравнению с вариантами c добавлением только кремния. При этом совместное использованиежидкого и твердого кремниевого удобрения оказывало наибольшее влияние.Таблица 23.

Влияние активных соединений кремния на прорастание некоторыхсельскохозяйственных культур в присутствии питательных веществ.РастениеКонтроль безпитательныхвеществКонтроль спитательнымивеществамиМонокремниеваякислота, 50Si мг/лДиатомитДиатомит +Монокремниеваякислота, 50Si мг/л----------------------------% проросших семян-----------------------------Рис90,392,198,398,598,9Цветная91,992,393,496,698,9Томаты91,991,095,498,698,9Арбуз88,190,492,490,995,2Сладкий перец91,992,494,998,499,4Огурцы90,491,293,595,197,2Сладкая92,493,396,798,198,80,50,50,50,50,5капустакукурузаНСР0587Присутствие питательных элементов (азота, фосфора и калия) фактически не влияло намассу недельных колеоптилей и корешков (рис. 30 а-в).

Добавление активных форм кремнияспособствовало улучшению развития корешков и колеоптилей. При сравнении этих данных срезультатами экспериментов без добавления базовых питательных элементов было обнаружено,что добавление азота, фосфора и калия повышало эффективность активных форм кремния.Диатомит действовал лучше раствора монокремниевой кислоты, а совместное их воздействиебыло наиболее эффективным.Рисунок 30 а. Влияние базовых питательных элементов и монокремниевой кислоты намассу колеоптилей и корешков.88Рисунок 30 б.

Влияние базовых питательных элементов и диатомита на массу колеоптилей икорешков.Рисунок 30 в. Влияние базовых питательных элементов, диатомита и монокремниевой кислотына массу колеоптилей и корешков.89При введении в систему соли моделировали химический стресс. В контрольных вариантахпроизошла гибель ростков от 29% для томатов до 68% для огурцов. Присутствие азота, фосфораи калия приводило к существенному снижению процента проросших семян (табл. 24). То естьнаблюдалось усиление токсического воздействия соли, что соответствует литературным данным(Munns, 2011). Введение в систему активных форм кремния резко повышало солеустойчивостьпроращиваемых семян. Наибольший эффект опять наблюдался при совместном использованиидиатомита и раствора монокремниевой кислоты.Таблица 24.

Влияние активных соединений кремния на прорастание некоторыхсельскохозяйственных культур в присутствии питательных веществ в условиях солевогостресса.РастениеКонтроль безN, P, KКонтроль сN, P, KМонокремниеваякислота, 50мг/л SiДиатомитДиатомит +монокремниеваякислота, 50мг/л Si----------------------------% проросших семян----------------------------Рис50,340,464,570,272,0Цветная31,925,650,258,761,2Томаты71,955,472,374,176,1Арбуз55,340,160,260,771,0Сладкий перец44,640,250,363,475,0Огурцы32,430,845,850,660,0Сладкая62,550,368,770,174,50,70,40,60,60,6капустакукурузаНСР05При исследовании биопараметров колеоптилей и корешков при солевом стрессенаблюдалось снижение биомассы проростков, которое усиливалось при внесении базовыхэлементов питания (рис. 31 а). Внесение в эту систему активных форм кремния резко повышалобиомассу колеоптилей и корешков изучаемых сельскохозяйственных культур (рис.

31 а-в). Такимобразом, при различных системах питания активные формы кремния всегда повышалиустойчивость семян риса, цветной капусты, томатов, арбуза, сладкого перца, огурцов и сладкой90кукурузы к воздействию соли. Это наглядно видно на фотографии сделанной для семян сладкойкукурузы (рис. 32).Рисунок 31 а. Влияние базовых питательных элементов и монокремниевой кислоты намассу колеоптилей и корешков в условиях солевого стресса.91Рисунок 31 б. Влияние базовых питательных элементов и диатомита на массу колеоптилейи корешков в условиях солевого стресса.Рисунок 31 в. Влияние базовых питательных элементов, диатомита и монокремниевойкислоты на массу колеоптилей и корешков в условиях солевого стресса.92Рисунок 32.

Влияние солевого стресса и различных систем питания на развитие проростковсладкой кукурузы.Влияние кремния на устойчивость молекул ДНК ячменяУхудшение экологической обстановки, выраженное в повышении концентрации тяжелыхметаллов и органических загрязняющих веществ в почве, деградация почвенного плодородия,глобальные изменения климата ведут к снижению устойчивости сельскохозяйственных растенийк неблагоприятным условиям роста на генетическом уровне. В свою очередь, это негативноотражается на устойчивости сельскохозяйственных растений к неблагоприятным условиям ивызывает снижение как качества, так и количества урожая. В ряде исследований было показано,что оптимизация кремниевого питания повышает стабильность молекул ДНК и РНК (Алешин идр., 1990; Воронков и др., 1978).