Zjawisko fotoblastyzmu a zachwaszczenie

Kiełkowanie i pojawienie się chwastów na polach uprawnych zależy od wielu czynników, między innymi od światła. Jednak czy zawsze jest ono potrzebne, aby przerwać spoczynek nasion chwastów i pobudzić je do kiełkowania? Czy wykorzystując wiedzę na temat roli światła w kiełkowaniu nasion chwastów można ograniczyć zachwaszczenie na polach?

Aby zrozumieć rolę światła w kiełkowaniu nasion chwastów…

Nie zawsze do przerwania spoczynku nasion i pobudzenia ich do kiełkowania jest potrzebny impuls świetlny. Jednak nasiona niektórych gatunków kiełkują lepiej lub wyłącznie wtedy, kiedy poddane zostaną działaniu światła. Na tej podstawie wyróżniono trzy grupy nasion:

• fotoblastycznie ujemne –dobrze kiełkujące w ciemności, nie kiełkujące w warunkach nawet słabego promieniowania;
• indyferentne – dobrze kiełkujące zarówno w ciemności, jak i na świetle;
• fotoblastycznie dodatnie – dobrze kiełkujące na świetle, nie kiełkujące w ciemności.

W błonach komórkowych nasion zlokalizowane są fitochromy, które reagują na natężenie światła oraz długość dnia. To właśnie im, nasiona zawdzięczają swoją reakcję. Fitochromy występują w dwóch odwracalnych formach: fizjologicznie aktywnej (Pfr) i nieaktywnej (Pr). W zależności od długości fali światła absorbowanego przez fitochrom, formy te przechodzą jedna w drugą. Kiełkowanie nasion może zatem zależeć od proporcji między Pfr i Pr w ogólnej zawartości fitochromu. W dzień w roślinach przeważa forma Pfr, w nocy natomiast fitochrom Pfr przekształca się w formę nieaktywną (Pr). Nawet krótki błysk światła uruchamia ponownie konwersję, uruchamiającą proces kiełkowania.

Wielkość nasion chwastów pozwala z dużym prawdopodobieństwem przewidzieć, do której grupy fotoblastycznej zostaną one przypisane. Naukowcy wykazali, że impulsu świetlnego do kiełkowania potrzebowały częściej gatunki o mniejszych nasionach, niż te o większych. Dlaczego? Analizując problem stwierdzono, że jest to pewnego rodzaju zabezpieczenie ich przed zbyt wczesnym kiełkowaniem, kiedy znajdują się zbyt głęboko, aby wydostać się na powierzchnię. Siewki gatunków, rozwijające się z małych nasion, na ogół mogą wschodzić wyłącznie z powierzchniowych warstw roli. Należy mieć tutaj świadomość, że światło penetruje glebę na głębokość tylko do kilku milimetrów.

Wpływ warunków świetlnych na kiełkowanie wybranych gatunków nasion chwastów

W jakim stopniu światło może pobudzać kiełkowanie chwastów? Aby rozwiązać ten problem wykonano 2 proste eksperymenty…

Pierwszy z nich przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, na szalkach Petriego i podłożu z bibuły filtracyjnej, w komorze do hodowli roślin. Nasiona chwastów utrzymywano albo cały czas w ciemności, albo na świetle lub dostarczając im krótkotrwałego błysku świetlnego. W celu zapewnienia ciemności dokładnie okrywano szalki folią aluminiową. Krótkotrwałe naświetlenie nasion zapewniono poprzez zerwanie z szalek foli aluminiowej po pierwszej dobie po wysiewie i ponowne ich okrycie.

Stwierdzono, że nasiona chwastów kiełkowały zarówno na świetle, jak i w ciemności (tab. 1). Jednak światło było czynnikiem pobudzającym ten proces. Już krótkotrwały błysk światła powodował na ogół znaczne pobudzenie kiełkowania diaspor chwastów. Zatem, czy uprawa roli w ciemności daje możliwość w praktyce rolniczej ograniczenia kiełkowania nasion chwastów? Na podstawie wyników laboratoryjnych nie da się udzielić jednoznacznej odpowiedzi. Można jednak przypuszczać, że zachwaszczenie przez gatunki, mające duże nasiona, np. chaber bławatek oraz rdest powojowy – nie będzie ograniczane w takim stopniu, jak przez gatunki tworzące małe nasiona.

Tabela 1. Kiełkowanie [%] nasion wybranych gatunków chwastów w zmiennych warunkach świetlnych (badania własne)

Gatunek chwastu	Kiełkowanie
	na świetle	w ciemności	w ciemności z błyskiem światła
Chaber bławatek	75,4	44,9	51,3
Fiołek polny	37,6	15,8	38,2
Komosa biała	82,9	5,7	69,6
Miotła zbożowa	68,4	15,8	43,3
Rdest powojowy	69,1	35,9	41,2
Starzec zwyczajny	86,7	5,1	11,2
Stulicha psia	79,8	27,8	54,3
Tasznik pospolity	58,4	3,7	52,0
Tobołki polne	48,9	11,2	37,9

W eksperymencie drugim – polowym – przypuszczenie to sprawdzono. Na poletkach o powierzchni 1 m² wysiano w stałych proporcjach nasiona chwastów (gatunków, wykorzystanych w eksperymencie laboratoryjnym) i wymieszano rolę radłem w dzień, w nocy oraz w dzień z okrytym ciemną folią radłem.

W badaniach własnych, wyniki uzyskane w poszczególnych sezonach wegetacyjnych były różne. Każdorazowo jednak, po nocnym wymieszaniu roli, obserwowano mniejszą liczbę siewek poszczególnych gatunków o drobnych nasionach, niż o większych (tab. 2). Zatem wykorzystanie zjawiska fotoblastyzmu może pomóc w skuteczny sposób ograniczyć zachwaszczenie.

Tabela 2. Wschody [%] nasion wybranych gatunków chwastów w zmiennych warunkach uprawy roli (średnie z lat 2015-2017 na podstawie badań własnych)

Gatunek chwastu	Wschody po uprawie
	w dzień	w nocy	w dzień, z okrytym radłem
Chaber bławatek	35,1	27,8	31,2
Fiołek polny	15,3	7,6	13,1
Komosa biała	39,2	1,1	36,4
Miotła zbożowa	31,5	7,3	24,8
Rdest powojowy	31,6	28,4	32,2
Starzec zwyczajny	38,6	2,3	14,7
Stulicha psia	35,2	17,1	29,4
Tasznik pospolity	17,5	0,4	19,3
Tobołki polne	27,1	4,3	11,6