Vliv vodního deficitu a aplikace osmoticky aktivních látek na hodnoty spalného tepla v biomase kukuřice seté

Tomáš Mrština

Bachelor's thesis

Effect of water deficiency and application of osmotically active substances on the calorific values of maize biomass

Abstract:

V bakalářské práci byl ověřován vliv vodního deficitu a aplikace osmoticky aktivních látek, konkrétně prolinu, na kukuřici setou (Zea mays L.). Cílem této práce bylo stanovení vlivu vodního deficitu, aplikace osmoticky aktivních látek a tvorby asimilátů a energeticky bohatých látek. Stanovení rozdílné citlivosti vybraných genotypů kukuřice seté vůči vodnímu deficitu a jejich reakce na aplikaci osmoticky aktivních látek. Sledovat vliv aplikace osmoticky aktivních látek a vodního deficitu na obsah energie v sušině rostlinných orgánů. Do pokusu byly zařazeny tři genotypy kukuřice: RGT LIPEXX, INDEXX a SIXXTUS. Rostliny kukuřice seté byly pěstovány za částečně řízených světelných a teplotních podmínek ve skleníku FAPPZ. Rostliny byly pěstovány v nádobách o objemu 25 l v homogenním substrátu balotiny. Design pokusu zahrnoval čtyři varianty a 4 opakování. Kontrolní varianta KK byla zalévána pravidelně závlahovou dávkou 0,25 l vody. Vodní stres (SK) u stresovaných variant byl navozen postupným vysycháním substrátu po dobu 10 dnů. Poté se rostliny rehydratovaly. Tyto dvě základní varianty se dále rozdělily na variantu ošetřenou prolinem a variantu neošetřenou. Hmotnost sušiny se stanovovala standardními metodami, kdy rostlinný materiál byl umístěn do sušárny a sušen při teplotě 80 °C do konstantní hmotnosti. Metodou spalné kalorimetrie byl stanovován transport asimilátů a jejich translokace v rámci jednotlivých vegetativních orgánů. Ze získaných výsledků vyplývá, že hmotnost sušiny kořenů byla o 8,2 % vyšší u rostlin stresovaných v porovnání s rostlinami kontrolními, kdežto hmotnost nadzemní biomasy byla vyšší u kontrolních rostlin o 41,8 %. V případě aplikace prolinu na rostliny bylo zjištěno, že hmotnost sušiny kořenů a nadzemní biomasy kontrolních rostlin byla ovlivněna aplikací prolinu, kdy u hybridu RGT SIXXTUS byla zaznamenána vyšší hmotnost v porovnání s neošetřenou variantou. V případě rostlin stresovaných se nejvýrazněji hmotnost kořenů a nadzemní biomasy po aplikaci prolinu zvýšila u hybridu RGT INDEXX. Na aplikaci prolinu změnou hmotnosti kořenů u kontrolních rostlin nejméně citlivě reagoval hybrid RGT INDEXX a u rostlin stresovaných RGT LIPEXX. V případě nadzemní biomasy se jednalo u kontrolních rostlin o genotyp RGT LIPEXX a u rostlin stresovaných RGT SIXXTUS. Spalné teplo bylo u kořenů a nadzemní biomasy vyšší u kontrolních rostlin, než u stresovaných rostlin o 5,2 % a 6,5 %. Spalné teplo kořenů a nadzemní biomasy bylo ovlivněno aplikací prolinu u hybridu RGT INDEXX, kdy byla zaznamenána vyšší hodnota spalného tepla u ošetřených rostlin na rozdíl od kontrolních. U stresovaných rostlin se použití prolinu nejvíce projevilo u genotypu RGT LIPEXX na hodnotě 15,18 kJ.g‐1 . Na aplikaci prolinu nejméně reagoval změnou hodnot spalného tepla hybrid RGT SIXXTUS rozdílem 0,46 % (0,07 kJ.g‐1) u kontrolních rostlin a v případě rostlin stresovaných RGT LIPEXX rozdílem 1,15 % (0,16 kJ.g‐1). Na aplikaci prolinu nejméně reagoval u kontrolních rostlin hybrid RGT LIPEXX hodnotou 12,17 kJ.g‐1 a u stresovaných rostlin RGT SIXXTUS hodnotou 11,75 kJ.g‐1. Ze sledovaných hybridů se jako tolerantní k vodnímu stresu jeví hybrid RGT SIXXTUS a naopak jako citlivý RGT INDEXX.

Abstract:

In bachelor thesis was investigated the effect of water deficit and application of osmotically active substances, namely proline, on maize (Zea mays L.). The aim of this work was to determine the effect of water deficiency, application of osmotically active substances and formation of asimilates and energy‐rich substances. Determination of different sensitivity of selected maize genotypes against water deficit and their response to application of osmotically active substances. Monitor the effect of application of osmotically active substances and water deficit on the energy content of plant organs dry matter. Three genotypes of corn were included in the experiment: RGT LIPEXX, INDEXX and SIXXTUS. Corn seedlings were grown under partially controlled light and temperature conditions in the FAPPZ greenhouse. Plants were grown in 25 l containers in a homogeneous substrate of glass microspheres. The experimental design included four variants and 4 repetitions. Control variant KK was irrigated regularly with an irrigation dose of 0.25 l of water. Water stress (SK) in stressed variants was induced by gradually drying the substrate for 10 days. The plants were then rehydrated. These two basic variants were further subdivided into a variant treated with proline and an untreated variant. The dry weight was determined by standard methods where the plant material was placed in an oven and dried at 80 ° C to a constant weight. By means of the calorimetry method, transport of assimilates and their translocation within individual vegetative organs was determined. The obtained results indicate that the weight of the root dry was 8.2% higher for the plants stressed compared to the control plants, while the weight of the above‐ground biomass was higher for the control plants by 41.8%. In the case of plant proline application, it was found that the weight of root dry matter and above‐ground biomass of control plants was affected by the proline application, where the RGT SIXXTUS hybrid was higher in comparison with the untreated variant. In the case of stressed plants, the mass of roots and above‐ground biomass after proline application increased most with the RGT INDEXX hybrid. For the proline application by changing the root mass in control plants, the RGT INDEXX hybrid was least sensitive, and RGT LIPEXX in stressed plants. In the case of above‐ground biomass, control plants were genotype RGT LIPEXX and plants stressed by RGT SIXXTUS. Combustion heat was higher in the case of roots and above‐ground biomass in control plants than in stressed plants by 5.2% and 6.5%. Combustion heat of roots and above‐ground biomass was affected by the proline application of the RGT INDEXX hybrid, where the higher calorific value of the treated plants was recorded as compared to the control ones. For stressed plants, proline use was most prominent in the RGT LIPEXX genotype at 15.18 kJ.g‐‐1. The proline was least affected by the change in the RGT SIXXTUS combustion heat value by 0.46% (0.07 kJ.g‐1) in control plants, and in the case of plants stressed by RGT LIPEXX by a difference of 1.15% (0.16 kJ.g‐1). For proline treatment, the RGT LIPEXX hybrid was at least 12.17 kJ.g‐1 in control plants and 11.75 kJ.g‐1 in stressed plants RGT SIXXTUS. Of the monitored hybrids, the hybrid RGT SIXXTUS appears to be water‐stress tolerant and, conversely, as a sensitive RGT INDEXX.

Keywords

kukuřice setá, sucho, vodní stres, spalné teplo, spalovací kalorimetrie

Keywords

corn, water stress, drought, burning heat, combustion calorimetry

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2018

Thesis defence

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

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Crop Science / Crop Science