Огинова И.А.

Днепропетровский национальный университет им. О. Гончара, Украина

Влияние одновалентных катионов на ростовые процессы

озимой пшеницы

Рост и развитие растений в значительной степени обусловливаются их взаимодействием с окружающей средой, в первую очередь со средой корневого питания растений. Большую роль в этом процессе играет ионный обмен, поскольку именно от его направленности и интенсивности зависит снабжение растений водой и питательными веществами. Значимость подобных процессов для нормального протекания всех физиолого-биохимических реакций растительного организма послужила причиной проведения серии экспериментов, направленных на выяснение состава ионов в среде выращивания озимой пшеницы (водная культура) на фоне физиологически активных веществ гумусовой природы (гумат натрия). На основании полученных результатов были построены регрессионные модели, позволяющие оценить характер связей между концентрацией различных ионов и ростовыми процессами культурных растений. Уровень надежности моделей не менее 90%.

На основании полученных данных было установлено, что выращивание озимой пшеницы в водной культуре приводит к существенному накоплению протонов и закислению среды, которое препятствует нормальному произрастанию растений. В условиях агрофитоценоза это требует применения специальных приемов для нейтрализации почвы. В частности, такой эффект может быть получен вследствие применения гумата натрия, который способствует сдвигу рН в сторону нейтральных значений. В связи с этим возникает вопрос о минимальных и достаточных дозах гумусовых соединений.

Проведение специальных экспериментов позволило установить, что в диапазоне концентраций гумата натрия от 300 до 500 мг/л наблюдалось значимое повышение рН, которое положительно сказалось на росте корней – их длина превышала контрольный уровень на 12-14%. Дозы от 50 до 250 мг/л не вызвали достоверных изменений кислотности среды. Соответствующие эмпирико-статистические модели приведены в таблице 1.

Таблица 1

Регрессионные модели зависимости ростовых процессов озимой пшеницы от

концентрации протонов в среде выращивания растений

Независимая переменная - Х	Зависимая переменная - У	Коэффициент корреляции	Математические модели	Ошибка модели
Концентрация протонов	Длина корней	0,21	У= 4,22 + 0,13х У=-0,69+2,22х – 0,23х^2 У= -10,48 + 8,38х - 1,51х^2+ 0,01х^3	0,25 0,14 0,27
	Длина надземной части	0,74	У = 0,05 + 5,31х У = -0,05+0,02х-0,01х^2 У = -0,09 + 0,06х – 0,01х^2 + 0,01х^3	0,01 0,01 0,01

Как свидетельствуют представленные данные, точность моделей, связывающих рост надземной части пшеницы с концентрацией протонов в среде выращивания, не зависит от их сложности, поэтому в качестве адекватной можно принять и линейную модель. Для корней линейная модель не является оптимальной, наиболее адекватно влияние протонов на ростовые процессы описывается полиномом второй степени. Это свидетельствует о том что, кроме концентрации протонов в среде, ростовые процессы существенно зависят и от других средовых компонентов, усложняющих вид модели.

Одним из возможных претендентов на роль таких факторов являются катионы калия, содержание которых существенно снижается по мере роста пшеницы, возрастая на фоне гумата натрия, который может служить потенциальным источником этого макроэлемента. Соответствующие зависимости представлены в табл. 2. Как следует из приведенных моделей, между содержанием калия в среде и ростом озимой пшеницы существует достаточно сильная линейная зависимость. Это позволяет говорить о том, что ионы калия необходимы для нормального прохождения начальных стадий онтогенеза, в значительной степени определяя интенсивность ростовых процессов озимой пшеницы.

Таблица 2

Зависимость ростовых процессов озимой пшеницы от содержания в среде

выращивания катионов калия

Независимая переменная - Х	Зависимая переменная - У	Коэффициент корреляции	Математические модели	Ошибка модели
Концентрация ионов калия	Длина корней	0,65	у = 0,04 + 0,01х у = -0,02+0,01х– 0,01х^2 У = -0,08 + 0,05х-0,01х^2 + 0,01х^3	0,006 0,013 0,012
	Длина надземной части	0,74	У=0,01+5,31х У=0,03+0,02х-0,01х^2 У= -0,02+0,01х-0,01х^2 + 0,01х^3	0,001 0,002 0,002

Кроме калия проростки озимой пшеницы интенсивно поглощают из среды корневого питания катионы аммония, содержание которых несколько увеличивается на фоне гумата натрия в диапазоне концентраций 205-500мг/л. Соответствующие модели представлены в табл. 3.

Таблица 3

Зависимость ростовых процессов озимой пшеницы от содержания в среде

выращивания катионов калия

Независимая переменная - Х	Зависимая переменная - У	Коэффициент корреляции	Математические модели	Ошибка модели
Концентрация ионов калия	Длина корней	0,82	У=0,001+0,002х У=-0,012+0,007х-0,001х^2 У=-0,171+0,107х-0,022х^2 + 0,001х^3	0,002 0,003 0,003
	Длина надземной части	0,61	У=0,005+0,001х У=0,012+0,012х+0,001х^2 У=0,222-0,079х+0,010х^2- 0,004х^3	0,002 0,004 0,003

Как следует из представленных моделей рост корней и надземной части проростков в значительной степени определяется содержанием ионов аммония в среде выращивая, поскольку наиболее адекватной из всех приведенных зависимостей является линейная модель.

Аналогичные результаты получены и для нитратов.

Таким образом, ростовые процессы растений озимой пшеницы на первых этапах развития существенно зависят от содержания одновалентных катионов в среде выращивания, уровень которых можно регулировать с помощью гумата натрия.