Влияние различных способов применения йода на рост и химический состав растений овса

Синдирева А.В., Курдуманова О.И., Степанова О.В., Гилязова И.Б. Влияние различных способов применения йода на рост и химический состав растений овса // Электронный научно-методический журнал Омского ГАУ. -2016. -№4 (7) октябрь - декабрь. - URL http://e-joumal.omgau.rU/index.php/2016-god/7/32-statya-2016-4/477-00222. - ISSN 2413-4066

УДК 631.81.095.337

Синдирева Анна Владимировна

Доктор биологических наук, профессор ФГБОУВО Омский ГАУ, г.Омск sindireva72 @mail.ru

Курдуманова Ольга Ивановна

Доктор педагогических наук, профессор

Омский государственный педагогический университет, г. Омск kurdumanovao@mail.ru

Степанова Ольга Владимировна

Аспирант

ФГБОУ ВО Омский ГАУ, г.Омск 888olga@mail.ru

Гилязова Ирина Борисовна

Кандидат педагогических наук, доцент

Омский государственный педагогический университет, г. Омск irin.ter@mail.ru

Влияние различных способов применения йода на рост и химический состав

растений овса

Аннотация. Для оценки влияния соединений йода на растительный организм проведены вегетационные опыты по определению влияния различных концентраций йодсодержащих удобрений на интенсивность начального роста растений овса. Вегетационные опыты проводились в 2013-2015 годах на лугово-черноземной почве. Использовалось три способа применения йодсодержащих микроудобрений -предварительное намачивание, некорневая обработка (растворами иодида калия с концентрациями 0,005, 0,01 и 0,02%), основное внесение иодида калия в почву (в дозах 9, 12 и 15 кг /га). Наибольшее влияние йод оказал на массу растений овса, при этом отмечалось увеличение данного показателя на 16-41%. Применение йодсодержащих удобрений увеличивает содержание йода в растении по сравнению с фоном.

Ключевые слова: микроэлемент йод, обогащение зерновых культур, вегетационный опыт, овес

Особый интерес в агрохимии йода является возможность обогащения им пищевых и кормовых растений в связи с широким распространением в мире йододефицитных болезней [1]. Омская область, как и многие другие регионы России, является дефицитной по содержанию йода в почвах, растениях, следовательно, в кормах животных [2]. На сегодняшний день в ряде стран (России, Италии, Китае и др.) разработаны национальные

программы и проекты по обогащению йодом зерновых культур, овощей и фруктов [3, 4, 5, 6,

7, 8].

Пределы содержания микроэлементов в живых организмах имеют узкую грань между токсичностью и необходимостью. При этом с целью оптимизации питания растений микроэлементами возникает необходимость определения оптимальных и критических концентраций микроудобрений.

Известно, что действие микроэлементов начинает проявляться на самых ранних стадиях развития растений. В связи с этим, для оценки влияния йода на растительный организм нами проведены вегетационные опыты по определению воздействия различных концентраций данного микроэлемента на интенсивность начального роста растений овса.

Вегетационные опыты проводились в 2013-2015 годах по следующей схеме:

1. Контроль

2. Предварительное намачивание семян (за 24 часа до посева) раствором иодида калия с концентрацией йода 0,005, 0,01 и 0,02%.

3. Опрыскивание растений раствором иодида калия с концентрацией 0,005, 0,01 и 0,02%. Опрыскивание производилось через неделю после всходов.

4. Основное внесение иодида калия в дозах йода 9, 12 и 15 кг/га.

Для проведения вегетационных опытов использовались семена ярового овса «Иртыш 13». Опыты проводились на лугово-черноземной почве. Повторность опыта - шестикратная.

По окончании вегетационных опытов определяли биометрические показатели растений: биомассу, высоту растений и длину корней. В растительных образцах определяли содержание сухого вещества, микроэлемента йода. Определение йода в растениях производилось кинетическим роданидно-нитритным методом [9]. Полученные данные обрабатывали статистически.

Исследования показали, что применение йода в виде иодида калия способствовало увеличению биомассы растений овса. Установлена зависимость между концентрацией йода в растворе иодида калия и биомассой, как при предпосевной обработке, так и при некорневом внесении (рисунок 1). В то же время в данные способы применения йода не способствовали увеличению высоты растений и длины корня растений.

Рис. 1. - Влияние йода на биомассу растений овса при а) намачивании и б) опрыскивании

Согласно данным, приведенным на рисунке 1, наибольшее увеличение массы растений при намачивании семян отмечалось при концентрации йода в растворе иодида калия равной 0,01%, а при некорневом внесении - при меньшей концентрации - 0,005%. При этом масса растения превышала уровень контроля соответственно на 41 и 16% в среднем за годы исследования. С увеличением концентрации йода в растворе Ы до 0,02% масса растений снижалась, но оставалась выше контроля.

Следует отметить, что не установлено четкой зависимости между дозой вносимого в почву йода и показателями роста и развития овса.

Таким образом, влияние йодсодержащих удобрений на биометрические показатели овса зависело от дозы, способа применения микроэлемента.

Ряд авторов необходимыми для жизнедеятельности организма считают не только элементы, входящие в состав ферментов и других высокоактивных биологических соединений, но и те, которые связаны с неспецифической активацией энзиматических систем, участвуют в метаболизме, входят в структурные компоненты клетки, осуществляют поддержание биологически активного конформационного состояния макромолекул, вызывают изменение электронной структуры молекулы субстрата. В свете такого представления можно сделать вполне определенный вывод о физиологической необходимости йода для роста и развития растений [10,11].

Согласно представленным выше данным, между дозами применения йода и показателями роста и развития существует тесная взаимосвязь, следовательно, представляет особый интерес накопление йода в растениях овса при различных способах применения микроэлемента [12,13].

Исследования показали, что наиболее интенсивно накапливается йод при предпосевной обработке семян.

2,5

2

5 1,5 о

>5

ф

га 1

Н

о.

ф

Ч

О

О 0,5

у = 63,886х + 0,796 R2 = 0,5919

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 Кнцентрация йода,%

се о

се

Н

а> Ч о О

<ч? кУ к?

^ ^ <г # # //////

Варианты опыта

а) содержание йода при намачивании семян

б) накопление йода при всех вариантах опыта

0

Рис. 2. Содержание йода в растениях овса

Как видно, из рисунка 2б все способы применения йода под овес способствуют накоплению микроэлемента. Максимальное накопление йода получено в опытах с предварительным намачиванием семян (282,4% - 352,8%). С увеличением концентрации йода наблюдается увеличение его содержание в растении. С целью прогноза содержания йода в зерне при предпосевной обработке раствором иодида калия согласно уравнениям,

представленным на рисунке 2а, установлен коэффициент интенсивности накопления микроэлемента - коэффициент «Ь», который составляет - 67,89. При некорневом поступлении микроэлемента его накопление было не столь интенсивное, однако также отмечалась прямая зависимость между дозами йода и его содержанием в растениях овса (уравнении 1):

у = 51,8х + 0,77, R2 = 0,51 (1) где у - содержание йода в растении, мкг/кг; х- концентрация йода в растворе при опрыскивании, %.

С позиции экологической безопасности в условиях эксперимента применение йода в качестве микроудобрения не способствует его накоплению его в растениях в дозах, опасных для животных и человека [12].

В условиях проведенного эксперимента в растении овса была исследована активность фермента каталазы. Каталаза относится к классу оксидоредуктаз, способствует чрезвычайно интенсивному разложению в растениях перекиси водорода на воду и молекулярный кислород. Роль каталазы в растениях заключается в том, что она разрушает ядовитую для клетки перекись водорода, образующуюся в процессе дыхания [14]. Если активность каталазы в тканях растений снижается, то это может служить показателем степени загрязнения окружающей среды ксенобиотиками. Активность каталазы определялась титриметрическим методом перманганатометрии [15].

Активность каталазы выражается в количестве Н202 израсходованной в результате действия фермента за 1 мин на 1 г сырой массы (мл Н202 /г*мин) [15].

Результаты наблюдения эксперимента представлены в таблице 1.

Таблица 1

Активность каталазы в растении овса

В мл H2O2 /г*мин

Активность каталазы Вода Обработка 0,01% раствором иодида калия Внесение йода в дозе 12 кг/га

Опрыскивание Намачивание

0,113 0,354 0,318 0,283

По результатам, полученным после проведения вегетационным опытов, можно судить о том, что растения овса по-разному отзываются на дозы и способы внесения иодида калия. Оптимальным способом обогащения овса является предварительное намачивание семян концентрацией 0,01% и опрыскиванием той же концентрацией.

Ссылки на источники:

1. Синдирева А.В. Влияние селена на показатели качества рапса ярового в условиях южной лесостепи Омской области / А. В. Синдирева // Вестник Бурятской ГСХА. 2011. - № 4. - С. 85-89.

2. Конарбаева Г.А. Влияние разных факторов на содержание йода в почвах Западной Сибири / Конарбаева Г.А., Смоленцев Б.А. // Материалы докладов VI съезда общества почвоведов им. В.В. Докучаева. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН. 2012. Кн. 1

3. Caffagni A. Iodine uptake and distribution in horticultural and fruit tree speties / Caffagni А., Pecchioni N., Meriggi P. and others // Italian Journal of Agronomi. - 2012. - V. 7:е32. - p. 229236.

4. Chun-Lai Hong. Transfer of iodine from soil to vegetables by applying exogenous iodine / Chun-Lai Hong, Huan-Xin Weng, Ya-Chao Qin and others // Agronomy for Sustainable Development. - 2008. - V. 28. - p. 575-583.

5. Яковлева Е.А..Об использовании йодных и борных удобрений на посевах риса

4

/Яковлева Е.А., Бондарева Т.Н., Шеуджен А.Х. // В сборнике: Научное обеспечение агропромышленного комплекса. Сборник статей по материалам IX Всероссийской конференции молодых ученых. 2016. - С. 62-64.

6. Ранделин. А. В. Влияние видовой и сортовой принадлежности семян на процесс биоконверсии йода / Ранделин. А. В., Злобина Е. Ю., Мосолова Н. И., и др. //Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции. Аграрный вестник Урала. - № 9 (115). - 2013 г. - С.. 12-14.

7. . Синдирева А.В.С Влияние селена и йода на показатели роста и развития зерновых культур / Синдирева А.В., Степанова О.В., Серебренникова А.А. // Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика. Материалы XI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (с международным участием) (г. Пермь, 14-15 ноября 2013 г.). Том 1. Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2-14. - С. 233-241.

8. Кашин В.К. Йод в объектах окружающей среды Забайкалья и эффективность обогащения им растений. Химия в интересах устойчивого развития. - 2008 . № 16. - С. 173182.

9. Проскурякова Г.Ф. Ускоренный вариант кинетического роданидно-нитритного метода определения микроколичеств йода в биологических объектах / Проскурякова Г.Ф., Никитина О Н.. // Агрохимия. 1976. - № 7. - С. 140-143.

10. Кашин В.К. Биогеохимия, фитофизиология и агрохимия йода /В.К. Кашин. - Л.: Наука, 1987.

- 260 с.

11. Шеуджен А. X. Биогеохимия / А. X. Шеуджен. - Майкоп: ГУРИПП «Адыгея», 2003. -1028 с.

12. Синдирева А.В. Экологическая оценка влияния йодсодержащих удобрений на урожайность яровой мягкой пшеницы в условиях южной лесостсепи Омской области / Синдирева А.В., Кекина Е.Г., Степанова О.В. // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии имени В.Р. Филиппова. - 2016. - № 1. - С. 41-47.

13.Синдирева А.В. Агрономическая и экологическая оценка эффективности применения йода под яровую пшеницу / Синдирева А.В., Степанова О.В., Шойкин О.Д., Серебренникова А.А. // Материалы национальной научно-практической конференции с международным участием «Экологические проблемы региона и пути их решения», проводимой в рамках Сибирского экологического форума «Эко-BOOM» (13 -15 октября 2016 г.) - 2016. - С. 318324.

14. Новиков Н.Н. Лабораторный практикум по биохимии растений./ Н.Н. Новиков, Т.В. Таразанова - М.: Мир, 2012.- 84 с.

15. Петров Б.А. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников./ Б.А. Петров, Н.Ф. Селиверстов. - Екатеринбург, 1998. - 79 с.

Anna Sindireva

Dосtor of Biological Sciences, Professor FSBEI HE Omsk SA U, Omsk

Olga Kurdumanova

Doctor of Pedagogical Sciences, Professor FSBEI HE OSPU

Olga Stepanova,

Graduate Student FSBEI HE Omsk SA U, Omsk

Irina Gilyazova

Candidate of Pedagogical Sciences, Associate Professor

FSBEI HE OSPU

Effect of Different Ways to Use Iodine on the Growth and the Chemical Composition

of Oat Plants

Abstract. To assess the iodine effect for the plant greenhouse trials are made to determine the effect of different concentrations of iodine-containing fertilizers for the intensity of the initial growth of the oats. The greenhouse trials were made in 2013-2015 in meadow chernozem soil. We used 3 types of iodine-containing micronutrients applications for cereals: presoaking, nonroot tilling (potassium iodide solutions with concentrations of 0,005, 0,01 and 0,02%), principal potassium iodide introduction (9, 12 and 15 kg/hectare). . The great influence iodine made for plant mass of oats, and we noticed the increase of this indicator for 16-41%. Iodine-containing fertilizer application increases iodine content in plants as comparing with background Keywords: iodine, biofortification, cereals, vegetative test, oat