Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Между растениями, совместно произрастающими в экосистемах, создаются постоянные конкурентные отношения, в том числе и химическая конкуренция за счет выработки определенных химических веществ. Каждый вид растений выделяет определенную группу физиологически активных веществ. Сорные растения, длительное время произрастающие на определенных территориях, имеют более широкую приспособленность к условиям среды. Совместное произрастание сорняков и культурных растений чаще всего приводит к подавлению последних [1, c. 379]. Кроме того, обладая определенной аллелопатической активностью, за счет своих выделений и отмерших остатков, сорняки создают не самые благоприятные условия для формирования урожая сельскохозяйственных культур. Аллелопатическое взаимовлияние совместно произрастающих сорных и культурных растений приводит часто к ограничению возможности повышения урожайности сельскохозяйственных культур [2, с. 107]. На территории Мордовии василек синий (Сentaurea cyanus L.) как сорняк встречается достаточно часто в посевах разных культур. Широкое распространение сорняка обусловлено высокой плодовитостью и конкурентоспособностью растения [3, с. 371; 4, с. 5845].

Цель исследования: изучение влияния водных вытяжек растений василька синего разной концентрации на энергию прорастания, всхожесть семян и ранние ростовые показатели кормовых злаков.

Материалы и методы исследования

Аллелопатическое влияние василька синего (C. cyanus L.) оценивалось методом биотестов [5, с. 47]. Тест-объектами явились семена кормовых злаков: овсяницы луговой (Festuca pratensis Huds.), райграса однолетнего (Loliym multiflorum L.).

Для выявления аллелопатической активности рассматривалось влияние на тест-объекты суточных водных вытяжек из вегетативных и генеративных органов василька синего в концентрации: 1:100, 1:50, 1:10. Для приготовления водных вытяжек использовалась сухая масса из отдельных органов растения. Семена исследуемых культур, предварительно продезинфицированные в растворе марганцовокислого калия, размещали на полоски фильтровальной бумаги с подложенным слоем стерильного бинта. Полоски сворачивали, нижний край помещали в сосуд с водными вытяжками из разных органов и определенной концентрации. Контрольные образцы помещали в сосуд с дистиллированной водой. Для поддержания постоянной влажности в контрольные образцы добавлялась вода, в тестируемые – вытяжки соответствующей концентрации. Проращивание производилось при комнатной температуре (23–25 °С). Все опыты закладывались в трехкратной повторности.

В качестве критериев оценки аллелопатической активности василька синего рассматривалось влияние водных вытяжек на энергию прорастания, всхожесть семян, раннее развитие корешков и проростков. Определение энергия прорастания и всхожести производилось в соответствии с ГОСТ 12038-84. Ранние ростовые показатели определялась методом морфофизиологической оценки проростков. Биометрические показатели снимали у объектов 4-дневного возраста, у которых измеряли длину корешков и проростков, и выражали в процентах к длине контрольных, которые принимали за 100 %. Статистическая обработка данных проводилась по Б.А. Доспехову [2, с. 160].

Результаты исследования и их обсуждение

Энергия прорастания семян кормовых злаков в водных вытяжках из разных органов василька синего изменяется следующим образом (табл. 1).

На контроле энергия прорастания овсяницы луговой достигала 80,1 %, райграса однолетнего – 84,1 %. Уже при низких концентрациях водных вытяжек василька синего энергия прорастания семян кормовых злаков подавляется. При концентрации 1:100 энергия прорастания овсяницы луговой в вытяжках разных органов угнетается на 1,8–13,5 %, а растением в целом на 7,9 %. У райграса однолетнего, соответственно, на 2,9–8,5 % в вытяжках разных органов и на 5,0 % растением в целом.

При концентрации вытяжек 1:50 энергия прорастания исследуемых растений угнетается ещё в большей степени в вытяжках из всех органов василька синего. У овсяницы луговой энергия прорастания семян в вытяжках данной концентрации остается на уровне 49,6–63,2 % от контроля, т.е. угнетается на 36,8–50,4 %, а суммарно растением на 43,3 %. У райграса однолетнего она остается на уровне 78,4–58,0 % от контроля. Угнетение разными органами составляет 21,6–41,9 %, а растением суммарно 32,7 %.

При увеличении концентрации вытяжек до 1:10 энергия прорастания семян исследуемых тест-объектов сводится к минимуму. Водные вытяжки из разных органов василька синего действуют неоднородно. Максимальную агрессивность проявляют вытяжки из стеблей и листьев. При данной концентрации вытяжек энергия прорастания остается на уровне 7,2–10,2 % от контроля у овсяницы луговой и 10,6–20,3 % у райграса однолетнего, т.е. угнетение достигает до 89,8–92,8 % у овсяницы и 79,7–89,4 % у райграса в вытяжках разных органов. Суммарно наблюдается угнетение энергии прорастания растением василька синего на 91,1 % у овсяницы луговой и 85,1 % райграса однолетнего.

Аналогичное влияние оказывают водные вытяжки из разных органов василька синего на всхожесть семян кормовых злаков. Вытяжки из всех органов василька оказывают ингибирующее действие на всхожесть семян, при повышении концентрации водных вытяжек их действие существенно усиливается (табл. 2).

На контроле всхожесть семян овсяницы луговой составила 86,4 %, райграса однолетнего – 91,2 %. Уже при концентрации водных вытяжек 1:100 отмечается подавление всхожести семян исследуемых злаков. При данной концентрации вытяжек всхожесть семян овсяницы луговой составляет 92,8–96,3 % от контроля, райграса однолетнего 97,0– 99,3 % от контроля, т.е. угнетение всхожести семян в водных вытяжках разных органов василька у овсяницы составляет 3,7–7,1 %, райграса однолетнего – 0,7–2,0 %. Суммарно растением василька соответственно 5,1 % у овсяницы и 1,8 % у райграса.

При концентрации водных вытяжек 1:50 всхожесть семян тест-объектов ингибируется еще в большей степени. У овсяницы луговой всхожесть семян остается на уровне 56,6– 71,4 % от контроля, т.е. угнетается на 28,6–43,4 %, а растением в целом на 35,9 %. Аналогичная картина наблюдается и у райграса однолетнего, всхожесть которого в вытяжках разных органов остается на уровне 56,2–79,3 % от контроля. Подавление всхожести доходит до 20,7–43,8 %, а суммарно растением до 33,8 %. Наибольшую всхожесть семена обоих тест-объектов сохраняют в вытяжках из корней и соцветий василька синего.

Водные вытяжки василька синего при максимальной концентрации угнетают всхожесть семян исследуемых злаков очень существенно. В вытяжках из разных органов василька у овсяницы луговой сводится к минимуму и остается на уровне 8,4–11,8 %, что соответствует 9,7–13,6 % от контроля. В целом растением подавление всхожести при максимальной концентрации вытяжек достигает 88,3 %. Семена райграса однолетнего оказываются более стойкими к аллелопатическому действию василька синего. При максимальной концентрации вытяжек всхожесть семян райграса остается на уровне 35,7–49,1 %, что составляет 39,1–53,8 % от контроля. Угнетение всхожести семян разными органами василька достигает 46,2–60,9 %, растением в целом – 53,9 %. Максимальную аллелопатическую активность проявляют водные вытяжки стеблей и листьев.

В онтогенезе растений период прорастания семян является одним из самых важных и сложных этапов. В данный период в семенах происходит интенсивный обмен веществ. Запасные вещества переходят в усвояемую для зародыша семени форму. Активность ферментов и строго координированное протекание биохимических реакций может быть нарушено не только действием факторов среды, но и содержанием в почве биологически активных веществ, накапливающихся в результате жизнедеятельности растений, произрастающих на месте прорастания семян. От силы начального роста зависит дальнейшее развитие наземных и подземных органов растений и, в конечном итоге, продуктивность кормовых культур.

Водные вытяжки разных органов василька синего оказывают существенное влияние на ранние ростовые показатели кормовых злаков. Уже при малых концентрациях наблюдается их угнетение. Вытяжки практически из всех органов василька синего оказывают влияние на рост и развитие корешков исследуемых растений (табл. 3).

У овсяницы луговой длина 4-дневных корешков на контроле достигала 2,3 см. Уже при концентрации 1:100 в водных вытяжках разных органов отмечается ингибирование роста корешков исследуемых злаков. При данной концентрации вытяжек длина корешков овсяницы луговой была на уровне 1,8–2,0 см, что составляет 79,1–87,4 % от контроля. В вытяжках разных органов василька синего ингибирование роста корешков достигает 12,6–20,9 %, а растением в целом 16,0 %. Длина корешков контрольных образцов райграса однолетнего 7,2 см. В вытяжках аналогичной концентрации она достигала 5,7–6,9 см, что соответствует 95,0–80,4 % от контроля. Рост корешков угнетается на 5,0–19,6 %, а суммарно растением на 12,8 %. Все это указывает на то, что водные вытяжки василька синего уже при малых концентрациях оказывают существенное аллелопатическое влияние на рост корешков исследуемых злаков, что будет отражаться на дальнейшем развитии растений.

С повышением концентрации водных вытяжек отмечается еще большее ингибирование роста корешков исследуемых растений. Так, при концентрации 1:50 в вытяжках разных органов василька рост корешков овсяницы луговой угнетается на 33,0–45,2 % и на 41,3 % суммарно растением. Рост корешков райграса однолетнего подавляется на 33,1–49,6 %, а в целом растением на 41,5 %.

Показатели роста корешков при максимальной концентрации водных вытяжек сводятся к минимуму. У овсяницы луговой длина корешков – 0,35–0,73 см, что составляет 15,2–31,7 % от контроля. Суммарно растением василька синего рост корешков овсяницы подавляется более чем на три четверти, т.е. на 76,1 %. Рост корешков райграса однолетнего подавляется несколько в меньшей степени. Длина корешков при максимальной концентрации вытяжек остается на уровне 2,1–3,0 см, что соответствует 29,3–41,0 % от контроля. Суммарно растением подавление роста корешков райграса достигает 66,1 %. При максимальной концентрации вытяжек рост корешков остается на уровне 33,9 % от контроля, что подчеркивает сильное аллелопатическое действие растений василька синего.

Полученные результаты указывают на то, что под влиянием водных вытяжек василька синего на ранних этапах развития рост корешков исследуемых растений очень сильно ингибируется, что, несомненно, будет отражаться на закладке их корневой системы.

Формирование надземных органов растений во многом определяется силой начального роста проростков. Ингибирование роста проростков тест-объектов наблюдается уже при малых концентрациях водных вытяжек василька синего (табл. 4).

Длина проростков овсяницы луговой на контроле составляла 1,02 см. При концентрации 1:100 длина проростков овсяницы в водных вытяжках разных органов василька 0,71–0,92 см, что меньше контроля на 9,8–30,4 %. Наиболее выраженное аллелопатическое действие оказывает вытяжка из листьев василька синего. Суммарно растением при данной концентрации вытяжек подавление роста проростков овсяницы луговой достигает 20,6 %. В росте проростков райграса многолетнего при данной концентрации вытяжек наблюдается аналогичная картина, но степень аллелопатического воздействия несколько ниже. На контроле длина проростков райграса однолетнего достигает 4,89 см. В вытяжках из разных органов длина проростков райграса многолетнего 4,02–4,61 см, что меньше контроля на 5,7–17,8 %. Ингибирование роста проростков суммарно растением составляет 12,7 %. Наиболее агрессивными оказываются вытяжки из листьев.

Повышение концентрации водных вытяжек до 1:50 приводит к существенному подавлению роста проростков как по отношению к контролю, так и по отношению к предыдущему варианту. Рост проростков овсяницы луговой в вытяжках из разных органов василька ингибируется на 32,4–52,9 %. Максимальное подавление начального роста проростков исследуемых растений наблюдается в вытяжках из листьев, в меньшей степени это действие выражено в вытяжках из корней. Суммарно растением василька угнетение роста проростков достигает 42,2 %. На проростки райграса однолетнего действие вытяжек более выражено. Вытяжки разных органов ингибируют рост проростков на 35,6–54 %, а суммарно растение – на 45,6 %.

Рост проростков исследуемых растений при концентрации вытяжек 1:10 ингибируется очень сильно. У овсяницы луговой длина проростков составляет всего 1,07–1,31 см, что меньше контроля на 77,4–83,3 %. Угнетение суммарно растением достигает 78,4 %, т.е. рост проростков остается на уровне 21,6 % от контроля. Действие вытяжек василька синего на рост проростков райграса однолетнего при данной концентрации аналогично. Так, в вытяжках из разных органов он подавляется на 73,2–78,1 %, а суммарно растением на 75,5 %, т.е. остается на уровне 24,5 % от контроля, что говорит о сильном аллелопатическом действии растений василька синего. По всем исследуемым показателям отмечается наиболее сильное аллелопатическое действие водных вытяжек из листьев и стеблей василька синего.

Заключение

Установлено, что вытяжки из всех органов василька синего C. cyanus L. обладают очень сильной аллелопатической активностью. В водных вытяжках наблюдается угнетение энергии прорастания и всхожести семян овсяницы луговой и райграса однолетнего, подавление начального роста корешков и проростков кормовых злаков. Наиболее высокой аллелопатической активностью обладают листья и стебли сорняка.

Отмечено, что ингибирование ранних ростовых показателей кормовых злаков водорастворимыми веществами органов C. cyanus L. зависит от их концентрации. В вытяжках максимальной концентрации ранние ростовые показатели угнетаются более чем на 50 %, что в дальнейшем будет отражаться на росте и развитии кормовых злаков и формировании будущего урожая.

Следовательно, одной из причин широкого распространения C. cyanus L. является высокая аллелопатическая активность сорняка.