REAKCJA KOMONICY ZWYCZAJNEJ (LOTUS CORNICULATUS L.) UPRAWIANEJ NA GLEBIE MINERALNEJ I ORGANICZNEJ NA STRES WODNY

Transkrypt

1 WODA-ŚRODOWISKO-OBSZARY WIEJSKIE 2004: t. 4 z. 2 (12) WATER-ENVIRONMENT-RURAL AREAS s Instytut Meliorcji i Użytków Zielonych w Flentch, 2004 REAKCJA KOMONICY ZWYCZAJNEJ (LOTUS CORNICULATUS L.) UPRAWIANEJ NA GLEBIE MINERALNEJ I ORGANICZNEJ NA STRES WODNY Mrzenn OLSZEWSKA Uniwersytet Wrmińsko-Mzurski w Olsztynie, Ktedr Łąkrstw Słow kluczowe: indeks zieloności liści SPAD, intensywność fotosyntezy, komonic zwyczjn (Lotus cornicultus L.), plonownie, stres wodny S t r e s z c z e n i e W dwóch doświdczenich szklrniowych dno rekcję komonicy zwyczjnej (Lotus cornicultus L.) odminy Skrzeszowick n stres wodny. W pierwszym doświdczeniu wzony wypełniono gleą minerlną, w drugim zś orgniczną. Wilgotność gley minerlnej utrzymywno n poziomie 35 i 70% PPW, ntomist orgnicznej n poziomie 40 i 80% PPW. W okresie wegetcji mierzono intensywność fotosyntezy (urządzeniem do pomiru prmetrów wyminy gzowej Li-Cor ) orz indeks zieloności liści (chlorofilometrem SPAD). Rośliny ścinno trzykrotnie. Uzyskną iomsę poddno nlizie chemicznej. Wyniki dń wykzły, że stres wodny istotnie ogrniczł intensywność fotosyntezy i plonownie roślin orz zwiększł ilość chlorofilu w liścich komonicy zwyczjnej. Stwierdzono istotną dodtnią korelcję między intensywnością fotosyntezy plonem suchej msy i ujemną korelcję między indeksem zieloności liści SPAD intensywnością fotosyntezy. Gle, n której uprwino komonicę zwyczjną, wpływł n intensywność fotosyntezy, plonownie i skłd chemiczny roślin, nie mił ntomist wpływu n zwrtość chlorofilu wyrżoną jko indeks zieloności liści SPAD. WSTĘP Komonic zwyczjn (Lotus cornicultus L.) jest gtunkiem łtwo przystosowującym się do różnych typów gle i wrunków siedliskowych. Szczególnie cenn Adres do korespondencji: dr inż. M. Olszewsk, Uniwersytet Wrmińsko-Mzurski, Ktedr Łąkrstw, pl. Łódzki 1/18, Olsztyn; tel. (89) , e-mil: mrzenno@uwm.egu.pl

2 186 Wod-Środowisko-Oszry Wiejskie t. 4 z. 2 (12) jest w stnowiskch suchych, poniewż głęoko korzeni się i m rdzo silnie rozwinięty system korzeniowy [BUKOWIECKI, PALUCH, ANTONIEWICZ, 1997]. Cechuje ją zdolność poierni wody z głęokich wrstw gley i może yć uprwin w siedliskch, gdzie inne gtunki mją nikłe sznse [NOVOSELOVA, FRAME 1992; TRĄBA, WOLAŃSKI, 2003]. Odzncz się przy tym dużą trwłością i wrtością pstewną [BENEDYCKI, 1991; BENEDYCKI i in., 1994; BUKOWIECKI, GŁO- WACKA-KOSTYRA, 1995; GOLPEN, GREENSHIELDS, 1991; GRZEGORCZYK, OL- SZEWSKA, 1997; WILCZEK, ĆWINTAL, ANDRUSZCZYSZYN, 1999]. Potrze zwiększeni liczy gtunków roślin motylkowtych, które mogą yć stosowne w siedliskch słiej uwilgotnionych przyczynił się do podjęci dń, których celem yło określenie rekcji komonicy zwyczjnej n stres wodny. MATERIAŁ I METODY BADAŃ W 2002 r. złożono w szklrni UWM w Olsztynie dw równoległe doświdczeni jednoczynnikowe. W pierwszym doświdczeniu wzony typu Kick- Brockmnn npełniono 10 kg gley minerlnej określonej jko pisek glinisty lekki pylsty, zwierjącej 1,84% sustncji orgnicznej. Zwrtość przyswjlnego fosforu, potsu i mgnezu ył duż, odczyn gley wyrżony ph KCl wynosił 5,6. W drugim doświdczeniu wzony wypełniono 8 kg gley torfowo-murszowej, zwierjącej 25,25% sustncji orgnicznej. Zwrtość przyswjlnego fosforu, potsu i mgnezu ył mł, odczyn gley wyrżony ph KCl wynosił 4,9. Bdnimi ojęto komonicę zwyczjną odminy Skrzeszowick. W kżdym wzonie wysino w 10 punktch po 2-3 nsion szczepione Rhizoium i ezpośrednio po wschodch przerwno rośliny, pozostwijąc po 6 w wzonie. Testowno wpływ zróżnicownego uwilgotnieni gley n rośliny. Wilgotność gley minerlnej wynosił 70% PPW (wilgotność optymln) i 35% PPW (stres wodny), wilgotność gley orgnicznej odpowiednio 80 i 40%. Włściwą wilgotność gley utrzymywno przez systemtyczne uzupełninie uytków wody do określonej msy wzonu z gleą. Przed siewem nsion zstosowno strtową dwkę zotu w ilości 0,25 g wzon 1 n gleie orgnicznej i 0,5 g wzon 1 n gleie minerlnej. Nwożenie fosforem, potsem i mgnezem stosowno jednorzowo, przedsiewnie w ilości: 0,25 g P wzon 1, 1,00 g K wzon 1 i 0,25 g Mg wzon 1 n gleie orgnicznej, zś n gleie minerlnej ze względu n dużą zsoność gley w te skłdniki dwki zmniejszono o połowę. W okresie wegetcji mierzono intensywność fotosyntezy z pomocą przenośnego urządzeni do pomiru prmetrów wyminy gzowej Li-Cor orz indeks zieloności liści z pomocą ręcznego chlorofilometru SPAD. Pomiry intensywności fotosyntezy i zieloności liści wykonywno n njmłodszym w pełni rozwiniętym liściu pędów losowo wyrnych z kżdego oiektu. W kżdym pokosie wykonno po 4 pomiry, odczytów dokonywno w odstępch tygodniowych. W sezonie wegetcyjnym przeprowdzono trzykrotną defolicję roślin, uzyskną

3 M. Olszewsk: Rekcj komonicy zwyczjnej... n stres wodny 187 iomsę poddno nlizie chemicznej. Wyniki dń oprcowno sttystycznie, używjąc do tego celu progrmu komputerowego STATISTICA. Istotność różnic weryfikowno testem Tukey n poziomie ufności p = 0,99. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA Intensywność fotosyntezy w liścich komonicy zwyczjnej zleżł od uwilgotnieni gley. Istotnie większe wrtości stwierdzono w liścich roślin uprwinych n gleie optymlnie uwilgotnionej (rys. 1). Zmniejszenie intensywności fotosyntezy pod wpływem stresu wodnego yło znczne, roślin uprwinych n gleie minerlnej ok. 26%, zś roślin uprwinych n gleie orgnicznej 39%. 25 μmol CO2 m 2 S % 35% PPW 70% 70% PPW 40% 40% PPW 80% PPW gle gle minerln minerln minerl soil gle gle orgniczn orgniczn orgnic soil Rys. 1. Intensywność fotosyntezy liści komonicy zwyczjnej (Lotus cornicultus L.);, grupy jednorodne, PPW polow pojemność wodn Fig. 1. Intensity of photosynthesis in Lotus cornicultus L. leves;, homogenous groups; PPW field wter cpcity Odwrotne zleżności stwierdzono, nlizując zwrtość chlorofilu, wyrżoną jko indeks zieloności liści. Liście roślin uprwinych w wrunkch stresowych miły intensywne zielone zrwienie, wrtość indeksu SPAD ył istotnie większ w porównniu z roślinmi uprwinymi w optymlnych wrunkch wilgotnościowych (rys. 2). Gle, n której uprwino komonicę zwyczjną, w niewielkim stopniu wpływł n zrwienie roślin, jednk większe wrtości indeksu SPAD stwierdzono w roślinch uprwinych n gleie minerlnej. Niedoór wody w gleie silnie wpływł n plonownie komonicy zwyczjnej. Bdni wykzły trzykrotne zmniejszenie plonu suchej msy roślin uprwinych n gleie minerlnej i prwie dwukrotne roślin uprwinych n gleie orgnicznej w porównniu z roślinmi z oiektów kontrolnych (rys. 3). Również dni

4 188 Wod-Środowisko-Oszry Wiejskie t. 4 z. 2 (12) SPAD % 35% PPW 70% 70% PPW 40% 40% PPW 80% 80% PPW gle gle minerln minerln minerl minerl soil soil gle gle orgniczn orgniczn orgni orgnic c soil soil Rys. 2. Indeks zieloności liści SPAD komonicy zwyczjnej (Lotus cornicultus L.);, grupy jednorodne, PPW polow pojemność wodn Fig. 2. Lef greenness index SPAD of Lotus cornicultus L. leves;, homogenous groups; PPW field wter cpcity g wzon 1 g poot % 35% PPW 70% 70% PPW 40% 40% PPW 80% 80% PPW gle gle minerln minerln minerl soil gle gle orgniczn orgniczn orgnic soil minerl soil orgnic soil Rys. 3. Łączny plon suchej msy;, grupy jednorodne, PPW polow pojemność wodn Fig. 3. Totl dry mtter yield;, homogenous groups; PPW field wter cpcity innych utorów wskzują n istotny spdek plonowni roślin motylkowtych pod wpływem stresu wodnego [BELAYGUE i in., 1996; GRIEU, ROBIN, GUCKERT, 1991; MUCHOW i in., 1986]. W dnich włsnych komonic uprwin n gleie orgnicznej plonowł zncznie lepiej niż n gleie minerlnej, plon uzyskny n gleie orgnicznej w wrunkch stresu wodnego dorównywł plonowi komonicy uprwinej w wrunkch optymlnej wilgotności gley minerlnej. Mimo, że komonic zwyczjn jest zlecn do uprwy n glech lekkich [WILCZEK, ĆWIN- TAL, ANDRUSZCZYSZYN, 1999], to uzyskne plony świdczą o łtwym przystosowywniu się tego gtunku do gle orgnicznych.

5 M. Olszewsk: Rekcj komonicy zwyczjnej... n stres wodny 189 N ou glech udowodniono dodtnią zleżność między intensywnością fotosyntezy i plonowniem komonicy zwyczjnej orz ujemną zleżność między indeksem zieloności liści SPAD intensywnością fotosyntezy. Świdczy to o wysoce istotnym wpływie fotosyntezy n plonownie komonicy i o tym, iż większ zwrtość chlorofilu w liścich nie zwsze decyduje o zwiększeniu intensywności fotosyntezy (rys. 4, 5). Z dń przeprowdzonych przez WRÓBLA [1997] wynik, że orgny zwierjące więcej chlorofilu chrkteryzowły się mniejszą ktywnością symilcji CO 2. Autor ten twierdzi, iż nie zwsze możn odnieść większą intensywność fotosyntezy do większej zwrtości chlorofilu. WILLIAMS [1977] udowodnił, że często rośliny uogie w chlorofil wytwrzją wielokrotnie więcej symiltów przypdjących n jednostkę chlorofilu niż rośliny ogte w ten rwnik. Również ŠESTÁK i ČATSTKÝ [1962] orz WOJCIESKA [1973] stwierdzili, że zwrtość rwników nie jest ezpośrednio skorelown z fotosyntezą, ztem nie stężenie chlorofilu, le wielkość powierzchni symilcyjnej decyduje o tym, jką msę roślin wytworzy [ZBIEĆ i in., 1998]. ) g wzon 1 g poot y = 1,6296x - 16,631 R 2 = 0,9762 y = 1,188x - 2,6275 R 2 = 0, μmol µmol CO CO 2 m -2 s - 2 m 2 s 1 μmol µmol CO CO 2 m -2 s -1 2 m 2 s 1 Rys. 4. Korelcj między plonem suchej msy intensywnością fotosyntezy; ) gle minerln, ) gle orgniczn Fig. 4. Correltion etween dry mtter yield nd the rte of photosynthesis; ) minerl soil, ) orgnic soil ) g wzon 1 g poot Wyniki nliz chemicznych wykzły, iż zrówno n gleie minerlnej, jk i orgnicznej wyrźnie zsoniejsze w iłko yły rośliny uprwine w wrunkch niedooru wody. Jednocześnie stwierdzono w nich zncznie mniejszą zwrtość włókn surowego (t. 1). Podone zleżności odnotowno w ksztłtowniu się zwrtości popiołu surowego. Łączyć to nleży z fzą rozwojową. Rośliny uprwine w wrunkch stresu słiej się rozwijły, yły zncznie niższe i zwierły mniej zdrewniłych części. Pod wpływem stresu wodnego zmienił się skłd minerlny roślin. Rośliny poddne stresowi zwierły więcej potsu, mgnezu i wpni orz mniej sodu w suchej msie, jedynie zwrtość fosforu nie wykzywł większych zmin (t. 2).

6 190 Wod-Środowisko-Oszry Wiejskie t. 4 z. 2 (12) ) y = -0,9942x + 65,106 R 2 = 0,9981 ) SPAD SPAD y = -0,6364x + 58,394 R 2 = 0, μmol CO 2 m 2 s 1 μmol CO 2 m 2 s 1 Rys. 5. Korelcj pomiędzy indeksem zieloności liści intensywnością fotosyntezy Fig. 5. Correltion etween the lef greenness index nd the rte of photosynthesis Tel 1. Zwrtość iłk ogólnego, włókn surowego i popiołu surowego w iomsie komonicy zwyczjnej (g kg 1 s.m.) Tle 1. Content of crude protein, crude fire nd crude sh in iomss Lotus cornicultus L. (g kg 1 DM) Typ gley Type of soil Wilgotność gley Soil moisture % PPW Biłko ogólne Totl protein Włókno surowe Crude fire Popiół surowy Crude sh Gle minerln Minerl soil Gle orgniczn Orgnic soil Ojśnieni: PPW polow pojemność wodn. Explntions: PPW field wter cpcity. Tel 2. Zwrtość mkroelementów w iomsie komonicy zwyczjnej (g kg 1 s. m.) Tle 2. Content of mcroelements in iomss Lotus cornicultus L. (g kg 1 DM) Typ gley Type of soil Wilgotność gley Soil moisture % PPW P K Mg C N Gle minerln 35 1,8 33,5 4,7 12,8 1,6 Minerl soil 70 2,1 31,3 3,6 10,5 2,0 Gle orgniczn 40 1,9 31,3 5,3 15,0 1,0 Orgnic soil 80 2,0 28,7 4,4 11,9 1,5 Ojśnieni jk pod telą 1. Explntions s in T. 1.

7 M. Olszewsk: Rekcj komonicy zwyczjnej... n stres wodny 191 W literturze spotyk się rozieżne wyniki dotyczące wpływu dostępności wody w gleie n skłd minerlny roślin. Bdni przeprowdzone przez BENEDYC- KIEGO i in. [1998] orz JURKOWSKĄ, ROGÓŻ i WOJCIECHOWICZ [1993] wykzły, że zmniejszenie uwilgotnieni gley powodowło zwiększenie zwrtości zotu i wpni w iomsie roślin orz zmniejszenie fosforu i potsu. Z dń KORMANA [1999] wynik, że zwiększenie uwilgotnieni gley nie zmieniło istotnie zwrtości skłdników minerlnych w zielonce z miesznek trw, przyczyniło się ntomist do zwiększeni zwrtość fosforu i potsu w zielonce z lucerny. Bdni przeprowdzone przez TRZASKOŚ i in. [2001] wykzły zwiększenie zwrtości iłk, potsu i wpni, zmniejszenie fosforu i sodu w roślinch uprwinych w wrunkch suchych. WNIOSKI 1. Stres wodny spowodowł istotne ogrniczenie intensywności fotosyntezy i zmniejszenie plonu komonicy zwyczjnej, przy czym większym spdkiem plonu regowły rośliny uprwine n gleie minerlnej. 2. Intensywność fotosyntezy dodtnio wpłynęł n plon suchej msy komonicy zwyczjnej. 3. W roślinch zwierjących więcej chlorofilu fotosyntez przeiegł wolniej. 4. Rośliny poddne stresowi uprwine zrówno n gleie minerlnej, jk i orgnicznej zwierły więcej chlorofilu, iłk, popiołu, potsu, mgnezu i wpni, mniej włókn i sodu. LITERATURA BELAYGUE C., WERY J., COWAN A, TARDIEU F., Contriution of lef expnsion, rte of lef ppernce nd stolon rnching to growth of plnt lef re under wter deficit in white clover. Crop Sci. 36 s BENEDYCKI S. M., Optymlizcj nwożeni zotowego miesznek motylkowo-trwistych n użytkch przemiennych. Act Acd. Agricult. Techn. Olst. Agricult. 52 Supl. A. ss. 59. BENEDYCKI S., GRZEGORCZYK S., BENEDYCKA Z., BAŁUCH A., Rekcj komonicy zwyczjnej (Lotus cornicultus L.) n zróżnicowny odczyn i pojemność wodną gley. Zesz. Prol. Post. Nuk Rol. z. 456 s BENEDYCKI S., GRZEGORCZYK S., BENEDYCKA Z., GRABOWSKI K., The influence of nitrogen ppliction on the yields of grss mixtures with Lotus cornicultus L. 15 th Gen. Meeting EGF, Wgeningen, Netherlnd s BUKOWIECKI F. K., GŁOWACKA-KOSTYRA K., Trwłość odmin Trifolium repens L. orz Lotus cornicultus L. w miesznce z trwmi w użytkowniu kośnym n tle trzech poziomów nwożeni zotem. W: Kierunki rozwoju łąkrstw n tle ktulnego poziomu wiedzy w njwżniejszych jego dziłch. Mter. konf. nuk. Wrszw: Wydw. SGGW s BUKOWIECKI F. K., PALUCH B., ANTONIEWICZ A., Niektóre cechy morfologiczne koniczyny iłej (Trifolium repens L.) i komonicy zwyczjnej (Lotus cornicultus L.) zwrtość iłk

8 192 Wod-Środowisko-Oszry Wiejskie t. 4 z. 2 (12) ogólnego i włókn surowego w liścich i łodygch tych gtunków. Biul. Oc. Odm. 29 s GOLPEN B.P., GREENSHIELDS J.E.R., Cree irdsfood trefoil. Cn. J. Pl. Sci. 61(1) s GRIEU P., ROBIN C., GUCKERT A., Sensitivity of net photosynthesis to soil drought in white clover (Trifolium repens L.). GRZEGORCZYK S., OLSZEWSKA M., Rośliny motylkowte w miesznkch z trwmi jko czynnik ogrniczjący nwożenie zotowe. Zesz. Prol. Post. Nuk Rol. z. 453 s JURKOWSKA H., ROGÓŻ A., WOJCIECHOWICZ T., The content of minerl components in plnts s depending on soil moisture content. P. 1. Mcroelements. Act Agr. Silv. Ser. Agr s KORMAN K., Wpływ dostępności wody n zwrtość podstwowych skłdników minerlnych w zielonce z lucerny i miesznek trw. W: Związki minerlne w żywieniu zwierząt. Referty i doniesieni II konferencji nukowej. Blice, wrześni 1997 r. Krków: IZ s MUCHOW R.C., SINCLAIR T.R., BENNETT J.M., HAMMOND L.C., Response of lef growth, lef nitrogen nd stomtl conductnce to wter deficits during vegettive growth of field-grown soyen. Crop Sci. 26 s NOVOSELOVA A., FRAME J., The role of legumes in Europen grsslnd production. Proc. 14th Gen. Meet. EGF, Lhti, Finlnd s ŠESTÁK Z., ČATSTKÝ J., Intensity of photosynthesis nd chlorophyl content s relted to lef ge in Nicotin sndere Hrt. Biol. Plntr. 4 s TRĄBA C., WOLAŃSKI P., Niektóre elementy wrtości pszowej roślin motylkowtych występujących w runi półnturlnych łąk i pstwisk. Biul. IHAR 225 s TRZASKOŚ M., CZYŻ H., KITCZAK T., MICHAŁKIEWICZ J., Zwrtość iłk i mkroelementów we frkcjch runi łąk przymorskich n tle zróżnicowni siedlisk. Pm. Puł. 125 s WILCZEK M., ĆWINTAL M., ANDRUSZCZYSZYN K., Plonownie komonicy zwyczjnej w zleżności od wyrnych czynników grotechnicznych n gleie lekkiej. Zesz. Prol. Post. Nuk Rol. z. 468 s WILLIAMS L.E., Reltionship etween erly photosynthesis products, photorespirtion nd stge of lef development in Ze mys L. Pflnzenphysiologie. B. 81 H s WOJCIESKA U., Dynmik wzrostu i produktywność fotosyntezy żyt ozimego (Secle cerele L.). Pm. Puł. 56 s WRÓBEL J., Porównnie ntężeni fotosyntezy struktur liściowych u morfologicznie zróżnicownych form groch siewnego. Zesz. Nuk. AR Szczec. 181 Rol. 68 s ZBIEĆ I., WOJTASIK D., RUMASZ E., PODSIADŁO C., Wpływ deszczowni i nwożeni n procesy fizjologiczne i plonownie jęczmieni uprwinego n gleie lekkiej. Frgm. Agron. 2(58) s

9 M. Olszewsk: Rekcj komonicy zwyczjnej... n stres wodny 193 Mrzenn OLSZEWSKA THE RESPONSE OF LOTUS CORNICULATUS L. GROWN ON MINERAL AND ORGANIC SOIL TO WATER STRESS Key words: lef greenness index, Lotus cornicultus L., photosynthesis intensity, wter stress, yielding S u m m r y The response of Lotus cornicultus L. vr. Skrzeszowick to wter stress ws studied in two greenhouse experiments. In the first experiment the pots were filled with minerl soil, nd in the other with orgnic soil. Minerl soil humidity ws 35 nd 70 % field wter cpcity, nd orgnic soil humidity 40 nd 80 % field wter cpcity. During the vegettion period the rte of photosynthesis ws determined with n pprtus for mesuring gs exchnge prmeters Li-Cor, nd the lef greenness index with SPAD chlorophyll meter. The plnts were cut three times. Otined iomss ws sujected to chemicl nlysis. The results showed tht wter stress considerly reduced the rte of photosynthesis nd plnt yield, nd incresed the chlorophyll content of Lotus cornicultus L. leves. There ws significnt positive correltion etween the rte of photosynthesis nd dry mtter yield, nd negtive correltion etween the lef greenness index (SPAD) nd the rte of photosynthesis. Soil type ffected the rte of photosynthesis, yield nd chemicl composition of plnts ut hd no influence on the chlorophyll content expressed s the lef greenness index (SPAD). Recenzenci: dr inż. Frnciszek K. Bukowiecki prof. dr h. Włdysłw Golinowski Prc wpłynęł do Redkcji r.

10

11