Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

INFLUENCE OF COMBINATIONS OF PHYTOHORMONES AND VITAMINSON GROWTH AND YIELD OF COTTON IN UNDER VOLGA-AKHTUBA FLOODPLAIN ASTRAKHAN REGION

Smirnova O.S.
Установлено, что предпосевное замачивание семян и опрыскивание вегетирующих растений хлопчатника (Gossipium hirsutum L.) растворами сочетаний фитогормонов кинетина (КН) и гибберелловой кислоты (ГК) и совместно с витаминами никотиновой кислотой (НК) и пантотеновой кислотой (ПК) эффективно стимулирует полевую всхожесть семян, рост стебля и образование побегов, среднюю площадь листа и общую фотосинтетическую листовую поверхность, улучшение водного режима. Также отмечено увеличение числа коробочек, длины волокна и выхода волокна с растения от 34,6 до 60,4 %. Наиболее эффективно предпосевное замачивание семян сочетанием фитогормонов совместно с витаминами.
It is established that presowing seed soaking and spraying cotton growing plants (Gossipium hirsutum L.) with solutions of combinations of phytohormones kinetin (KN) and gibberellic acid (GA) in conjunction with vitamins and nicotinic acid (NA) and pantothenic acid (PА) efficiently stimulates the field germination, stem growth and the formation of shoots, average leaf area and total photosynthetic leaf area, improving the water regime. Also noted an increase in the number of boxes, fiber length and fiber yield per plant from 34,6 to 60,4 %. The most effective presowing seed soaking combination of phytohormones with vitamins. Keywords: cotton, presowing soaking seeds, plant hormones, vitamins, spraying of vegetating plant, transpiration, water deficit-growth-productivity

Хлопчатник - ценнейшая прядильная культура. Волокно хлопчатника используется в различных областях народного хозяйства: втекстильной для изготовления различных видов тканей, автомобильной, авиационной идругих отраслях. Всеменах хлопчатника содержится до 18-27 % масла, которое употребляется впищевой промышленности иконсервировании, атакже влакокрасочном имыловаренном производстве. Хлопковый жмых, содержащий до 40 % белка используется как концентрированный корм вживотноводстве, хотя ивограниченном количестве, так как внем содержится ядовитое вещество - госсипол. Кожура семян служит источником для получения спирта, фурфурола, глюкозы, смолы, бумаги, органических кислот идругих веществ. Стебли также используются для получения бумаги, дубильных веществ, как топливо, аиз листьев получают лимонную ияблочную кислоты, т.е. хлопчатник практически безотходная культура. И, наконец, хлопчатник - хороший медонос. Поэтому хлопчатник широко возделывается вмире, втропиках, субтропиках ивумеренных зонах.

Хлопчатник весьма требовательная ктеплу культура. Его семена не прорастают при температуре ниже 10 °С, аволокно перестает развиваться, если температура воздуха ниже +12 °С. Это светолюбивая культура исильно страдает от продолжительного затенения, реагирует на продолжительность светового дня иночи, что является следствием приспособления копределенному световому периоду [4, 5].

Хотя хлопчатник восновном обитает взасушливых иполузасушливых жарких зонах вусловиях резкой сменяемости влажных изасушливых периодов, он довольно требователен кводообеспечению, особенно, впериод бутонизации ицветения [12]. Несмотря на такую высокую требовательность хлопчатника кусловиям среды Астраханская область по естественно-природному потенциалу, полностью отвечает требованиям, определяющим жизнедеятельность хлопчатника, вчастности: по теплу, продолжительности теплового периода, водообеспечению, минерализации почв, иявляется одним из наиболее благоприятных районов России для организации промышленного хлопководства ипроизводства элитных высоко кондиционных семян хлопчатника [1, 13],

Одной из стратегических задач эффективного производства хлопка вобласти, является повышение урожайности икачества волокна со снижением себестоимости. Одним из средств врешении этих задач могут быть использованы системы регуляции процессов жизнедеятельности растений биологически активными веществами. Хорошо известно, что метаболизм ифизиологическая активности клеток растений находятся под контролем, вкотором главная роль принадлежит фитогормонам ивитаминам. Всвязи сэтим внашей работе была поставлена цель изучить влияние фитогормонов, как регуляторов роста иразвития растений, ивитаминов, как регуляторов метаболизма, на ростовые процессы ипродуктивность хлопчатника.

Материалы иметоды исследования

В качестве объекта исследования использовали хлопчатник (Gossypium hirsutumL.) сорта Астраханский-1 (AC-1). Опыты проводили вЕнотаевском районе Астраханской области на пойменных почвах прибрежья Волго-Ахтубинской поймы. Общая протяженность района прилегающего впойме вдоль р.Волга ссевера на юг - 170км, свостока на запад - 40км. Рельеф территории плоскоравнинный, равниннобугристый снебольшими речушками, озерами иканалами. Почвы пойменные, луговые, встречаются развеваемые изакрепленные пески. Температура сильно динамична. Самый холодный месяц - январь, средняя температура 10-12 °С ниже нуля. Самый жаркий месяц - июль, максимальная температура 40-44 °С выше нуля, среднегодовая температура воздуха составляет от +10о до + 8,5 °С. Осадки выпадают внедостаточных количествах. Годовая сумма осадков составляет от 180-200мм на юге идо 280-290мм на севере области. Основное количество осадков (70-75 %) выпадает втеплое время года. Продолжительность солнечного сияния на территории области достигает 2200часов, ссуммарной солнечной радиацией 115ккал/ см2.

Для предпосевной обработки семян иопрыскивания растений при вегетации использовали фитогормоны кинетин (КН) игибберелловую кислоту (ГК), ивитамины группы Впантотеновую кислоту (пантотенат кальция) (ПК) иникотиновую кислоту (НК) вследующих вариантах:

1.Контроль - замачивание семян вдистиллированной воде.

2.Замачивание семян врастворе - КН (3мг/л)+ГК (20мг/л).

3.Замачивание семян врастворе - КН (3мг/л)+ГК (20мг/л)+ПК (30мг/л)+НК (30мг/л). 4.Замачивание семян вдистиллированной воде, опрыскивание растений раствором КН (3мг/л)+ГК (20мг/л).

4.Замачивание семян вдистиллированной воде, опрыскивание растений раствором КН (3мг/л)+ГК (20мг/л)+ПК (30мг/л)+НК (30мг/л).

Перед замачиванием отбирали семена одинакового размера. Вкаждом варианте семена замачивали втечение 24часов при комнатной температуре втемноте, семена контроля замачивали вдистиллированной воде. Семена, не промывая, высевали на делянки на глубину 4-5см сшириной междурядий 70см ирасстоянием врядках 20см, делянки сучетом защитной полосы по периметру 35см общей площадью 4,8м2. На делянках после всходов размещалось 15-20растений. Повторность опыта 2-кратная.

В вариантах сопрыскиванием растворами проводили по вегетирующим растениям дважды. Первое опрыскивание проводили через 21день после всходов, второе через двадцать - после первого. Поливы вариантов проводили одновременно.

Анализ роста растений проводили через 45дней, считая от всходов. Определяли линейный рост надземной части, количество листьев, количество побегов, определяли полуденный водный дефицит иинтенсивность транспирации, среднюю площадь листа среднего яруса иобщую листовую поверхность растения. Полуденный водный дефицит определяли впериод цветения по разнице между весом листьев вмомент взятия срастения ипосле насыщения их водой, по которой определяли степень водного дефицита, выраженного впроцентах [11]. Интенсивность транспирации определяли весовым способом на торсионных весах ивыражали вмг/дм2/ч [7].

Количество полностью вызревших коробочек подсчитывали вконце вегетации. Анализ коробочек проводили путем отбора десяти нормально развитых коробочек с10 растений каждого варианта, которые после высушивания взвешивали на электронных весах. Сэтих же всех коробочек отделяли ивзвешивали волокно ссеменами (сырец), измеряли длину волокна, затем отделяли семена от волокна, определяли их число имассу, имассу чистого волокна. Все средние расчеты проводили на одну коробочку иодно растение. Достоверность определялась вычислением стандартной ошибки.

Результаты исследования иих обсуждение

Прорастание семян ирост проростков является одним из важнейших периодов онтогенезе растительного организма, от характера протекания которого, во многом зависит дальнейшая судьба растения, его рост, развитие иплодоношение. Протекающие процессы этого периода подвержены регуляторному влиянию эндогенных БАВ ивпервую очередь фитогормонов ивитаминов группыВ. Даже незначительные изменения вколичестве исоставе этих веществ отражается на характере ростовых иобменных процессов, особенно на первом этапе онтогенеза после прорастания семян иросте проростков. Необеспеченность семян фитогормонами ивитаминами может быть связана сбиологическими ифизиологическими особенностями семян, сторможением их образования при формировании ипрорастании внеблагоприятных условиях, атакже спотерей их при длительном хранении. Поэтому экзогенное добавление витаминов всочетании сфитогормонами способствует улучшению протекания жизненно важных процессов [4, 5, 8, 9, 10].

Было изучено влияние предпосевного замачивания семян хлопчатника врастворе сочетаний фитогормонов ГК иКН исочетаний фитогормонов свитаминами ПК иНК на энергию полевой всхожести семян иформирование настоящих листьев проростков.

Как видим (табл.1), предпосевное замачивание семян хлопчатника, на первом этапе онтогенеза способствовало ускорению полевой всхожести семян. Это ускорение для вариантов, сочетания фитогормонов исочетания фитогормонов свитаминами, было одинаковым исоставило 2дня по сравнению сконтролем. Это указывает на то, что сочетание витаминов ифитогормонов активирует процессы, протекающие всемени при прорастании, ускоряя ростовые процессы зародыша.

Таблица 1

Влияние замачивания семян хлопчатника сочетанием фитогормонов и сочетанием фитогормонов свитаминами на энергию полевой всхожести ипоявление
настоящих листьев проростков

Варианты

Дата посева

Дата всходов

Дата появление настоящих листьев

Контроль

17.05.09

26.05.09

4.06.09

КН+ГБ

17.05.09

24.05.09

2.06.09

КН+ГК+НК+ПК

17.05.09

24.05.09

2.06.09

Более раннее прорастание способствует ираннему морфогенезу, образованию настоящих листьев.

В дальнейшем наблюдения проводили на вегетирующих растениях, как при предпосевном замачивании семян, так иопрыскивании вегетирующих растений растворами двух вариантов: сочетанием фитогормонов исочетанием фитогормонов свитаминами втех же концентрациях.

Рост растений является важнейшим физиологическим процессом любого растительного организма, который, вотличие от других процессов, является видимым, проявляющимся во внешних признаках: увеличение размеров, образование новых органов. Стебель, несет на себе листья, осуществляющие фотосинтез, обеспечивая растение всеми необходимыми органическими веществами.

В то же время рост является физиологическим процессом наиболее чувствительным квоздействию, как факторов внешней среды, так и ксодержанию внутренних факторов, биологически активным веществам: фитогормонам, ингибиторам, витаминам.

Как видно из данных табл.2, наиболее эффективным оказалось встимулировании ростовых процессов предпосевное замачивание семян иопрыскивание растений фитогормонами всочетании свитаминами.

Таблица 2

Влияние замачивания семян иопрыскивания растений хлопчатника сочетаниями фитогормонов ифитогормонов свитаминами на рост и формирование
вегетативных органов

Варианты

Средние показатели роста иорганообразования
45-дневных растений хлопчатника

Высота стебля растений, см

Количество побегов урастений, шт.

Количество листьев на растениях, шт.

Площадь листа, см2

Общая листовая поверхность растения, см2

Контроль

36,5 ± 2,8

1,0 ± 0,17

17,0 ± 0,7

10,50 ± 0,18

178,5

Замачивание семян

КН+ГК

40,3 ± 4,3

2,0 ± 0,23

21,0 ± 4,3

11,60 ±1,26

243,6

КН+ГК +НК+ПК

45,2 ± 3,9

5,0 ± 0,44

22,0 ± 1,8

12,20 ± 0,72

268,4

Опрыскивание растений

КН+ГК

38,3 ± 3,4

1,0 ± 0,09

18,0 ± 3,6

11,36 ± 0,72

204,5

КН+ГК+НК+ПК

38,8 ± 3,4

1,0 ± 0,21

20,0 ± 3,4

12,07 ± 0,50

254,0

Так предпосевное замачивание семян врастворе сочетания фитогормонов КН иГК дало прирост главного стебля ввысоту до 40,3см, асочетание фитогормонов КН иГК свитаминами НК иПК - 45,2см, тогда как вконтроле - 36,5см. Опрыскивание вегетирующих растений только этими растворами встимулировании было практически одинаковым иих рост составил 38,3 и38,8см, соответственно. Совершенно одинаковое по характеру стимулирования наблюдалось при сочетании фитогормонов иих сочетания свитаминами впобегообразовании. Если вконтроле образовался 1побег, то замачивание семян сочетанием фитогормонов дало 2побега, азамачивание сочетанием фитогормонов свитаминами - 5. Варианты только сопрыскиванием, вэто время по количеству побегов, от контроля не отличались.

Весьма показательна динамика образования листьев, их средней площади, и, особенно, по общей поверхности листового аппарата. Если вконтроле фотосинтетическая поверхность листьев кэтому периоду составляла 178,5см2, то по вариантам, соответственно, при замачивании семян фитогормонами составила 243,6см2, асочетанием фитогормонов свитаминами - 268,4см2. Опрыскивание растений впериод вегетации этими растворами несколько уступало предпосевному замачиванию, илистовая поверхность составила 204,5 и254,0см2,соответственно.

Таким образом, наибольшую эффективность на ростовые процессы хлопчатника оказало предпосевное замачивание семян врастворе скомплексным сочетании фитогормонов ивитаминами, где четко проявляется повышение витаминами эффективности действия фитогормонов.

Хлопчатник восновном приурочен квозделыванию втропиках исубтропиках, как ссухим, так ивлажным климатом, что указывает на его определенную степень засухоустойчивости ижаростойкости. Итем не менее он особо требователен кводообеспечению, особенно, впериод формирования генеративных органов - бутонизации ицветения. Вусловиях Астраханской области влетний период, особенно вполуденные часы, наблюдается резкое повышение температуры иснижение относительной влажности воздуха до 20-30 %, что резко повышает интенсивность транспирации, ивызывает появление полуденного водного дефицита влистьях. Апри недостатке ивлаги впочве, возникает устойчивый водный дефицит, который отрицательно сказывается на всех процессах жизнедеятельности, особенно вкритический период онтогенеза хлопчатника. Всвязи сэтим было изучено влияние предпосевного замачивания семян иопрыскивания растений впериод вегетации сочетаниями фитогормонов исочетаниями фитогормонов свитаминами на интенсивность транспирации иполуденный водный дефицит хлопчатника впериод цветения.

Из данных табл.3 видно, что обработка сочетанием фитогормонов исочетанием фитогормонов свитаминами оказала положительное влияние на водный обмен растений.

Таблица 3

Влияние предпосевного замачивания семян иопрыскивание растений хлопчатника фитогормонами исочетанием фитогормонов свитаминами на интенсивность транспирации иполуденный водный дефицит впериод цветения

Вариант

Интенсивность
транспирации, мг/ дм2 / час

Полуденный водный дефицит, %

Контроль

563,5 ± 3,6

38,2 ±1,2

Замачивание семян

КН+ГК

502,3 ± 2,2

10,6 ± 0,4

КН+ГК+НК+ПК

524,6 ± 6,3

14,2 ± 0,4

Опрыскивание растений

КН+ГК

540,3 ± 3,1

17,3 ± 0,1

КН+ГК+НК+ПК

510,8 ± 5,1

11,8 ± 1,8

Наблюдается снижение интенсивности транспирации иполуденного водного дефицита, что обеспечивает эффективное расходование воды, сохраняя обводненность тканей листа.

Наиболее заметное снижение интенсивности транспирации наблюдается ввариантах спредпосевным замачиванием семян сочетанием фитогормонов - 502,3мг/дм2 и опрыскиванием комплексным сочетанием фитогормонов свитаминами - 510мг/дм2/час, при которых водный дефицит сохранялся впределах оптимального уровня, соответственно, - 10,6 и11,8 % .под действием которых водный дефицит сохранялся впределах оптимального уровня 10,6-11,8 %, тогда как вконтроле он достигал критического уровня 38,2 %. Ивостальных вариантах водный обмен поддерживался вблагоприятном режиме, где водный дефицит был на уровне 14,2 и17,3 %.

Таким образом, предпосевное замачивание семян иопрыскивание вегетирующих растений хлопчатника растворами сочетаний фитогормонов ивитаминов способствует поддержанию водного баланса растения, снижением интенсивности транспирации иводного дефицита.

Оценка эффективности приёмов используемых сприменением БАВ на сельскохозяйственных растениях определяется конечным результатом получения количества соответствующей продукции. Ухлопчатника такой конечной целью является хлопок, его выход икачество.

В табл.4 представлены результаты изучения влияния сочетания фитогормонов исочетания фитогормонов свитаминами при предпосевном замачивании семян иопрыскивании растений впериод вегетации на образование репродуктивных органов хлопчатника.

Таблица 4

Влияние предпосевного замачивания семян иопрыскивания вегетирующих растений сочетаниями фитогормонов ифитогормонов с витаминами на образование репродуктивных органов хлопчатника

Варианты

Количество вызревших коробочек на растении, шт.

Масса хлопка сырца с1 коробочки, г

Количество семян вкоробочке, шт.

Масса семян вкоробочке, г

Контроль

12,0 ± 1,2

4,9 ± 0,4

25 ± 2,3

3,1 ± 0,12

Замачивание семян

КН+ГК

16,0 ± 1,9

5,3 ± 0,5

32 ± 3,6

3,5 ± 0,13

КН+ГК+НК+ПК

17,3 ± 1,6

5,7 ± 0,4

30 ± 2,5

3,7 ± 0,17

Опрыскивание растений

КН+ГК

14,2 ± 1,7

5,2 ± 0,5

32 ± 2,8

3,3 ± 0,09

КН+ГК+НК+ПК

15,3 ± 1,1

5,4 ± 0,4

28 ± 2,2

3,5 ± 0,13

Анализ результатов показывает, что издесь, как ивпредыдущих опытах, проявилось более эффективное действие предпосевного замачивания семян, чем опрыскивание вегетирующих растений. Так количество вызревших коробочек при замачивании семян сочетанием фитогормонами было 16,0шт., асочетанием фитогормонов свитаминами дало 17,3шт., то при опрыскивании эти варианты дали, соответственно, 14,2 и15,3шт., а вконтроле было только 12,0шт. Аналогичная тенденция сохраняется идля показателей выхода массы хлопка сырца, количества семян иих массы с1коробочки.

Из данных табл.5 видим, что все варианты экзогенной обработки семян ивегетирующих растений дали существенное увеличение длины волокна. Причем наиболее эффективно было предпосевное замачивание семян врастворе при сочетании комплекса фитогормонов свитаминами, при котором длина волокна составила 33м, а врастворе, содержащем только фитогормоны, она оставила 32мм. При опрыскивании этими растворами стимулирование длины волокна было несколько ниже, исоставило, соответственно, 30мм и31 мм, тогда как вконтроле она составила 28мм.

Таблица 5

Влияние предпосевного замачивания семян иопрыскивания растений хлопчатника впериод вегетации сочетанием фитогормонов ифитогормонов с витаминами на длину ивыход волокна

Варианты

Длина волокна, мм

Масса волокна с1 коробочки, г

Масса волокна с1 растения, г

Процент
к контролю

Контроль

28 ± 0,3

1,8 ± 0,2

21,60

100

Замачивание семян

КН+ГК

32 ± 0,8

1,8 ± 0,4

28,80

133,3

КН+ГК+НК+ПК

33 ± 0,9

2,0 ± 0,3

34,60

160,2

Опрыскивание растений

КН+ГК

31 ± 0,6

1,9 ± 0,2

27,98

129,5

КН+ГК+НК+ПК

30 ± 0,2

1,9 ± 0,3

29,07

134,6

В выходе массы волокна содной коробочки, как между вариантами, так иконтролем достоверной разницы не обнаружено.

Наиболее показательны данные выхода волокна со всего растения, вкоторых отражены вполной мере положительное действия испытанных веществ, способствовавших более ранним всходам, улучшению водного режима, увеличению фотосинтетического аппарата ичисла коробочек на растении, обусловленные влиянием фитогормонов на ростовые процессы иулучшением обмена веществ витаминами [2, 3, 6, 8]. Самый высокий показатель выхода массы волокна срастения был вварианте предпосевного замачивания семян врастворе комплексного сочетания фитогормонов ивитаминов, составившего 34,60г, против контроля 21,60г. Опрыскивание этим же раствором дало 29,07г, что составило, соответственно, по этим вариантам прибавку выхода чистого волокна 60,2 и34,6 %. Замачивание семян иопрыскивание вегетирующих растений раствором, содержащего только фитогормоны, дало почти одинаковую прибавку выхода волокна, соответственно, 33,3 и29,5 %.

Таким образом, проведенные исследования при выращивании хлопчатника вусловиях Волго-Ахтубинской поймы Астраханской области показали, что предпосевное замачивание семян хлопчатника врастворе комплексного сочетания фитогормонов КН иГК свитаминами НК иПК, как иопрыскивание, этим составом вегетирующих растений, наиболее эффективно стимулируют вегетативный рост, образование генеративных органов, улучшение водного режима, удлинение иприбавку выхода волокна.

Список литературы

  1. Астраханская область - единственный регион России, где можно производить элитные семена хлопчатника // astrobl.ru/news/20277 Публикация 20 сент. 2007/
  2. Березовский В.М. Химия витаминов. - 2-е изд., перераб. идоп. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 632 с.
  3. Гиббереллины иих действие на растения // Академия наук СССР, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева - М.: Из-во Академии наук СССР, 1963. - 391 с.
  4. Карабанов И.А. Витамины ифитогормоны вжизни растений. - Минск.: Урожай, 1977. - 112 с.
  5. Константинов Н.И. Влияние фотопериода на ветвление, бутонизацию ицветение хлопчатника // Ботанический журнал. - 1961. - Т. 46, №5. - С. 628-635.
  6. Кулаева О.Н. Механизм действия цитокининов // Рост растений иприродные регуляторы. М.: Из-во «Наука», 1977.- С. 216-134.
  7. Летние практические занятия по физиологии растений (полевая практика): пособие для студентов пед. вузов.; под ред. канд. биол. наук М.С. Миллер. - 3-е изд. перераб. - М.: Просвещение, 1973. - 208 с.
  8. Регуляторы роста растений / под ред. акад. ВАСХНИЛ Г.С. Муромцева. - М.: Колос, 1979.
  9. Смашевский Н.Д., Ионова Л.П. Влияние витаминов иих сочетаний сфитогормонами на рост иметаболизм томатов // Регуляторы роста растений: межвуз. сб. науч. трудов. - М., 1990. - С. 89-103.
  10. Смашевский Н.Д. Влияние сочетаний витаминов ифитогормонов на улучшение роста иметаболизма томатов при засолении // Успехи современного естествознания. - 2011. - №4. - С. 55-61.
  11. Смашевский Н.Д. Практикум по физиологии растений: учебное пособие. - Астрахь: Издательский дом «Астраханский университет», 2011. - 77 с.
  12. Тер-Аванесян Д.В. Хлопчатник. - Л.: Колос, 1973.
  13. Шахмедова Г.С., Иваненко Е.Н. Почвенно-климатический потенциал Астраханской области для возделывания хлопчатника // Почва ичеловек. - Астрахань,1995. - С. 254-262.