Сельскохозяйственная биология, 2014, № 5, с. 66-77.

doi: 10.15389/agrobiology.2014.5.66rus

УДК 633.1:581.14:631.524.85:58.05

СОРТОВАЯ РЕАКЦИЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР НА НИЗКИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, УСЛОВИЯ ЗАКИСЛЕНИЯ И ИОНЫ АЛЮМИНИЯ

Н.М. КАРМАНЕНКО

Один из критических периодов вегетации для яровых культур — фаза появления всходов. На проростках различных сортов яровых и озимых зерновых культур изучали ростовую реакцию растений на действие стрессоров. В опытах использовалияровую пшеницу (сорта Амир, Энгелина), яровой ячмень (сорта Суздалец, Нур), озимую пшеницу (сорта Мироновская 808, Московская 39) и озимую рожь (сорта Валдай, Крона). Определяли процентную всхожесть семян, суммарную длину корней, сухую массу корней и надземной части, убыль массы семян при прорастании, высоту побега, длину наибольшего корня. Учитывали соотношение средней длины корня в контроле и опыте (индекс длины корня — ИДК), массы целых растений, выращенных в кислой алюмосодержащей среде и в среде близкой к нейтральной (коэффициент устойчивости — КУ), сухой массы корня к сухой массе побега (корневой индекс — КИ). У устойчивых сортов яровой пшеницы Амир и ячменя Суздалец длина корня и высота побега уменьшались в условиях закисления, присутствия ионов алюминия и после низкотемпературного воздействия. Озимая пшеница Мироновская 808 характеризовалась повышенной интенсивностью ростовых процессов в корнях и надземной части в оптимальных условиях и после промораживания при закислении и в присутствии ионов алюминия. Сорт озимой пшеницы Московская 39 реагировал на негативные факторы среды снижением ростовых процессов. У сорта ржи Валдай увеличивалась длина корня после воздействия низких температур. Для неустойчивого сорта яровой пшеницы Энгелина было характерно увеличение длины корня и массы проростка в кислой среде при всех дозах алюминия в условиях охлаждения. КИ у озимой пшеницы Мироновская 808 увеличивался при повышении дозы алюминия, кислотности среды и низкотемпературном воздействии. Сорт озимой пшеницы Московская 39 характеризовался низкими величинами соотношения корень/побег при всех условиях выращивания. Показатель КИ у ржи не изменялся. Коэффициент ИДК у сортов яровой пшеницы Амир и ячменя Суздалец увеличивался в присутствии ионов Н⁺, Аl³⁺ и падал при низких температурах. У озимой пшеницы Мироновская 808 и ржи Валдай этот показатель также повышается в условиях закисления, присутствия ионов алюминия и после промораживания. Под влиянием низких положительных температур, закисления, ионов Аll³⁺ падение массы прорастающих семян у сорта яровой пшеницы Амир происходило медленнее, у ячменя сорта Нур, озимой пшеницы Мироновская 808, Московская 39 и у ржи сорта Крона этот показатель увеличивался. В присутствии ионов Н⁺ и Аl³⁺ у яровой пшеницы Энгелина и ячменя Суздалец всхожесть семян снижалась, у озимой пшеницы Мироновская 808 и ржи сорта Валдай — повышалась, у сорта озимой пшеницы Московская 39 — не изменялась. Таким образом, реакцию на закисление почв и повышенное содержание ионов Аll³⁺ необходимо учитывать при подборе сортов для возделывания с целью снижения вредного влияния этих факторов на растения. Как рациональный подход следует рассматривать целенаправленное создание толерантных сортов зерновых культур.

Ключевые слова: толерантность, проростки, низкие температуры, заморозки, кислотность почвы, ионы алюминия, пшеница, ячмень, всхожесть семян, рост корня, развитие проростков.

Полный текст

RESPONSE TO LOW TEMPERATURE, SOIL ACIDIFICATION AND ALUMINIUM IN THE VARIETIES OF CEREAL CROPS

Seedling stage is critical in the vegetation of spring varieties. We examined growth of three spring and winter cereal crops, using seeds and seedlings, influenced by temperature and soil stressors. Under controlled conditions, eight varieties were studied: Amir and Engelina (spring wheat), Suzdalets and Nur (spring barley), Mironovskaya 808 and Mironovskaya 39 (winter wheat) and Valdai and Krona (winter rye). In the experiments the percentage of seed germination, the rate of seed weight loss during germination, the total length of roots, the shoot length, the length of the longest root, the dry weight of roots and aboveground parts were investigated. Also there were calculated the rates of an average root lengths of the influenced to control seedlings (root length index — RLI), the weight of seedlings under acidic conditions with Al³⁺ to that under neutral pH (resistance coefficient — RC), and the dry weights of roots to shoots (root index — RI). In the tolerant spring wheat and barley varieties (Amir and Suzdalets, respectively), the root and shoot lengths decreased under acidification, Al³⁺ influence and low temperature impact. In winter wheat Mironovskaya 808 the intensive growth of roots and aboveground parts was observed under optimal conditions and after freezing at acidification and Al3+ influence. In the stressed plants of winter wheat Moskovskaya 39 the growth activity was depressed. In winter rye Valdai the low temperature caused an increase of root length. In sensitive spring wheat variety Engelina the root length and the seedling weight increased in acidic conditions with Аl3+ at low temperature. In winter wheat Mironovskaya 808 the higher RI was observed, when the Аl³⁺ concentration and acidity rose, and under the influence of low temperature. Winter wheat Moskovskaya 39 showed a low root to shoot ratio in all conditions. In rye plants the RI did not change. In spring wheat Amir and barley Suzdalets the RLI values rose in presence of Н+, Аl³⁺ and came down at low temperatures. In winter wheat Mironovskaya 808 and rye Valdai this index also rose under acidification, in presence of Аl³⁺ and after freezing. At low positive temperatures, acidification and Аl³⁺ the rate of seed weight loss was lower. And, in contrast, this parameter increased in barley Nur, in winter wheats Mironovskaya 808 and Moskovskaya 39, and in rye Krona after freezing. Under Н+ and Аl3+ influence the seed germination decreased in spring wheat Engelina and barley Suzdalets, increased in winter wheat Mironovskaya 808 and rye Valdai, and remained unchanged in winter wheat Moskovskaya 39. So, to reduce the impact of soil acidification and high Аl³⁺ concentration under plant cultivation the variety response to these factors should be considered. As a rational approach, the purposeful creation of tolerant cereal varieties should also be used.

Keywords: tolerance, seedling, low temperature, freezing, soil acidification, aluminium ions, wheat, barley, rye, seed germination, root growth, seedling development.

Оформление электронного оттиска