Вплив біостимуляторів на фізіологічні процеси, продуктивність та якість врожаю гороху в умовах сучасного землеробства
Анотація
Метою дослідження було вивчення впливу біостимуляторів на підвищення адаптаційних механізмів гороху (Pisum sativum L.) в умовах дефіциту води, з акцентом на оптимізацію фізіологічних функцій, біохімічних процесів та морфологічного розвитку рослин. Експеримент проводився у контрольованих умовах, які дозволяли точно моделювати вплив водного стресу. У рамках дослідження використовувалися комплексні методи оцінки, що включали фізіологічні показники (фотосинтетична активність, транспірація), біохімічні маркери (активність антиоксидантних ферментів, рівень проліну) та морфологічні параметри (довжина і маса кореневої системи).Результати підтвердили, що обробка біостимуляторами значно підвищувала адаптаційний потенціал рослин. Фотосинтетична активність у рослин, які отримували обробку, становила 82 %, що суттєво перевищувало показник контрольної групи, де цей рівень досягав лише 60 %. Транспірація в оброблених рослин залишалася стабільною, забезпечуючи оптимальний водний баланс навіть за умов стресу. Біохімічний аналіз показав, що активність супероксиддисмутази і каталази у рослин, оброблених біостимуляторами, зросла на 145 % порівняно з контрольними, що сприяло значному зниженню оксидативного стресу. Рівень проліну, як ключового осмотичного регулятора, також був значно вищим у оброблених рослин, що підтримувало стабільність клітинного водного балансу. Морфологічні дослідження виявили, що рослини, оброблені біостимуляторами, мали розвиненішу кореневу систему: довжина коренів була більшою на 10 см, а маса перевищувала контрольні показники. Це дозволяло рослинам використовувати вологу з глибших шарів ґрунту, що покращувало їхню стійкість до посухи. У підсумку втрати врожайності у рослин, які отримували обробку, були вдвічі меншими, ніж у контрольній групі. Отримані результати підкреслюють ефективність використання біостимуляторів для підвищення стійкості гороху до водного дефіциту та збереження продуктивності. Це робить запропонований підхід перспективним для впровадження в агротехнології, особливо у посушливих регіонах, де дефіцит вологи є основним обмежувальним фактором для сільськогосподарських культур
Ключові слова
адаптація рослин; абіотичні фактори; стресостійкість; транспірація; водний баланс
[1] Baltazar, M., Correia, S., Guinan, K.J., Sujeeth, N., Bragança, R., & Gonçalves, B. (2021). Recent advances in the molecular effects of biostimulants in plants: An overview. Biomolecules, 11(8), article number 1096. doi: 10.3390/biom11081096.
[2] Biel, W., Podsiadło, C., Witkowicz, R., Kępińska-Pacelik, J., & Stankowski, S. (2023). Effect of irrigation, nitrogen fertilization and amino acid biostimulant on proximate composition and energy value of Pisum sativum L. seeds. Agriculture, 13(2), article number 376. doi: 10.3390/agriculture13020376.
[3] Burdina, I., & Priss, O. (2016). Effect of the substrate composition on yield and quality of basil (Ocimum basilicum L.). Journal of Horticultural Research, 24(2), 109-118. doi: 10.1515/johr-2016-0027.
[4] Butenko, S.O. (2022). Varietal features of the performance formation of white mustard according to growth regulators with anti-stress effect under the conditions of the northeastern Forest-steppe of Ukraine. Sumy: Sumy National Agrarian University.
[5] Castiglione, A.M., Mannino, G., Contartese, V., Bertea, C.M., & Ertani, A. (2021). Microbial biostimulants as response to modern agriculture needs: Composition, role and application of these innovative products. Plants, 10(8), article number 1533. doi: 10.3390/plants10081533.
[6] Chaski, C., & Petropoulos, S.A. (2022). The alleviation effects of biostimulants application on lettuce plants grown under deficit irrigation. Horticulturae, 8(11), article number 1089. doi: 10.3390/horticulturae8111089.
[7] Cherven, I., Banyeva, I., Ivanenko, T., Kushniruk, V., & Velychko, О. (2024). Food security strategies in the context of environmental and economic fluctuations in Ukraine. Ekonomika APK, 31(6), 59-68. doi: 10.32317/ekon. apk/6.2024.59.
[8] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/ show/995_030#Text.
[9] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[10] Didichenko, S.V., & Telekalo, N.V. (2020). Influence of foliar fertilisation on the yield of pea varieties in the conditions of the farm ‘Raygorod’, village Raygorod, Nemyriv district. Vinnytsia: Vinnytsia National Agrarian University.
[11] Drobitko, А., Kachanova, T., Manushkina, T., & Roubík, H. (2024). Statistical analysis of pulses harvests and their use in the Ukrainian market. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 28(4), 21-31. doi: 10.56407/ bs.agrarian/4.2024.21.
[12] El Sheikha, A.F., Allam, A.Y., Taha, M., & Varzakas, T. (2022). How does the addition of biostimulants affect the growth, yield, and quality parameters of the snap bean (Phaseolus vulgaris L.)? How is this reflected in its nutritional value? Applied Sciences, 12(2), article number 776. doi: 10.3390/app12020776.
[13] Franzoni, G., Cocetta, G., Prinsi, B., Ferrante, A., & Espen, L. (2022). Biostimulants on crops: Their impact under abiotic stress conditions. Horticulturae, 8(3), article number 189. doi: 10.3390/horticulturae8030189.
[14] Ismaiel, S.A., Khedr, F.G., Metwally, A.G., & Salah Soror, A.F. (2022). Effect of biostimulants on soil characteristics, plant growth and yield of Pea (Pisum sativum L.) under field conditions. Plant Science Today, 9(3), 650-657. doi: 10.14719/pst.1748.
[15] Jacomassi, L.M., de Oliveira Viveiros, J., Oliveira, M.P., Momesso, L., de Siqueira, G.F., & Costa Crusciol, C.A. (2022). A seaweed extract-based biostimulant mitigates drought stress in sugarcane. Frontiers in Plant Science, 13, article number 865291. doi: 10.3389/fpls.2022.865291.
[16] Johnson, R., Joel, J.M., & Puthur, J.T. (2024). Biostimulants: The futuristic sustainable approach for alleviating crop productivity and abiotic stress tolerance. Journal of Plant Growth Regulation, 43(3), 659-674. doi: 10.1007/ s00344-023-11144-3.
[17] Khalid, F., Rasheed, Y., Asif, K., Ashraf, H., Maqsood, M.F., Shahbaz, M., Zulfiqar, U., Sardar, R., & Haider, F.U. (2024). Plant biostimulants: Mechanisms and applications for enhancing plant resilience to abiotic stresses. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 24, 6641-6690. doi: 10.1007/s42729-024-01996-3.
[18] Khokhlov, B., Voloshyn, I., Revtio, O., & Maliarchuk, A. (2023). Overview of unmanned agricultural machinery. In Collection of scientific papers of the II All-Ukrainian scientific and practical conference on the occasion of the day of the agricultural worker in Ukraine Modern science: State and prospects of development (pp. 52-54). Kherson: Kherson State Agrarian and Economic University.
[19] Kocira, A., Lamorska, J., Kornas, R., Nowosad, N., Tomaszewska, M., Leszczyńska, D., Kozłowicz, K., & Tabor, S. (2020). Changes in biochemistry and yield in response to biostimulants applied in bean (Phaseolus vulgaris L.). Agronomy, 10(2), article number 189. doi: 10.3390/agronomy10020189.
[20] Krychkovska, L., Bobro, M., Karpushyna, S., & Khokhlenkova, N. (2024). Use of biologically active substances in agricultural preparations. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 20(1). doi: 10.31548/dopovidi.1(107).2024.002.
[21] Ma, Y., Freitas, H., & Dias, M.C. (2022). Role of biostimulants in modulating abscisic acid levels under drought stress: A mechanism for improved stress tolerance. Frontiers in Plant Science, 13, article number 1024243. doi: 10.3389/fpls.2022.1024243.
[22] Mazur, V., Didur, I., Mostovenko, V., & Mazur, O. (2022). Scientific and theoretical substantiation of technological methods of growing vegetable peas in the conditions of the Right-Bank Forest-Steppe. Vinnytsia: Druk.
[23] Myronycheva, O., Bandura, I., Bisko, N., Gryganskyi, A.P., & Karlsson, O. (2017). Assessment of the growth and fruiting of 19 oyster mushroom strains for indoor cultivation on lignocellulosic wastes. BioResources, 12(3), 4606-4626. doi: 10.15376/biores.12.3.4606-4626.
[24] Naz, S., Muhammad, H.M., Ramzan, M., Sadiq, B., Ahmad, R., Ali, S., Alsahli, A.A., & Altaf, M.A. (2023). Seaweed application enhanced the growth and yield of Pea (Pisum sativum L.) by altering physiological indices. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 23(4), 6183-6195. doi: 10.1007/s42729-023-01475-1.
[25] Nephali, L., Piater, L.A., Dubery, I.A., Patterson, V., Huyser, J., Burgess, K., & Tugizimana, F. (2020). Biostimulants for plant growth and mitigation of abiotic stresses: A metabolomics perspective. Metabolites, 10(12), article number 505. doi: 10.3390/metabo10120505.
[26] Ostrowski, M., Ciarkowska, A., Dalka, A., Wilmowicz, E., & Jakubowska, A. (2020). Biosynthesis pathway of indole3-acetyl-myo-inositol during development of maize (Zea mays L.) seeds. Journal of Plant Physiology, 245, article number 153082. doi: 10.1016/j.jplph.2019.153082.
[27] Peresunko, M.V. (2021). Influence of technological methods on the grain productivity of peas in the conditions of the Drachenko PV farm in Teplyk district. Vinnytsia: Vinnytsia National Agrarian University.
[28] Romanko, A.Y. (2021). Formation of soybean productivity depending on the elements of cultivation technology in the conditions of the North-Eastern Forest-Steppe of Ukraine. Sumy: Sumy National Agrarian University.
[29] Saltan, M.P. (2020). Influence of microfertilisers on the bioenergy productivity of maize in the conditions of PE ‘Kolos-Lan’, Pishchany district. Vinnytsia: Vinnytsia National Agrarian University.
[30] Sattar, A., et al. (2024). Application of biostimulants alleviated drought stress in sugar beet (Beta vulgaris L.) by improving oxidative defense system, osmolytes accumulation and root yield. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 24, 7167-7183. doi: 10.1007/s42729-024-02031-1.
[31] Szpunar-Krok, E. (2022). Physiological response of pea (Pisum sativum L.) plants to foliar application of biostimulants. Agronomy, 12(12), article number 3189. doi: 10.3390/agronomy12123189.
[32] Tsokalo, O.O. (2022). Adaptation of crop production in the context of climate change. Mykolaiv: Mykolaiv National Agrarian University.
[33] Yeraliyeva, Z.M., Kurmanbayeva, M.S., Makhmudova, K.K., Kolev, T.P., & Kenesbayev, S.M. (2017). Comparative characteristic of two cultivars of winter common wheat (Triticum aestivum L.) cultivated in the southeast of Kazakhstan using the drip irrigation technology. OnLine Journal of Biological Sciences, 17(2), 41-49. doi: 10.3844/ ojbsci.2017.40.49.
[34] Youssef, F.A., El-Segai, M.U., Abou-Taleb, S.M., & Massoud, K.W. (2024). Growth and yield of Pea plants (Pisum sativum L.) in response to incorporated fertilization with or without mineral one. Vegetos. doi: 10.1007/s42535024-01074-0.