Определение параметров водного режима в листьях сои при различных условиях выращивания

Введение

Поскольку высокая температура и недостаточная влажность воздуха и почвы в летнем сезоне приводят к нарушению нормального хода обмена веществ у растений и, как следствие, к снижению урожайности, то большое значение приобретают работы, которые ведутся по повышению засухоустойчивости сельскохозяйственных культур в различных зонах нашей республики.

Засухоустойчивость растений во многом определяется изучением параметров их водного режима. Засуха влияет на различные процессы в растительном организме: фотосинтез, дыхание, активность ферментов, рост и деление клеток и т. д., но в корне всего этого лежит влияние засухи на водный режим. Это прежде всего параметры водоудерживающей и водопоглощающей способности, водный дефицит, относительное содержание воды. Изучение показателей водного режима позволяет получить более точную информацию о засухоустойчивости каждого сорта [3, с.19].

Соя (Glycine max L.) – одна из важнейших сельскохозяйственных культур во всем мире, источник белков, жиров, макро- и микроэлементов в питании человека и основная культура, используемая в различных рационах животных. Согласно приведенным данным, соя – растение, которое больше подвержено воздействию абиотических стрессоров, в частности засухи и низкой температуры, чем другие бобовые [6, с.201]. Влияние стресса, вызывающего нехватку воды, в большей степени проявляется в фазе роста и развития онтогенеза [5, с.327].

Целью исследовательской работы было изучение влияния засухи на показатели водного режима растений различных сортов сои (Glycine max L.) и выявление относительно устойчивых сортов.

Материал и методы

Семена сортов сои (Glycine max L.): Чукурова-3, Чукурова-4, Чукурова-5, Чукурова-6, Чукурова-7, Чукурова-8, Чукурова-9, Чукурова-12, Чукурова-13, Чукурова-14, использованные в исследовании, были предоставлены Национальным Генбанком Азербайджана и выращены на опытно-полевом участке Института генетических ресурсов. Параметры водного режима в листьях растений определяли в условиях полива в фазу ветвления, в фазу цветения и в условиях засухи согласно общепринятой методике (2, с.49).

Результаты и их обсуждение. В умеренном климате процесс транспирации, протекающий у растений, согласуется с поступлением воды в растение из почвы и оводненность растительных тканей стабильно поддерживается, то есть водный баланс функционирует нормально. Однако в жаркие летние дни ускорение транспирации нарушает этот баланс и вызывает дефицит воды. Дефицит воды может достигать 25% если почва недостаточно влажная, при этом возникают нарушения водного баланса. Это объясняется тем, что интенсивность транспирации, которая происходит в жаркие часы, превышает скорость поглощения воды корнями, то есть количество потерянной воды не может быть восстановлено. Постепенное увеличение дефицита воды предотвращается другим действующим механизмом – увеличением водоудерживающей способности и закрытием устьиц (4, с.5).

Параметры водного режима сортовых образцов сои определяли в условиях жаркого климата Апшерона. Определение дефицита воды выявило разницу по этому параметру среди образцов сои (рис.1).

(1)

(2)

Рис. 1. Определение дефицита воды в листьях образцов сои в условиях полива, (%): 1) фаза ветвления; 2) фаза цветения

Рис. 2. Определение дефицита воды в листьях образцов сои в условиях засухи, (%)

Образцами с низким дефицитом воды на стадии ветвления стали сорта сои Чукурова-9, Чукурова-8, Чукурова-12: соответственно, 10,26; 15,83; 16,45%. Максимальный дефицит воды обнаружен в образцах Чукурова-3 (34,2%), высокий дефицит воды – у растений сортов Чукурова-4, Чукурова-7, соответственно, 27,2; 24,65%. В других образцах дефицит воды колебался в пределах 20,0%.

В фазе цветения в листьях растений сорта сои Чукурова - 5 наблюдали низкий дефицит воды (14,84%). Высокие показатели дефицита воды были зафиксированы у образцов Чукурова – 4, Чукурова - 7, соответственно, 24,7; 27,69%. В других экспериментальных вариантах этот параметр колебался в диапазоне 18,0–22,0%.

При засухе у растений сортов сои Чукурова-3 и Чукурова-7 наблюдался низкий дефицит воды - 15,16 и 15,17%, соответственно. Максимальное значение дефицита воды было обнаружено в опытном варианте Чукурова-13 (23,33%). У образцов сои Чукурова-4, Чукурова-14, Чукурова-5 наблюдали высокий уровень дефицита воды - 22,64; 22,59 и 22,44%, соответственно. У других образцов изменение параметра дефицита воды колебалось в пределах 20,0–21,0%.

(1)

(2)

Рис. 3. Определение относительного содержания воды в листьях сои в условиях полива, (%): 1) фаза ветвления; 2) в фазе цветения

Рис. 4. Определение относительного содержания воды в листьях образцов сои в условиях засухи (%)

Определение относительного содержания воды в тканях листьев растений различных сортов сои показало, что в условиях полива в фазу ветвления этот параметр изменялся в интервале 65,7% (Чукурова-3) и 89,74% (Чукурова-9) (рис.2). Относительное содержание воды в фазе цветения составляло 72,31% (Чукурова-7) – 85,16% (Чукурова-5). Во время засухи этот показатель варьировал в пределах от 76,67% (Чукурова-13) до 84,84% (Чукурова-3).

(1)

(2)

Рис. 5. Определение водоудерживающей способности в листьях образцов сои в условиях полива, (%): 1) фаза ветвления; 2) фаза цветения

Рис. 6. Определение водоудерживающей способности в условиях засухи в листьях образцов сои (%)

В условиях полива в фазе ветвления показатели водоудерживающей способности варьировали в диапазоне 57,16% (Чукурова-7) – 72,7% (Чукурова-3), в фазе цветения от 51,53% (Чукурова – 7) до 69,79% (Чукурова-6). В условиях засухи этот показатель колебался в пределах 51,33% (Чукурова-14) – 66,66% (Чукурова-12). У растений сорта Чукурова-7 также наблюдалась меньшая потеря воды во время засухи (52,42%). При недостатке воды в клетках увеличивается содержание связанной воды с осмотическими веществами и водоудерживающая способность. По мнению Головиной Е.В., по мере усиления засухи, у сортов с более высокой степенью устойчивости увеличивается их водоудерживающая способность (1, с.39). Показатели водоудерживающей способности в условиях засухи снизились на 8,3–10,0% по отношению к фазе ветвления; на 0,4% по отношению к фазе цветения. С другой стороны, по мере того, как листья стареют, водоудерживающая способность увеличивается. Это продемонстрировано в проведенных нами экспериментах, когда при сравнении фаз ветвления и цветения наблюдалось снижение значений водоудерживающей способности, другими словами, уменьшилась потеря воды. Показатели водоудерживающей способности листьев в фазе цветения снизились на 4,1–8,5% по сравнению с фазой ветвления.

Заключение. С уменьшением содержания воды в листьях в фазе цветения и во время засухи индуцируется синтез осмотических соединений, и связанная вода задерживается в тканях. Следовательно, у засухоустойчивых растений относительное содержание воды и водоудерживающая способность выше, дефицит воды ниже. Учитывая вышесказанное, образцы Чукурова-7, 8, 14 можно считать более устойчивыми по сравнению с другими образцами.