Морфологические изменения проростка в зависимости от толщины почвенного слоя

Морфологические изменения проростка в зависимости от толщины почвенного слоя

Воронкова Т.В., Федорова З.С.

1. Описание эксперимента Продвигаясь к поверхности почвы, проросток испытывает тем большее сопротивление со стороны почвенных частиц и агрегатов, чем толще слой почвы над ним. При этом не только увеличивается расход запасных питательных веществ, затрачиваемых на преодоления слоя почвы, но и изменяется морфология проростка.

Полевой эксперимент проводился на дерново-подзолистой супесчаной почве с содержанием гумуса — 1,65%, фосфора — 59,2 мг/100г почвы, калия — 7 мг/100г почвы, рНсол. 6,5. Исследования велись со злаковыми культурами: ячмень, яровая пшеница, овёс, просо; и бобовыми культурами: горох (не выносит семядоли на поверхность), люпин узколистный (выносит семядоли на поверхность). Семена заделывали на глубину 1, 2, 3, 5, 7, 10, 12 см. Норма высева семян на погонный метр рядка соответствовала рекомендуемой в данной зоне.

2. Результаты исследований Глубина заделки семян предопределяет морфологическую структуру проростка и способность базальной зоны злаков к побегообразованию. У злаковых культур развивающийся проросток покрыт прозрачной защитной плёнкой — колеоптилем, который предохраняет его от механических повреждений почвенными частицами и агрегатами при продвижении к поверхности. Проростки овса были защищены колеоптилем во всех вариантах опыта. Чехлик разрывался под давлением находящегося внутри проростка только при выходе на поверхность почвы (рис.1). Возможно, это свойство является одной из причин того, что, как отмечает К. А. Касаева в информационном обзоре, овес меньше всего страдает от заглубления.

У ростков ячменя и яровой пшеницы колеоптиль функционировал в том случае, если его длина не превышала 4−4,5 см. При большей длине проростка колеоптиль разрывался раньше, чем росток достигал поверхности почвы. В вариантах с глубиной заделки 5 см и более первый настоящий лист ячменя и яровой пшеницы продвигался к поверхности почвы, раздвигая почвенные элементы и агрегаты, не будучи защищенным.

А) Б) Рис. 2. Глубина закладки узла кущения у проса обыкновенного при глубине посева: а) 2 см; б) 12 см. 1 — семя; 2 — поверхность почвы; 3 — подземное междоузлие (эпикотиль); 4 — боковые ответвления эпикотиля.

Проросток испытывал большее сопротивление движению, что подтверждалось данными по расходу сухого вещества семени на ростовые процессы. С увеличением глубины посева с 3 до 5 см количество расходуемого сухого вещества семени на физиологические процессы прорастания и на преодоление слоя почвы, равного глубине заделки, возросло у овса в 1,07 раза, у ячменя в 1,65 раза.

Проростки проса, как и проростки овса, независимо от глубины заделки были защищены колеоптилем. Всходы появились даже с глубины 10 и 12 см и были покрыты до момента выхода на поверхность почвы чехликом.

У хлебных злаков независимо от глубины заделки семян конус нарастания главного побега выносится в приповерхностный (1−3 см) слой почвы в результате удлинения междоузлий базальной зоны, сформировавшихся уже в зародыше семени. При заделке семян на глубину 2−3 см конус нарастания у проростков находится на оптимальной в соответствии с биологическими требованиями глубине, междоузлия базальной зоны не удлиняются, питательные резервные вещества эндосперма расходуются на рост корней и листьев. При более глубокой заделке семян (4−15 см) конус нарастания хлебных злаков выносится в приповерхностные слои почвы благодаря удлинению одного — трёх базальных междоузлий. В этих случаях правильнее говорить не об узле, а о зоне кущения, которая может растянуться на 10 см и более, образуя подземные розетки корней и побегов. Растяжение базальной зоны злаков осуществляется за счёт энергетических ресурсов семени в ущерб развитию всходов.

Глубина закладки узла кущения у проса во всех вариантах опыта составляла 1 см от поверхности почвы и не зависела от глубины посева (рис. 2). С увеличением глубины посева изменялась длина подземного междоузлия (эпикотиля), величина которого определялась как разница между глубиной посева и глубиной закладки узла кущения. В вариантах с глубиной заделки 7 см, 10 см, 12 см, эпикотиль имел боковые ответвления. При посеве на глубину 1 см эпикотиль был сильно укорочен, т. е. он практически не развивался.

В.А. Кумаков [2], изучая механику роста проростков яровой пшеницы при глубине посева от 2,5 до 10 см, выделяет понятия биологически оптимальной и биологически допустимой глубины посева. Биологически оптимальной глубиной считается — максимальная глубина, при которой эпикотиль, едва тронувшись в рост, тут же его прекращает; биологически допустимой — глубина, соответствующая предельной длине колеоптиля данного сорта. Однако часто при выборе глубины посева вынуждены руководствоваться не данными понятиями, а условиями увлажнения, что вызывает необходимость рекомендовать более глубокую заделку семян.

Развитие проростка у зернобобовых культур, выносящих семядоли на поверхность происходит за счет удлинения гипокотиля. У люпина узколистного максимальное удлинение гипокотиля составляло 7,5−8 см (рис 3). При глубине заделки 10 см и более отмечалось вытягивание черешков семядольных листьев, благодаря чему семядоли выходили на поверхность почвы.

Культуры, не выносящие семядоли на поверхность, развиваются за счет удлинения эпикотиля. У гороха максимальное удлинение эпикотиля равнялось 7,5−8 см. При посеве на глубину 10 и 12 см на поверхность почвы выходил второй настоящий лист.

Таким образом, у ячменя, яровой пшеницы, гороха даже в случае посева семян на рекомендуемую глубину, величина которой определяется условиями увлажнения, наблюдаются изменения в формировании проростков: разрыв колеоптиля у злаков, появление на поверхности второго настоящего листа у бобовых.

Литература

проросток злак посев побегообразование Касаева К. А. Формирование высокопродуктивных посевов зерновых колосовых культур. Обзорная информация. — М.: ВНИИТЭИагропром, 1986. — 57с.

Кумаков В. А. Биологические основы возделывания яровой пшеницы по интенсивной технологии. — М.: Росагропромиздат, 1988. — 104с.

Ломан Н. А. Формирование высокопродуктивных посевов зерновых культур. — Минск: Наука и техника, 1985. — 68с.