Взаимное влияние кремниевых, фосфорных и азотных удобрений в системе почва-растение, страница 8

Ломе.А (0-30 см) – Светло-серый, легкий суглинок, не очень плотный, сухой, бесструктурный, многокрупных корней, граница ровная, переход ясняй по цвету и корням.АВ (30-70 см) – темно-серый, буроватый, плотный, тяжелый суглинок, бесструктурный, корнеймало, сухой, граница ровная, переход заметный,В (70-100 см) – серо-коричневый, влажноватый тяжелый суглинок, плотный, граница ровная,переход заметный,ВС (100-150 см) – светло-коричневый, влажноватый, плотный, тяжелый суглинок, встречаютсякамни 4-6 см коричневого цвета, предположительно смесь гранита и осадочных метаморфозныхпород, бесструктурныйОсновные свойства почв представлены в таблице 6.40Таблица 6. Некоторые химические свойства верхних горизонтов почв, использованных припроведении исследований.ПочварНводСорг,%ПодвижныеSi водSi кислформы мг/100 гпочвыДерново-подзолистая почва,север Московской областиСерая лесная почва, югМосковской областиЧерноземкарбонатныйцелинный, юг УльяновскойобластиЧерноземкарбонатныйпахотный, юг УльяновскойобластиТропическаяжелезистаяпочва,республикаТого,АфрикаТепличныйвермикулитсодержащий грунтР2O5К2O----- мг/кг Si-----5,20,9212,437,49,8245,46,21,5617,325,913,5287,58,66,6617,030,535,6456,78,16,1212,824,715,8387,85,80,751,810,88,4132,46,525-275-5,415-1712,4156РастенияВ лабораторных, тепличных и полевых экспериментах были использованы следующие растения:белокочанная капуста (Brássica olerácea L.),сорт Слава 1305; цветная капуста (Brassica oleraceaL.

var. botrytis L.), сорт Яко;томаты(Lycopersicum esculentum L.), сорт Волгоградскийскороспелый 323; кукуруза (Zea mays L.), сорт Ранняя золотая 401; ячмень (Hordeum vulgare L.),сорта Московский -9 и California Mariout; рис (Oriza sativa L.), сорт Han58; огурцы (Cucumissativus L.), сорт Астерикс; арбуз(Citrúllus lanátus), сорт Огонек; сладкий перец (Capsicumannuum), сорт Ариес; ятрофа (Jatropha gossypifolia); кормовые травы семейства мятликовых(Paspalum notatum).412.2 Методы исследованияОпределение подвижных форм кремния в почвахВ работе большое внимание было уделено содержанию доступного для растений кремния впочвах и содержанию растворимых форм кремния в тканях растений.

В качестве основногометода определения содержания монокремниевой кислоты применяли модифицированный методМаллена и Райли (Iler, 1979). Модификация заключалась в замене нестабильного нафтоласульфатом железа и изменением времени взаимодействия монокремниевой кислоты смолибденово-кислым аммонием (Матыченков, 2007). Содержание монокремниевой кислоты вэкстрактах определяли по следующей методике.Реагент «а» – раствор молибденово-кислого аммония ([{NH4}6Mo7O24 4H2O]) готовили путемрастворения 10 г соли в 470 мл бидистиллированной воды с последующим добавлением 30 млконцентрированной HCl.Реагент «б» - растворяли 20 г щавелевой кислоты в 500 мл бидистиллированной воды идобавляли 6 г сульфата железа (FeSO4*7H2O).

Разбавленную в 2 раза концентрированную сернуюкислоту (250 мл 18 М H2SO4 и 250 мл бидистиллята) добавляли в раствор щавелевой кислоты ссульфатом железа.Процедура – аликвоту, содержащую от 2 до 40 г Si, помещали в 50 мл мерную колбу.Раствор должен иметь рН в интервале от 2 до 7. Если величина рН выше, раствор подкисляликонцентрированной соляной кислотой. Затем добавляли 10 мл реагента «а», оставляли на 3минуты, после чего добавляли 10 мл реагента «б». Минимум через 3 часа, но не позже, чем через24 часа, содержание кремния анализировали на спектрофотометре при длине волны 660 nm.Содержание полимеров кремниевой кислоты анализировали путем их деполимеризацииметодом инкубации в течение 2-х недель в щелочной среде, для чего в 20 мл образца добавлялипо 0.3 мл 50% раствора NaOH и затем помещали в холодильник при 4oC.

Во время инкубации всеполимеры кремниевой кислоты переходят в мономерную форму, что позволяет их анализироватьвышеописанным методом.42Методы определения кремния в растенияхДля определения общего содержания кремния в тканях растений была использованаметодикаElliotиконцентрированнойSnyder(1991),щелочью(50%основаннаяNaOH)инаобработкеперекисьюрастительныхводородастканейпоследующимавтоклавированием.Для определения содержания моно- поликремниевых кислот и натрия в апопласте исимпласте листьев и стеблей растений свежесрезанные образцы нарезали на сегменты длиной 2,02,5 см, помещали в колбу с дистиллированной водой в весовом соотношении 1:100 и взбалтывали.Раствор отфильтровывали. По содержанию элементов в полученном растворе рассчитывали ихсодержание в апопласте.

Для определения состава симпласта полученные после фильтрованияоставшегося раствора образцы растительных тканей растирали в ступке до гомогенногосостояния и приливали дистиллированную воду в соотношении 1:100. Затем суспензиюдополнительно встряхивали 60 мин, центрифугировали (20 минут при оборотах 5000 в минуту) иизмеряли содержание натрия, а также мономеров и полимеров кремниевой кислоты (Матыченкови др., 2008).Другие использованные методыПомимо вышеописанных методов, в работе были использованы: ионометрия дляопределения рН почвы и водных растворов, атомно-адсорбционные методы для определениякремния, алюминия, кальция, магния, калия, натрия, фотометрический метод для определенияфосфора, электронная микроскопия. Все полученные результаты были обработаны сиспользованием математической статистики. Подготовку почвенных и растительных образцовпроводили согласно общепринятым методикам (Дурынина, Егоров, 1998).432.3 ЭкспериментыВсе эксперименты по проращиванию семян выполняли минимум в 3-кратной и максимумв 12-кратной проворностях при использовании семян от 20 до 50 штук в каждой повторности.Проращивание семян проводили при температуре 24оС±4оС.Эксперимент по изучению влияния активных форм кремния на устойчивость молекулДНК ячменяВегетационный эксперимент с ячменем (Hordeum vulgare L., сорт «Московский») былпроведен в тепличных условиях на серой лесной почве.

В сосуды объемом 1л аморфный диоксидкремния Аэросил марки А-30 в дозах 0, 0,03, 0,05, 0,1, 0,7 и 1 г на сосуд, что соответствовало 0,30, 50, 100, 500, 700 и 1000 кг/га. Затем в каждый сосуд высаживали по 20 зерен. Повторностькаждого варианта была 3-х кратной. Ячмень выращивали до получения урожая. Затемвыращенные в сосудах растения отбирали, взвешивали. Полученные зерна исследовали напрорастание и провели их цитофотометрический анализ. Прорастание изучали в чашках Петри(по 50 зерен). Через 48, 72 и 100 часов проводили подсчет проросших зерен, измеряли длинуколеоптилей и корней.Цитофотометрический анализ зерен растений отражает увеличение или снижениежизнеспособности растений на уровне ДНК при действии на их родительские растения какоголибо фактора.

При проведении анализа вначале проращивали зерна до достижения длиныкорешков 0,5-1,0 см. Корешки фиксировали в уксусном альдегиде в течение 1,5-2 ч.. Далееисследуемый материал гидролизовали в 1 н HCl при 60оС в течение 10 мин., в результате чегоосвобождались альдегидные группировки дезоксипентозы молекул дезоксирибонуклеиновойкислоты (ДНК). Затем проводили промывку в течение 10 мин. и красили реактивом Шиффа,который взаимодействует с освободившимися альдегидными группами.

Реакцию проводили втемноте в течение 1,5 ч. Окрашенный материал промывали сернистой водой, а затем проточнойдистиллированной водой.Для микроcкопирования готовили «давленый» препарат. Измерение относительнойконцентрации ДНК в клетках зоны деления корней проводили на световом микроскопе совстроенным спектрофотометром «МИР-5». Для каждого варианта опыта делали свыше 500определений ДНК. Полученные данные использовали для построения гистограмм и длявычисления средних значений концентрации ДНК. Гистограммы делили на три периода: G144пресинтетический, S – синтетический и G2 – постсинтетический. Увеличение G1 периода означаетзадержку роста корней, замедление развития растения и снижение жизнеспособности организма.Сокращение данного периода свидетельствует о положительном влиянии изучаемого фактора нарастение.

На это же указывает и увеличение среднего значения относительного содержания ДНКв клетках корешка (Паушева, 1970).Эксперимент по изучению влияния активных форм кремния на солеустойчивость ячменяВ качестве исследуемой культуры был использован солеустойчивый сорт ячменя (Hordiumvulgares L.) California Mariout. В течение месяца ячмень выращивали в горшках объемом 1 литр,наполненных серой лесной почвой. В каждый горшок высаживали по 20 зерен ячменя. Горшкиполивали водой, которая содержала 4,5±0,2 мг/л Si в форме монокремниевой кислоты, имела pH= 6,8, концентрация натрия в ней составляла 7±1 мг/л Na. Через 1 месяц растения осторожноизвлекали из почвы вместе с корнями.

Корни промывали в дистиллированной воде и затемрастения помещали в сосуды с (1) дистиллированной водой, (2) раствором монокремниевойкислоты (150±3 мг/л Si), (3) раствором хлорида натрия (12000±10 мг/л Na) и (4) смесью растворовхлорида натрия (12000±10 мг/л Na) и монокремниевой кислоты (150±3 мг/л Si). Вдистиллированной воде ни кремний, ни натрий не фиксировались. В растворе мононокремниевойкислоты также присутствовал натрий в концентрации 70±4 мг/л Na (для стабилизациимонокремниевой кислоты). Раствор хлорида натрия не содержал кремния. В каждый сосудобъемом 1 литр было помещено по 25 растений, средний вес которых составлял около 2±0.08г/растение. Для предотвращения выпаривания раствора использовали пленку парафильм.Растения для анализа отбирали через 0, 24, 48 и 96 часов пребывания в растворах. Отборпроводили в трехкратной повторности.Для определения содержания натрия, мономеров и полимеров кремниевой кислоты вапопласте и симпласте корней, листьев и стеблей ячменя использовали вышеописанную методику(2.2.2.).Общее содержание кремния и натрия определяли в сухих тканях растений до и послеэксперимента.

Образцы растений высушивали при температуре 75oC в течение 4-х дней.Растворение сухих растительных тканей проводили по методике Elliot и Snyder (1990), в которойNaOH был заменен на то же количество KOH. Содержание натрия определяли на атомномспектрофотометре. Определение растворимых форм кремния осуществляли фотометрически придлине волны 660 nm (Iler, 1979).45Эксперимент проводили в 4-кратной повторности, анализы также выполняли в 4-кратнойповторности. Было вычислено стандартное отклонение и проведен t-тест по Стьюденту приp≤0:05 и p≤0:001 для определения статистической значимости полученных результатов.Микрополевые эксперименты в ТогоДля изучения влияния активных форм кремния на солеустойчивость растений былипроведены полевые испытания в Того на культуре ятрофа (Jatropha) — семейства Молочайные.Естественным ареалом ятрофы является Центральная Америка, но сегодня растение произрастаетво многих тропических и субтропических районах, в том числе в Индии, Африке и в СевернойАмерике.