Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Между растениями, совместно произрастающими в сообществах, складываются разные виды конкурентных отношений, одним из которых является аллелопатическое влияние растений друг на друга, за счет которого растения отвоевывают свою территорию произрастания. Разные виды сорных растений, выделяя широкий спектр химических соединений, оказывают влияние на процессы прорастания, роста и развития культурных растений. Они могут влиять не только на вегетирующие растения, но оказывают существенное влияние на прорастание семян и раннее развитие растений. Выделения одних растений способны в некоторой степени стимулировать рост и развитие рядом произрастающих видов, а другие, наоборот, частично или полностью подавлять их [1, 2].

В агроценозах на рост культурных растений оказывает влияние множество других факторов, в том числе степень и характер засоренности посевов. Разные виды сорняков обладают различной аллелопатической активностью, что не может не отразиться на продуктивности культурных растений. Например, двудольные многолетние сорные растения оказывают сильное аллелопатическое действие на всхожесть семян яровой пшеницы. Действие малолетних двудольных сорняков выражено в меньшей степени. Минимальной активностью обладают малолетние однодольные сорняки [3, 4].

Многие авторы указывают на то, что аллелопатическое действие сорных растений зависит не только от видовой принадлежности, но и органов растений, концентрации экстрактов. Выделения надземных органов и корней в разной степени отражаются на всхожести семян и скорости роста надземных органов и корней. В природных условиях на действии выделений растений отражается влияние физических, химических свойств и биологической активности почвы [4–7]. Некоторыми авторами отмечается, что разные виды культурных растений могут подавлять развитие сорных растений, а сорные растения – стимулировать ранние ростовые показатели культурных [2, 4, 5].

Ромашка лекарственная (Matricaria chamomilla L.) на территории республики Мордовия является распространенным видом, не только заселяющим рудеральные территории, но и встречающимся как сорняк очень часто в посевах как яровых, озимых, так и многолетних культур. Данный вид относится к группе малолетних зимующих сорняков. Растения высотой 40–50 см. Стебель прямой, ветвистый, корневая система стержневая, маловетвистая. Семена могут прорастать как весной, так и в августе – сентябре. Соцветия корзинки конической формы диаметром до 25 мм, цветоложе голое, полое внутри. Цветет с весны до осени, семена созревают в июле – сентябре, семенная продуктивность растений более пяти тысяч семян, которые сохраняют свою всхожесть до 11 лет [8].

Цель исследования: изучение влияния водных вытяжек Matricaria chamomilla L. разной концентрации на прорастание семян и ранние ростовые показатели озимых культур.

Материалы и методы исследования

Аллелопатическое влияние ромашки лекарственной (Matricaria chamomilla L.) оценивалось методом биотестов [9]. В качества тест-объектов выбраны семена озимых культур: пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.), ржи посевной (Secale cereale L.).

Аллелопатическая активность исследуемого растения оценивалась по влиянию суточных водных вытяжек из надземных органов и корней в соотношении 1:100, 1:50, 1:10 на энергию прорастания, всхожесть, длину проростков и корешков тест-объектов. Вытяжки готовились из воздушно-сухой массы всех органов растения [10]. Семена тест-объектов дезинфицировались предварительно в растворе перманганата калия, для предотвращения развития патогенных грибов. Для проращивания семена тестируемых растений размещали на тканевые полоски, смачиваемые водными вытяжками определенной концентрации. За контроль брали образцы, пророщенные в дистиллированной воде. Опыты проводились в трехкратной повторности.

Энергия прорастания и всхожесть семян определены согласно ГОСТ 12038-84. Оценка ранних ростовых показателей производилась методом морфофизиологического анализа проростков 4-дневного возраста. В ходе эксперимента поддерживалась влажность за счет увлажнения проростков соответствующими вытяжками. Длину проростков и корешков опытных образцов выражали в процентах к длине контрольных, которые принимали за 100 %. Анализ результатов исследования проводили методами математической статистики.

Результаты исследования и их обсуждение

Действие вытяжек ромашки лекарственной разной концентрации на энергию прорастания семян озимых культур отражается следующим образом (табл. 1).

На контроле энергия прорастания тест-объектов составляла 100 %. При концентрации водных вытяжек 1:100 уже видно влияние ромашки лекарственной на энергию прорастания семян озимых культур. У ржи посевной в вытяжках из корней энергия прорастания семян не изменяется, а в вытяжках надземных органов она ингибируется на 9,7–12,9 %, а при суммарном действии всех органов растения на 7,6 %. Наблюдается аналогичное действие и на энергию прорастания семян пшеницы мягкой. Соответственно, в вытяжках надземных органов она подавляется на 5,3–6,9 %, а суммарно растением на 4,1 %.

При концентрации вытяжек 1:50 наблюдается более выраженное аллелопатическое действие. Энергия прорастания семян S. cereale в вытяжках разных органов ромашки лекарственной подавляется на 10,6–16,8 %, а суммарно растением на 13,7 %. У семян T. aestivum она ниже контроля на 2,7–13,8 %, суммарно растение ингибирует на 8,4 %.

При концентрации вытяжек 1:10 у семян ржи посевной ингибирование энергии прорастания достигает 16,5–32,6 %. Самая низкая энергия прорастания семян ржи посевной наблюдается в вытяжке из листа. Суммарно растением энергия прорастания семян ржи ингибируется на 25,4 %. У пшеницы мягкой при данной концентрации она подавляется на 15,9–34,2 %. В целом растением – на 25,3 %.

Всхожесть семян – одно из важных посевных качеств семян, обеспечивающих равномерные всходы и развитие озимых культур. Аллелопатическое влияние ромашки лекарственной на всхожесть ржи посевной и пшеницы мягкой отражается аналогичным образом (табл. 2).

Уже при концентрации вытяжек 1:100 всхожесть семян озимых хлебов снижается, причем разные органы растений подавляют с неодинаковой интенсивностью. У S. cereale всхожесть семян в вытяжках из корня при данной концентрации остается практически неизменной. В вытяжках из листа всхожесть ингибируется на 10,9 %, в вытяжках из соцветия – на 6,4 %, в вытяжках из стеблей – на 7,8 %. При суммарном действии всех органов растения ромашки лекарственной при данной концентрации вытяжек всхожесть семян S. cereale ингибируется на 6,3 %. У семян T. aestivum в вытяжках из корня также ингибирования не наблюдается. Вытяжки из надземных органов подавляют всхожесть семян пшеницы мягкой на 4–5,8 %, при суммарном действии всех органов растения на 3,3 %.

При увеличении концентрации вытяжек до 1:50 всхожесть семян S. cereale разными органами ромашки лекарственной ингибируется на 9,7–15,2 %, а растением в целом на 12,3 %. Аллелопатическое действие вытяжек на всхожесть семян T. aestivum при данной концентрации выражено несколько в меньшей степени. В вытяжках из корня ингибирование всхожести составляет всего 3,1 %, а в вытяжках из листьев – 12,3 %. Суммарно растением при данной концентрации вытяжек всхожесть семян пшеницы мягкой угнетается на 8,1 %.

Таблица 1

Влияние водных вытяжек Matricaria chamomilla L. на энергию прорастания семян пшеницы мягкой и ржи посевной, %

Таблица 2

Влияние водных вытяжек Matricaria chamomilla L. на всхожесть семян пшеницы мягкой и ржи посевной, %

Таблица 3

Влияние водных вытяжек Matricaria chamomilla L. на длину корешка пшеницы мягкой и ржи посевной, %

При концентрации водных вытяжек 1:10 всхожесть семян озимых культур подавляется довольно существенно. Максимальным аллелопатическим действием обладают наземные органы растения, особенно вытяжки из листьев, где всхожесть семян ржи посевной угнетается на 30,9 %. В меньшей степени выражено действие вытяжек из корня ромашки лекарственной, где ингибирование достигает 14,7 %. При суммарном действии всех органов растения всхожесть семян ржи посевной подавляется на 23,8 %. У пшеницы мягкой при данной концентрации в вытяжках разных органов всхожесть семян подавляется на 13,8–33,6 %, а при суммарном действии всех органов растения на 23,6 %.

Аллелопатическое влияние растений ромашки лекарственной распространяется и на ранние ростовые показатели T. aestivum и S. cereale. Быстрое развитие корневой системы озимых культур способствует формированию крепких и здоровых растений. Ингибирование роста ювенильных органов будет тормозить нормальный рост и развитие растений, что в дальнейшем не может не отразиться на урожайности озимых культур.

Полученные данные указывают на то, что все органы ромашки лекарственной оказывают аллелопатическое влияние на рост и развитие корешков. При концентрации водных вытяжек 1:100 наблюдается уменьшение длины 4-дневных корешков в вытяжках надземных органов и некоторое стимулирование в вытяжках из корней ромашки лекарственной (табл. 3).

Рост корешков ржи посевной при данной концентрации в вытяжках из корней стимулируется на 10,4 %, а в вытяжках всех надземных органов подавляется. Так, в вытяжках из стебля ингибирование составляет 2,4 %, в вытяжках из листьев – 13,8 %. Суммарно растением рост корешков ингибируется на 2,4 %. У пшеницы мягкой в вытяжках из корней, стеблей и соцветий наблюдается некоторое стимулирование роста корешков, а в вытяжках из листа, наоборот, ингибирование на 14 %. При этом в совокупности рост корешков пшеницы отстает от контроля всего на 1,2 %.

С повышением концентрации вытяжек до 1:50 рост 4-дневных корешков исследуемых культур значительно замедляется. У S. cereale рост корешков в вытяжках всех органов ромашки лекарственной подавляется. Минимальное ингибирование наблюдается в вытяжках из корней, где оно достигает 19 %. Максимальное подавление роста корешков при данной концентрации наблюдается в вытяжках из листьев, где длина корешков меньше на 42,2 % по сравнению с контролем. При суммарном действии всех органов растения рост корешков угнетается на 28,25 %. Влияние вытяжек данной концентрации аналогично сказывается на росте корешков T. aestivum. Длина корешков в вытяжках разных органов ингибируется на 19,8–42,7 %. Суммарное аллелопатическое действие всех органов ромашки лекарственной на рост корешков пшеницы достигает 28 %.

При концентрации водных вытяжек 1:10 показатели роста корешков исследуемых растений сводятся к минимуму. Рост корешков проросших семян ржи посевной, по сравнению с контролем, в вытяжках разных органов ромашки лекарственной ингибируется очень существенно. В вытяжках из корней подавление роста корней достигает 74,2 %, а в вытяжках из листьев оно выражено максимально и достигает 81,5 %. При суммарном действии всех органов рост корешков ржи остается всего на уровне 22,8 % от контроля. У пшеницы мягкой ингибирование роста корешков выражено несколько в большей степени. В вытяжках из корней при данной концентрации подавляется на 78,2 %, а в вытяжках из листьев на 83,2 %. При суммарном действии всех органов ромашки лекарственной длина корешков пшеницы составляет всего 20 % от контроля. Все вышеуказанные данные указывают на высокую аллелопатическую активность растений ромашки лекарственной.

Развитие озимых культур во многом определяется силой начального роста надземных органов. Полученные результаты указывают на то, что уже при минимальных концентрациях водных вытяжек растений ромашки лекарственной наблюдается подавление роста проростков озимых культур (табл. 4).

При минимальной концентрации рост проростков S. cereale в вытяжках корня несколько стимулируется, а в вытяжках наземных органов, наоборот, угнетается. Суммарное ингибирование растением составляет всего 0,7 %. У T. aestivum подавление роста проростков наблюдается в вытяжках всех органов ромашки лекарственной. Минимальное действие оказывают также вытяжки из корней, где ингибирование роста проростков всего 1,4 %, а максимальное – в вытяжках из листьев, где оно выражено в несколько раз больше – 10,7 %. Суммарное действие всех органов подавляет рост проростков пшеницы мягкой на 4,7 %.

Повышение концентрации вытяжек до 1:50 приводит к большему угнетению роста проростков озимых культур по сравнению с предыдущим вариантом. У озимой ржи в вытяжках разных органов ромашки лекарственной рост проростков ингибируется на 12,7–30,2 %. При суммарном действии всех органов растения ингибирование достигает 23,9 %.

Аналогичное аллелопатическое действие оказывается на рост проростков пшеницы мягкой. В вытяжках разных органов угнетение доходит до 20,7–25,6 %, а суммарное действие всех органов подавляет рост проростков T. aestivum на 22,8 %. Максимальное ингибирование начального роста проростков характерно также в вытяжках из листа.

При максимальной концентрации вытяжек рост проростков исследуемых культу сводится к минимуму. Ингибирование роста проростков S. cereale в вытяжках разных органов достигает 77,3–88,2 %. При суммарном действии всех органов ромашки лекарственной длина проростков ржи посевной составляет всего 18,1 % от контроля.

Аналогичная картина наблюдается и у T. aestivum. Так, в вытяжках разных органов подавление роста проростков по сравнению с контролем достигает 59,7–81,3 %. При суммарном действии всех органов ромашки лекарственной длина проростков пшеницы мягкой остается всего на уровне 28,7 % от контроля. Все вышеизложенное подтверждает высокую аллелопатическую активность растений ромашки лекарственной.

Заключение

Экспериментально доказано, что все органы Matricaria chamomilla L. обладают высокой аллелопатической активностью. Отмечено ингибирование энергии прорастания и всхожести семян Secale cereale и Triticum aestivum, а также угнетение роста корешков и проростков в водных вытяжках всех органов ромашки лекарственной. Максимальная аллелопатическая активность характерна для вытяжек из листьев растения.

Установлена зависимость действия водорастворимых веществ разных органов M. chamomilla L. от концентрации вытяжек, с увеличением которой аллелопатическое действие повышается. При максимальных концентрациях водных вытяжек энергия прорастания озимых культур подавляется на 25 %, всхожесть семян на 24 %, рост проростков на 71,3–81,9 %, рост корешков на 77,2–80 %.

Таблица 4

Влияние водных вытяжек Matricaria chamomilla L. на длину проростков культур, пшеницы мягкой и ржи посевной, %

Работа выполнена в рамках внутривузовского гранта Мордовского государственного педагогического института имени М.Е. Евсевьева по теме «Разработка научно- и учебно-методического обеспечения дисциплины «Основы сельского хозяйства» направления подготовки Педагогическое образование» (руководитель Н.Д. Чегодаева), приказ № 1930 от 01.08.2019 г.