Salaš, P. (ed): "Rostliny v podmínkách měnícího se klimatu". Lednice , Úroda, vědecká příloha, 2011, s , ISSN

Transkript

1 VLIV ANTISTRESOVÉHO PŘÍPRAVKU PENTAKEEP SUPER NA VYBRANÉ FYZIOLOGICKÉ PARAMETRY U DRUHU ALLIUM CEPA L. Influence of Antistress Agent Super on Selected Physiological Characteristics of Allium cepa L. 1 Jezdinský Aleš, 1 Petříková Kristína, 1 Pokluda Robert 1 Mendelova univerzita v Brně, Zahradnická fakulta v Lednici, Ústav zelinářství a květinářství Abstract Práce posuzuje vliv pomocného přípravku super na vybrané fyziologické charakteristiky u druhu Allium cepa L. Byly vybrány a sledovány parametry významně se podílející na kvalitativním výnosu dané plodiny intenzita fotosyntézy, stomatální vodivost, úroveň transpirace a efektivita využití vody. Experiment byl založen na víceúčelovém vědeckovýzkumném pracovišti Zahradnické fakulty v Lednici v polních podmínkách, kde byl sledován vliv ošetření přípravkem super. Ošetření bylo aplikováno ve formě postřiků ve čtyřech termínech v době intenzivního růstu rostlin. Byl sledován vliv antistresového přípravku super s účinnou složkou 5 - aminolevulové kyseliny (ALK) jako prekurzoru chlorofylu. Oba dva sledované roky (-) se termíny výrazně lišily a z pohledu pěstitelského byl zaznamenán zcela zásadní vliv nedostatečné půdní vláhy, která se projevila na špatném vzejití celého porostu, bez ohledu na varianty pokusu. Klíčová slova: super, fotosyntéza, transpirace, Allium cepa L. Abstract This study has analysed the Super (helping fertilizer) influence on the selected physiological characteristics of Allium cepa L. species. Parametres influencing the qualitative yield of Allium cepa L., e.g. photosynthesis intensity, stomatal conductance, level of transpiration and water management efficiency, have been selected and studied. The experiment was realized under field conditions on a multipurpose research workplace at the Faculty of Horticulture in Lednice. There was monitored the influence of treatment by super agent. The application of the super agent was realised in four different terms during the period of most intensive plant growth. The influence of antistress agent super containing 5-aminolevulacid as a chlorophyll precursor was analysed. Both the year and were very different, moreover from the grower s point of view there was found unsufficient humidity in spring, which negatively influenced the germination of Allium cepa L. in all studied variants. Key words: super, photosynthesis, transpiration, Allium cepa L. Úvod V současné době, kdy dochází k neustálým výkyvům vnějších podmínek prostředí, je zejména pěstování zeleniny na exponovaných stanovištích náročnější. Rostliny se měnícím podmínkám snaží různým způsobem odolávat a přizpůsobovat, ale míra adaptability vždy závisí na rostlinném druhu a úrovni a délce působení stresu. Nedílnou součástí procesů tvorby biomasy je sluneční záření, zejména fotosynteticky aktivní radiace, která vyvolává v rostlinných buňkách procesy fotosyntézy (Nátr, 1998). Intenzita fotosyntézy se přímou 170

2 měrou podílí na tvorbě biomasy a hospodářském výnosu. Dnes důležitým jevem, který výrazně ovlivňuje vlastnosti rostlin je zvyšující se koncentrace obsahu CO 2 což by mělo vést k zvýšení WUE, protože vzrůstající CO 2 vede k zavírání stomat bez snížení fotosyntézy. Morfologické a anatomické změny hustoty stomat tak jako následek na změny koncentrace CO 2 by měly ovlivnit WUE (Jones,1992). Četné výkyvy a rychlé změny počasí vedou ke snížení kvantity i kvality rostlinných komodit. Cibule kuchyňská má při pěstování zeleniny významné postavením ve světě (představuje ha sklizňové plochy (FAO, 2011) a na našem trhu a představuje plodinu, která patří stabilně k nejpěstovanějším zeleninám v ČR (Petříková a kol. 2006) se sklizňovou plochou 2296 ha (FAO, 2011). Přes velkou oblibu u konzumentů i pěstitelů jsou v poslední době s pěstováním problémy zejména díky nepříznivým vlivům vnějších klimatických podmínek, které se následně promítají do pěstební technologie a snižují kvalitativní i kvantitativní ukazatele výnosu. Ze všech abiotických faktorů, které výrazně omezují produktivitu rostlin je na prvním místě nedostatek vody (Gloser, Prášil, 1998; Larcher, 2003). V posledních letech se u nás na trhu objevil pomocný hnojivý přípravek super, který je v zahraničí hojně využíván a je označován jako hnojivá látka s účinnou složkou 5-amino-levulovou kyselinou (ALA), která je prekurzorem chlorofylu. Významně ovlivňuje schopnost rostlin absorbovat živiny a zvyšuje odolnost vůči stresovým podmínkám (Cosmo Seiwa, 2011). Cílem této práce bylo porovnat a vyhodnotit působení přípravku super na fyziologické parametry u druhu Allium cepa L. Materiál a metody Experimentální pokus byl založen v letech a na pozemku Zahradnické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Jako modelová rostlina byla vybrána cibule kuchyňská (Allium cepa) - odrůda Alice. Byla vyseta na experimentální plochy v termínech a 2.4. ve sponu 3 x 0,4 m. Rostliny byly vysety v jarních měsících a nebyly zavlažovány. Byly vystaveny přirozeným klimatickým prvkům. Pro vzejití využívaly aktuální vlhkost půdy a dále jen úhrny srážek. Pro tento experiment byl vybrán podpůrný přípravek super, který byl aplikován ve čtyřech termínech. Výrobcem je firma COSMO OIL CO., LTD. z Japonska. Přípravek super s hlavní složkou 5-amino-levulovou kyselinou, která je považována za unikátní prekurzor chlorofylu, zvyšuje syntézu chlorofylu, fotosyntetickou kapacitu a reguluje dýchání, podporuje schopnost rostlin absorbovat živiny. Varianty pokusu byly tvořeny kontrolními variantami a rostlinami ošetřenými přípravkem super v koncentraci 2% (0,5 l /ha / 2000 l vody). Pokus byl založen ve 4 opakováních. y aplikačních dávek experimentu: v roce : 1. dávka 23.5., 2. dávka 12.6., 3. dávka 3.7., 4 dávka ; v roce : 1. dávka 21.5., 2. dávka 4.6., 3. dávka 18.6., 4. dávka Měření byla uskutečněna v následujících termínech v jednotlivých letech: v roce : 1. termín 3. 7., 2. termín 8. 7., 3. termín ,4. termín ; v roce byly termíny následující:1. termín , 2. termín 6. 7., 3. termín , 4. termín K měření rychlosti fotosyntézy byl použit přenosný fotosyntetický přístroj LCpro+ s infračerveným analyzátorem a s listovou komůrkou. Pro srovnatelnost měřených veličin, byly vždy nastaveny stejné podmínky v listové komůrce. Teplota komůrky byla nastavena na 25 o C a hustota ozářenosti měřeného listu na 600 μmol m -2 s -1. Rostliny byly 171

3 měřeny ve čtyřech termínech, byla dodržena zásada výběru listů z 80 % vyvinutých. Měření jednotlivých fyziologických charakteristik probíhalo současně. Naměřené parametry byly dále zpracovány ve statistickém programu StatSoft - Statistika Cz verze 8.0. Průměrná teplota vzduchu a množství srážek v době trvání experimentu je znázorněno na grafech 1-4. V obou sledovaných letech experimentu (- ) se průměrná měsíční teplota a množství srážek a jejich rozložení liší. Celkový úhrn srážek nikterak nevybočuje z dlouhodobého normálu, pouze se mění četnost a množství srážek v jednotlivých měsících. V roce od března do srpna činil srážkový úhrn 269 mm a v roce byl 360 mm. Hlavní rozdíl byl zaznamenán v měsíci dubnu a červnu. Měsíc duben byl s nejnižším srážkovým úhrnem a měsíc červen se 109 mm srážek měsícem srážkově nejbohatším Průměrná měsíční teplota Teplota [ºC] Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Měsíc Graf 1. Průměrná měsíční teplota v experimentálním období Kumulatívni denní průměř teplot Teplota [ºC] Datum Graf 2. Kumulativní denní průměrná teplota v experimentálním období 172

4 Množství srážek [mm] Množství srážek 0 Březen Duben Květen Červen Červenec Srpen Měsíc Graf 3. Množství srážek v jednotlivých měsících Kumulatívni množství srážek Množství srážek [mm] Datum Graf 4. Kumulativní množství srážek v experimentálním období Částečné denní průměrné teploty a denní úhrny srážek před měřením jsou prezentovány v tabulce 1. Výsledky a diskuze Intenzita fotosyntézy z dvou let experimentu je prezentována v grafu 5-6. V roce nebyl nalezen příznivý účinek přípravku super na intenzitu fotosyntézy (ve všech termínech měření měly rostliny ošetřené přípravkem super významně nižší hodnoty intenzity fotosyntézy v porovnání s kontrolou). Nejvyšší hodnoty (6,63 4,83 μmol.m -2.s -1 ) v obou variantách byly naměřeny ve třetím termínu měření (22.07), a nejnižší průměrné hodnoty byly pozorovány v prvním a posledním termínu měření (1,66-3,16 3,34-4,50 μmol.m -2.s -1 ). V roce v každém termínu byly nalezeny rozdíly mezi variantami ve prospěch přípravku super. V prvních třech termínech byly rozdíly statisticky průkazné na hladině významnosti (p <5). V tomto roce - podobně jako v roce byly varianty ošetřené přípravkem super s nejvyšší průměrnou hodnotou (8,19 μmol.m -2.s -1 ), pozorované v poslední dekádě července, ale i v prvním termínu měření byly hodnoty intenzity fotosyntézy vysoké (7,18 μmol.m -2.s -1 ). U kontrolních variant byly také pozorovány nejvyšší hodnoty v prvním a třetím termínu měření (6,22 5,99 μmol.m -2.s -1 ). Nejnižší hodnoty (2,6-2,87 μmol.m - 2.s -1 ) byly zaznamenány v posledním termínu měření (což byly statisticky průkazně nejnižší hodnoty ze všech 4 termínů). 173

5 Tabulka 1. denní průměrná teplota a denní úhrn srážek před měřením. Experimentální rok: Experimentální rok: Datum Denní průměrná teplota Denní množství srážek Datum Denní průměrná teplota Denní množství srážek 1. termín , , , * 03.07* 03.07* 17.06* 17,8 2 termín , , ,3 2, * 08.07* 08.07* 06.07* 2 10,8 3. termín , ,1 8, ,2 9, * 22.07* 22.07* 25.07* 20,3 0,5 4. termín , , , * 06.08* 06.08* 08.08* 21,2 * = termín měření A v [μmol m -2 s -1 ] 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 Intenzita fotosyntézy, A v [μmol m -2 s -1 ] 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 Intenzita fotosyntézy, Graf 5. Intenzita fotosyntézy druhu Allium cepa L. v jednotlivých termínech v roce Graf 6. Intenzita fotosyntézy druhu Allium cepa L. v jednotlivých termínech v roce Úroveň transpirace - při sledování tohoto parametru, který naznačuje (Graf 7-8) byla tendence průběhu a vývoje dat obdobná jako u intenzity fotosyntézy a byl pozorován stejný trend. Nejvyšší hodnoty byly zjištěny ve třetí termín (v roce : 1,70-1,82 mmol.m -2.s -1, v roce : 1,70-2,2 mmol.m -2.s -1 ). V prvních dnech měsíce srpna byly také naměřeny nejnižší hodnoty než před 2 týdny. 174

6 E v [mmol m -2 s -1 ] 2,5 1,5 0,5 Úroveň transpirace, E v [mmol m -2 s -1 ] 2,5 1,5 0,5 Úroveň transpirace, Graf 7. Úroveň transpirace u druhu Allium cepa L. v jednotlivých termínech v roce Graf 8. Úroveň transpirace u druhu Allium cepa L. v jednotlivých termínech v roce V případě stomatální vodivosti byla rovněž pozorována stejná tendence vývoje. Nejpatrnější rozdíl byl zachycen v posledním termínu, kdy byly hodnoty stomatální nejnižší což naznačuje Graf Použití přípravku snížilo stomatální vodivost, ve druhém roce ve 3. termínu průkazně zvýšil, zatímco v dalších termínech měření se vliv neprojevil. Rovněž v tomto parametru byly nejvyšší zjištěné hodnoty ve třetím termínu měření v obou letech (v roce : 0,17-0,21 mol.m -2.s -1, v roce : 0,9-0,28 mol.m -2.s -1 ). Gs v [mol m -2 s -1 ] 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 5 Stomatální vodivost, Gs v [mol m -2 s -1 ] 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 5 Stomatální vodivost, Graf 9. Stomatální vodivost u druhu Allium cepa L.v jednotlivých termínech v roce Graf 10. Stomatální vodivost u druhu Allium cepa L.v jednotlivých termínech v roce Při porovnání meteorologických údajů a naměřených hodnot úhrnů srážek v bezprostředních termínech před měřením, je vidět že v případě každého předcházejícího parametru (3), z 8 termínů měření jsou pozorovány vyšší hodnoty tam, kde v posledních 3 dnech před měřením byly prokazatelně zaznamenané srážky. V roce byl srážkový úhrn před 3. termínem: 6,5 mm srážek a v roce, před 1. termínem byl úhrn: 9 mm srážek a před 3. em dokonce: 17,3 mm). Před ostatními termíny měření, a tři dny před, byl úhrn srážek zanedbatelný nebo nulový, tato půda byla téměř suchá, a z naměřených fyziologických dat je u rostlin patrný pokles fyziologických parametrů. Tento účinek byl několikrát potvrzen v odborné literatuře v případě jiných druhů rostlin (Zlatev,Yordanov, 2004; Flexas et el., ) a může nastiňovat problémy při technologii produkce a výroby cibule bez doplňkové závlahy. V případě této rostliny je efekt znásoben z důvodů mělké kořenové soustavy u sledovaného druhu (Maynard, Hochmuth, 2007). 175

7 Snížení hodnoty v porovnání mezi 3. a 4. termínem v obou letech může být způsobeno ukončováním vegetativního růstu a přechod k dormativnímu stádiu u této plodiny. Zkoumaná efektivita využití vody (Graf 11-12) byla výrazná v roce (který byl teplejším a zároveň vlhčím než rok ) a hodnoty byly vyšší. Nejvyšší hodnoty byly zjištěny v prvním termínu měření roku. WUE [10-3 ] 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 1,5 0,5 Efektivita využití vody, WUE [10-3 ] 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 1,5 0,5 Efektivita využití vody, Graf 11. Efektivita využití vody u druhu Allium cepa L. v jednotlivých termínech v roce Graf 12. Efektivita využití vody u druhu Allium cepa L. v jednotlivých termínech v roce Závěr Většina autorů uvádí, že rychlost fotosyntézy je ovlivňována řadou vnějších faktorů. Interpretace výsledků u sledovaných rostlin v měnícím se klimatu je způsobena i odlišnými nároky jednotlivých rostlin, druhy či popřípadě kultivary (Nátr, 1998). Tak, jak uvádí většina autorů zabývajících se studiem fotosyntézy v rostlinách, je reakce na stresové podmínky přímo závislá na intenzitě působení délce, typu nepříznivých podmínek, stupni vývoje rostliny, konkrétním čase a denním biorytmu rostlin. Proto jsou tyto vztahy velice komplikovaně definovatelné a jejich bližší specifikace si zaslouží hlubší studium. Podle výsledků experimentu, který probíhal v letech nebyl zaznamenán zřetelný vliv tohoto přípravku na fyziologické parametry. V chladnějším období, kdy množství srážek bylo nižší, použití tohoto přípravku jako antistresové látky v doporučeném množství a aplikovaném dle zásad výrobce nebylo potvrzeno. V teplejších, a na srážky příznivějších letech, může super zvýšit intenzitu fotosyntézy, úroveň transpirace či stomatální vodivost. Určitě je nutné z hlediska tak citlivého aparátu jako je fotosyntéza rostlin brát ve zřetel, že k vyvození exaktních závěrů je nutné provést další experimenty související s termíny aplikace, celkovou aplikační dávkou přípravku a nezbytnou aplikací hnojiva. Japonský výrobce doporučuje tento přípravek aktivovat s přidáním některého hnojiva a následně dojde k viditelnému zvýšení fotosyntézy i celkovému znásobení hospodářského výnosu. Tento experiment, ale byl postaven na využití tohoto přípravku, který v podmínkách bez závlahy pomůže ošetřeným rostlinám tyto negativní vlivy prostředí odvrátit. Zkušenosti z měření fotosyntetických ukazatelů prokázaly, že intenzita fotosyntézy, transpirace a stomatální vodivost jsou přímo závislé na aktuálním stavu a zásobeností rostliny a půdy vodou. Byl prokázán negativní vliv sucha na intenzitu fotosyntézy u pěstované plodiny Allium cepa L. 176

8 Dedikace Práce byla podpořena grantem Zvýšení odolnosti zeleniny k vodnímu stresu č. QH81110 NAZV MZe ČR Použitá literatura 1) COSMO SEIWA. -super. [online], 2011, last modifield in 2007 [cit ]. Dostupný z WWW: /index.html. 2) FAO (FOOD AND AGRICULTURE ORGANIZATION OF THE UNITED NATIONS) statistics. FAOSTAT database. [online] 2011, [cit ]. Dostupný z WWW: faostat.fao.org/site/567/desktopdefault.aspx?pageid=567#ancor. 3) FLEXAS J., RIBAS-CARBÓ M., DIAZ-ESPEJO A., GALMÉS J., MEDRANO H. Mesophyll conductance to CO 2 : current knowledge and future prospects. Plant Cell Environment., vol. 31, no. 5, s ISSN ) GLOSER, J., PRÁŠIL, I. Fyziologie stresu. In: Procházka, S., Macháčková, I., Krekule, J., Šebánek, J. et al. Fyziologie rostlin. Academia, Praha. 1998, s ISBN ) JONES, H.G. Pants and Microclimate: A Quantitative Approach to Environmental Plant Physiology. 2. vyd. Press Syndicate of the University of Cambridge, Cambridge. 1992, s. 428, ISBN: ) LARCHER, W. Physiological plant ecology. Ecophysiology and stress physiology of functional groups. 4 th edition. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2003, 513 s. ISBN ) MAYNARD, D.N., HOCHMUTH, G.J. Knott s Handbook for vegetable growers. 5th edition. John Wiley & Sons Inc., Hoboken, 2007, 621 s. ISBN: ) NÁTR, L. Fotosyntéza. In: Procházka, S., Macháčková, I., Krekule, J., Šebánek, J. et al.: Fyziologie rostlin. Academia, Praha, 1998, s ISBN ) PETŘÍKOVÁ, K., et al. Zelenina: pěstování ekonomika prodej. Profi Press, s.r.o., Praha : 240 s. ISBN ) ZLATEV, Z., YORDANOV, I.T. Effects of soil drought on photosynthesis and chlorophyll fluorescence in bean plants. Bulgarian Journal of Plant Physiology. 2004, vol. 30, no. 3-4, s ISSN Kontaktní adresa Ing. Aleš Jezdinský, Ph.D. Mendelova univerzita v Brně, Zahradnická fakulta, Ústav zelinářství a květinářství, Valtická 337, Lednice. 177