Janusz Podleśny
Zakład Uprawy Roślin Pastewnych,
Instytut Uprawy NawoŜenia i Gleboznawstwa - Państwowy Instytut Badawczy w Puławach
Wstęp
Rośliny strączkowe, w tym zwłaszcza bobik, charakteryzuje duŜa wraŜliwość na niedobór opadów w okresie wegetacji. Szczególnie duŜa wraŜliwość roślin na stres suszy występuje w okresie kwitnienia i zawiązywania strąków. Brak dostępnej wody dla roślin powoduje zrzucanie zawiązków pąków kwiatowych i kwiatów jeszcze przed zapłodnieniem, a w późniejszym terminie takŜe strąków, co ma bardzo duŜy wpływ na wielkość plonu nasion [JASIŃSKA,KOTECKI 1993], w konsekwencji bobik - bardzo cenna roślina białkowa, jest gatunkiem plonującym bardzo zmiennie w latach. DuŜa zawodność plonowania oraz stosunkowo długi okres wegetacji są głównymi przyczynami niezbyt duŜego zainteresowania jego uprawą. MoŜna przypuszczać, Ŝe susza występująca w okresie kwitnienia i zawiązywania strąków powoduje nie tylko zniŜkę plonu ale takŜe zmienia jego skład chemiczny, w tym zwłaszcza zawartość białka w nasionach.
Celem badań było określenie wpływu niedoboru wody występującego w okresie kwitnienia i zawiązywania strąków na plon i skład chemiczny nasion dwóch zróŜnicowanych morfologicznie genotypów bobiku.
Materiał i metody
Badania prowadzono w latach 2004-2005, w hali wegetacyjnej Instytutu Uprawy NawoŜenia i Gleboznawstwa w Puławach, w wazonach Mitscherlicha zawierających mieszaninę 5 kg ziemi ogrodowej i 2 kg piasku. Czynnikiem I rzędu były dwa genotypy bobiku: Nadwiślański - typ tradycyjny i Tim - typ samokończący, a czynnikiem II rzędu wilgotność podłoŜa: 30, 50 i 70% polowej pojemności wodnej (ppw), zróŜnicowana w okresie od początku kwitnienia do dojrzewania roślin. Do okresu tworzenia pąków kwiatowych wilgotność podłoŜa we wszystkich wazonach utrzymywano na poziomie 50% ppw.
Do kaŜdego wazonu wysiewano po 10 nasion, a następnie po wschodach dokonywano przerywki pozostawiając po 5 roślin w wazonie. Zastosowano następujące nawoŜenie (g/wazon): 0,1 - N oraz 1,1 - P i 1,4 - K. Nawozy podawano w formie płynnej podczas podlewania, w dwóch terminach - po wschodach i w fazie 1-2 liści. W okresie wegetacji prowadzono szczegółowe obserwacje wzrostu i rozwoju roślin. Aby oznaczyć dynamikę tworzenia plonu nasion oraz zmian ich składu chemicznego
J. Podleśny 214
przeprowadzono zbiór roślin w 3 terminach: T1, T2, T3 (tab. 1). Fazy rozwojowe zbieranych roślin określono w skali BBA [GĄSOWSKI,OSTROWSKA 1993].
Tabela 1; Table 1 Zbiory i fazy rozwojowe roślin
Plant harvests and development stages Zbiór
Harvest
Dni po siewie Days after
sowing
Fazy rozwojowe roślin Development stages of plants
T1 84 zawiązywanie strąków i początek wypełniania nasion, wysokość roślin około 70 cm pod setting and beginning of seed filling, height of plants about 70 cm
(BBA-70)
T2 98 pełnia wypełniania nasion, zahamowanie wzrostu, rośliny osiągnęły wysokość około 75 cm
full seed filling, growth retardation, height of plants about 75 cm (BBA-78) T3 126 dojrzałość pełna nasion, około 90-95% strąków poczerniałych, wilgotność
nasion około 15%
full maturity of seeds, about 90-95% of blackened pods, seeds moisture about 15%
(BBA-92)
W czasie kaŜdego zbioru określano plon i cechy jego struktury: liczbę strąków, liczbę nasion, masę nasion i ich wilgotność. Wykonano równieŜ analizę chemiczną nasion określając zawartość: białka, tłuszczu, włókna, związków bezazotowych wy-ciągowych (BAW), popiołu, P i K. Wyniki badań stanowiące średnie z 3 wazonów opracowano statystycznie metodą analizy wariancji, posługując się półprzedziałem ufności Tukeya przy poziomie istotności α = 0,05.
Wyniki i dyskusja
Wschody obydwu odmian bobiku były równomierne i wystąpiły w roku 2004 po 10, a w roku 2005 po 14 dniach od wysiewu. Kilkudniowe opóźnienie wschodów w roku 2005 spowodowane było duŜymi spadkami temperatury w okresie siew-wschody.
ObniŜenie wilgotności podłoŜa znacznie ograniczyło wysokość roślin oraz przyspieszyło rozwój generatywny bobiku. Rośliny rosnące w warunkach 30% ppw zakwitały około 3-4 dni wcześniej niŜ rośliny rosnące na podłoŜu o wilgotności 50 i 70% ppw. Wcześniejsze zakwitanie roślin rosnących w warunkach stresu powodowanego wzajemną konkurencją o wodę, światło i składniki pokarmowe obserwowali takŜe KOTECKI [1990] i PODLEŚNY [1994] w odniesieniu do innych gatunków roślin uprawnych. Niedobór wody w glebie wpływał niekorzystnie na dynamikę gromadzenia masy nasion obydwu odmian bobiku (rys. 1, 2). Ujemny wpływ ograniczenia wilgotności gleby w odniesieniu do wielkości plonu widoczny był juŜ w początkowym okresie wypełniania nasion. Jednak największa róŜnica w plonie nasion uzyskanym z roślin rosnących na glebie najbardziej wilgotnej i najsuchszej wystąpiła w okresie dojrzałości pełnej.
WPŁYW STRESU SUSZY NA PLON NASION ... 215
Rys. 1. Plon nasion bobiku odmiany Nadwiślański w zaleŜności od wilgotności gleby Fig. 1. Yield of faba bean seeds cv. Nadwiślański depending on soil moisture
Rys. 2. Plon nasion bobiku odmiany Tim w zaleŜności od wilgotności gleby Fig. 2. Yield of faba bean seeds cv. Tim depending on soil moisture
Susza znacznie bardziej ograniczała przyrost plonu nasion bobiku odmiany Tim - typ samokończący niŜ odmiany Nadwiślański - typ tradycyjny (rys. 1, 2). W przypadku bobiku odmiany Nadwiślański ograniczenie wilgotności gleby do 30% ppw wpłynęło na zmniejszenie plonu nasion bobiku w stosunku do uprawianego na glebie o wilgotności 50 i 70% ppw odpowiednio o: 20,1 i 43,3%. Dla odmiany Tim wartość tych wskaźników wynosiła: 45,5 i 72,7%. Większa wraŜliwość na suszę samokończących odmian bobiku i łubinu białego w porównaniu z odmianami tradycyjnymi wynika
0 10 20 30 40 50 60 70
T1 T2 T3 NIR; LSD
30 50 70
termin zbioru; harvest date Plon nasion (g/wazon) Yield of seeds (g per pot)
wilgotność gleby; soil moisture (%):
0 10 20 30 40 50 60 70
T1 T2 T3 NIR; LSD
30 50 70
termin zbioru; harvest date Plon nasion (g/wazon) Yield of seeds (g per pot)
wilgotność gleby; soil moisture (%):
J. Podleśny 216
najprawdopodobniej z mniejszego stosunku masy korzeniowej do masy części nadziemnej [PODLEŚNY 2001;PODLEŚNY,PODLEŚNA 2003], który w duŜym stopniu decyduje o odporności roślin na stres suszy[GRZESIAK i in. 1997]. Dlatego parametr S : R jest często uwzględniany w hodowli odmian o zwiększonej odporności na suszę [HURD 1974;
TARDIEU,KATERJI 1991]. Większa wraŜliwość odmian samokończących niŜ tradycyjnych na niedobór wody w glebie nie jest jednak prawidłowością odnoszącą się do wszystkich gatunków roślin strączkowych. Z badań BIENIASZEWSKIEGO [2003a] wynika bowiem, Ŝe niektóre samokończące odmiany łubinu Ŝółtego są bardziej odporne na suszę niŜ odmiany tradycyjne.
Wilgotność gleby miała wpływ na skład chemiczny nasion bobiku (tab. 2).
Nasiona pochodzące z roślin rosnących na glebie wilgotniejszej zawierały mniej białka, włókna, popiołu oraz fosforu i potasu, a więcej tłuszczu. Uzyskane rezultaty znajdują potwierdzenie w badaniach BIENIASZEWSKIEGO i in. [2003b] oraz MICHAŁKA i BOROWSKIEGO
[2006], w których wykazano podobne zaleŜności pomiędzy składem chemicznym a wilgotnością gleby w uprawie łubinu Ŝółtego i soi spowodowane niedoborem wody w glebie. Stwierdzono mniejsze róŜnice międzyodmianowe w odniesieniu do składu chemicznego nasion. Były one niewielkie i dotyczyły jedynie zawartości tłuszczu i włókna w nasionach. Konsekwencją zmian wielkości plonu nasion i ich składu chemicznego na skutek niedoboru wody w glebie było zróŜnicowanie plonu białka nasion bobiku (rys. 3, 4).
Tabela 2; Table 2 Skład chemiczny nasion bobiku (% s.m.)
Chemical composition of faba bean seeds (% DM) columns marked with the same letters do not differ significantly (α = 0.05)
Największy plon białka uzyskano z obiektów, w których bobik uprawiany był na glebie najbardziej wilgotnej. RóŜnice w wielkości plonu tego składnika w zaleŜności od wilgotności gleby były najbardziej widoczne w okresie dojrzewania. Niedobór wody w glebie znacznie bardziej ograniczał plon białka odmiany Tim niŜ odmiany Nadwiślański. W przypadku bobiku odmiany Nadwiślański ograniczenie wilgotności gleby do 30% ppw spowodowało zmniejszenie plonu białka w stosunku do bobiku rosnącego na glebie o wilgotności 50 i 70% ppw odpowiednio o: 17,1 i 26,3%,
WPŁYW STRESU SUSZY NA PLON NASION ... 217 natomiast wartość tych wskaźników w odniesieniu do odmiany Tim wynosiła: 42,1 i 113,8%. Plon białka uwarunkowany był wielkością plonu nasion, bowiem zawartość białka w nasionach obydwu odmian była bardzo podobna. Z tego względu bobik odmiany Nadwiślański uprawiany na wszystkich poziomów wilgotności gleby dostarczał większych plonów białka niŜ bobik odmiany Tim.
Rys. 3. Plon białka nasion bobiku odmiany Nadwiślański w zaleŜności od wilgotności gleby Fig. 3. Protein yield of faba bean seeds cv. Nadwiślański depending on soil moisture
Rys. 4. Plon białka nasion bobiku odmiany Tim w zaleŜności od wilgotności gleby Fig. 4. Protein yield of faba bean seeds cv. Tim depending on soil moisture
0 5 10 15 20
T1 T2 T3
30 ( y1) 50 (y2) 70 (y3)
termin zbioru; harvest date Plon białka (g/wazon) Yield of protein (g per pot)
wilgotność gleby; soil moisture (%):
y1 = 5,51x - 4,48333 R2 = 0,89 y2 = 6,48x - 5,36667 R2 = 0,84 y3 = 8,24x - 7,05115 R2 = 0,88
0 5 10 15 20
T1 T2 T3
30 (y1) 50 (y2) 70 (y3)
termin zbioru; harvest date Masa nasion (g per plant) Weight of seeds (g/rośl.)
wilgotność gleby; soil moisture (%):
y1 = 3,575x - 2,7515 R2 = 0,92 y2 = 4,914x - 3,6567 R2 = 0,88 y3 = 7,625x - 7,0971 R2 = 0,86
J. Podleśny 218
Podsumowanie
1. Niedobór wody w glebie wpływa niekorzystnie na dynamikę gromadzenia masy nasion obydwu odmian bobiku, w większym stopniu ograniczając przyrost plonu nasion bobiku odmiany Tim - typ samokończący niŜ odmiany Nadwiślański - typ tradycyjny. Ten niekorzystny wpływ wilgotności zaznacza się juŜ w początkowym okresie wypełniania nasion ale najbardziej uwidocznia się w okresie pełnej dojrzałości roślin.
2. Nasiona bobiku pochodzące z roślin rosnących w warunkach mniejszej wil-gotności gleby zawierają więcej białka, włókna i popiołu, a mniej tłuszczu, w porównaniu do nasion zebranych z roślin uprawianych na glebie bardziej wilgotnej. Wraz z obniŜaniem zawartości wody w glebie zwiększa się równieŜ zawartość fosforu i potasu w nasionach.
3. Plon białka uwarunkowany jest wielkością plonu nasion, bowiem zawartość białka w nasionach obydwu odmian jest bardzo podobna. Z tego względu bobik odmiany Nadwiślański moŜe dostarczać większych plonów białka niŜ bobik odmiany Tim - niezaleŜnie od wilgotności gleby.
Literatura
BIENIASZEWSKI T.,FORDOŃSKI G.,KUROWSKI T.,SZWEJKOWSKI Z. 2003a. Wpływ poziomu wilgotności gleby na wzrost i plonowanie tradycyjnych i samokończących form łubinu Ŝółtego. Cz. I. Wzrost, rozwój i zdrowotność roślin. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 495:
95-106.
BIENIASZEWSKI T.,FORDOŃSKI G.,LAHUTA L.,KRZEBIETKE S.,śARCZYŃSKI P.2003b. Wpływ poziomu wilgotności gleby na wzrost i plonowanie tradycyjnych i samokończących form łubinu Ŝółtego. Cz. II. Skład chemiczny nasion. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 495:
107-119.
GĄSOWSKI A.,OSTROWSKA D. 1993. Klucz do oznaczania stadiów rozwojowych niektórych gatunków roślin rolniczych. SGGW Warszawa: 60-62.
GRZESIAK S.,FILEK W.,GRZESIAK M.1997. Effect of water stress on the root growth of different drought tolerance cultivars of legume species. International Scientific Meeting
„Ecophysiological aspacts of plant responses to stress factors”. Kraków, 12-14.06.1997:
63-68.
HURD E.A.1974. Can we breed for drought resistance, w: Drought injury and resistance in crops. Larson K.L., Eastin J.D. (Eds), Crop Science Society of America: 77-88.
JASIŃSKA Z.,KOTECKI A.1993. Rośliny strączkowe. PWN Warszawa: 206 ss.
KOTECKI A. 1990. Wpływ składu gatunkowego oraz zróŜnicowanego udziału kompo-nentów w mieszankach na plon nasion peluszki uprawianej w róŜnych warunkach glebowych. Rozprawa habilitacyjna, AR Wrocław.
MICHAŁEK S., BOROWSKI E. 2006. Plonowanie oraz zawartość tłuszczu, kwasów tłusz-czowych i białka w nasionach krajowych odmian soi w warunkach suszy. Acta Agrophysica 8(2): 459-472.
PODLEŚNY J.1994. MoŜliwości zmniejszenia strat nasion grochu poprzez zastosowanie rośliny podporowej i róŜnych sposobów zbioru. Seria R, 318, IUNG Puławy: 1-71.
PODLEŚNY J. 2001. The effect of drought on the development and yielding of two different
WPŁYW STRESU SUSZY NA PLON NASION ... 219 varieties of the fodder broad bean (Vicia faba minor). J. Applied Genetics 42(3):
283-287.
PODLEŚNY J.,PODLEŚNA A.2003. Wpływ róŜnych poziomów wilgotności gleby na rozwój i plonowanie dwóch genotypów łubinu białego (Lupinus albus L.). Biul. IHAR 228:
315-322.
TARDIEU F.,KATERJI N.1991. Plant response to soil water reserve: consequences of the root system environment. Irrigation Sci. 12: 145-152.
Słowa kluczowe: bobik, stres suszy, rozwój roślin, plon nasion, plon białka, skład chemiczny
Streszczenie
Badania prowadzono w Instytucie Uprawy NawoŜenia i Gleboznawstwa w Puławach, w wazonach Mitscherlicha. Czynnikiem I rzędu były dwa genotypy bobiku:
Nadwiślański - typ tradycyjny i Tim - typ samokończący, a czynnikiem II rzędu była wilgotność gleby: 30, 50 i 70% ppw, którą zróŜnicowano w okresie kwitnienie-dojrzewanie. Zmniejszenie zawartości wody w glebie silnie ograniczało plon nasion i białka obydwu odmian bobiku. Bobik odmiany Tim był bardziej wraŜliwy na niedobór wody w glebie niŜ odmiana Nadwiślański.
THE EFFECT OF SOIL DROUGHT ON THE YIELD OF SEEDS
AND PROTEIN OF TWO GENOTYPES OF FABA BEAN
Janusz Podleśny
Department of Forage Crop Production, Institute of Soil Science and Plant Cultivation -
National Research Institute, Puławy
Key words: faba bean, drought stress, plant development, yield of seeds, yield of protein, chemical composition
Summary
The study was conducted in Mitscherlich pots at Institute of Soil Science and Plant Cultivation in Puławy. The first row factor in this experiment were two morphologically different cultivars of faba bean: Nadwiślański - traditional type and Tim - determinate type, and the second row factor was soil moisture: 30, 50 and 70%
field water capacity, which was differentiated in the period from flowering to maturity.
A decreased water content of the soil greatly reduced both the yield of seeds and protein of faba bean. Faba bean cv. Tim was more susceptible to water deficit in the soil than was cv. Nadwiślański.
J. Podleśny 220
Doc. dr hab. Janusz Podleśny Zakład Uprawy Roślin Pastewnych
Instytut Uprawy NawoŜenia i Gleboznawstwa Państwowy Instytut Badawczy
ul. Czartoryskich 8 24-100 PUŁAWY
e-mail: jp@iung.pulawy.pl
ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2008 z. 524: 221-230