Водный обмен плодово-ягодных культур в условиях Центрального Казахстана

В статье представлены результаты исследования водного обмена плодово-ягодных культур на экспе­риментальном участке Жезказганского ботанического сада. Выделены 3 группы культур с разной сте­пенью интенсивности водного обмена. Установлено, что растения на экспериментальном участке на­ходятся в условиях оптимального водообеспечения, что подтверждается высоким содержанием воды в листьях исследуемых культур (от 50 до 71 %), незначительным снижением содержания воды в тече­ние лета в среднем на 7,3 %. Отмечено, что исследуемые сорта яблони домашней, вишни и абрикоса проявляют высокую устойчивость к действию такого стресс-фактора, как высокая сухость воздуха.

Перспективность интродуцированных растений определяется их устойчивостью к неблагопри­ятным факторам внешней среды в условиях культуры. Климатические условия Жезказганского ре­гиона Карагандинской области отличаются крайне малым количеством осадков в летний период и высокой сухостью воздуха. В связи с этим при интродукции плодово-ягодных культур очень важно выявить сорта, способные переносить атмосферную и почвенную засуху. Критериями засухоустой­чивости растений являются оводненность и водоудерживающая способность листьев растений.

Цель данной работы заключалась в изучении водного обмена плодово-ягодных интродуциро-ванных растений и выявлении среди них наиболее засухоустойчивых.

Для достижения этой цели в лабораторных условиях определяли оводненность и водоудержи-вающую способность листьев у сортов яблони домашней, груши культурной, абрикоса, вишни степ­ной, смородины черной, жимолости и сливы домашней. Изучение водного обмена листьев проводили согласно методике Г.В.Еремина и Т.А.Гасановой [1] в периоды наибольшей напряженности стрессо­вых факторов: в июне, июле и августе крайне засушливого 2010 г. (сумма осадков в июне составила 7 мм, в июле — 4 мм, в августе — 1 мм.

Всего за летний период выпало 12 мм осадков, максимальная температура воздуха (39,4 °С) была отмечена в июне. Среднемесячная температура июня 23,9 °С, июля 23,3 °С, августа 24,3 °С. Листья отбирали в середине ростовых побегов (7-9-й лист от основания побегов) равномерно по всей ок­ружности кроны в утренние часы.

Рисунок 1. Водный обмен листьев некоторых плодово-ягодных культур (в % от сырой массы)

Результаты исследований показали (табл. 1, 2, рис. 1), что содержание воды в листьях составило в июне 59,6-70,6, в июле — 54,5-70,0, в августе — 49,9-59,6 %. У 6 изучаемых культур произошло снижение содержания воды в листьях от июня к июлю на 2,2-10,4 %. Исключение составила сморо­дина черная, у которой произошло незначительное повышение содержания воды (на 1,1 %, разность недостоверна). Оводненность листьев в августе у всех наблюдаемых культур была ниже, чем в июне на 4,6-9,5 % (разность является достоверной, с вероятностью 95 %).

Наибольшая разность между июлем и августом в содержании воды в листьях наблюдалась у груши и смородины (9,5 %). У сливы и жимолости в связи со значительным старением листьев со­держание воды и водоудерживающая способность в августе не определялись.

По данным Т.Н.Барабаш, у плодовых растений в начале вегетации оводненность тканей листьев наибольшая — 62-72 %, а в конце августа, когда растения приспосабливаются к засушливым услови­ям, по мере старения листьев, этот показатель снижается на 2-4 % [2].

Многие авторы считают, что общее содержание воды у яблони в листьях колеблется от 50 до 75 % [3-5]. Наблюдения О.А.Красавцева показали, что общее содержание воды в листьях яблони весной достигает 59,2-61,3 % [6]. По сведениям М.Д.Кушниренко, содержание воды в листьях верх­него яруса сорта яблони Пепин четвертый составляло: в июне — 61,1 %; в июле — 48,7 %; в авгу­сте — 44,2 % [7]. Исследования О.Н.Косаревой показали, что общее содержание воды в листьях яб­лони в условиях Мангышлака колеблется в пределах 40-66 % от сырого веса и изменяется в зависи­мости от вида яблони и сроков наблюдения. В периоды, характеризующиеся повышенной температу­рой воздуха (до 34-38 °С), оводненность листьев понижается незначительно [8]. 

По литературным источникам содержание воды в листьях зависит от их возрастного состояния. Минимальная амплитуда колебаний, а также значительно большее количество общей воды в листьях в течение вегетации отмечены при оптимальной влажности почвы. Недостаток воды в почве приво­дит к падению содержания воды в листьях. Содержание общей воды в растении и отдельных его ор­ганах снижается в течение вегетационного периода. В листьях происходит снижение содержания об­щей воды по мере их старения [9, 10].

Из анализа литературных данных и результатов собственных исследований сделан вывод, что достаточно высокая оводненность листьев исследуемых культур в течение летнего периода (от 49,9 до 70,6 %) говорит о том, что они находились в условиях хорошего водообеспечения. Снижение со­держания воды от июня к августу свидетельствует о старении листьев. Более интенсивным водным обменом характеризуются культуры с ранними сроками начала и окончания вегетации. Культуры, рано заканчивающие ростовые процессы (жимолость, слива, смородина черная), к концу лета теряют больше воды, чем яблоня, прекращающая рост в более поздние сроки.

В результате исследования содержания воды в листьях 7 плодово-ягодных культур были выделе­ны группы (рис. 1, 2): 1) с высокой оводненностью листьев — слива и смородина (68,9-70,6 %); 2) со средней оводненностью — вишня и абрикос (64,7-65,1 %); 3) с наименьшей оводненностью — яблоня, груша и жимолость (59,4-60,2). Достоверность данных (с вероятностью 95 %) подтверждена использо­ванием статистического метода оценки расхождения двух средних через среднеквадратичное отклоне­ние. При группировании культур по степени оводненности были использованы июньские данные, так как в более поздний период старение листьев вносит нежелательные коррективы в результаты наблю­дений.

По данным О.Н.Косаревой, в засушливых условиях Мангышлака водоудерживающая способ­ность листьев резко изменялась в течение вегетации. Самая высокая водоудерживающая способность наблюдалась в начале вегетации — в мае. С повышением температуры воздуха в июле-августе водо-удерживающая способность значительно понижалась. В жаркие летние месяцы срезанные листья от­давали к 4-му часу завядания 80-90 % воды. А.М.Скибинская считает, что устойчивость к засухе не может создаться в культуре, где применяется полив [11]. М.Д.Кушниренко согласна с этой точкой зрения, утверждая, что регулярные поливы, поддерживающие высокий уровень влажности почвы, снижают сопротивляемость растений к фактору завядания.

При исследовании водоудерживающей способности листьев в условиях Жезказганского ботани­ческого сада оказалось (табл. 1, 2), что она составила в июне 60,8-81,1 %, в июле 35,1-76,4, в августе 36,7-58,8 %. У всех культур произошло снижение водоудерживающей способности от июня к авгу­сту: у вишни на 42,8 %, смородины на 29,5, у яблони на 25,5, у абрикоса на 17,5 и у груши на 11,6 %. Самое большое изменение в водоудерживающей способности в июле по сравнению с июнем про­изошло у жимолости (25,7 %) и сливы (22,4 %). По причине сильного старения листьев в августе эти культуры не были задействованы в эксперименте.

На основании изучения водоудерживающей способности в июне, когда еще нет явных признаков старения листьев, все культуры раздели на 3 группы (рис. 1, 2). В первую группу культур с высокой водоудерживающей способностью вошли самые устойчивые к потере влаги из листьев в летнее вре­мя — яблоня, вишня и абрикос. Их водоудерживающая способность составила 81,1-76,3 %. В группу со средней водоудерживающей способностью (от 68,5 до 66,9 %) вошли груша, смородина и слива. Третья группа характеризуется низкой водоудерживающей способностью (57,7 %). Разность между этими группами достоверна (вероятность 95 %). Низкая способность к сохранению влаги в листьях у жимолости объясняется как ранним старением листьев, так и недостаточной засухоустойчивостью. Жимолость начала вегетацию раньше других культур, с 4 по 7 апреля, поэтому процесс старения у нее начался раньше. Позже других культур, только с 5 по 7 мая, распускание вегетативных почек бы­ло отмечено у абрикоса. У него в меньшей степени, чем у других культур произошло изменение во-доудерживающей способности от июня к августу.

На основании литературных данных и результатов изучения водного обмена на эксперименталь­ном участке ЖБС было сделано заключение, что интродуценты находятся в условиях оптимального полива. При визуальных обследованиях у яблони, груши, абрикоса и вишни не обнаружено повреж­дений, связанных с недостатком влаги и высокой сухостью воздуха, — осыпания листьев и завяда-ния. Такие повреждения обнаружены у смородины черной и жимолости. Результаты исследований по определению содержания воды и водоудерживающей способности в листьях отличаются высокой достоверностью, поскольку являются достаточно выровненными (коэффициент вариации от 0,92 до 8,3). Величина показателя точности опыта в пределах культуры не превышает 5 %.

На основании литературных данных и собственных результатов по изучению содержания воды и водоудерживающей способности в летний период были сделаны следующие выводы:

• растения на экспериментальном участке ЖБС находятся в условиях оптимального водообеспе-чения, что подтверждается высоким содержанием воды в листьях исследуемых культур (от 50 до 71 %), незначительным снижением содержания воды в течение лета в среднем на 7,3 %;
• исследуемые сорта яблони домашней, вишни степной и абрикоса проявляют высокую устой­чивость к действию такого стресс-фактора, как высокая сухость воздуха; сорта груши, смородины и сливы — среднюю; сорта жимолости — низкую.

Список литературы

1. Еремин Г.В., Гасанова Т.А. Изучение жаростойкости и засухоустойчивости сортов // Программа и методика сортои-зучения плодовых, ягодных и орехоплодных культур. — Орел: ВНИИСПК, 1999. — С. 80-851.
2. Барабаш Т.Н. Засухоустойчивость клоновых подвоев черешни в условиях южной степи Украины // Садоводство и виноградарство. — 2003. — № 3. —C. 14-16.
3. Косарева О.Н. Интродукция яблонь на полуостров Мангышлак: Автореф. дис. ... канд. биол. наук:09.84. — Алма-Ата: Главный ботанический сад АН КазССР, 1984. — 20 с.
4. Кушниренко М.Д. Водный режим и засухоустойчивость плодовых растений: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук: 03.03.66. — Кишинев: Ин-т физиологии и биохимии растений АН МолдССР, 1966. — 50 с.
5. Курчатова Г.П. Электрическое сопротивление растительной ткани — показатель водообеспеченности яблони // Водный режим плодовых культур: Сб. науч. тр. Ин-та физиологии и биохимии растений АН Молдавской ССР. — Кишинев, 1970. —C. 111-126.
6. Красавцев О.А. Наблюдения над замерзанием тканей древесных растений и фиксация их в замерзшем состоянии // Цитологические основы приспособления растений к факторам среды. — М.: Наука, 1964. — 128 с.
7. Кушниренко М.Д. и др. Влияние завядания на водный режим и содержание углеводов, азот- и фосфорсодержащих веществ у плодовых растений различной устойчивости к засухе // Водный режим плодовых культур: Сб. науч. тр. АН Мол­давской ССР. — Кишинев, 1970. — С. 3-34.
8. Косарева О.Н. Сады и ягодники // Рекомендации по ведению сельского хозяйства. Мангышлакская область. — Ал­ма-Ата: Кайнар, 1980. — С. 25-26.
9. Кушниренко М.Д. Физиологические особенности различных ярусов кроны плодового дерева // Достижения по садо­водству: Сб. науч. тр. ВАСХНИЛ. — М., 1957. — С. 108-116.
10. Кушниренко М.Д. Водный режим и засухоустойчивость плодовых растений. — Кишинев: Картя Молдовенескэ, 1967.— 331 с.
11. Скибинская А.М. Китайская яблоня — реальный биологический вид // Достижения по садоводству: Сб. науч. тр. ВАСХНИЛ. — М., 1957. — С. 168-173.