Wpływ traktowania nasion polem magnetycznym na wzrost, rozwój i dynamik gromadzenia masy grochu siewnego (Pisum sativum L.)

Transkrypt

1 Janusz Podleny, Marek Sowiski * Instytut Uprawy, Nawoenia i Gleboznawstwa w Puławach * Rolniczy Zakład Dowiadczalny IUNG w Grabowie n/wisł Wpływ traktowania nasion polem magnetycznym na wzrost, rozwój i dynamik gromadzenia masy grochu siewnego (Pisum sativum L.) Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki bada nad wpływem stymulacji magnetycznej nasion na rozwój i plonowanie grochu siewnego. Dowiadczenia wazonowe prowadzono w hali wegetacyjnej Instytutu Uprawy Nawoenia i Gleboznawstwa w Puławach. Czynnikiem I rzdu były dwie odmiany grochu siewnego: Rola typ liciasty i Piast typ wsolistny (afila), a, czynnikiem II rzdu - 3 ekspozycyjne dawki pola magnetycznego: D0 brak stymulacji (kontrola), D J m -3 s i D J m -3 s. Przedsiewn obróbk nasion polem magnetycznym wykonano w Katedrze Fizyki AR w Lublinie. Stymulacja nasion grochu polem magnetycznym zwikszała dynamik i równomierno wschodów. Efekty przedsiewnego oddziaływania pola magnetycznego na nasiona grochu ujawniały si take w póniejszych etapach ontogenezy wyrosłych z nich rolin. Stwierdzono midzy innymi przyrost wysokoci rolin oraz zwyk plonu ich organów wegetatywnych i generatywnych. Obydwie badane odmiany grochu siewnego plonowały na podobnym poziomie i wykazywały podobn reakcj na zabieg przedsiewnego traktowania nasion polem magnetycznym. Przyrost plonu nasion grochu na skutek zastosowanej stymulacji magnetycznej był konsekwencj wikszej obsady strków na rolinie; liczba nasion w strku i masa 1000 nasion nie ulegały istotnym zmianom. Słowa kluczowe: pole magnetyczne, groch siewny, wschody, rozwój rolin, plonowanie Wstp Jako materiału siewnego jest jednym z waniejszych czynników plonotwórczych, bowiem decyduje w duej mierze o wzrocie, rozwoju i plonowaniu rolin [Grzesiuk i Górecki 1994]. W celu jej polepszenia stosuje si metody chemiczne, fizjologiczne i fizyczne. W obecnym czasie zwiksza si znaczenie czynników fizycznych w przedsiewnym przygotowaniu nasion, poniewa zabiegi te uznawane s za bezpieczne dla rodowiska. Czynniki te oddziałujc na procesy biochemiczne i fizjologiczne w nasionach, pobudzaj je do kiełkowania oraz powoduj szybszy wzrost i rozwój wyrosłych z nich rolin [Anisimov i in. 1997, Grzesiuk i Rejowski 1957, Kurobaru i in. 1979, Podleny 2000, Smith 1991]. Przebieg kiełkowania i wschodów decyduje bowiem w duym stopniu o wigorze siewek, ich podatnoci na choroby oraz dalszym wzrocie, rozwoju i plonowaniu rolin. 103

2 Celem przeprowadzonych bada było okrelenie wpływu stymulacji magnetycznej nasion na dynamik wschodów, przebieg wzrostu i rozwoju oraz tempo gromadzenia masy przez zrónicowane morfologicznie odmiany grochu siewnego. Materiał i metody Badania prowadzono w hali wegetacyjnej Instytutu Uprawy Nawoenia i Gleboznawstwa w Puławach. Czynnikiem I rzdu były dwie odmiany grochu siewnego: Rola typ liciasty i Piast typ wsolistny (afila), a czynnikiem II rzdu - 3 ekspozycyjne dawki pola magnetycznego: D0 brak stymulacji (kontrola), D J m -3 s i D J m -3 s. Stymulacj magnetyczn nasion wykonano w Katedrze Fizyki AR w Lublinie, wykorzystujc specjalnie skonstruowane urzdzenie do obróbki przedsiewnej nasion polem magnetycznym wyposaone w elektromagnes zasilany prdem zmiennym o czstotliwoci 50Hz z płynn regulacj indukcji magnetycznej [Pietruszewski i Kornarzyski 1999]. Przed wykonaniem zabiegu, zwikszano zawarto wody w nasionach grochu do wartoci 40%. Dowiadczenia prowadzono w wazonach Mitscherlicha zawierajcych mieszanin 5 kg ziemi ogrodowej i 2 kg piasku. Nawoenie rolin w wazonach przeprowadzano w czasie ich podlewania, przy uyciu automatycznego i precyzyjnego urzdzenia z dozownikiem nawozowym. Z chwil ukazania si pierwszych rolin liczono je codziennie, w celu ustalenia dynamiki wschodów, okrelanej jako procentowy udział liczby wschodzcych rolin do liczby wysianych nasion. W cigu całego okresu wegetacji prowadzono szczegółowe obserwacje wzrostu i rozwoju rolin. Aby oznaczy dynamik przyrostu wieej i suchej masy przeprowadzono zbiór rolin w 5 terminach T 1, T 2, T 3, T 4, T 5 (tab. 1). W czasie zbioru T 1 i T 2, z kadej próby okrelono: wysoko oraz wie i such mas lici, łodyg i korzeni rolin. W póniejszych terminach zbioru: T 3, T 4, T 5 okrelono równie: wie i such mas strczyn i nasion. Ponadto okrelono: liczb strków, liczb nasion, mas nasion oraz ich wilgotno. Wyniki bada stanowice rednie z 3 wazonów opracowano statystycznie metod analizy wariancji, posługujc si półprzedziałem ufnoci Tukeya przy poziomie istotnoci α = 0,

3 Tabela 1. Zbiory i fazy rozwojowe rolin Table 1. Plant harvests and development stages Zbiór Dni po siewie Fazy rozwojowe rolin T1 32 T2 51 T3 62 T4 84 T5 106 roliny w fazie 2 3 lici, intensywne tworzenie brodawek korzeniowych, wysoko rolin około cm (skala BBA-24). roliny w fazie 5 6 lici, wysoko około cm, pocztek tworzenia pków na rolinach grochu (skala BBA- 28) kwitnienie grochu, pojawienie si pierwszych zawizków strków, wysoko rolin około cm (skala BBA-64). Zawizywanie strków i wypełnianie nasion, zahamowanie wzrostu, roliny osignły wysoko około cm (skala BBA-78). dojrzało pełna nasion, około % strków poółkłych, wilgotno nasion około 15% (skala BBA-92). Wyniki i dyskusja Wschody obydwu odmian grochu siewnego były równomierne i wystpiły po 10 dniach od siewu. Pole magnetyczne pobudzało bardzo wyranie nasiona do kiełkowania - w szczególnoci w pierwszych jego etapach. W konsekwencji czego obserwowano 2 dniowe przyspieszenie i wyrane skrócenie okresu wschodów. Całkowita liczba rolin po wschodach w obiektach z nasionami traktowanymi polem magnetycznym i kontrolnych była podobna, bowiem wysiewano bardzo dobrej jakoci materiał siewny. Z danych literatury wynika, e szczególnie dobre efekty stosowania niektórych czynników fizycznych w celu polepszenia wschodów rolin obserwuje si zazwyczaj wtedy, gdy wysiewane nasiona charakteryzuje słaba jako siewna. Dziki stosowaniu stymulacji mona uzyska wówczas zwikszenie zdolnoci kiełkowania nasion nawet o kilkanacie procent [Szyrmer i Klimont 1999, Drozd i Szajsner [1997]. W przeprowadzonych badaniach nie stwierdzono istotnych rónic w przebiegu wschodów midzy badanymi odmianami grochu. Dlatego na rys.1 przedstawiono dynamik wschodów rolin wyrosłych z nasion stymulowanych i kontrolnych wspólnie dla obydwu odmian grochu. Po 15 dniach od siewu wzeszło bowiem tyle samo rolin z nasion stymulowanych, co po 17 dniach z nasion kontrolnych. Korzystny wpływ pola magnetycznego na kiełkowanie nasion innych gatunków rolin obserwowali take Phirke i in. [1996] oraz Kornarzyski i 105

4 Pietruszewski [1999]. Wielko tego wpływu zaleała jednak od wielu czynników, w tym w duym stopniu od wilgotnoci materiału siewnego poddawanego stymulacji dynamika wschodów (%) nasiona kontrolne - y1 nasiona stymulowane - y y1 = - 0,000324x 3 + 0,0164x 2-0,054x + 0,914 R 2 = 91,2% y2 = -0,000122x 3 + 0,0512x 2 + 0,519x + 3,151 R 2 = 89,2% Czas od siewu (dni) Rys. 1. Dynamika wschodów rolin grochu Fig. 1. Dynamic of pea emergence Obserwowano równie rónice w wysokoci rolin wyrosłych z nasion stymulowanych polem magnetycznym i kontrolnych, które były szczególnie widoczne w okresie wschodów i utrzymywały si do fazy pocztku kwitnienia (tab.2). Wartoci niektórych cech morfologicznych i uytkowych rolin grochu The values of some morphological and utilizable features of pea plants Odmiany grochu (I): Piast Rola Dawki ekspozycyjne pola magnetycznego (II) D0 D1 D2 D0 D1 D2 Wysoko rolin w okresie kwitnienia (cm) 49,3a* 58,4b 58,5b 64,6a 69,5b 72,7c Masa nasion z roliny (g) 6,21a 6,61b 6,72b 5,12a 5,36b 5,86c * liczby w kolumnach oznaczone tymi samymi literami nie róni si istotnie Liczba strków na rolinie 5,6a 6,2b 6,4b 5,1a 6,2b 6,5b Liczba nasion z roliny 20,3a 22,2b 24,9c 15,9a 17,5b 18,7b Tabela 2 Masa 1000 nasion 277a 284a 278a 235a 239a 236a W póniejszych etapach rozwoju rolin rónice te znacznie si zmniejszały, a niekiedy nawet zupełnie zanikały. Potwierdzałoby to panujcy pogld o ujawnianiu si efektów oddziaływania czynników fizycznych na nasiona, niekiedy tylko w niektórych etapach rozwoju ontogenetycznego rolin [Grzesiuk i Kulka 1986]. Prawdopodobnie dlatego równie porównanie uzyskanych przez rónych autorów rezultatów bada dotyczcych tej tematyki daje niekiedy niejednoznaczne wyniki. Przyspieszenie i zwikszenie równomiernoci wschodów grochu na skutek 106

5 oddziaływania pola magnetycznego na nasiona miało równie odzwierciedlenie w póniejszym wzrocie i rozwoju rolin. Efektem tego był midzy innymi zmieniony przebieg gromadzenia masy przez roliny grochu siewnego. Wpływ stymulacji magnetycznej na kształtowanie plonu łodyg, lici, strczyn, nasion i korzeni był róny w poszczególnych etapach rozwoju grochu i zaleał w znacznym stopniu od organu roliny. Szczególnie korzystny wpływ tego zabiegu na przyrost plonu suchej masy stwierdzono w odniesieniu do masy łodyg, nasion i korzeni w mniejszym stopniu modyfikowany był plon suchej masy lici i strczyn. Wpływ stymulacji magnetycznej nasion na zwyk plonu organów generatywnych stwierdzono ju na etapie pocztku jego tworzenie, czyli w okresie zawizywania strków i wypełniania nasion (rys.2). plon nasion (g/rolin) 6 y1 = - 0,124x 3 + 1,211x 2-1,864x + 0,197 R 2 = 82% y2 = - 0,166x 3 + 1,512x 2-2,312x + 0,312 R 2 = 84% nasiona kontrolne - y1 nasiona stymulowane - y2 T1 T2 T3 T4 T5 Terminy zbioru rolin Rys. 2. Wpływ pola magnetycznego na kształtowanie plonu nasion grochu Fig. 2. The effect of magnetic field on formation of pea seeds yield W literaturze przedmiotu brakuje bada dotyczcych wpływu pola magnetycznego na przebieg gromadzenia plonu masy przez roliny uprawne w całym okresie wegetacji, dlatego otrzymane wyniki bada trudno porówna z uzyskanymi przez innych autorów. Wikszo dotychczas przeprowadzonych bada zwizanych z oddziaływaniem pola magnetycznego na nasiona dotyczyło oceny wpływu tego zabiegu na pocztkowy wzrost i rozwój rolin, głównie na przebieg kiełkowania nasion i wschodów rolin lub efektu kocowego jakim jest uzyskany plon nasion. Na przykład Hirota i in. [1998] wykazali polepszenie kiełkowania niektórych gatunków zbó, Pietruszewski [1993] zwyk plonu ziarna pszenicy, a Pittman i Anstey [1967] przyrost plonu nasion fasoli. 107

6 W prezentowanych badaniach, konsekwencj zmian zachodzcych w przebiegu wschodów oraz wzrostu i rozwoju wegetatywnego rolin wyrosłych z nasion poddanych działaniu pola magnetycznego była zwyka plonu generatywnych organów grochu. Przyrost plonu nasion stwierdzony ju na etapie jego tworzenia był skutkiem przede wszystkim lepszej obsady strków na rolinie. Masa 1000 nasion i liczba nasion w strku nie ulegały bowiem istotnym zmianom. Wnioski 1. Stymulacja nasion grochu polem magnetycznym zwikszała dynamik wschodów, mierzon liczb wschodzcych rolin w jednostce czasu oraz skracała okres od siewu do wschodów, majcy bardzo due znaczenie dla póniejszego wzrostu i rozwoju rolin. 2. Efekty przedsiewnego oddziaływania pola magnetycznego na nasiona grochu ujawniały si take w póniejszych etapach ontogenezy rolin. Stwierdzono midzy innymi zwikszenie wysokoci oraz zwyk plonu organów wegetatywnych i generatywnych rolin wyrosłych z nasion stymulowanych. 3. Obydwie badane odmiany grochu siewnego plonowały na podobnym poziomie i wykazywały podobn reakcj na zabieg przedsiewnego traktowania nasion polem magnetycznym. Przyrost plonu nasion grochu na skutek zastosowanej stymulacji magnetycznej był konsekwencj wikszej obsady strków na rolinie; liczba nasion w strku i masa 1000 nasion nie ulegały istotnym zmianom. Bibliografia Anisimov A., Vorobev V., Zuikov A.1997.The influence of laser radiation on the velocity of rotational motion of protoplasm in Elodea cells. Laser Physics, 7(5), Drozd D., Szajsner H Laboratoryjna ocena wczesnych faz rozwojowych pszenicy jarej poddanej działaniu promieniowania laserowego. Biul. IHAR, 204, Górecki R.J., Grzesiuk S wiatowe tendencje i kierunki uszlachetniania materiałów nasiennych. Mat. Konf. Uszlachetnianie materiałów nasiennych. Olsztyn-Kortowo, Grzesiuk S., Kulka K Fizjologia i biochemia nasion. PWRiL Warszawa. Grzesiuk S., Rejowski A Wpływ pola ultradwikowego na kiełkowanie oraz wzrost i rozwój kukurydzy (Zea Mays L.). Post. Nauk Rol., 3 (45), Hirota N., Nagagawa J., Kitazawa K Effects of a magnetic field on the germination of plants. J. Applied Physics., Vol. 85, 8:

7 Kornarzyski K., Pietruszewski S Effect of the stationary magnetic field on the germination of wheat grain. Inter. Agrophysics, 13, Kurobaru I., Yamaguchi H., Sander C., Nilan R.A The effects of gamma irradiation on the production and secretion of enzymes, and on enzyme activities on barley seeds. Environmental and Experimental Botany, 19 (2), Phirke P. S., Patil M. N., Umbarkar S. P., Dudhe Y. H The application of magnetic treatment to seeds: methods and responses. Seed Sci.& Technol., 24, Pietruszewski S Effect of magnetic seed treatment on yield of wheat. Seed Sci.& Technol., 21: Pietruszewski S., Kornarzyski K Magnetic biostimulation of wheat seeds. Inter. Agrophysics, 13, Pittman U.J., Anstey H Magnetic treatment of seed orientation of a single-harvest snap beans (Phaseolus vulgaris L.). Proc. Amer. Soc. Hort. Sci., 91: Podleny J Wpływ wiatła laserowego na niektóre zmiany biochemiczne i fizjologiczne w nasionach i rolinach łubinu białego (Lupinus albus L.). Pam., Puł., 121, Smith M. T Ultrastructural changes during imbibition in seeds of lettuce (Lactuca sativa L.) after gamma irradiation. Seed Science and Technology, 19 (2), Szyrmer J., Klimont K Wpływ wiatła lasera na jako nasion fasoli (Phaseolus vulgaris L.). Biul. IHAR, 210: The effect of seeds stimulation by magnetic field on growth, development and dynamics of biomass accumulation in pea ( Pisum sativum L.) Summary The studies based on two-factorial design with various pea varieties (traditional form Rola and afila type - Piast) regarded as factor I, and different doses of magnetic field (D0 without biostimulation - control, D J m -3 s and D J m -3 s as factor II were run in the greenhouse of the Institute of Soil Science and Plant Cultivation in Puławy. Stimulation took place at the Physics Department of the Agricultural University in Lublin. Seeds were then sown into Mitscherlich pots containing 7 kg of medium-heavy soil. In order to analyse the dynamics of fresh and dry matter accumulation the plants were harvested at 7 previously fixed dates. Seed stimulation positively affected pea emergence and modified the course of pea 109

8 development stages, which resulted in accelerated emergence, earlier flowering and ripening of plants. It was found that treatment of seeds with magnetic field significantly affected the quantity and rate of dry matter accumulation of particular pea organs. Key words: magnetic field, pea, emergence, plant development, yield 110