РАСТЕНИЯ  И  ДЕФИЦИТ  ВЛАГИ  В  ПОЧВЕ

Любимов  Валерий  Борисович

профессор,  д-р  биол.  наук,  зав.  кафедрой  экологии  и  рационального  природопользования  ФГБОУВПО  «Брянский  государственный  университет  имени  академика  И.Г.  Петровского»,  г.  Брянск

E-mail: 

Котова  Наталья  Петровна

канд.  биол.  наук,  учитель  средней  общеобразовательной  школы  №  1,  г.  Аркадак,  Саратовская  область

PLANTS  AND  SOIL  MOISTURE  DEFICIT

Lyubimov  Valery

professor,  doctor  of  biological  Sciences,  head.  the  Department  of  ecology  and  rational  nature  management  ФГБОУВПО  «Bryansk  state  University  named  after  academician  I.G.  Petrovsky»,  Bryansk

Kotova  Natalia

candidate  of  biological  sciences,  the  teacher  of  the  secondary  school  №  1,  Arkadak,  Saratov  region

АННОТАЦИЯ

В  статье  представлены  результаты  исследований  по  определению  устойчивости  растений  к  высоким  температурам  и  дефициту  влаги  в  почве,  использованию  эффективных  технологий  их  размножения.

ABSTRACT

The  article  presents  the  results  on  determination  of  plant  resistance  to  high  temperatures  and  moisture  deficit  and  the  use  of  effective  technologies  of  their  reproduction.

Ключевые  слова:  интродукция;  метод;  растения;  засуха;  размножение.

Keywords:  introduction;  method;  plants;  drought;  breeding.

При  проектировании  и  создании  насаждений  различного  целевого  назначения  в  засушливых  регионах  важным  этапом  является  теоретическое  обоснование  видового  состава  растений  дифференцированно  природным  условиям  и,  прежде  всего,  гидротермическому  режиму.  Бедность  флор  аридных  зон  высокопродуктивными,  декоративными  видами  древесных  растений  определяет  актуальность  их  интродукции  из  других  регионов.  При  попытке  реализовать  эту  проблему  одной  из  основных  задач  является  поиск  диагностических  показателей  определения  перспективности  вида,  степени  его  устойчивости,  соответствия  природным  условиям  района  исследований.  На  протяжении  ряда  десятилетий  в  качестве  таких  показателей  предлагалось  использование  показателя  интенсивности  транспирации,  стабильности  оводненности  листьев  и  побегов,  водоудерживающей  способности,  жароустойчивости  и  других.  Жароустойчивость  оценивалась  по  определению  летальной  температуры  листьев,  выдерживаемых  в  водяной  бане.  Зимостойкость  и  морозоустойчивость  определялась  на  основе  изучения  оводненности  побегов  в  зимний  период  и  путем  визуальных  наблюдений  за  состоянием  перезимовавших  растений.  Исследования  такого  плана,  без  учета  эволюции  экосистем,  биоценозов  и  фитоценозов,  формирования  экологического  спектра  вида,  его  биологической  продуктивности,  жизненной  формы  и  ареала,  не  могли  принести  успех.  Десятилетиями  в  процессе  интродукции  использовался,  чаще  всего,  метод  «проб  и  ошибок»,  характеризующийся  чрезвычайной  трудоёмкостью  и  малой  эффективностью.  В  1984  г.  на  Всесоюзном  совещании  «Актуальные  задачи  физиологии  и  биохимии  растений  в  ботанических  садах  СССР»  председатель  Совета  ботанических  садов  СССР  Л.Н.  Андреев  отмечает,  что  усилия  физиологов  и  биохимиков  должны  быть  направлены  на  повышение  эффективности  интродукционных  исследований.  Из  доклада  Л.Н.  Андреева  следует  сделать  заключение,  что  практически  до  конца  прошлого  столетия  не  был  разработан  приемлемый  для  практики  метод  интродукции,  не  было  найдено  и  универсального  физиологического  показателя,  позволяющего  оценить  устойчивость  и  степень  перспективности  вида  [1,  с.  3—4].  Более  критично  на  этой  конференции  прозвучало  выступление  А.М.  Гродзинского,  который  говорил  о  том,  что  использование  для  характеристики  интродуцентов,  так  называемых  «физиологических  показателей»,  например,  интенсивности  фотосинтеза,  активности  отдельных  ферментов  и  т.  п.,  не  приносит  ничего  нового  в  интродукцию  [2,  с.  49—50].  Исследования  этого  направления  нами  проводятся  лабораторными  и  полевыми  методами  в  условиях  Северных  и  Южных  пустынь  (полуостров  Мангышлак  —  Казахстан),  в  степном,  лесостепном  и  лесном  регионе  (Саратовская,  Липецкая  и  Брянская  области).  Методологической  основой  наших  исследований  является  синтетическая  теория  эволюции  и  вытекающие  из  этой  теории  экологические  законы,  закономерности,  правила  и  явления.  Полученная  в  результате  исследований  информация  по  визуальным  наблюдениям  за  состоянием,  ростом  и  развитием  интродуцентов  анализируется  на  фоне  погодных  условий  и  динамики  водно-солевого  режима  почв.  Основополагающими  факторами,  влияющими  на  эволюцию  ландшафтов  Земли,  видовое  разнообразие  являются  влага  и  тепло.  Продуктивность  любой  экосистемы  тем  выше,  чем  благоприятнее  гидротермический  режим,  под  воздействием  которого  формируются  и  другие  факторы:  ветровой  режим,  морфологические,  физические  и  химические  свойства  почв,  их  плодородие,  степень  засоленности  и  т.  д.  Безусловно,  что  основными,  лимитирующими  интродукцию  растений  факторами,  является,  прежде  всего,  дефицит  влаги  и  величина  радиационного  баланса.  При  интродукции  растений  большое  значение  имеет  изучение  экологического  спектра  вида,  который  позволяет  выявить  лимитирующие  интродукцию  факторы  и  определить  возможность  нейтрализовать  их  отрицательное  влияние  на  растения  в  районе  исследований.  Эти  знания  составляют  основу  для  моделирования  в  районе  интродукции  условий,  обеспечивающих  оптимальный  рост  и  развитие  интродуцента.  Безусловно,  что  в  соответствии  с  экологическим  законом  о  взаимодействии  факторов,  экстремальные  температуры  усиливают  атмосферную  и  почвенную  засухи  в  аридных  районах,  что  может  привести  к  обезвоживанию  растений  и  их  гибели.  Здесь  проявляется  и  влияние  экологического  закона  о  неоднозначности  действия  факторов  на  разные  функции.  Например,  высокий  рост  температур  вызывает  снижение  скорости  фотосинтеза  и  увеличение  интенсивности  дыхания,  что  ведет  к  истощению  организмов.  Наши  исследования  показали,  что  растения,  независимо  от  их  флористической  принадлежности  и  условий  естественного  обитания,  имеют  для  листьев  летальную  температуру,  заключенную  в  очень  узких  пределах.  Листья  всех  включенных  в  эксперимент  видов  выдерживали  температуру  +47⁰С  и  погибали  при  температуре  +50⁰С.  Определить  разницу  между  видами,  по  степени  их  жароустойчивости,  не  представляется  возможным.  Например,  в  наших  экспериментах,  при  температуре  +49⁰С  зарегистрирована  гибель  листьев  у  Hippophae  rhamnoides  L.,  Tamarix  ramosissima  Ldb.,  Calligonum  caput  Medusae  Schrenk.,  Maclura  aurantiaca  Nutt.,  Robinia  pseudoacacia  L.,  Lycium  ruthenicum  Murr.,  а  при  температуре  +50⁰С  погибли  листья  Quercus  robur  L.,Q.rubra  L.,  Symphoricarpos  albus  (L.)  Blake,  Acer  semenovii  Regel.  et  Herd.,  Crataegus  transcaspica  Pojark.,  Amorpha  californica  Nutt.,  Populus  diversifolia  Schrenk,  Haloxylon  aphyllum  (Minkw.)  Jljin.  и  др.  Как  видим,  некоторые  виды  пустынной  флоры  имеют  летальную  температуру  для  листьев  +  49⁰С,  другие  +50⁰С.  Аналогичный  результат  наблюдается  и  у  представителей  Северной  Америки,  Дальнего  Востока,  Сибири  и  Европы.  Четко  выраженной  тенденции  повышения  летальной  температуры  листьев  у  видов,  в  зависимости  от  условий  их  естественного  местообитания  не  зарегистрировано.  Наблюдается  отсутствие  корреляционной  связи  изменения  летальной  температуры  листьев  в  связи  с  приспособленностью  вида  к  аридному  климату.  Высокие  температуры  усиливают  действие  атмосферной  и  почвенной  засух.  Это  способствует  нарушению  водного  баланса  у  растений  и  нагреванию  листьев  до  летальной  температуры.  Однако,  следует  отметить,  что  максимальные  температуры  воздуха,  наблюдаемые  даже  в  условиях  пустынь,  а  также  в  Саратовской  и  Брянской  области  не  являются  прямым  фактором,  вызывающим  гибель  деревьев  и  кустарников.  Дефицит  воды  в  период  вегетации  и  низкие  зимние  температуры  является  основными  экологическими  факторами,  лимитирующими  интродукцию  древесных  растений. 

На  основании  изученности  вопроса  исследований  и  полученных  собственных  результатов  следует  сделать  заключение  о  том,  что  к  высоким  температурам  атмосферного  воздуха  и  его  сухости  растения  адаптировались  в  процессе  эволюции  не  путем  повышения  жароустойчивости  клеток  и  их  органелл,  а,  прежде  всего,  путем  обеспечения  организма  водой.  Циркуляция  воды  (почва-растение-атмосфера)  позволяет  поддерживать  температуру  листьев,  побегов,  всего  организма,  близкую  к  температуре  окружающей  среды,  благодаря  водному  балансу.  Нарушение  водного  баланса,  безусловно,  ведет  к  нагреву  растений  до  летального  исхода,  что  необходимо  учитывать  при  разработке  агротехнических  приемов  выращивания  растений.  С  целью  оптимизации  условий  содержания  растений  в  аридных  регионах  рекомендуем  внедрение  метода  капельного  орошения,  контейнерного  метода  и  посев  семян  в  посевные  чеки  с  постоянным  подпитывающим  через  дренаж  увлажнением  [3,  с.  37—49;  4,  с.  86—93;  5,  с.  259—273]. 

Список  литературы: 

1. Андреев  Л.Н.  Роль  физиологических  исследований  в  разработке  проблемы  интродукции  растений  //  Актуальные  задачи  физиологии  и  биохимии  растений  в  ботанических  садах  СССР.  Пущино:  АНСССР,  1984.  —  С.  3—4.
2. Гродзинский  А.М.  Уровни  физиологических  и  биохимических  исследований  растений  в  ботанических  садах  /  Актуальные  задачи  физиологии  и  биохимии  растений  в  ботанических  садах  СССР.  Пущино:  АНСССР,  1984.  —  С.  49—50.
3. Зиновьев  В.Г.,  Верейкина  Н.Н.,  Харченко  Н.Н.,  Любимов  В.Б.  Прогрессивные  технологии  размножения  деревьев  и  кустарников.  Белгород  —  Воронеж:  БГУ,  2002.  —  135  с.
4. Котова  Н.П.,  Любимов  В.Б.  Гидротермический  режим  содержания  интродуцентов.  Брянск:  РИО  БГУ,  2012.  —  140  с.
5. Любимов  В.Б.  Интродукция  растений.  Брянск:  БГУ,  2009.  —  364  с.