23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2016/09
Rapsų alelopatinių savybių įtaka javams ir piktžolėms
  • Prof. habil. dr. Rimantas VELIČKA, dr. Rita ČEPULIENĖ, dr. Zita KRIAUČIŪNIENĖ ASU Bandymų stotis
  • Mano ūkis

Rapsai yra svarbūs ne tik kaip prekiniai, bet ir kaip sėjomainos augalai - jie priskirtini prie dirvos derlingumą didinančių augalų. Rapsų vertinimas šiuo požiūriu dabar ypač aktualus, nes dėl didelės augalininkystės specializacijos ir sėjomainų nesilaikymo spartėja dirvožemių degradacija.

Pastebėta, kad rapsai išskiria medžiagas, kurios gali veikti kaip žemės ūkio augalų stimuliatoriai ir (ar) kaip piktžolių inhibitoriai. Be to, dėl fitoncidinių savybių rapsai sterilizuoja dirvožemį - stabdo augalų patogenų (bakterijų ir grybų) veiklą. Šis reiškinys vadinamas alelopatija - bet kokia tiesioginė ar netiesioginė vieno augalo sąveika su kitu (taip pat ir mikroorganizmais), jų produkuojamomis ir į aplinką išskiriamomis cheminėmis medžiagomis. Šios rapsų savybės ypač aktualios ekologiniams ūkiams.

ASU Bandymų stotyje nuo 2010 m. atliekami moksliniai tyrimai, kuriais nustatomas šių ir kitų cheminių junginių pobūdis, savybės ir koncentracija rapsuose, ypač atskirose jų morfologinėse dalyse, ir jų alelopatinis poveikis posėliniams augalams ir piktžolėms. Gauti rezultatai leidžia suprasti ir moksliškai pagrįsti visapusį rapsų poveikį agroekosistemai, racionaliau valdyti agrotechnologinius procesus ir numatyti priemones subalansuotam dirvožemio bei žemės ūkio augalų derlingumui užtikrinti.

Buvo naudinga išaiškinti fenolinių junginių ir gliukozinolatų kaupimosi rapsuose dinamiką ir rapsų skirtingų morfologinių dalių liekanų poveikį žemės ūkio augalams ir piktžolėms, atsižvelgiant į rapsų liekanų irimo dirvoje trukmę.

Alelocheminių junginių kiekis kinta

Rapsai ir kiti augalai sintetina įvairius cheminius junginius, pasižyminčius alelopatinėmis savybėmis. Tokie junginiai dar vadinami alelocheminiais junginiais arba tiesiog alelochemikalais. Pasaulyje atliekama daug tyrimų, kuriais nustatomi, išskiriami ir panaudojami šie junginiai natūraliems preparatams, galintiems padėti kovojant su įvairiais kenkėjais, kurti. Tokie tyrimai ir preparatai ypač svarbūs ekologiniams ūkiams.

Fenoliniai junginiai. Vieni iš alelocheminių junginių, sintetinamų rapsuose, yra fenoliniai junginiai. Jie svarbūs bendroje augalų gynybos nuo ligų ir kenkėjų sistemoje. Augalai, gindamiesi nuo žaladarių, ar esant kitoms augalui nepalankioms augimo sąlygoms, sintetina didesnį kiekį fenolinių junginių. Šių junginių kaupimasis augalų audiniuose laikomas bendru adaptyviu augalų atsaku į nepalankias aplinkos sąlygas.

Tyrimai parodė, kad didžiausias fenolinių junginių kiekis kaupiasi žieminių rapsų sėklose ir lapuose. Daugiausia šių junginių buvo rapsų lapuose butonizacijos tarpsniu. Pumpuruose, žieduose ir žaliose ankštarose fenolinių junginių buvo mažiau negu lapuose ir daugiau negu stiebuose. Nustatyta, kad šaknyse šių junginių kaupiasi mažiausiai.

Vasariniuose rapsuose didžiausias fenolinių junginių kiekis lapuose nustatytas butonizacijos, stiebuose - žydėjimo ir žalių ankštarų, o šaknyse - skrotelės tarpsniais. Vegetacijos pabaigoje fenoliniai junginiai telkėsi vasarinių rapsų sėklose, o kitose morfologinėse dalyse jų kiekis buvo mažesnis negu ankstesniais augimo tarpsniais.

Iš augalų liekanų į dirvožemį išsiskiriantys fenoliniai junginiai papildo ten esančių toksiškų ir netoksiškų junginių įvairovę, o dirvoje esančioms sėkloms ir augalų šaknims turi tiesioginį fitotoksinį efektą. Apibendrinant ASU Bandymų stotyje atliktų tyrimų rezultatus, galima teigti, kad mažiausias fenolinių junginių kiekis buvo tris mėnesius dirvoje irusiose žieminių ir vasarinių rapsų liekanose.

Tęsiantis skaidymosi procesui, šių junginių kiekis didėjo ir vidutiniškai didžiausias buvo 19 mėnesių dirvoje irusiose liekanose, išskyrus žieminių rapsų kūlenas. Pastarosiose didžiausias fenolinių junginių kiekis buvo praėjus 14 mėnesių nuo jų įterpimo į dirvą. Toliau yrant rapsų liekanoms, fenolinių junginių kiekis jose mažėjo. Tik žieminių rapsų ražienojuose ir vasarinių rapsų šaknyse šių junginių kiekis didėjo iki tyrimo pabaigos, t. y. 26 mėnesius dirvoje irusiuose žieminių rapsų ražienojuose ir vasarinių rapsų šaknyse fenolinių junginių kiekis buvo didžiausias.

Gliukozinolatų kiekis. Tiriant rapsų alelopatines savybes, vienas iš svarbiausių rodiklių yra gliukozinolatų kiekis. Šių junginių randama visame rapso augale, tačiau jų kiekis skirtingose morfologinėse dalyse nevienodas ir kinta priklausomai nuo augalo augimo tarpsnio, biotinių ir abiotinių aplinkos veiksnių. Didžiausias gliukozinolatų kiekis būna maksimaliai subrendusių rapsų sėklose.

Remiantis gliukozinolatų kokybinės ir kiekybinės sudėties tyrimais, galima teigti, kad rapsų liekanose po derliaus nuėmimo didžiausias šių alelocheminių junginių kiekis kaupiasi žieminių ir vasarinių rapsų šaknyse, todėl šaknų liekanos turėtų pasižymėti stipriausiu alelopatiniu poveikiu. Jose vyravo indoliniai ir aromatiniai gliukozinolatai, kūlenose ir vasarinių rapsų ražienojuose - alifatiniai, o žieminių rapsų ražienojuose - aromatiniai gliukozinolatai.

Dirvoje yrančiose rapsų liekanose gliukozinolatai hidrolizuojami, kinta jų kokybinė sudėtis, mažėja kiekis. Tris mėnesius dirvoje irusiuose rapsų ražienojuose ir šaknyse bendrasis gliukozinolatų kiekis buvo mažesnis už šių junginių kiekį ražienojuose ir šaknyse po derliaus nuėmimo, o kūlenose - didesnis. Atsižvelgiant į gliukozinolatų kokybinę sudėtį, galima daryti prielaidą, kad tris mėnesius dirvoje irusiose rapsų liekanose, dalis nustatytų gliukozinolatų gali būti dirvožemio mikroorganizmų, įskaitant dumblius, bakterijas ir grybus, biologinės veiklos rezultatas.

Lakių junginių išskyrimas. Rapsai, kaip ir kiti Brassicaceae šeimos augalai ir jų liekanos, į aplinką išskiria organinių lakių junginių mišinį, kurį sudaro įvairūs alkoholiai, ketonai, terpenoidai, aldehidai, esteriai, karboksilinės rūgštys, sulfidai, nitrilai ir izotiocianatai. Mūsų eksperimentuose didžiausias lakių organinių junginių kiekis išsiskyrė dirvoje yrant žieminių ir vasarinių rapsų šaknims.

Daugiausia lakių junginių išsiskyrė iš septynis mėnesius dirvoje irusių rapsų kūlenų, ražienojų ir šaknų, taip pat iš tris mėnesius dirvoje irusių žieminių rapsų kūlenų. Ilgesnį laiką - keturiolika, devyniolika ir dvidešimt šešis mėnesius - dirvoje irusių rapsų liekanų vandeniniuose ekstraktuose lakių organinių junginių kiekis mažėjo, tačiau nedėsningai. Pavasarį iš dirvos paimtų devyniolika mėnesių irusių žieminių rapsų ražienojų ir šaknų bei vasarinių rapsų kūlenų ekstraktuose šių junginių buvo daugiau negu paimtų rudenį, keturiolika mėnesių irusių dirvoje šių liekanų ekstraktuose.

Rapsų liekanų alelopatinis poveikis kviečiams

Dirvoje yrančios rapsų liekanos pavasarį (po 7 ir 19 mėn.) skatino žieminių kviečių daigų ir šaknų augimą, o rudenį (po 3 ir 26 mėn.) - žieminių kviečių dygimą. Paanalizuokime 19 mėnesių dirvoje irusių rapsų liekanų skirtingų koncentracijų vandeninių ekstraktų įtaką žieminių kviečių daigų aukščiui ir šaknų ilgiui. Tiek laiko dirvoje irusių vasarinių rapsų ražienojų 1:1 250 koncentracijos, žieminių rapsų šaknų 1:250 koncentracijos, žieminių rapsų kūlenų 1:50 ir 1:10 koncentracijų ir vasarinių rapsų kūlenų 1:50 koncentracijos vandeniniai ekstraktai stimuliavo žieminių kviečių dygimą. Šiuose ekstraktuose sudygusių grūdų kiekis buvo nuo 7,4 iki 8,9 proc. didesnis už distiliuotame vandenyje sudygusių žieminių kviečių kiekį.

Mažiausios koncentracijos (1:6 250) visų rapsų liekanų ekstraktų poveikis kviečiams sudygti buvo vienodas ir esmingai nesiskyrė nuo distiliuoto vandens poveikio. Devyniolika mėnesių dirvoje irusių rapsų liekanų vandeniniai ekstraktai skatino žieminių kviečių daigų ir šaknų augimą.

Mažiausios koncentracijos (1:6 250) žieminių rapsų šaknų ir vasarinių rapsų ražienojų vandeniniuose ekstraktuose dygusių kviečių daigai buvo atitinkamai 48,3 ir 63,9 proc. aukštesni už distiliuotame vandenyje daigintų kviečių daigus. Stipriausiu kviečių daigų augimą stimuliuojančiu poveikiu pasižymėjo vasarinių rapsų šaknų 1:1 250 koncentracijos ekstraktas. Jame daigintų kviečių daigai buvo 83,9 proc. aukštesni už distiliuotame vandenyje daigintų kviečių daigus.

Kviečių daigų augimą skatino 1:250 koncentracijos žieminių rapsų kūlenų ir ražienojų bei vasarinių rapsų šaknų ekstraktai, 1:50 koncentracijos vasarinių rapsų visų liekanų ekstraktai, 1:10 koncentracijos žieminių rapsų kūlenų ekstraktas. Šiuose ekstraktuose daigintų kviečių daigai buvo nuo 46,6 iki 60,6 proc. aukštesni už distiliuotame vandenyje daigintų kviečių daigus.

Kviečių šaknų augimą labiausiai skatino 1:6 250 koncentracijos vasarinių rapsų ražienojų ekstraktas. Stiprų stimuliuojamąjį poveikį turėjo šios koncentracijos žieminių rapsų šaknų ir vasarinių rapsų kūlenų vandeniniai ekstraktai. Juose dygusių kviečių šaknys buvo nuo 45,3 iki 57,8 proc. ilgesnės už distiliuotame vandenyje dygusių kviečių šaknis.

Žieminių kviečių šaknų augimą skatino 1:250 koncentracijos žieminių rapsų kūlenų ir vasarinių rapsų šaknų ekstraktai, 1:50 koncentracijos vasarinių rapsų kūlenų ekstraktas ir 1:10 koncentracijos žieminių rapsų kūlenų ekstraktas. Šiuose ekstraktuose daigintų kviečių šaknys buvo nuo 48,1 iki 56,7 proc. ilgesnės už distiliuotame vandenyje daigintų kviečių šaknis.

Analogiški eksperimentai, atlikti daiginant vasarinius miežius, parodė, kad pirmus metus į dirvą įterptos rapsų liekanos skatina jų daigų ir šaknų augimą. Antrus metus dirvoje yrančios liekanos skatina miežių dygimą ir, esant didesniam jų kiekiui, dažniausiai skatina augimą. Dar labiau suirusios rapsų liekanos skatina miežių daigų augimą.

Kokią įtaką rapsų liekanos daro piktžolėms?

Dirviniai garstukai, baltosios balandos, bekvapiai šunramuniai, kibieji lipikai ir dirvinės pienės yra vienos iš labiausiai nepageidaujamų, tačiau labai paplitusios piktžolės rapsų pasėliuose. Piktžolių sėklos užteršia rapsų sėklų derlių ir blogina iš rapsų sėklų gaminamos produkcijos kokybę.

Iš mūsų atliktų eksperimentų duomenų galima teigti, kad dirvinių garstukų sėkloms dygti stipriausią slopinamąjį poveikį turėjo 3 ir 7 mėn. dirvoje irusios rapsų liekanos. Žieminių ir vasarinių rapsų kūlenos po derliaus nuėmimo slopino, o šaknys skatino garstukų sėklų dygimą.

Kibiesiems lipikams ir bekvapiams šunramuniams sudygti stipriausią alelopatinį poveikį turėjo rapsų liekanos po derliaus nuėmimo. Jų vandeniniai ekstraktai efektyviai slopino kibiųjų lipikų sėklų dygimą ir šaknų augimą, bet skatino daigų augimą. Žieminių rapsų kūlenos stipriai stabdė bekvapių šunramunių sėklų dygimą, o kitos liekanos skatino dygimą, daigų ir šaknų augimą. Šis kūlenų inhibitorinis poveikis išliko 3 mėnesius.

Labiau suirusių rapsų liekanų poveikis bekvapių šunramunių sėkloms šiek tiek skyrėsi tarp liekanų rūšių ir ekstraktų koncentracijų, bet dažniausiai jis buvo neutralus. Baltųjų balandų sėkloms dygti rapsų liekanos didelės įtakos neturėjo. Tik pavasarį (praėjus 7 ir 19 mėn. po įterpimo į dirvą) rapsų liekanos turėjo skatinamąjį poveikį šioms piktžolių sėkloms dygti. Rapsų liekanų po derliaus nuėmimo ir 7 mėn. irusių dirvoje vandeniniai ekstraktai turėjo stipriausią slopinamąjį poveikį dirvinėms pienėms dygti ir daigams augti, tačiau šaknų augimą skatino.

Ilgesnį laiką dirvoje irusių rapsų liekanų vandeniniai ekstraktai, matyt, dėl mažesnės alelocheminių junginių koncentracijos, turėjo tendenciją skatinti piktžolių sėklų dygimą, daigų ir šaknų augimą. Taigi, rapsų liekanų inhibitorinė įtaka piktžolėms ir stimuliuojamoji įtaka posėliniams augalams pasireiškia nuo jų įterpimo į dirvą iki dvejų metų, todėl yra svarbi po rapsų auginamiems žieminiams ir vasariniams javams.

**

Atliktų tyrimų rezultatai leidžia teigti, kad rapsų liekanos po derliaus nuėmimo stimuliuoja kviečių daigų ir šaknų augimą. Ypač stimuliuojančiu veikimu pasižymi žieminių rapsų ražienojai ir šaknys bei vasarinių rapsų ražienojai ir kūlenos.

***

Pastaraisiais metais, siekdami išvengti miglinių javų atsėliavimo, daugelis ūkininkų žieminius kviečius pagal galimybes sėja po rapsų. Nustatytas teigiamas stimuliuojamasis rapsų ražienojų ir kūlenų poveikis kviečiams dygti leidžia teigti, kad šių liekanų po rapsų pjūties nereikėtų užarti, o tik sekliai įterpti, kad jos liktų dygstančių kviečių šaknų zonoje. Kitaip sakant, supaprastintas arba neariamasis žemės dirbimas žieminiams kviečiams leidžia labiau pasireikšti teigiamoms rapsų alelopatinėms savybėms.

Tyrimą finansuoja Lietuvos mokslo taryba (sutarties Nr. SIT-8/2015). Tyrimas buvo įgyvendintas bendradarbiaujant su Vytauto Didžiojo universitetu.