Energia i zdolność kiełkowania Triticum aestivum i Hordeum vulgare w zależności od potencjału allelopatycznego wodnych wyciągów z Galium aparine

(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, 20-950 Lublin1, skr. poczt. 158, tel. (81) 4456678,

e-mail: piotr.kraska@ar.lublin.pl

EWA KWIECI SKA-POPPE, PIOTR KRASKA, EDWARD PAŁYS

Energia i zdolno kiełkowania Triticum aestivum i Hordeum

vulgare w zale no ci od potencjału allelopatycznego

wodnych wyci gów 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 wyci gów z Galium aparine na energi , zdolno kiełkowania oraz długo korzenia zarodkowego i pierwszego li cia pszenicy ozimej odmiany ‘Turnia’ i j czmienia jarego odmiany ‘Rataj’. Do wiadczenie przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, na płytkach Petriego. Badano wpływ trzech st e wodnych wyci -gów sporz dzonych z suchej oraz wie ej masy nadziemnych cz ci ro liny. Obiekt kontrolny stanowiły szalki podlewane wod destylowan .

Wyci gi wodne, które zostały sporz dzone z suchej i wie ej masy Galium aparine zmniej-szały zdolno i energi kiełkowania pszenicy ozimej i j czmienia jarego wprost proporcjonalnie do wzrostu st enia. Wy sze st enia wyci gów w istotnie wi kszym stopniu hamowały wzrost pierwszego li cia i korzonków zarodkowych obu gatunków. Wodne wyci gi ze wie ej masy Galium aparine o najni szym st eniu stymulowały wzrost pierwszego li cia i korzonków zarod-kowych badanych zbó . Wyci gi sporz dzone ze wie ej masy Galium aparine w istotnie wi k-szym stopniu skracały długo korzenia zarodkowego j czmienia jarego ni pszenicy ozimej. Słowa kluczowe: allelopatia, wodne wyci gi, Galium aparine, pszenica ozima, j czmie

WST P

Współzawodnictwo o substancje pokarmowe, wiatło i wod wyja nia mechanizm współ ycia chwastów i ro lin uprawnych, nie daje jednak pełnego obrazu. Istotne jest tak e wzajemne oddziaływanie ro lin za po rednictwem biologicznie aktywnych alle-lozwi zków wytwarzanych przez ywe lub rozkładaj ce si tkanki ro lin [Zieli ska 1986, Duer 1996].

(2)

Zjawisko allelopatii odgrywa du a rol w produkcji ro linnej. wiadcz o tym wy-niki wielu przeprowadzonych bada , wykazuj ce wpływ chwastów na ro liny uprawne [Bastek i in. 1962]. Poznanie tego zjawiska mo e mie praktyczne znaczenie z punktu widzenia wzajemnego współ ycia ro lin uprawnych i chwastów oraz odchwaszczaj ce-go oddziaływania ro lin uprawnych [Stupnicka-Rodzynkiewicz 1970, Bhowmik i In-derjit 2003, Mashkovska i in.2004].

Oddziaływania allelopatyczne mi dzy ro linami ujawniaj si ju na etapie kiełko-wania, równoczesne kiełkowanie lub dodatek wyci gów z ziarna zbó lub wyci gów z chwastów maj wpływ na zdolno kiełkowania ro lin testowych [Nowi ski 1961, Jaskulski i Rudnicki 1994]. Duer [1996] odnotowała, e biomasa m.in. Galium aparine

jest potencjalnym ródłem biologicznie aktywnych substancji, które w zale no ci od koncentracji oraz warunków, w jakich przeprowadzono biotesty, hamowały lub stymu-lowały kiełkowanie i wzrost siewek pszenicy.

Celem bada była ocena działania wodnych wyci gów z Galium aparine na energi , zdolno kiełkowania oraz długo korzenia zarodkowego i pierwszego li cia pszenicy ozimej odmiany ‘Turnia’ i j czmienia jarego odmiany ‘Rataj’.

MATERIAŁ I METODY

Nasiona kiełkowano na podło u zło onym z dwóch warstw bibuły filtracyjnej, na szalkach Petriego o rednicy 10 cm. Ziarniaki zbó wysiewano po 50 sztuk na szalk . Bibuł nas czano 20 ml odpowiedniego wyci gu z suchej lub wie ej masy nadziem-nych cz ci chwastu, a nast pnie podlewano codziennie 10 ml roztworu ka d szalk . W badaniach wykorzystano wodne wyci gi sporz dzone z 2, 4 i 8 g suchej oraz wie ej masy nadziemnych cz ci ro liny (w 8 głównej fazie rozwojowej wg skali BBCH) [Adamczewski i Matysiak 2002] 100 ml wody destylowanej. Obiekty kontrolne podle-wano wod destylowan . Do wiadczenie przeprowadzono w dwóch niezale nych se-riach po 5 powtórze . W pomieszczeniu utrzymywano temperatur pokojow .

Po 4 dobach oceniano energi kiełkowania. Na siewkach zbó po o miu dniach okre lono długo pierwszego li cia i najdłu szego korzenia zarodkowego. Długo okresu kiełkowania była zgodna z Polsk Norm PN-R-65950:1994, przewidzian do oceny zdolno ci kiełkowania ziarniaków, która wynosiła 8 dób.

Wyniki opracowano statystycznie metod analizy wariancji. Ró nice mi dzy red-nimi oceniano testem Tuckeya. Wyniki bada dotycz ce energii oraz zdolno ci kiełko-wania transformowano funkcj arcsin x.

WYNIKI I DYSKUSJA

W zale no ci od zastosowanego st enia, wodny wyci g sporz dzony z suchej masy Galium aparine istotnie ró nicował długo korzeni zarodkowych badanych gatunków ro lin. Najwy sze st enie D w istotnie najwi kszym stopniu wpływało na skracanie długo ci korzeni zarodkowych w porównaniu z kontrol i pozostałymi st eniami. Jed-nocze nie długo korzeni zarodkowych w obiekcie B i C były istotnie mniejsze w po-równaniu z kontrol (rys. 1).

(3)

Długo korzenia zarodkowego badanych gatunków ro lin była istotnie ró nicowana w zale no ci od u ytego st enia wyci gu wodnego, sporz dzonego ze wie ej masy Galium aparine. W istotnie wi kszym stopniu nast powało skrócenie korzeni zarodko-wych j czmienia jarego ni pszenicy ozimej. Najwi ksza długo systemu korzeniowego u obu gatunków zbó wyst piła przy st eniu B, natomiast przy zwi kszaniu st enia (C i D) nast piło wyra ne skracanie systemu korzeniowego w porównaniu z kontrol (rys. 2).

*_{Obja nienia patrz tab. 1. – Explanations see tab. 1.}

Rys. 1. Długo korzenia zarodkowego pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wyci giem z suchej masy Galium aparine (w cm)

Fig. 1. The rootlet length of winter wheat and spring barley watered with extract from Galium aparine dry mass (in cm)

Podobne zale no ci zanotował Jaskulski [1999], który w swoich badaniach stosował

m.in. ekstrakty z przytulii czepnej i stwierdził, e niskie st enie ekstraktów z p dów chwastów stymulowało wzrost siewek j czmienia, a dla pszenicy było oboj tne. Inhibi-cyjnie na wzrost siewek obu zbó wpływały wy sze st enia ekstraktów. Równie Duer [1996] zaobserwowała stymulacyjny wpływ wyci gów wodnych z Galium aparine o niskich st eniach na wzrost koleoptyla i korzeni zarodkowych pszenicy.

Wodny wyci g sporz dzony z suchej masy Galium aparine istotnie ró nicował dłu-go pierwszych li ci badanych gatunków ro lin zarówno pszenicy ozimej, jak i j cz-mienia jarego. Najwy sze st enie (D) w istotnie najwi kszym stopniu wpływało na skracanie długo ci p du w porównaniu do pozostałych st e (rys. 3).

W obiektach podlewanych ekstraktem ze wie ej masy Galium aparine istotnie najwi k-sze skrócenie długo ci pierwk-szego li cia wyst piło przy stosowaniu najwy k-szego st enia (D). Wi ksze długo ci pierwszego li cia zaobserwowano przy st eniu najni szym (B), w porów-naniu z kontrol , co mo e wskazywa na stymuluj ce oddziaływanie wyci gu (rys. 4).

Wyniki bada nad oddziaływaniem wodnych ekstraktów z przytulii na kiełkowanie j cz-mienia i pszenicy potwierdziły informacje Oleszka [1996] wskazuj ce, e niewielki udział niektórych chwastów w łanie ro liny uprawnej mo e wpływa korzystnie na jej wzrost.

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 A* B C D NIR 0,05 LSD0.05 St enie wyci gu – Extract concentrations

D łu go k or ze ni a – L en gh t r oo t cm

(4)

*_{Obja nienia patrz tab. 1. – Explanations see tab. 1.}**_NIR

0,05 mi dzy st eniami – LSD0.05 – between

concen-trations of extract; ***_NIR

0,05 mi dzy gatunkami– LSD0.05 – between species

Rys. 2. Długo korzenia zarodkowego pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wyci giem ze wie ej masy Galium aparine (w cm)

Fig. 2. The rootlet length of winter wheat and spring barley watered with extract from Galium aparine fresh mass (in cm)

Rys. 3. Długo pierwszego li cia pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wodnym wyci giem z suchej masy Galium aparine (w cm)

Fig. 3. The first leaf length of winter wheat and spring barley watered with extract from Galium aparine dry mass (in cm)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 A* B C D NIR 0,05 mi dzy st eniami LSD0.05 between concentrations of extract pszenica ozima winter wheat j czmie jary spring barley NIR 0,05 mi dzy gatunkami LSD0.05 between species

St enie wyci gu – Extract concentrations

D łu go k or ze ni a – Le ng ht ro ot cm *_A _B _C _D **_NIR 0,05 LSD0.05 pszenica ozima winter wheat ***_NIR 0,05 LSD0.05 j czmie jary spring barley 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 A* B C D NIR 0,05 LSD 0.05

cm

NIR0,05 LSD0.05

(5)

Rys. 4. Długo pierwszego li cia pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wodnym wyci giem ze wie ej masy Galium aparine (w cm)

Fig. 4 The rootlet length of winter wheat and spring barley watered with extract from Galium aparine fresh mass (in cm)

Wodne wyci gi sporz dzone zarówno z suchej, jak i wie ej masy Galium aparine wraz ze wzrostem st enia zmniejszały energi kiełkowania ro lin w porównaniu do kontroli (A) (tab. 1, 2). Natomiast w badaniach Duer [1996] wodne wyci gi z przytulii nie miały istotnego wpływu na liczb skiełkowanych nasion pszenicy.

Tabela 1. Energia kiełkowania pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wodnym wyci -giem z suchej masy Galium aparine (w %)

Table 1. Germination energy of winter wheat and spring barley watered with water extract from the Galium aparine dry mass (in %)

Gatunek – Species Dane

Data

St enie wodnego wyci gu Concentration of water extract pszenica ozima winter wheat j czmie jary spring barley rednio Mean A* ₉₃ ₈₅ ₈₉ B 90 45 68 C 51 35 43 D 40 22 31 Rzeczywiste Real rednio – mean 69 47 - 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 Transformowane Transformed rednio – mean 1,2 0,8 - NIR 0,05 – LSD 0,05

mi dzy gatunkami 0,1 – between species mi dzy st eniami 0,1 – between concentrations

w interakcji gatunek × st enie 0,1 – intereaction species × concentration

*_{A – kontrola H}

20 destylowana, B – 2 g/100 ml H20 destylowanej, C – 4 g/100 ml H20 destylowanej, D – 8 g/100 ml

H20 destylowanej 0 2 4 6 8 10 12 A* B C D NIR 0,05 LSD 0.05

cm

NIR0,05 LSD0.05

(6)

W obiektach podlewanych wyci gami z suchej masy przytulii stwierdzone interak-cje mi dzy gatunkami a st eniami wskazuj , e pszenica ozima w porównaniu z j cz-mieniem jarym wykazała istotnie wy sz energi kiełkowania (tab. 1).

Tabela 2. Energia kiełkowania pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wodnym wyci -giem ze wie ej masy Galium aparine (w %)

Table 2. Germination energy of winter wheat and spring barley watered with water extract from the Galium aparine fresh mass (in %)

Gatunek – Species Dane Data St enie wodnego wyci gu Concentration of water extract pszenica ozima winter wheat j czmie jary spring barley rednio Mean A* ₇₈ ₅₀ ₆₄ B 77 27 52 C 58 15 37 D 25 5 15 Rzeczywiste Real rednio – mean 60 24 - 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 Transformowane Transformed rednio – mean 1,1 0,7 -

NIR0,05 – LSD 0,05 mi dzy gatunkami 0,1 – between species _{mi dzy st eniami 0,2 – between concentration}

*_{Obja nienia patrz tab. 1 – Explanations see tab. 1}

Jaskulski [1997] okre lił wpływ niektórych gatunków chwastów segetalnych na

kieł-kowanie i pocz tkowy wzrost j czmienia jarego i pszenicy jarej. Stwierdził, e obecno nasion wi kszo ci gatunków chwastów opó niała proces kiełkowania, a miała mniejszy wpływ na zdolno kiełkowania zwłaszcza j czmienia. Nasiona przytulii czepnej, gor-czycy białej, powoju polnego oraz chabra bławatka miały działanie hamuj ce, a gwiazd-nicy pospolitej, komosy białej nie miały istotnego znaczenia na pocz tkowy wzrost j czmienia i pszenicy.

Zdolno kiełkowania ziarniaków podlewanych wodnym wyci giem sporz dzonym z suchej masy Galium aparine była istotnie najni sza przy st eniu D w porównaniu do obiektów podlewanych pozostałymi st eniami. Natomiast ekstrakty o st eniach B i C w mniejszym stopniu zmniejszały zdolno ci kiełkowania w porównaniu z kontrol . Stwierdzone interakcje mi dzy gatunkami a st eniami wskazuj , e w obiektach B i C pszenica ozima odznaczała si wi ksz zdolno ci kiełkowania ni j czmie jary (tab. 3).

Wodny wyci g sporz dzony ze wie ej masy Galium aparine wraz ze wzrostem st -enia istotnie zmniejszał zdolno kiełkowania w odniesieniu do kontroli. Zaobserwo-wano wy sz zdolno kiełkowania u pszenicy ozimej w porównaniu z j czmieniem jarym (tab. 4).

Bastek i in. [1962] w swoich badaniach stwierdzili, e wpływ wydzielin z nasion

lu-cerny na kiełkowanie gorczycy zale ał od ich st enia, przy wysokim st eniu był ha-muj cy, natomiast przy niskim stymuluj cy. Równie Stachurska-Bac i Szczuwalska [1965] wysun ły wnioski, e wyci gi z lucerny działaj ujemnie na wzrost zbó .

(7)

Tabela 3. Zdolno kiełkowania pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wodnym wy-ci giem z suchej masy Galium aparine (w %)

Table 3. Germination capacity of winter wheat and spring barley watered with water extract from the Galium aparine dry mass (in %)

Gatunek – Species Dane Data St enie wodnego wyci gu Concentration of water extract pszenica ozima winter wheat j czmie jary spring barley rednio Mean A* ₈₂ ₅₁ ₆₇ B 81 26 54 C 43 33 38 D 23 14 19 Rzeczywiste Real rednio – mean 57 31 - 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 Transformowane Transformed rednio – mean 1,0 0,8 - NIR 0,05 LSD 0,05

w interakcji gatunek × st enie 0,1 – intereaction species × concentration

*_{Obja nienia patrz tab. 1 – Explanations see tab. 1}

Tabela 4. Zdolno kiełkowania pszenicy ozimej i j czmienia jarego podlewanych wodnym wy-ci giem ze wie ej masy Galium aparine (w %)

Table 4. The germination capacity of winter wheat and spring barley watered with water extract from the Galium aparine fresh mass (in %)

Gatunek – Species Dane Data St enie wodnego wyci gu Concentration of water extract pszenica ozima

winter wheat j czmie jary spring barley

rednio Mean A* ₈₉ ₅₀ ₇₀ B 90 29 60 C 63 20 42 D 35 10 23 Rzeczywiste Real rednio – mean 69 27 - 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 Transformowane Transformed rednio – mean 1,2 0,7 - NIR 0,05 LSD 0,05

(8)

Harkot i Lipi ska [1997] w swoich badaniach stwierdziły, e wydzieliny korzeniowe siewek Bromus inermis miały wi kszy wpływ na energi kiełkowania testowanych ga-tunków (m.in. Festuca pratensis, Lolium perenne), ni na zdolno kiełkowania. Siewki B. inermis w obecno ci wy szego st enia wydzielin i obni onego ich pH charakteryzo-wały si podobn wysoko ci i długo ci korzeni jak w warunkach kontrolnych. Ni sze st enia wydzielin hamowały wzrost siewek i długo systemu korzeniowego. Ujemny wpływ wydzielin B. inermis na pocz tkowy wzrost i rozwój siewek jej samej obserwo-wał równie Rice [1984].

Polcyn [1999] zaobserwował, e pszenica jara zareagowała na wyci g wodny z nad-ziemnej cz ci komosy białej o st eniu 1,00% oraz 1,25% istotnym zmniejszeniem liczby skiełkowanych ziarniaków oraz e wraz ze wzrostem st enia wodnego wyci gu ulega zmniejszeniu długo korzeni zarodkowych pszenicy jarej.

Duer [1988] wykazała, e substancje biologicznie aktywne wyst puj w wyci gach wodnych z dojrzałych ro lin Galium aparine. Wodne wyci gi z przytulii czepnej powo-dowały siln stymulacj wzrostu koleoptyla korzeni zarodkowych testowanych zbó (pszenica, j czmie , yto). Wielko efektu zale ała od st enia wyci gu i wra liwo ci gatunków zbó .

WNIOSKI

1. Wyci gi wodne, które zostały sporz dzone z suchej i wie ej masy Galium apari-ne zmniejszały zdolno i eapari-nergi kiełkowania pszenicy ozimej i j czmienia jarego wprost proporcjonalnie do wzrostu st enia. Pszenica ozima odznaczała si w do wiad-czeniu istotnie wi ksz energi i zdolno ci kiełkowania ni j czmie jary.

2. Wy sze st enia wyci gów w istotnie wi kszym stopniu hamowały wzrost pierw-szego li cia i korzonków zarodkowych obu gatunków.

3. Wodne wyci gi ze wie ej masy Galium aparine o najni szym st eniu stymulo-wały wzrost pierwszego li cia i korzonków zarodkowych badanych zbó .

4. Wyci gi sporz dzone ze wie ej masy Galium aparine w istotnie wi kszym stop-niu skracały długo korzenia zarodkowego j czmienia jarego ni pszenicy ozimej.

PI MIENNICTWO

Adamczewski K., Matysiak K., 2002. Klucz do okre lania faz rozwojowych ro lin jedno- i dwu-li ciennych w skadwu-li BBCH. IOR, 1–114.

Bastek A., Kosik J., Rut O., lebodzi ska A., 1962. Badania nad allelopati ro lin uprawnych i znaczenie tego zjawiska w uprawie ro lin. Zesz. Nauk. WSR Wrocław XV, 46, 109–115. Bhowmik P. C., Inderjit, 2003. Challenges and opportunities in implementing allelopathy for

natural weed management. Crop Protection 22, 661–671.

Duer I., 1988. Allelopatyczny wpływ niektórych gatunków chwastów na wzrost ro lin zbo owych. Pam. Puł. 93, 85–98.

Duer I., 1996. Potencjał allelopatyczny biomasy niektórych gatunków chwastów w stosunku do siewek pszenicy ozimej. Fragm. Agronom., XIII, 2(50), 6–56.

Harkot W., Lipi ska H., 1997. Allelopatyczny wpływ stokłosy bezostnej na kiełkowanie, pocz t-kowy wzrost i rozwój niektórych gatunków traw i motylkowatych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 452, 185–197.

(9)

Jaskulski D., 1997. Allelopatyczne oddziaływanie niektórych chwastów na kiełkowanie i pocz tkowy wzrost j czmienia i pszenicy. Rocz. Nauk Roln. 112, 3–4,73–80.

Jaskulski D., 1999. Allelopatyczne oddziaływanie wodnych ekstraktów z nadziemnej masy chwastów na kiełkowanie j czmienia jarego i pszenicy jarej. Zesz. Nauk Roln. 93, 7–15. Jaskulski D., Rudnicki F., 1994. Wzajemne oddziaływania mi dzy gatunkami zbó podczas

kiełkowania. Fragm. Agronom., 1(41), 89–93.

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 under-standing to application. 27.

Nowi ski M., 1961. Obecny stan bada nad allelopati . Post. Nauk. Roln., 3(69), 39–57. Oleszek W., 1996. Allelopatia – rys historyczny, definicje, nazewnictwo. [w:] Teoretyczne

prak-tyczne aspekty allelopatii. IUNGPuławy, K(10), 5–15.

Polcyn J., 1999. Potencjał allelopatyczny wyci gu wodnego z cz ci nadziemnej komosy białej w stosunku do siewek pszenicy jarej. Zesz. Nauk., 217, Rolnictwo (43), 25–29.

Rice E. L., 1984. Allelopathy 2nd edition. Acad. Press, New York, 1–399.

Stachurska-Bac A., Szczuwalska Z., 1965. O wpływie wyci gów z niektórych ro lin strukturot-wórczych na wzrost pomidorów, pszenicy i j czmienia w kulturach wodnych. Zesz. Nauk. WSR Wrocław, XIX, 60, 163–173.

Stupnicka-Rodzynkiewicz E., 1970. Zjawiska allelopatii mi dzy niektórymi ro linami uprawnymi i chwastami. Acta Agraria et Silvestria, X\2, 75–105.

Zieli ska E., 1986. Wybrane zagadnienia allelopatii. Sylwan: Dziennik nauk le nych i my liwych, Warszawa, 130 (7), 37–42.

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.