A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A

Transkrypt

1 A N N A L E S U N I V E R S I T A T I S M A R I A E C U R I E - S K Ł O D O W S K A L U B L I N P O L O N I A VOL. LXII (2) SECTIO E 2007 Katedra Ekologii Rolniczej Akademii Rolniczej w Lublinie ul. Akademicka13, Lublin1, skr. poczt. 158, tel. (81) , piotr.kraska@ar.lublin.pl EWA KWIECISKA-POPPE, PIOTR KRASKA, EDWARD PAŁYS Energia i zdolno kiełkowania Triticum aestivum i Hordeum vulgare w zalenoci od potencjału allelopatycznego wodnych wycigów z Galium aparine Germination energy and capacity of Triticum aestivum and Hordeum vulgare depending on the allelopathic potential of water extracts from Galium aparine Streszczenie. W badaniach oceniono oddziaływanie wodnych wycigów z Galium aparine na energi, zdolno kiełkowania oraz długo korzenia zarodkowego i pierwszego licia pszenicy ozimej odmiany Turnia i jczmienia jarego odmiany Rataj. Dowiadczenie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, na płytkach Petriego. Badano wpływ trzech ste wodnych wycigów sporzdzonych z suchej oraz wieej masy nadziemnych czci roliny. Obiekt kontrolny stanowiły szalki podlewane wod destylowan. Wycigi wodne, które zostały sporzdzone z suchej i wieej masy Galium aparine zmniejszały zdolno i energi kiełkowania pszenicy ozimej i jczmienia jarego wprost proporcjonalnie do wzrostu stenia. Wysze stenia wycigów w istotnie wikszym stopniu hamowały wzrost pierwszego licia i korzonków zarodkowych obu gatunków. Wodne wycigi ze wieej masy Galium aparine o najniszym steniu stymulowały wzrost pierwszego licia i korzonków zarodkowych badanych zbó. Wycigi sporzdzone ze wieej masy Galium aparine w istotnie wikszym stopniu skracały długo korzenia zarodkowego jczmienia jarego ni pszenicy ozimej. Słowa kluczowe: allelopatia, wodne wycigi, Galium aparine, pszenica ozima, jczmie WSTP Współzawodnictwo o substancje pokarmowe, wiatło i wod wyjania mechanizm współycia chwastów i rolin uprawnych, nie daje jednak pełnego obrazu. Istotne jest take wzajemne oddziaływanie rolin za porednictwem biologicznie aktywnych allelozwizków wytwarzanych przez ywe lub rozkładajce si tkanki rolin [Zieliska 1986, Duer 1996].

2 ENERGIA I ZDOLNO KIEŁKOWANIA Triticum aestivum i Hordeum vulgare Zjawisko allelopatii odgrywa dua rol w produkcji rolinnej. wiadcz o tym wyniki wielu przeprowadzonych bada, wykazujce wpływ chwastów na roliny uprawne [Bastek i in. 1962]. Poznanie tego zjawiska moe mie praktyczne znaczenie z punktu widzenia wzajemnego współycia rolin uprawnych i chwastów oraz odchwaszczajcego oddziaływania rolin uprawnych [Stupnicka-Rodzynkiewicz 1970, Bhowmik i Inderjit 2003, Mashkovska i in.2004]. Oddziaływania allelopatyczne midzy rolinami ujawniaj si ju na etapie kiełkowania, równoczesne kiełkowanie lub dodatek wycigów z ziarna zbó lub wycigów z chwastów maj wpływ na zdolno kiełkowania rolin testowych [Nowiski 1961, Jaskulski i Rudnicki 1994]. Duer [1996] odnotowała, e biomasa m.in. Galium aparine jest potencjalnym ródłem biologicznie aktywnych substancji, które w zalenoci od koncentracji oraz warunków, w jakich przeprowadzono biotesty, hamowały lub stymulowały kiełkowanie i wzrost siewek pszenicy. Celem bada była ocena działania wodnych wycigów z Galium aparine na energi, zdolno kiełkowania oraz długo korzenia zarodkowego i pierwszego licia pszenicy ozimej odmiany Turnia i jczmienia jarego odmiany Rataj. MATERIAŁ I METODY Nasiona kiełkowano na podłou złoonym z dwóch warstw bibuły filtracyjnej, na szalkach Petriego o rednicy 10 cm. Ziarniaki zbó wysiewano po 50 sztuk na szalk. Bibuł nasczano 20 ml odpowiedniego wycigu z suchej lub wieej masy nadziemnych czci chwastu, a nastpnie podlewano codziennie 10 ml roztworu kad szalk. W badaniach wykorzystano wodne wycigi sporzdzone z 2, 4 i 8 g suchej oraz wieej masy nadziemnych czci roliny (w 8 głównej fazie rozwojowej wg skali BBCH) [Adamczewski i Matysiak 2002] 100 ml wody destylowanej. Obiekty kontrolne podlewano wod destylowan. Dowiadczenie przeprowadzono w dwóch niezalenych seriach po 5 powtórze. W pomieszczeniu utrzymywano temperatur pokojow. Po 4 dobach oceniano energi kiełkowania. Na siewkach zbó po omiu dniach okrelono długo pierwszego licia i najdłuszego korzenia zarodkowego. Długo okresu kiełkowania była zgodna z Polsk Norm PN-R-65950:1994, przewidzian do oceny zdolnoci kiełkowania ziarniaków, która wynosiła 8 dób. Wyniki opracowano statystycznie metod analizy wariancji. Rónice midzy rednimi oceniano testem Tuckeya. Wyniki bada dotyczce energii oraz zdolnoci kiełkowania transformowano funkcj arcsinx. WYNIKI I DYSKUSJA W zalenoci od zastosowanego stenia, wodny wycig sporzdzony z suchej masy Galium aparine istotnie rónicował długo korzeni zarodkowych badanych gatunków rolin. Najwysze stenie D w istotnie najwikszym stopniu wpływało na skracanie długoci korzeni zarodkowych w porównaniu z kontrol i pozostałymi steniami. Jednoczenie długo korzeni zarodkowych w obiekcie B i C były istotnie mniejsze w porównaniu z kontrol (rys. 1).

3 170 E. Kwieciska-Poppe, P. Kraska, E. Pałys Długo korzenia zarodkowego badanych gatunków rolin była istotnie rónicowana w zalenoci od uytego stenia wycigu wodnego, sporzdzonego ze wieej masy Galium aparine. W istotnie wikszym stopniu nastpowało skrócenie korzeni zarodkowych jczmienia jarego ni pszenicy ozimej. Najwiksza długo systemu korzeniowego u obu gatunków zbó wystpiła przy steniu B, natomiast przy zwikszaniu stenia (C i D) nastpiło wyrane skracanie systemu korzeniowego w porównaniu z kontrol (rys. 2). cm Długo korzenia Lenght root 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 A* B C D NIR 0,05 LSD0.05 Stenie wycigu Extract concentrations * Objanienia patrz tab. 1. Explanations see tab. 1. Rys. 1. Długo korzenia zarodkowego pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wycigiem z suchej masy Galium aparine (w cm) Fig. 1. The rootlet length of and spring barley watered with extract from Galium aparine dry mass (in cm) Podobne zalenoci zanotował Jaskulski [1999], który w swoich badaniach stosował m.in. ekstrakty z przytulii czepnej i stwierdził, e niskie stenie ekstraktów z pdów chwastów stymulowało wzrost siewek jczmienia, a dla pszenicy było obojtne. Inhibicyjnie na wzrost siewek obu zbó wpływały wysze stenia ekstraktów. Równie Duer [1996] zaobserwowała stymulacyjny wpływ wycigów wodnych z Galium aparine o niskich steniach na wzrost koleoptyla i korzeni zarodkowych pszenicy. Wodny wycig sporzdzony z suchej masy Galium aparine istotnie rónicował długo pierwszych lici badanych gatunków rolin zarówno pszenicy ozimej, jak i jczmienia jarego. Najwysze stenie (D) w istotnie najwikszym stopniu wpływało na skracanie długoci pdu w porównaniu do pozostałych ste (rys. 3). W obiektach podlewanych ekstraktem ze wieej masy Galium aparine istotnie najwiksze skrócenie długoci pierwszego licia wystpiło przy stosowaniu najwyszego stenia (D). Wiksze długoci pierwszego licia zaobserwowano przy steniu najniszym (B), w porównaniu z kontrol, co moe wskazywa na stymulujce oddziaływanie wycigu (rys. 4). Wyniki bada nad oddziaływaniem wodnych ekstraktów z przytulii na kiełkowanie jczmienia i pszenicy potwierdziły informacje Oleszka [1996] wskazujce, e niewielki udział niektórych chwastów w łanie roliny uprawnej moe wpływa korzystnie na jej wzrost.

4 ENERGIA I ZDOLNO KIEŁKOWANIA Triticum aestivum i Hordeum vulgare cm 8 7 Długo korzenia Lenght root pszenica pszenica jczmie jczmie jary A* B C D NIR 0,05 midzy ozima steniami LSD LSD between concentrations ozima spring barley jary of spring barley extract * A B C D ** NIR 0,05 *** NIR NIR 0,05 midzy gatunkami 0,05 LSD0.05 between 0.05 species Stenie wycigu Extract concentrations * Objanienia patrz tab. 1. Explanations see tab. 1. ** NIR 0,05 midzy steniami LSD 0.05 between concentrations of extract; *** NIR 0,05 midzy gatunkami LSD 0.05 between species Rys. 2. Długo korzenia zarodkowego pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wycigiem ze wieej masy Galium aparine (w cm) Fig. 2. The rootlet length of and spring barley watered with extract from Galium aparine fresh mass (in cm) cm 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 A* B C D NIR NIR 0,05 0,05 LSD LSD Stenie wycigu Extract concentrations * Objanienia patrz tab. 1. Explanations see tab. 1. Rys. 3. Długo pierwszego licia pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wodnym wycigiem z suchej masy Galium aparine (w cm) Fig. 3. The first leaf length of and spring barley watered with extract from Galium aparine dry mass (in cm)

5 172 E. Kwieciska-Poppe, P. Kraska, E. Pałys cm NIR 0,05 A* B C D NIR 0,05 LSD LSD Stenie wycigu Extract concentrations * Objanienia patrz tab. 1. Explanations see tab. 1. Rys. 4. Długo pierwszego licia pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wodnym wycigiem ze wieej masy Galium aparine (w cm) Fig. 4 The rootlet length of and spring barley watered with extract from Galium aparine fresh mass (in cm) Wodne wycigi sporzdzone zarówno z suchej, jak i wieej masy Galium aparine wraz ze wzrostem stenia zmniejszały energi kiełkowania rolin w porównaniu do kontroli (A) (tab. 1, 2). Natomiast w badaniach Duer [1996] wodne wycigi z przytulii nie miały istotnego wpływu na liczb skiełkowanych nasion pszenicy. Tabela 1. Energia kiełkowania pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wodnym wycigiem z suchej masy Galium aparine (w %) Table 1. Germination energy of and spring barley watered with water extract from the Galium aparine dry mass (in %) Dane Data Rzeczywiste Real Transformowane Transformed NIR 0,05 LSD 0,05 Stenie wodnego wycigu Concentration of water extract Gatunek Species pszenica ozima jczmie jary spring barley rednio Mean A * B C D rednio mean A 1,4 1,0 1,3 B 1,4 0,8 1,2 C 1,0 0,8 0,9 D 0,9 0,6 0,8 rednio mean 1,2 0,8 - midzy gatunkami 0,1 between species midzy steniami 0,1 between concentrations w interakcji gatunek stenie 0,1 intereaction species concentration * A kontrola H 20 destylowana, B 2 g/100 ml H 20 destylowanej, C 4 g/100 ml H 20 destylowanej, D 8 g/100 ml H 20 destylowanej

6 ENERGIA I ZDOLNO KIEŁKOWANIA Triticum aestivum i Hordeum vulgare W obiektach podlewanych wycigami z suchej masy przytulii stwierdzone interakcje midzy gatunkami a steniami wskazuj, e pszenica ozima w porównaniu z jczmieniem jarym wykazała istotnie wysz energi kiełkowania (tab. 1). Tabela 2. Energia kiełkowania pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wodnym wycigiem ze wieej masy Galium aparine (w %) Table 2. Germination energy of and spring barley watered with water extract from the Galium aparine fresh mass (in %) Dane Data Rzeczywiste Real Transformowane Transformed NIR 0,05 LSD 0,05 Stenie wodnego wycigu Concentration of water extract pszenica ozima Gatunek Species jczmie jary spring barley rednio Mean A * B C D rednio mean A 1,3 1,0 1,2 B 1,3 0,7 1,0 C 1,0 0,6 0,8 D 0,6 0,5 0,6 rednio mean 1,1 0,7 - midzy gatunkami 0,1 between species midzy steniami 0,2 between concentration * Objanienia patrz tab. 1 Explanations see tab. 1 Jaskulski [1997] okrelił wpływ niektórych gatunków chwastów segetalnych na kiełkowanie i pocztkowy wzrost jczmienia jarego i pszenicy jarej. Stwierdził, e obecno nasion wikszoci gatunków chwastów opóniała proces kiełkowania, a miała mniejszy wpływ na zdolno kiełkowania zwłaszcza jczmienia. Nasiona przytulii czepnej, gorczycy białej, powoju polnego oraz chabra bławatka miały działanie hamujce, a gwiazdnicy pospolitej, komosy białej nie miały istotnego znaczenia na pocztkowy wzrost jczmienia i pszenicy. Zdolno kiełkowania ziarniaków podlewanych wodnym wycigiem sporzdzonym z suchej masy Galium aparine była istotnie najnisza przy steniu D w porównaniu do obiektów podlewanych pozostałymi steniami. Natomiast ekstrakty o steniach B i C w mniejszym stopniu zmniejszały zdolnoci kiełkowania w porównaniu z kontrol. Stwierdzone interakcje midzy gatunkami a steniami wskazuj, e w obiektach B i C pszenica ozima odznaczała si wiksz zdolnoci kiełkowania ni jczmie jary (tab. 3). Wodny wycig sporzdzony ze wieej masy Galium aparine wraz ze wzrostem st- enia istotnie zmniejszał zdolno kiełkowania w odniesieniu do kontroli. Zaobserwowano wysz zdolno kiełkowania u pszenicy ozimej w porównaniu z jczmieniem jarym (tab. 4). Bastek i in. [1962] w swoich badaniach stwierdzili, e wpływ wydzielin z nasion lucerny na kiełkowanie gorczycy zaleał od ich stenia, przy wysokim steniu był hamujcy, natomiast przy niskim stymulujcy. Równie Stachurska-Bac i Szczuwalska [1965] wysunły wnioski, e wycigi z lucerny działaj ujemnie na wzrost zbó.

7 174 E. Kwieciska-Poppe, P. Kraska, E. Pałys Tabela 3. Zdolno kiełkowania pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wodnym wycigiem z suchej masy Galium aparine (w %) Table 3. Germination capacity of and spring barley watered with water extract from the Galium aparine dry mass (in %) Dane Data Rzeczywiste Real Transformowane Transformed NIR 0,05 LSD 0,05 Stenie wodnego wycigu Concentration of water extract Gatunek Species pszenica ozima jczmie jary spring barley rednio Mean A * B C D rednio mean A 1,3 1,0 1,2 B 1,3 0,7 1,0 C 0,9 0,8 0,9 D 0,6 0,6 0,6 rednio mean 1,0 0,8 - midzy gatunkami 0,1 between species midzy steniami 0,1 between concentrations w interakcji gatunek stenie 0,1 intereaction species concentration * Objanienia patrz tab. 1 Explanations see tab. 1 Tabela 4. Zdolno kiełkowania pszenicy ozimej i jczmienia jarego podlewanych wodnym wycigiem ze wieej masy Galium aparine (w %) Table 4. The germination capacity of and spring barley watered with water extract from the Galium aparine fresh mass (in %) Dane Data Rzeczywiste Real Transformowane Transformed NIR 0,05 LSD 0,05 Stenie wodnego wycigu Concentration of water extract Gatunek Species pszenica ozima jczmie jary spring barley rednio Mean A * B C D rednio mean A 1,3 1,0 1,2 B 1,4 0,8 1,1 C 1,1 0,6 0,9 D 0,8 0,5 0,7 rednio mean 1,2 0,7 - midzy gatunkami 0,1 between species midzy steniami 0,1 between concentrations * Objanienia patrz tab. 1 Explanations see tab. 1

8 ENERGIA I ZDOLNO KIEŁKOWANIA Triticum aestivum i Hordeum vulgare Harkot i Lipiska [1997] w swoich badaniach stwierdziły, e wydzieliny korzeniowe siewek Bromus inermis miały wikszy wpływ na energi kiełkowania testowanych gatunków (m.in. Festuca pratensis, Lolium perenne), ni na zdolno kiełkowania. Siewki B. inermis w obecnoci wyszego stenia wydzielin i obnionego ich ph charakteryzowały si podobn wysokoci i długoci korzeni jak w warunkach kontrolnych. Nisze stenia wydzielin hamowały wzrost siewek i długo systemu korzeniowego. Ujemny wpływ wydzielin B. inermis na pocztkowy wzrost i rozwój siewek jej samej obserwował równie Rice [1984]. Polcyn [1999] zaobserwował, e pszenica jara zareagowała na wycig wodny z nadziemnej czci komosy białej o steniu 1,00% oraz 1,25% istotnym zmniejszeniem liczby skiełkowanych ziarniaków oraz e wraz ze wzrostem stenia wodnego wycigu ulega zmniejszeniu długo korzeni zarodkowych pszenicy jarej. Duer [1988] wykazała, e substancje biologicznie aktywne wystpuj w wycigach wodnych z dojrzałych rolin Galium aparine. Wodne wycigi z przytulii czepnej powodowały siln stymulacj wzrostu koleoptyla korzeni zarodkowych testowanych zbó (pszenica, jczmie, yto). Wielko efektu zaleała od stenia wycigu i wraliwoci gatunków zbó. WNIOSKI 1. Wycigi wodne, które zostały sporzdzone z suchej i wieej masy Galium aparine zmniejszały zdolno i energi kiełkowania pszenicy ozimej i jczmienia jarego wprost proporcjonalnie do wzrostu stenia. Pszenica ozima odznaczała si w dowiadczeniu istotnie wiksz energi i zdolnoci kiełkowania ni jczmie jary. 2. Wysze stenia wycigów w istotnie wikszym stopniu hamowały wzrost pierwszego licia i korzonków zarodkowych obu gatunków. 3. Wodne wycigi ze wieej masy Galium aparine o najniszym steniu stymulowały wzrost pierwszego licia i korzonków zarodkowych badanych zbó. 4. Wycigi sporzdzone ze wieej masy Galium aparine w istotnie wikszym stopniu skracały długo korzenia zarodkowego jczmienia jarego ni pszenicy ozimej. PI MIENNICTWO Adamczewski K., Matysiak K., Klucz do okrelania faz rozwojowych rolin jedno- i dwuliciennych w skali BBCH. IOR, Bastek A., Kosik J., Rut O., lebodziska A., Badania nad allelopati rolin uprawnych i znaczenie tego zjawiska w uprawie rolin. Zesz. Nauk. WSR Wrocław XV, 46, Bhowmik P. C., Inderjit, Challenges and opportunities in implementing allelopathy for natural weed management. Crop Protection 22, Duer I., Allelopatyczny wpływ niektórych gatunków chwastów na wzrost rolin zboowych. Pam. Puł. 93, Duer I., Potencjał allelopatyczny biomasy niektórych gatunków chwastów w stosunku do siewek pszenicy ozimej. Fragm. Agronom., XIII, 2(50), Harkot W., Lipiska H., Allelopatyczny wpływ stokłosy bezostnej na kiełkowanie, pocztkowy wzrost i rozwój niektórych gatunków traw i motylkowatych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 452,

9 176 E. Kwieciska-Poppe, P. Kraska, E. Pałys Jaskulski D., Allelopatyczne oddziaływanie niektórych chwastów na kiełkowanie i pocztkowy wzrost jczmienia i pszenicy. Rocz. Nauk Roln. 112, 3 4, Jaskulski D., Allelopatyczne oddziaływanie wodnych ekstraktów z nadziemnej masy chwastów na kiełkowanie jczmienia jarego i pszenicy jarej. Zesz. Nauk Roln. 93, Jaskulski D., Rudnicki F., Wzajemne oddziaływania midzy gatunkami zbó podczas kiełkowania. Fragm. Agronom., 1(41), Mashkovska S. P., Golonko E. A., Orel L. V., 2004 Allelopathic principles of screening of higher plants with herbicidial effect. Proc. Sec. Europ. Allelopathy Symp., Allelopathy from understanding to application. 27. Nowiski M., Obecny stan bada nad allelopati. Post. Nauk. Roln., 3(69), Oleszek W., Allelopatia rys historyczny, definicje, nazewnictwo. [w:] Teoretyczne praktyczne aspekty allelopatii. IUNGPuławy, K(10), Polcyn J., Potencjał allelopatyczny wycigu wodnego z czci nadziemnej komosy białej w stosunku do siewek pszenicy jarej. Zesz. Nauk., 217, Rolnictwo (43), Rice E. L., Allelopathy 2nd edition. Acad. Press, New York, Stachurska-Bac A., Szczuwalska Z., O wpływie wycigów z niektórych rolin strukturotwórczych na wzrost pomidorów, pszenicy i jczmienia w kulturach wodnych. Zesz. Nauk. WSR Wrocław, XIX, 60, Stupnicka-Rodzynkiewicz E., Zjawiska allelopatii midzy niektórymi rolinami uprawnymi i chwastami. Acta Agraria et Silvestria, X\2, Zieliska E., Wybrane zagadnienia allelopatii. Sylwan: Dziennik nauk lenych i myliwych, Warszawa, 130 (7), Summary. The research assessed how water extracts from Galium aparine affect the germination energy and capacity, as well as the length of the seedling root and the first leaf of the Turnia cultivar of wheat and of the Rataj cultivar of barley. The experiment was conducted under laboratory conditions, with the use of Petri dishes. The influence of three concentrations of water extracts prepared from the dry and fresh mass of the plant s above-ground parts was examined. Petri dishes watered with distilled water constituted the control object. Water extracts prepared from the Galium aparine dry and fresh mass reduced the germination capacity and energy of wheat and barley in direct proportion to the increase of the concentration. Higher concentrations of water extracts reduced, to a significantly larger extent, the growth of the first leaf and seedling roots of both species. The lowest-concentration water extracts from the Galium aparine fresh mass stimulated the growth of the first leaf and seedling root of the cereals under study. Water extracts prepared from Galium aparine fresh mass shortened the length of the seedling root of barley to a significantly larger extent than that of wheat. Key words: allelopathy, water extracts, Galium aparine,, barley