Vliv vodního deficitu na fyziologické charakteristiky vybraných druhů listové zeleniny

Bc. Kamil Kraus

Diplomová práce

Influence of water deficit on physiological characteristics of selected species of green leafy vegetables

Anotace:

Vlivy působící na rostliny negativním způsobem se nazývají stresovými faktory. Samotný stres nezpomaluje pouze životní funkce rostlin, ale přímo ovlivňuje i výši a kvalitu výsledného produktu. Z celosvětového hlediska řadíme mezi nejvýznamnější stresory rostlinné produkce tzv. abiotické stresy, které v posledních letech zahrnují extrémně vysoké teploty, nerovnoměrné rozložení srážek, jak plošné, tak v průběhu vegetace rostlin. Vodní deficit (sucho) patří mezi nejvýznamnější stresové faktory v zemědělství, ovlivňuje zemědělskou produkci na celém světě. Na vodní deficit citlivě reagují také zeleniny, a to především zeleninové druhy, které obsahují velké množství vody ve svých pletivech. Proto cílem práce bylo posouzení vlivu vodního stresu na výměnu plynů a fotosyntetickou aktivitu rostlin mangold "Beta vulgaris subsp. Cvikla", roketa setá "Eruca sativa" a locika setá "Lactuca sativa", vystavených vodnímu deficitu. Rostliny mangoldu rokety seté a lociky seté byly pěstovány v částečně řízených podmínkách skleníku katedry botaniky a fyziologie rostlin FAPPZ ČZU v Praze. Rostliny byly pěstovány při teplotě ve dne 25 °C a v noci 18 °C, za přirozených světelných podmínek. Rostliny byly pěstovány v nádobách o rozměru 11x11 cm ve směsi zahradního substrátu A a křemičitého písku v poměru 2:1. Schéma pokusu zahrnovalo dvě varianty: kontrolní a stresovanou. Kontrolní skupina rostlin byla zalévaná, a druhá polovina rostlin byla ponechána působení stresu po dobu 22 dnů, kdy vodní deficit byl navozen postupným vysycháním po dobu jednoho měsíce, pokus probíhal od 1.6 2015do 22.6. 2015. U rostlin byla měřena rychlost výměny plynů gazometricky pomocí přístroje LCpro+. Z hodnot fotosyntézy a transpirace byla vypočtena efektivita využití vody (WUE) a fluorescence chlorofylů. Ze získaných výsledků vyplývá, že je prokazatelný rozdíl v reakci na vodní stres mezi sledovanými druhy listové zeleniny. Rychlost fotosyntézy a transpirace u sledovaných druhů rostlin byla měřena, která se snižovala vlivem působení vodního deficitu. Průměrná rychlost fotosyntézy stresovaných rostlin byla nejnižší u lociky seté (11,16 "mikro"mol CO2.m-2.s-1) a naopak nejvyšší u mangoldu (13,2"mikro"mol CO2.m-2.s-1) V případě rostlin kontrolních byla nejnižší rychlost fotosyntézy zaznamenána u lociky seté (12,03"mikro"mol CO2.m-2.s-1) a u mangoldu byla nejvyšší (14,00"mikro"mol CO2.m-2.s-1).Nejvýrazněji se vlivem působení vodního deficitu snížila rychlost fotosyntézy v porovnání s kontrolou lociky seté (rozdíl činí 7,23 %). Na straně druhé u druhu mangold bylo zaznamenáno snížení fotosyntézy u rostlin stresovaných nejnižší 5,93 %. V případě rychlosti transpirace je možné konstatovat, že nejnižší transpiraci vykazují v rámci kontrolní skupiny rostliny mangoldu, u nichž byla průměrná rychlost transpirace ve výši 1,82 mmol H2O.m-2.s-1, a naopak u rokety byla naměřená transpirace nejvyšší, a to 3,20 mmol H2O. m-2.s-1. U stresovaných rostlin se průměrná rychlost transpirace pohybovala v rozmezí hodnot od (1,54 mmol H2O.m-2.s-1) u lociky a do 1,79 (mmol H2O.m-2.s-1) u mangoldu. Také mezi kontrolními a stresovanými rostlinami téhož druhu byly nalezeny rozdíly, přičemž na stres suchem citlivěji reagoval druh roketa setá a méně citlivě mangold. U těchto dvou druhů rostlin bylo zaznamenáno snížení transpirace ve výši 23,80 % a 1,76 %. Z naměřených hodnot fotosyntézy a transpirace byla vypočtena efektivita využití vody (WUE). Z vypočtených hodnot vyplývá, že rostliny stresované mají vyšší hodnoty WUE v porovnání s rostlinami kontrolními. U rostlin kontrolních měla nejnižší hodnotu efektivity využití vody roketa (6,51 x 10-3)

Anotace:

a naopak nejvyšší mangold (10,31 x 10-3). V případě rostlin stresovaných byla nejnižší hodnota WUE zaznamenána u rokety (8,96 x 10-3), kdežto u mangoldu (10,71 x 10-3) byla nejvyšší. U pokusných rostlin byla měřena také fluorescence chlorofylů. Tato charakteristika nebyla ovlivněna rostlinným druhem, neboť v rámci kontrolních rostlin nebyly mezi sledovanými druhy nalezeny rozdíly. Rozdíly v hodnotách fluorescence byly nalezeny mezi rostlinami stresovanými, kdy nejnižší fluorescenci měly rostliny lociky seté (0,69) a naopak nejvyšší mangold a roketa (0,70). Závěrem je možné konstatovat, že na vodní deficit citlivěji reagují rostliny lociky seté. Jako tolerantnější k vodnímu deficitu se jeví mangold a roketa.

Abstract:

The harmful influences on plants are called stress factors. The stress itself does not slow down only vital functions of plants but influences directly the size and quality of final product as well. Worldwide, we count the so called abiotic stresses as the most significant crop production stressors. These include in recent years extremely high temperatures and unequal rainfall distribution both areal and during vegetation period. The water deficit (drought) belongs to the most important stress factors in agriculture. It influences crop production all over the world. Also vegetables are responsive to water deficit, especially the species with huge amount of water in their tissue. Therefore, the goal of this thesis is to assess the impact of water stress on gas exchange and photosynthetic activity of mangold "Beta vulgaris", salad rocket "Eruca sativa" and lettuce "Lactuca sativa", which were placed at water deficit. The plants - mangold, salad rocket and lettuce - were grown in a partly controlled greenhouse conditions under the Department of Botany and Plant Physiology FAPPZ ČZU in Prague. The plants were grown at a temperature of 25°C in daytime and 18°C at night under natural light conditions. They were grown in containers of size of 11x11 cm in a mixture of garden substrate A and silica sand in the ration 2:1. The experimental scheme included two variants - control and stressed. The control group of plants was watered, and the second half of plants was left under stress for 22 days, when the water deficit was induced by gradual drying for one month, the experiment took place from 1.6 2015 to 22.6 2015. The speed of gas exchange by plants was measured by apparatus LCpro+. From the values of photosynthesis and transpiration water use efficiency (WUE) and chlorophyll fluorescence were calculated. The gained results proved difference at reaction to water stress between observed kinds of leaf vegetables. The speed of photosynthesis and transpiration of observed plant species was measured, which decreased due to impact of water deficit. The average speed of photosynthesis of stressed plants was the lowest by lettuce (11,16 "mikro"mol CO2.m-2.s-1), contrarily the highest by mangold (13,2"mikro"mol CO2.m-2.s-1). In case of control plants was the lowest speed of photosynthesis noticed by lettuce (12,03"mikro"mol CO2.m-2.s-1) and the highest by mangold (14,00"mikro"mol CO2.m-2.s-1). In comparison with control group, the speed of photosynthesis of lettuce decreased significantly by impact of water deficit (difference make 7,23 %). On the other hand the lowest decrease of photosynthesis from stressed plants 5,93% was noticed for mangold. In case of speed of transpiration, it is possible to note, that the lowest transpiration of control group shows mangold with the average speed of transpiration 1,82 mmol H2O.m-2.s-1, by contrast the highest transpiration was measured by lettuce 3,20 mmol H2O. m-2.s-1. In the case of stressed plants moved the average speed of transpiration between 1,54 mmol H2O.m-2.s-1 for lettuce and 1,79 (mmol H2O.m-2.s-1) for mangold. Also, between control and stressed plants of the same species were found differences, and salad rocket reacted to stress of drought more sensitively and mangold less sensitively. For these two plant species was noted decrease of transpiration in the amount of 23,80% and 1,76%. From the measured value of photosynthesis and transpiration was calculated water use efficiency (WUE). The calculated values show that stressed plants have higher value of WUE in comparison to control plants. The lowest water efficiency from control plants produced salad rocket (6.51 x 10-3), while the highest mangold (10.31 x 10-3). In the case of stressed plants was the lowest value of WUE noted for salad rocket (8.96 x 10-3), while for mangold was the highest (10.71 x 10-3). Chlorophyll fluorescence of the experimental plants was also measured. This characteristic was not influenced by plant spec

Abstract:

ies, because in case of control plants, there were no differences found between observed plant species. The lowest difference in value of fluorescence had plants of lettuce (0,69) while the highest mangold and salad rocket (0,7). In conclusion it is possible to note, that more sensitive to water deficit are plants of lettuce. As more tolerant to water deficit seems mangold and salad rocket.

Klíčová slova

fotosyntéza, transpirace, fluorescence, sucho, listová zelenina

Keywords

photosynthesis, transpiration, fluorescence, drought, leaf vegetables

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 8. 4. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. František Hnilička, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů

Magisterský studijní program / obor:
Zahradnictví / Produkční zahradnictví