Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Detection of multi-nutrients deficiency in cereal plants by the use of chlorophyll fluorescence

Jaszczuk Zuzanna M., Bąba Wojciech

Journal of Water and Land Development

|

2023

|

no. 59

224--233

EN

Nutrient deficiency (ND) stands as a prominent environmental factor that significantly impacts global plant growth and productivity. While numerous methods have been employed for detecting nutrient deficiencies in plants, many of them are invasive, time-consuming, and costly. In contrast, chlorophyll fluorescence (ChlF) signals have emerged as a non-destructive tool for the identification of specific nutrient deficiencies, such as nitrogen (N), phosphorus (P), and potassium (K), across various plant species. In this pioneering study, ChlF measurements were employed for the first time to detect a combination of nutrient deficiencies, including deficiencies in nitrogen and phosphorus (-NP), nitrogen and potassium (-NK), potassium and phosphorus (-KP), and a complete NPK deficiency (-NPK). The experiment was conducted using wheat (Triticum aestivum) and maize (Zea mays) plants, which were grown under controlled laboratory conditions. An optimal hydroponic system was established to facilitate eight experimental conditions, namely: control, -N, -P, -K, -NP, -NK, -KP, and -NPK. Measurements were systematically collected at two-day intervals over a span of 24 days. Our findings demonstrate that chlorophyll fluorescence signals can enable the differentiation of various nutrient deficiencies even prior to the onset of observable symptoms. Furthermore, the examination of chlorophyll fluorescence parameters enables us not only to identify a singular macronutrient deficiency but also to detect multiple macronutrient deficiencies concurrently in a plant.

2

Effect of Using Basal Fertilizer 15-15-15 on Leaf Chlorophyll a Fluorescence, Plant Growth and Fruit Yield of Table Grapes Grown under the Mediterranean Climate Conditions of the Northeast of Morocco

Amsaadi Khadija, Lahlali Rachid, Aberkani Kamal

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 7

129--138

EN

Plant nutrition presents one of the main concerns of table growers in Morocco. Since the increase of the prices of fertilizers, the optimization of the amount of nutrients elements is important. Crop deficiency in terms of Nitrogen (N), Phosphorus (P) and Potassium (K) was demonstrated to decrease growth and productivity of plants. The objective of this research was to investigate the effect of adding Basal N-P-K Fertilizer (15-15-15) to soil on some physiological parameters of table grapes, such as chlorophyll fluorescence, plant growth and fruit yield. Trials were conducted northeast of Morocco and under Mediterranean climate conditions on a production of 8-year-old table grapes (v. Regal). The planting density was 2000 plants/ha. In a field of 10 ha of commercial production, a plot of twenty-four trees were selected for each treatment (control (C) and treated (Tr) plants with basal fertilizer). A basal fertilizer (15-15-15) was applied in the beginning of the vegetative growth stage, at 5 cm above to the root system. An amount of 150 g/tree was applied. A conventional fertilization program was used by the grower in both control and treated plots, except for the prototype treatment plots where the basal fertilizer was only applied. No significant effect of the treatment on plant growth and fruit yield was noted. Moreover, no significant difference was recorded on leaves relative water content (RWC), chlorophyll content (LCC), and chlorophyll fluorescence parameters such as: F0, Fm, Fv/Fm, Vi Vj, ABS/RC, DI0/RC, TR0/RC, ET0/RC and RE0/RC.

3

Cadmium exposure of heavy metal-tolerant Mesembryanthemum crystallinum L. (the common ice plant) stimulates gas exchange

Kaczmarczyk Adriana Maria, Nosek Michał, Kaszycki Paweł, Supel Paulina, Miszalski Zbigniew

Archives of Environmental Protection

|

2023

|

Vol. 49, no 4

21--26

EN

When exposed to high cadmium concentrations applied to the soil, the abiotic stress-tolerant, semihalophytic C3 /CAM (Crassulacean Acid Metabolism) photosynthetic intermediate plant Mesembryanthemum crystallinum L. demonstrates negligible poisoning symptoms with well-protected photochemical activity. Gas exchange analysis of the soil-grown plants exposed to Cd concentrations ranging from 0.01 to 10.0 mM revealed stimulation of net photosynthesis in the C3 metabolic state, and this observation coincided with an increase in the transpiration level. The obtained results suggest that the initial action of Cd after the administration of this heavy metal is the stimulation of stomata opening.

PL

Przypołudnik kryształkowy (Mesembryanthemum crystallinum L.) to semihalofit o metabolizmie przejściowym C3 /CAM, cechujący się dużą odpornością na stres abiotyczny, w tym na obecność wysokich stężeń kadmu w podłożu. W przeprowadzonych eksperymentach, przy stężeniach 0.01, 0.1, 1.0 oraz 10.0 mM soli kadmu aplikowanej do gleby stwierdzono znikome uszkodzenia tkanek liściowych zarówno u roślin realizujących fotosyntezę typu C3 , jak i CAM. U roślin typu C3 po ekspozycji na kadm zaobserwowano stymulację fotosyntezy netto (PN), który to proces zachodził równolegle ze zwiększeniem intensywności transpiracji. Zaobserwowany wzrost intensywności transpiracji w ciemności wskazuje na stymulację otwarcia aparatów szparkowych pod wpływem działania Cd. Udokumentowano brak istotnych zmian w aktywności fotochemicznej u obu grup roślin w odpowiedzi na traktowanie roztworem kadmu, co wskazuje na obecność dodatkowych mechanizmów chroniących aparat fotochemiczny, a uruchamianych w celu zapobiegania pojawianiu się toksycznych efektów tego metalu

4

Zastosowanie bezinwazyjnych metod pomiarowych do oceny aktywności fotosyntetycznej roślin

Pietrzak Monika, Skiba Elżbieta, Wolf Wojciech M.

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2022

|

nr 3

38--45

PL

Fotosynteza jest procesem biochemicznym polegającym na syntezie związków organicznych z prostych związków nieorganicznych przy udziale energii świetlnej i w obecności barwników asymilacyjnych. Jest kluczowym procesem metabolicznym, determinującym wysokość plonu roślin uprawnych. Aktywność fotosyntetyczna roślin zależy od wielu czynników, w tym warunków środowiskowych. Zarówno abiotyczne, jak i biotyczne czynniki stresowe mogą ograniczać wydajność fotosyntezy. Monitorowanie tego procesu jest obecnie możliwe dzięki metodom bezinwazyjnym stosowanym zarówno w warunkach laboratoryjnych, jak i terenowych. Powszechnie stosowanymi wskaźnikami wydajności procesu fotosyntezy roślin są parametry biochemiczne, parametry wymiany gazowej oraz zawartość chlorofilu w liściach.

EN

Photosynthesis is a biochemical process defined as the synthesis of organic compounds from simple inorganic compounds with the use light energy and in the presence of assimilation dyes. It is the primary determinant of crop yield. The photosynthetic activity of plants depends on many factors, including environmental conditions. Both abiotic and biotic stressors can limit the efficiency of photosynthesis. Non-invasive techniques for photosynthesis monitoring are used in laboratory and field conditions. The biochemical parameters, gas exchange parameters and the chlorophyll content in leaves are commonly used indicators of plants photosynthesis efficiency.

5

Plants take action to mitigate salt stress : Ask microbe for help, phytohormones, and genetic approaches

Hewedy Omar A., Mahmoud Ghada Abd-Elmonse, Elshafey Naglaa F., Khamis Galal, Karkour Ali M., Abdel Lateif Khalid S., Amin Basma H., Chiab Nour, El-Taher Ahmed M., Elsheery Nabil I.

Journal of Water and Land Development

|

2022

|

no. 55

1--16

EN

Global agriculture is a pivotal activity performed by various communities worldwide to produce essential human food needs. Plant productivity is limited by several factors, such as salinity, water scarcity, and heat stress. Salinity significantly causes short or long-term impacts on the plant photosynthesis mechanisms by reducing the photosynthetic rate of CO2 assimilation and limiting the stomatal conductance. Moreover, disturbing the plant water status imbalance causes plant growth inhibition. Up-regulation of several plant phytohormones occurs in response to increasing soil salt concentration. In addition, there are different physiological and biochemical mechanisms of salt tolerance, including ion transport, uptake, homeostasis, synthesis of antioxidant enzymes, and osmoprotectants. Besides that, microorganisms proved their ability to increase plant tolerance, Bacillus spp. represents the dominant bacteria of the rhizosphere zone, characterised as harmless microbes with extraordinary abilities to synthesise many chemical compounds to support plants in confronting salinity stress. In addition, applying arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) is a promising method to decrease salinity-induced plant damage as it could enhance the growth rate relative to water content. In addition, there is a demand to search for new salt-tolerant crops with more yield and adaptation to unfavourable environmental conditions. The negative impact of salinity on plant growth and productivity, photosynthesis, stomatal conductance, and changes in plant phytohormones biosynthesis, including abscisic acid and salicylic acid, jasmonic acid, ethylene, cytokinins, gibberellins, and brassinosteroids was discussed in this review. The mechanisms evolved to adapt and/or survive the plants, including ion homeostasis, antioxidants, and osmoprotectants biosynthesis, and the microbial mitigate salt stress. In addition, there are modern approaches to apply innovative methods to modify plants to tolerate salinity, especially in the essential crops producing probable yield with a notable result for further optimisation and investigations.

6

Early detection of phosphorus deficiency stress in cucumber at the cellular level using chlorophyll fluorescence signals

Sieczko Leszek, Dąbrowski Piotr, Kowalczyk Katarzyna, Gajc-Wolska Janina, Borucki Wojciech, Janaszek-Mańkowska Monika, Kowalczyk Waldemar, Farci Domenica, Kalaji Hazem M.

Journal of Water and Land Development

|

2022

|

Special Issue

176--186

EN

Abiotic stressors contribute to growth restriction and developmental disorders in plants. Early detection of the first signs of changes in plant functioning is very important. The objective of this study was to identify chlorophyll fluorescence parameters that change under phosphorus deficiency stress in cucumber. In this work, a trail to study the early changes caused by phosphorus deficiency in cucumber plants by analysing their photosynthetic performance is presented. Chlorophyll-a fluorescence (ChF) parameters were measured every 7 days for a period of 28 days. Measurements were made separately on young and old leaves and on cucumber fruit. Parameters that decreased during the stress were: p2G, PIabs, PItotal, REo/CSo, and TRo/CSo. P deficiency decreased total electron carriers per RC (ECo/RC), yields (TRo/ABS (Fv/Fm), ETo/TRo, REo/ETo, ETo/ABS and REo/ABS), fluxes (REo/RC and REo/CSo) and fractional reduction of PSI end electron acceptors, and damaged all photochemical and non-photochemical redox reactions. Principal component analysis revealed a group of ChF parameters that may indicate early phosphorus deficiency in cucumber plants. Our results are used in the discovery of sensitive bioindicators of phosphorus deficiency in cucumber plants. Most JIP test parameters are linked to mathematical equations, so we recommend using of advanced statistical tools, such as principal component analysis, which should be considered very useful for stress identification. It has also been shown to be more effective in multivariate methods compared to univariate statistical methods was demonstrated.

7

Does melatonin improve the yield attributes of field-droughted banana under Egyptian semi-arid conditions?

Hassan Islam F., Gaballah Maybelle S., Ogbaga Chukwuma C., Murad Soha A., Brysiewicz Adam, Bakr Basem M.M., Mira Amany, Alam-Eldein Shamel M.

Journal of Water and Land Development

|

2022

|

no. 52

221--231

EN

Drought is regarded as one of the environmental constraints threatening agriculture worldwide. Melatonin is a pleiotropic molecule prevalent in plants capable of promoting plant endogenous resilience to many environmental challenges including drought. Banana is an important staple food consumed in developing countries especially in Africa. In this research, we studied the role of melatonin in the growth of bananas subjected to drought under the Egyptian semi-arid conditions. To achieve this objective, a field experiment on banana (Musa spp., cv. Williams) mother plants and first ratoon was conducted on a private farm for two seasons - 2019 and 2020. Three irrigation treatments, 100, 90 and 80% irrigation water requirements (IWR) were used in conjunction with four concentrations of melatonin as a foliar spray (0 μmol, 40 μmol, 60 μmol, and 80 μmol) to determine the effect of both treatments on banana plant performance under drought. The results showed that there was a substantial difference between treatments, with the foliar application of melatonin at 80 μmol concentration improving most of the yield attributes, relative water content, total chlorophyll and proline with water deficit. However, the foliar application of the molecule lowered the biochemical characteristics mostly at 80% IWR under the Egyptian semi-arid conditions. Overall, there was a concentration-dependent response with regards to IWR for the two seasons 2019 and 2020.

8

Wpływ różnych strumieni świetlnych pochodzących z lamp halogenowych i ledowych na intensywność fotosyntezy w obecności kwasu askorbinowego

Mikołajczyk Mateusz, Mikołajczyk Anita

Przegląd Elektrotechniczny

|

2021

|

R. 97, nr 9

21--25

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu światła dziennego i różnych strumieni świetlnych pochodzących ze światła halogenowego i ledowego na intensywność fotosyntezy moczarki kanadyjskiej w obecności kwasu askorbinowego. W badaniach użyto kwas askorbinowy w ilości 50 mg/l wody oraz zastosowano doświetlanie światłem halogenowym o strumieniu świetlnym wynoszącym 405 lm i 1320 lm oraz światłem ledowym o strumieniu świetlnym wynoszącym 470 lm i 1521 lm. Zaobserwowano wzrost intensywności fotosyntezy przy wyższym strumieniu świetlnym w porównaniu do intensywności fotosyntezy pod wpływem niższego strumienia świetlnego każdego z poszczególnych wybranych sztucznych źródeł światła zarówno w próbach z dodatkiem, jak i bez kwasu askorbinowego. Obecność kwasu askorbinowego w ilości 50 mg/l wody powodowała gwałtowny i silny spadek intensywności fotosyntezy moczarki kanadyjskiej, zarówno z zastosowaniem doświetlania z użyciem światła halogenowego jak i ledowego.

EN

The aim of the study was to investigate the effect of daylight and various luminous fluxes from halogen and LED light on the intensity of Elodea canadensis photosynthesis in the presence of ascorbic acid. In the research, ascorbic acid was used in the amount of 50 mg / l of water and illumination with halogen light with a luminous flux of 405 lm and 1320 lm and LED light with a luminous flux of 470 lm and 1521 lm were used. An increase in the intensity of photosynthesis was observed with a higher luminous flux compared to the intensity of photosynthesis under the influence of a lower luminous flux of each of the individual selected artificial light sources, both in the tests with and without the addition of ascorbic acid. The presence of ascorbic acid in the amount of 50 mg / l of water caused a rapid and strong decrease in the intensity of photosynthesis in Elodeacanadensis, both with the use of halogen and LED lighting.

9

Waterlogging tolerance: A review on regulative morpho-physiological homeostasis of crop plants

Sharma Shubhangani, Sharma Jyotshana, Soni Vineet, Kalaji Hazem M., Elsheery Nabil I.

Journal of Water and Land Development

|

2021

|

no. 49

16--28

EN

The natural environment is being drastically affected by climate change. Under these severe environmental conditions, the growth and productivity of agricultural crops have reduced. Due to unpredictable rainfall, crops growing in the field are often exposed to waterlogging. This leads to significant crop damage and production losses. In this review paper, the morphological and physiological adaptations such as development of aerenchyma, adventitious roots, radial root oxygen loss barrier, and changes in chlorophyll fluorescence parameters of crops under waterlogging are discussed. This will help to understand the effects of waterlogging on various crops and their adaptation that promotes crop growth and productivity. To meet the food requirements of a growing population, the development of waterlogging tolerant crops by screening and plant breeding methods is necessary for plant breeders. Better knowledge of physiological mechanisms in response to waterlogging will facilitate the development of techniques and methods to improve tolerance in crops.

10

Leaf Area Formation and Photosynthetic Activity of Sunflower Plants Depending on Fertilizers and Growth Regulators

Domaratskyi Yevhenii

Journal of Ecological Engineering

|

2021

|

Vol. 22, nr 6

99--105

EN

The study presents scientific substantiation and determination of the dependence of leaf area formation and photosynthetic activity of sunflower plants under the influence of fertilizers and growth regulators. The field research was conducted in 2015-2017 in the fields of the Voznesensk district in the Mykolaiv region, Ukraine (GPS: 47.630518, 32.078974). The soil of the research field is common black soil with little humus accumulation and the content of hydrolyzed nitrogen – 1.5-1.8; the content of highly absorbable phosphorous – 4.5-7.0 and the content of exchangeable potassium – 12-15 mg/100 g of soil. The research was carried out by a two-factor scheme, where Factor A – the rate of mineral nutrition (the test plot without fertilizers; N30P45; N60P90); and Factor В – foliar feeding with the Wuxal Microplant, Khelafit Combi and Fitomare preparations. The weather conditions in the years of the research were typical for this growing zone. It was established that the year 2017 was the least favorable with excessively low soil moisture and high temperature regime for growing the crop, and the weather conditions of 2015 and 2016 were the most favorable for cultivating sunflower. The research made it possible to determine that fertilizers combined with multifunctional preparations had a considerable impact on the leaf area and photosynthetic potential of agrocenosis. It proves that foliar feeding of sunflower plants at the stage of 6-8 true leaves with growth regulators contributed not only to a change in the total chlorophyll content, but also to its fractional composition. In all the cases there was a major increase in the content of the fraction "а". In particular, the maximal increase in this fraction was 90%, whereas the difference did not exceed 76% in the fraction "b". Under nonfertilized conditions these indices were 48 and 13%, respectively.

11

Impact of a Longwave UV-B Radiation on Soybean Plants Grown at Increased Nickel Concentration in Soil

Skórska Elżbieta, Matuszak-Slamani Renata, Romanowski Hubert, Szwarc Wiktor

Journal of Ecological Engineering

|

2019

|

Vol. 20, nr 5

135--141

EN

Plants of soybean (Glycine max L.) cv. Augusta grew in the soil with addition of Ni in the concentration of 80 (C-80) or 120 mg∙kg-1 dry mass (C-120) or without Ni (C-0), and they were subjected to UV-B (300 nm – 315 nm) dose of 1.8 kJ m-2 d-1 for 28 days. The addition of nickel into soil in the concentration of 120 mg kg-1 (C-120) caused a decrease of the plant height by 35% compared to the control (C-0), and in the presence of UV-B (U-120) – by 43%. The shoot fresh and dry mass in the C-80 and C-120 plants were lower by 33% and 52% than in the C-0. In the presence of Ni, the intensity of net photosynthesis decreased by 55%. UV-B caused an increase of flavonoid content by 25% compared to the control (C-0), and Ni induced a reduction in the content of these compounds from 20% to 40%.

12

Characteristic of carbon dioxide absorption by cereals in Poland and China

Pawłowski Lucjan, Pawłowska Małgorzata, Cel Wojciech, Wang Lei, Li Chong, Mei Tingting

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2019

|

T. 35, z. 1

165--176

EN

The reports of Intergovernmental Panel for Climate Change indicate that the growing emission of greenhouse gases, produced from the combustion of fossil fuels, mainly carbon dioxide, leads to negative climate changes. Therefore, the methods of mitigating the greenhouse gases emission to the atmosphere, especially of carbon dioxide, are being sought. Numerous studies are focused on so-called geological sequestration, i.e. injecting carbon dioxide to appropriate geological strata or ocean waters. One of the methods, which are not fully utilized, is the application of appropriate techniques in agriculture. The plant production in agriculture is based on the absorption of carbon dioxide in the photosynthesis process. Increasing the plant production directly leads to the absorption of carbon dioxide. Therefore, investigation of carbon dioxide absorption by particular crops is a key issue. In Poland, ca. 7.6 mln ha of cereals is cultivated, including: rye, wheat, triticale, oat and barley. These plants absorb approximately 23.8 mln t C annually, including 9.8 mln t C/yr in grains, 9.4 mln t C/yr in straw and 4.7 mln t C/yr in roots. The China, these cereals are cultivated on the area over 24 mln ha and absorb 98.9 mln t C/yr, including 55 mln tC/yr in grains, 36 in straw, and 7.9 mln t C/yr in roots. The second direction for mitigating the carbon dioxide emission into the atmosphere involves substituting fossil fuels with renewable energy sources to deliver primary energy. Cultivation of winter cereals as cover crops may lead to the enhancement of carbon dioxide removal from the atmosphere in the course of their growth. Moreover, the produced biomass can be used for energy generation.

PL

Z raportów Międzynarodowego Zespołu ds. Zmian Klimatu (IPCC) wynika, że rosnąca emisja gazów cieplarnianych, głównie dwutlenku węgla pochodzącego ze spalania paliw kopalnych, prowadzi do negatywnych zmian klimatu. Wobec takiego zagrożenia poszukuje się metod prowadzących do ograniczenia emisji do atmosfery gazów cieplarnianych, w szczególności dwutlenku węgla. Badania nad ograniczeniem emisji dwutlenku węgla koncentrują się głównie nad tzw. sekwestracją geologiczną, czyli zatłaczaniem dwutlenku węgla do odpowiednich pokładów geologicznych lub wód oceanicznych. Jednym ze sposobów, nie w pełni wykorzystanych, jest stosowanie odpowiednich technik w rolnictwie. Roślinna produkcja w rolnictwie oparta jest na absorpcji dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy. Zwiększenie produkcji roślinnej prowadzi bezpośrednio do wzrostu absorpcji dwutlenku węgla. Dlatego ważnym zagadnieniem jest poznanie absorpcji dwutlenku węgla przez poszczególne uprawy. W Polsce na obszarze o powierzchni 7,6 mln ha uprawia się zboża: żyto, pszenicę, pszenżyto, owies i jęczmień. Rośliny te absorbują rocznie około 23,8 mln t C, z tego 9,8 mln t C/rok w ziarnach, 9,4 mln t C/rok w słomie i 4,7 mln t C/rok w korzeniach. W Chinach zboża te uprawiane są na powierzchni przekraczającej 24 mln ha i absorbują 98,9 mln t C/rok, z tego w ziarnach 55 mln t C/rok, w słomie 36 mln t C/rok, a 7,9 mln t C/rok w korzeniach. Drugim kierunkiem ograniczania emisji dwutlenku węgla do atmosfery jest zastępowanie paliw kopalnych, stanowiących źródło energii pierwotnej, przez odnawialne źródła energii. Uprawa zbóż ozimych jako roślin okrywowych może prowadzić do intensyfikacji usuwania dwutlenku węgla z atmosfery. Ponadto wyprodukowana biomasa może być wykorzystana jako surowiec do produkcji energii.

13

Wpływ biostymulatora Asahi SL na aktywność fotosyntetyczną wybranych odmian Phaseolus vulgaris L.

Michałek W., Kocira A., Findura P., Szparaga A., Kocira S.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 2

1286--1301

PL

W uprawie roślin często występują czynniki stresogenne, które wpływają na ograniczenie intensywności procesu fotosyntezy, co z kolei może powodować spadek wielkości i jakości plonu roślin. W takich przypadkach uzasadnione staje się stosowanie biostymulatorów w celu poprawy wielkości i jakości uzyskiwanych płodów rolnych, przy jednoczesnym braku negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. W związku z powyższym w prezentowanej pracy analizowano wpływ biostymulatora Asahi SL na efektywność aparatu fotosyntetycznego fasoli zwykłej Phaseolus vulgaris L. Badania polowe zostały przeprowadzone w 2013 i 2014 roku, na dwóch odmianach fasoli, powszechnie uprawianych w Polsce i przetwarzanych przez przemysł spożywczy. Odmiana Aura – posiada białe nasiona a Toska – czerwone. W sezonach wegetacji przeprowadzono dwa pomiary fotosyntetycznej aktywności liści rośliny fasoli (liście z sześciu roślin z każdego poletka): pomiar I – tydzień po pierwszym zastosowaniu biostymulatora; II pomiar – tydzień po drugim zastosowaniu biostymulatora. W przypadku pojedynczego opryskiwania drugi pomiar przeprowadzono w drugim terminie na odpowiednim etapie rozwoju rośliny. W przeprowadzonych badaniach z fasolą podjęto próbę oceny wydajności aparatu fotosyntetycznego przez pomiar niektórych parametrów fluorescencji chlorofilu po dolistnej aplikacji biostymulatora Asahi SL. Aktywność fotosyntetyczną roślin określono przez pomiar indukcji fluorescencji chlorofilu przy pomocy fluorymetru. Oznaczono następujące parametry w stanie adaptacji ciemniowej: Fv/Fm – maksymalna sprawność fotosystemu PS II. Natomiast w stanie adaptacji do światła zmierzono: DF/Fm’ – efektywna wydajność fotosystemu PS II, współczynnik fotochemicznego qP oraz niefotochemicznego qN wygaszania fluorescencji. Wyniki uzyskane z przeprowadzonych doświadczeń polowych wskazują na wielokierunkowy wpływ biostymulatora Atonik na aktywność fotosyntetyczną roślin doświadczalnych, o czym świadczą niższe wartości niektórych parametrów indukcji fluorescencji chlorofilu (FC) w porównaniu z serią kontrolną. Ponadto zaobserwowano, że fasola traktowana roztworem Asahi SL charakteryzowała się większą sprawnością fotosyntetyczną, o czym świadczy wzrost rzeczywistej wydajności fotochemicznej związanej z efektywnością transportu elektronów (DF/Fm’). Jednakże nie we wszystkich kombinacjach zaobserwowano wzrost tego parametru w porównaniu z kontrolą. W warunkach przeprowadzonych badań odmiana Aura charakteryzowała się lepszą sprawnością aparatu fotosyntetycznego. Świadczą o tym między innymi wartości współczynnika fotochemicznego wygaszania fluorescencji chlorofilu (qP). Ponadto badania wykazały także, że tendencja wzrostowa współczynnika qNu odmiany Aura nie wystąpiła tylko po dwukrotnej aplikacji biostymulatora na rośliny fasoli. Identyczną tendencję stwierdzono u odmiany Toska po dwukrotnym opryskiwaniu roślin 0,1% roztworem Asahi SL. W przeprowadzonym doświadczeniu stwierdzono większy wzrost wartości wskaźnika wygaszania niefotochemicznego u roślin odmiany Toska w porównaniu z odmianą Aura.

EN

In cultivation of plants, stress factors often occur, which affect the limitation of the intensity of the photosynthesis process, which in turn may cause a decrease in the size and quality of the plant yield. In such cases, it is justified to use biostimulants to improve the size and quality of the obtained crops, with no negative impact on the natural environment. Therefore, the presented work analyzed the effect of the Asahi SL biostimulant on the efficiency of the photosynthetic apparatus of Phaseolus vulgaris L. bean. Field research was carried out in 2013 and 2014, for two varieties of beans commonly grown in Poland and processed by the food industry, Aura – white seeds and Toska – red seeds. In the growing seasons two measurements of photosynthetic activity of the bean plant leaves (leaves from six plants from each plot) were carried out: measurement I – the week after the first use of the biostimulant; II measurement – a week after the second application of the biostimulator. In the case of a single spray, the second measurement was carried out at the second stage of the plant's development. In the studies with beans, an attempt was made to assess the performance of the photosynthetic apparatus by measuring some parameters of chlorophyll fluorescence after the foliar application of the Asahi SL biostimulant. The photosynthetic activity of plants was determined by measuring the fluorescence induction of chlorophyll using a fluorimeter. The following parameters were marked in the darkroom adaptation state: Fv / Fm – maximum efficiency of the PS II phototype. Whereas, in the state of light adaptation, the following measurements were measured: DF/Fm’ – effective performance of the PS II photosystem, photochemical qP and non-chemical qN quenching of fluorescence. The results obtained from the field experiments indicate the multidirectional effect of the Asahi SL biostimulant on the photosynthetic activity of experimental plants, as evidenced by the lower values of some parameters of chlorophyll fluorescence (FC) induction as compared to the control series. In addition, it was observed that beans treated with Asahi SL solution were characterized by greater photosynthetic efficiency, as evidenced by the increase in real photochemical efficiency related to the efficiency of electron transport (DF/Fm’). However, not all the combinations showed an increase in this parameter compared to the control. In the conditions of the tests, it was found that the Aura cultivar was characterized by a better efficiency of the photosynthetic apparatus. This is evidenced, among others, by the photochemical coefficient of quenching of chlorophyll fluorescence (qP). In addition, the studies also showed that the upward trend in the qura coefficient of the Aura cultivar did not occur only after the biostimulant application for bean plants was applied twice. The identical trend was found in the Toska cultivar after spraying the plants with 0.1% Asahi SL solution twice. In the conducted experiment, a higher increase in the non-chemical quenching index was observed in Toska cultivars in comparison with the Aura cultivar.

14

Effects of Physiological Integration and Phosphorus on Spread of Alternanthera philoxeroides from Soil to Chromium-Contaminated Aquatic Habitats

Xu L., Wu X.

Polish Journal of Ecology

|

2018

|

Vol. 66, nr 4

369--381

EN

Aquatic ecosystems are receivers for various pollutants, for instance, Chromium (Cr, one of the toxic heavy metals) and phosphorus (one of the biggest causes of water eutrophication). Such contaminants have brought serious impact on health and security of aquatic ecosystems. Physiological integration between the integrated ramets of clonal plants can increase their tolerance to environmental stress. It is hypothesized that physiological integration and phosphorus could facilitate the expansion of amphibious clonal plants from soil to Cr-polluted aquatic habitats. This study was conducted to primarily examine how physiological integration and phosphorus affected the effects of Cr on plant growth and population expansion. An amphibious clonal herbaceous plant Alternanthera philoxeroides was used to simulate the spread process by induced stolon connection or disconnection, Cr pollution and different levels of phosphorus in aquatic habitats. We found that Cr pollution deployed to apical ramets directly decreased the growth and photosynthetic parameters of the apical ramets that lacked connections to the basal ramets, but these effects could be mitigated by stolon connections. Cr pollution had no effects on these disconnected basal ramets, but the transmission of Cr from the apical parts via connected stolons negatively affected the growth of the basal ramets. Increasing the phosphorus not only increased the growth but also decreased the levels of Cr that accumulated in the plant tissues and the bioactivity of Cr. These results indicated that increasing the phosphorus could benefit the population expansion and establishment of A. philoxeroides through physiological integration from terrestrial to Cr-polluted aquatic habitats.

15

Photosynthetic apparatus efficiency of Sida hermaphrodita cultivated on heavy metals contaminated arable land under various fertilization regimes

Rusinowski S., Krzyżak J., Pogrzeba M.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2018

|

Vol. 28, no. 1

130--145

EN

Contaminated and marginal lands are favourable place for biomass feedstock establishment, especially due to European Union directive 2009/28/EC. This strategy not only cover local demand for energy and heat but also can be valuable in those land phytomanagment. The second-generation perennial energy crop species are the most feasible for such purpose. We studied the impact of two different fertilizer treatments on plant physiological parameters associated with photosynthesis, heavy metals (HMs) and primary macronutrients accumulation in Sida hermaphrodita cultivated on HMs contaminated soil under field conditions. NPK fertilized plants showed the highest values of photosynthetic parameters at the beginning of growing season when compared to control and microbial inoculated plants. However, at the end of the growing season inoculated and control plants showed better photosynthetic performance than NPK treated. NPK fertilizer caused higher Cd and Zn shoot concentrations while microbial inoculation caused higher K and the lowest N and P concentrations in shoot. Due to Cd, Pb and Zn concentrations in plants which should not result in alleviation of photosynthetic apparatus efficiency and biomass production it could be summarize that Sida hermaphrodita is a suitable plant for cultivation on land contaminated with HMs under different fertilization regimes.

PL

Tereny zanieczyszczone i odłogowane stanowią opcję dla uprawy roślin na cele energetyczne, szczególnie jeśli weźmie się pod uwagę rozporządzenia dyrektywy Unii Europejskiej w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych (2009/28/EC). Spełnienie jej wymogów może być po części zrealizowane poprzez uprawę roślin energetycznych drugiej generacji. Zastosowanie takiego podejścia pozwoli nie tylko pokryć lokalne zapotrzebowanie na odnawialne źródła energii, ale także wspomóc zarządzanie terenami nieprzydatnymi w produkcji roślin na cele żywnościowe oraz paszowe. W przedstawionej pracy badano wpływ zastosowania zróżnicowanego nawożenia na parametry fizjologiczne ślazowca pensylwańskiego uprawianego na glebie zanieczyszczonej metalami ciężkimi. Rośliny nawożone standardowymi nawozami mineralnymi charakteryzowały się wyższymi wartościami parametrów fizjologicznych na początku sezonu wegetacyjnego, podczas gdy na końcu sezonu wegetacyjnego wyższe wartości stwierdzono dla roślin w wariancie kontrolnym i szczepionką mikrobiologiczną. Nawożenie mineralne spowodowało wyższe zawartości Cd i Zn w roślinach, podczas gdy rośliny traktowane szczepionką mikrobiologiczną miały wyższe zawartości K oraz najniższe zawartości N i P w częściach nadziemnych. Stwierdzone zawartości Pb, Cd i Zn w częściach nadziemnych ślazowca pensylwańskiego nie powinny mieć negatywnego wpływu na stan aparatu fotosyntetycznego i wydajność produkcji biomasy. W związku z tym roślina ta może być przydatna w produkcji biomasy na cele energetyczne na ternach zanieczyszczonych.

16

Fotosynteza – gigantyczna wytwórnia celulozy

Wandelt P.

Przegląd Papierniczy

|

2015

|

R. 71, nr 7

389--397

PL

Naszą Ziemię nie od rzeczy nazywamy Zieloną Planetą, gdyż porastają ją zielone rośliny, a przede wszystkim lasy, choć morza i oceany też kipią życiem w tym względzie, czego gołym okiem z brzegu nie widzimy, chyba że jest to rzęsa wodna, ale to pływająca roślina. Zwłaszcza teraz na wiosnę zieleń u nas wybuchła i mieni się wszystkimi odcieniami, włącznie z łanami zbóż, a takiej świeżej, żywej zieleni prawie nie ma już latem, stąd się nią zachwycamy, a przed nami Zielone Świątki. Aż się chce zaśpiewać „Zielono mi”.

EN

Photosynthesis on the Earth is disscused as the only origin of life and spectacular biodiversity on our planet. It is perfect factory of huge amounts of biomass, including cellulose. Pulp and paper industry is minor consumer of wood, using only 0.2–0.3% of annual growth of cellulose.

17

Co o fotosyntezie i bioróżnorodności na Ziemi mówią specjaliści

Wandelt P.

Przegląd Papierniczy

|

2015

|

R. 71, nr 7

375--378

PL

Mało kto zdaje sobie sprawę, jak wielką rolę w naszej egzystencji odgrywają rośliny. To właśnie one dały życie na naszej planecie. Stworzyły atmosferę, stymulowały ewolucję. Dzięki nim istnieją zwierzęta i ludzie. Ta fundamentalna prawda jakoś nie trafia do świadomości dzisiejszego cywilizowanego człowieka, czującego się panem i władcą tego świata. A przecież, jak napisałem w artykule o fotosyntezie (str. 389), materia organiczna, a wraz z nią życie, mogła powstać z nieorganicznej tylko na drodze fotosyntezy, pod wpływem światła słonecznego.

18

Wpływ światła o zmodyfikowanym widmie na intensywność fotosyntezy

Kocurek M., Pilarski J.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2015

|

Z. 268

107--116

PL

W ostatnich latach dynamicznie rozwija się zastosowanie lamp LED, zbudowanych z diod emitujących wąskie zakresy widmo-we. Jedną z podstawowych zalet tej technologii jest możliwość komponowania składu spektralnego z diod o różnej barwie. Wiadomo, że poszcze-gólne gatunki roślin w toku ewolucji przystosowały się do warunków siedliskowych różniących się składem spektralnym światła. Niewiele jest jednak informacji na temat lamp, które można skomponować z dostępnych w handlu diod LED i dopasowanych do konkretnych gatunków roślin. Do eksperymentów wybrano kluzję (Clusia multiflora), pelargonię (Pelargonium zonale) oraz koleusa (Coleus blumei). Badania rozpoczęto od oceny właściwości optycznych szeregu gatunków roślin. Na tej podstawie określono wymagania świetlne i dopasowano skład spektralny lampy. Do oceny gotowych widm wykorzystano analizator gazowy typu Irga oraz fluorymetr umożliwiający zmianę składu barwowego światła aktynicznego. Dla każdego gatunku rośliny uzyskano specyficzne widmo spektralne charakteryzujące się najwyższą wydajnością fotosyntezy.

EN

In recent years, the use of LED lamps built with diodes emitting narrow spectral range, rapidly grows. One of the main advantages of this technology is the ability to compose lamps of new spectral composition with LEDs of different colors. It is known that various species of plants during evolution adapted themselves to the habitat of differing spectral composition of the light. However, there is little information on the light sources which can be composed with commercially available LEDs and fitted to specific plant species. The experiments were carried out on Clusia multiflora, Pelargonium zonale and Coleus blumei. The study began by assessing the optical properties of a number of plant species. On this basis the light requirements were specified and used to match the spectral illumination. The spectra ware tested using an IRGA gas analyzer and multicolor actinic light fluorometer. Specific spectrum characterized with the highest yield of photosynthesis for each plant species were composed.

19

Wpływ doświetlania lampami sodowymi i LED na aktywność fotosyntetyczną, wzrost oraz plonowanie roślin

Klamkowski K., Treder W., Masny A.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2015

|

Z. 268

73--82

PL

Rośliny truskawki (odmiany „Elsanta” „Grandarosa”) uprawiane w szklarni w okresie zimowo-wiosennym (luty-maj) doświetlano przy pomocy lamp sodowych lub LED (diody emitujące światło czerwone, niebieskie oraz w zakresie bliskiej podczerwieni). Kombinację kontrolną stanowiły rośliny rosnące w warunkach naturalnego światła. Prowadzono pomiary intensywności wymiany gazowej oraz natężenia zielonej barwy liści (względna zawartość chlorofilu). Określono plonowanie roślin, a po zakończeniu doświadczenia wykonano analizę budowy morfologicznej roślin, mierząc masę i powierzchnię liści, masę korzeni oraz średnicę korony. Stwierdzono zróżnicowaną reakcję ocenianych odmian na doświetlanie. Zastosowane światło LED spowodowało zwiększenie natężenia fotosyntezy roślin odmiany „Grandarosa”. Rośliny te charakteryzowały się także intensywniejszym wzrostem i większym plonowaniem w porównaniu do roślin niedoświetlanych. W przypadku odmiany „Elsanta” przebieg procesów fizjologicznych, wzrost i plonowanie roślin nie były uzależnione od zastosowanego doświetlania.

EN

The objective of the study was to evaluate the physiological response and growth of strawberry plants grown under different light treat-ment. During cultivation period (February-May), the plants (two cultivars: ‘Elsanta’, ‘Grandarosa’) received supplemental artificial lighting provided by standard high-pressure sodium lamps or high-power solid-state lighting modules with red, blue and far red LEDs. Quantum irradiance in the both combinations was maintained at the same level. The third group of plants (control combination) was grown under the natural light (without sup-plemental lighting). The following measurements were taken: photosynthetic rate, leaf greenness index (relative chlorophyll content), fruit yield and the most important morphological parameters (fresh weight of plant organs, leaf surface area, crown diameter). The results showed that supplemental illumi-nation using LED light source affected photosynthesis (higher rates), growth (higher foliage weight and area) and productivity of ‘Grandarosa’ straw-berry plants. On the opposite, no significant effect of supplemental artificial lighting on performance of ‘Elsanta’ plants was recorded. The obtained results showed that LED lamps could be used in greenhouse lighting systems. However, much work still has to be done to optimize lighting spectrum of LED modules for the cultivation of the specific crop species and cultivars.

20

Morphological, anatomical and physiological leaf trait plasticity of Sesleria nitida (Poaceae) in open vs shaded conditions

Puglielli G., Crescente M. F., Frattaroli A. R., Gratani L.

Polish Journal of Ecology

|

2015

|

Vol. 63, nr 1

10--22

EN

An expression of plants response to light availability is their shade tolerance which refers to the capacity of a given plant to tolerate low light levels. Survival in a shaded environment can determine phenotypic consequences at morphological and/or physiological levels and such changes may be crucial to survive in heterogeneous and variable conditions. However, the potential plastic response of a given plant trait may be large but the observed plasticity may be lowered by resource limitations or environmental stress factors. In this context, the aim of this research was to analyze morphological, anatomical and physiological leaf traits variations of Sesleria nitida Ten. growing in different light conditions. In particular, plants growing in open (PO) and shade (PU) conditions were analyzed. The results show a 35% higher specific leaf area (SLA) in PU than in PO due to a 94% larger leaf area (LA). The higher height and width of the central and the major lateral vascular bundle in PO than in PU contribute to a higher net photosynthesis (PN) in sun than in shade conditions. Moreover, the 33% higher ratio between respiration (RD) and PN (RD/PN) in PU than in PO highlights the greater proportion of the carbon consumed by RD in the shade population requiring a greater metabolic effort for growth and maintenance. S. nitida in the shaded environment might be favored by the soil pH being a neutro-basophilous species and the larger soil water content (SWC) and mineral content contributing to maintain a positive carbon balance in this limiting condition. The plasticity analysis for open vs. the understory plants (mean plasticity index = 0.32) highlights the leaf trait variations useful to maintain a positive carbon balance where light availability is the main limiting factor. Knowledge of the capacity of S. nitida to first colonize and then modify its phenotype in response to the shade condition can contribute to a better understanding of its ecology.