Nātrija un kālija sāļu salīdzinošā ietekme uz dažādu sugu augu augšanu un jonu uzkrāšanos

Abstract

Sāļums ir viens no abiotiskajiem faktoriem, kam ir būtiska ietekme uz jūras piekrastes, sāls mitrāju, pasaules sauso reģionu augu augšanu un attīstību. Augu sugām, kas dabiski izplatījušās biotopos ar augstu vides sāļumu, raksturīga ievērojami lielāka sāls izturība nekā sugām, kas izplatījušās biotopos ar zemu sāļu koncentrāciju, tai skaitā kultūraugiem. NaCl ir izplatītākais sāļu veids, tāpēc tā ietekme uz augiem tiek visvairāk pētīta. Par citu sāļu veidu ietekmi un to salīdzinājumu ar NaCl ir samērā neliels skaits pētījumu. Uzskata, ka Na+ izraisītais osmotiskais stress, jonu toksiskums un jonu disbalanss izraisa dažādu fizioloģisko procesu neoptimālu norisi augā, kā rezultātā novēro sāļuma izraisītu augšanas un dzīvotspējas samazinājumu. Tomēr ir nepietiekama izpratne par Na sāļu anjona ietekmi, kā arī par Na+ salīdzinošo ietekmi ar citiem katjoniem, piemēram K+. Darba mērķis bija, izmantojot kultūraugu un savvaļas augu sugas, salīdzināt dažādu Na un K sāļu ietekmi uz augu augšanu un šo jonu uzkrāšanos audos. Darbā par modeļobjektiem izmantoja kultūraugu Secale cereale, ko uzskata par sāls jutīgu sugu jeb glikofītu, un savvaļas augus: Ranunculus sceleratus, Rumex confertus, Rumex hydrolapathum, Rumex longifolius un Rumex maritimus, kuru sēklas, izņemot R. confertus, ievāca biotopos ar sāļu vidi. Kontrolētos apstākļos iekārtoja hidroponikas eksperimentus (Secale cereale) un veģetācijas eksperimentus augsnē (savvaļas sugas) dažādu Na un K sāļu apstrādē. Iegūtie augšanas parametru un jonu koncentrācijas rezultāti parāda vairākas sakarības. Na un K ietekme bija atkarīga no sugas un sāls veida. Tikai Secale cereale viennozīmīgi novēroja pozitīvāku K ietekmi uz augšanu, pārējām sugām atšķirības starp Na un K jonu ietekmi variēja. Starp NaCl un KCl apstrādes variantiem lielākoties nebija vērojamas augšanas izmaiņas. Citos sāļu variantos atkarībā no sugas Na joniem bija negatīvāka vai pozitīvāka ietekme nekā atbilstošajam anjonam kopā ar K joniem, vai arī šo katjonu ietekme neatšķīrās. Kopumā visu sugu rezultāti parāda, ka anjona veidam bija lielāka nozīme sāļu ietekmē uz augu augšanu nekā katjona veidam. Arī anjona tāpat kā katjona ietekme atšķīrās starp sugām. Savvaļas sugām NaNO3 un KNO3 izraisīja vairākas reizes lielāku sausās masas pieaugumu, salīdzinot ar kontroli un citu sāļu apstrādi, Rumex sugām arī lielāku lapu skaita pieaugumu. Secale cereale NaNO3 tāpat kā citu Na sāļu ietekmē samazinājās visu auga daļu masa, tomēr mazāk nekā citu sāļu ietekmē. Tikai Secale cereale novēroja augstu korelāciju starp Na koncentrāciju un augšanas samazināšanos.

Salinity is one of abiotic factors that has an essential effect on growth and development of plants in coasal habitats, saline wetlands, dry regions of the world. Plant species that have natural distribution in habitats with high salinity, are characterized by significantly larger salt tolerance than plant species that are distributed in habitats with low salt concentration, including crop plants. As NaCl is the most common type of salt, its impact on plants is most studied. There is small number of studies about the other type of salts and their effect comparative to that of NaCl. It is thought that Na+ induces osmotic stress, ion toxicity, ion dissbalance, resulting to suboptimal physiological processes in plants, which reduce growth and vitality. However, there is insufficient understanding about the effect of anions in Na salts and Na+ comparative effect with other cations, for example K+. The aim of this work was to compare the effect of different Na and K salts on plant growth and accumulation of these ions in tissues using both crop plants and wild plants. Crop plant Secale cereale (salt sensitive species or glycophyte) and wild species Ranunculus sceleratus, Rumex confertus, Rumex hydrolapathum, Rumex longifolius and Rumex maritimus were used as model species in the present study. Seeds of wild plants, except R. confertus, were collected in saline habitats. In controlled conditions, hydroponic experiments (Secale cereale) and vegetation experiments in soil (wild species) were established with application of different type of Na and K salts. Acoording to the results of growth parameters and ion accumulation, several relationships were observed. Na and K effect differed by plant species and the type of salt used. Only for Secale cereale unequivocal more positive effect of K on plant growth were observed, in other species differences between Na and K varied. Predominantly differences between the effect of NaCl and KCl were not observed. In treatments with other types of salt, Na had more negative or more positive effect in comparision with K, or there were no differences between these ions. Overall the results of all species showed that the type of anion had more impact on plant growth than the type of cation. The effects of anion, like cation, also differed between species. In wild species the dry mass was several times higher in NaNO3 and KNO3 treatments than in control and treatment with other types of salt, in Rumex species also number of leaves increased. In Secale cereale in NaNO3 treatment, similar to other types of salt, dry mass decreased, however it decreased less. Only in Secale cereale high correlation between the concentration of Na ions and decreased growth was observed.