17. Засухоустойчивость и жароустойчивость. Физиологические причины повреждения и гибели растений от почвенной и воздушной засухи. Диагностика и пути повышения засухоустойчивости.
Засухоустойчивость — способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит от продолжительности засухи и ее напряженности.
Жароустойчивость — способность растений переносить действие высоких температур, перегрев. Это генетически обусловленный признак. Виды и сорта сельскохозяйственных растений различаются по выносливости к высоким температурам.
По жароустойчивости выделяют три группы растений.
Жаростойкие — термофильные синезеленые водоросли и бактерии горячих минеральных источников, способные переносить повышение температуры до 75-100 °С. Жароустойчивость термофильных микроорганизмов определяется высоким уровнем метаболизма, повышенным содержанием РНК в клетках, устойчивостью белка цитоплазмы к тепловой коагуляции.
Жаровыносливые — растения пустынь и сухих мест обитания (суккуленты, некоторые кактусы, представители семейства Толстянковые), выдерживающие нагревание солнечными лучами до 50-65 °С. Жароустойчивость суккулентов во многом определяется повышенными вязкостью цитоплазмы и содержанием связанной воды в клетках, пониженным обменом веществ.
Нежаростойкие — мезофитные и водные растения. Мезофиты открытых мест переносят кратковременное действие температур 40-47 °С, затененных мест — около 40-42 °С, водные растения выдерживают повышение температуры до 38-42 °С. Из сельскохозяйственных наиболее жаровыносливы теплолюбивые растения южных широт (сорго, рис, хлопчатник, клещевина и др.).
ВЛИЯНИЕ ПЕРЕГРЕВА НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Во время засухи наряду с обезвоживанием происходит перегрев растений. При действии больших температур (35 °С и выше) наблюдаются два типа конфигурации вязкости цитоплазмы: почаще увеличение, реже понижение. Возрастание вязкости цитоплазмы замедляет её движение, но процесс обратим даже при 5-минутном действии температуры 51 °С. Высочайшая температура увеличивает концентрацию клеточного сока и проницаемость клеток для мочевины, глицерина, эозина и остальных соединений. В итоге экзоосмоса веществ, растворенных в клеточном соке, равномерно снижается осмотическое давление. Но при температурах выше 35 °С вновь отмечается рост осмотического давления из-за усиления гидролиза крахмала и роста содержания моносахаров. Как надо из рис. 14.2, у листьев традесканции выход электролитов индуцируется под влиянием температуры наиболее высочайшей по сопоставлению с температурой, меняющей вязкость цитоплазмы и её движение. При всем этом утрата характеристики полупроницаемости тонопласта (оцениваемая по выходу антоциана) вызывается только кратковременным действием совсем больших температур (57-64°С). Процесс фотосинтеза наиболее чувствителен к действию больших температур, чем дыхание. Гидролиз полимеров, а именно белков, ускоряющийся при аква недостатке, существенно активизируется при высокотемпературном стрессе. Распад белков идет с образованием аммиака, который может оказывать отравляющее действие на клеточки у неустойчивых к перегреву растений. У жаростойких растений наблюдается увеличение содержания органических кислот, связывающих лишний аммиак. Еще одним методом защиты от перегрева может служить усиленная транспирация, обеспечиваемая сильной корневой системой. В остальных вариантах (суккуленты) жаростойкость определяется высочайшей вязкостью цитоплазмы и завышенным содержанием крепко связанной воды. При действии больших температур в клеточках растений индуцируется синтез стрессовых белков (белков теплового шока). В сельскохозяйственной практике для повышения жароустойчивости растений используют внекорневую обработку 0,05%-ным веществом солей цинка.
Для диагностики засухоустойчивости растений используют ряд полевых и лабораторных методов. Сравниваемые сорта и виды растений выращивают в засушливых районах. Сорта, в меньшей степени снижающие урожаи, считаются более засухоустойчивыми. Испытания на засухоустойчивость в засушниках и суховейных установках дают возможность подвергать растения почвенной и атмосферной засухе в любой период их вегетации и оценивать сорта. Засушни-ки — это делянки, на которых исследуемые растения закрывают в период дождей пленкой. Для отвода воды с соседних делянок выкапывают стоковые канавы. При использовании суховейных камер растения выращивают в вегетационных сосудах и затем подвергают действию струй нагретого и высушенного воздуха.
Орошение как радикальное средство борьбы с засухой.
Наиболее эффективным способом борьбы с засухой в аридных регионах является орошение. Оно эффективно и в районах, где осадков выпадает достаточно, но распределение их не является оптимальным. Орошение дождеванием овощных, плодовых, кормовых культур и картофеля используют в Центральном Нечерноземье. Необходимо организовать полив растений таким образом, чтобы свести повреждаемость растений от засухи к минимуму и наиболее эффективно использовать поливную воду. Для определения сроков полива руководствуются наблюдениями за влажностью почвы, не допуская снижения предполивной влажности ниже оптимального уровня (60—70 % НВ).
Источник
Засуха
Человек зависим от природы, а она не всегда радует его благоприятными явлениями. Одно из них – засуха, которая приводит к вымиранию скота, голоду, эпидемиям и гибели людей.
Что такое засуха
Повышенная температура воздуха, сопровождающаяся недостатком или полным отсутствием осадков на протяжении длительного периода, называется засухой. Явление возникает весной или летом, сопровождается критически низким уровнем влажности. Почва постепенно теряет запасы влаги, высыхает, растрескивается, лишается плодородности, лишая растения возможности нормального развития.
Для субтропического и субэкваториального поясов засуха – явление обычное. Климатические особенности в южных странах делят календарный год на сезон дождей и засушливый период. От длительного отсутствия осадков периодически страдают Индия, Эфиопия, Пакистан, Латинская Америка. В 1630 году в Индии начался двухгодовой засушливый период, вызвавший массовый голод. Погибло более 2 миллионов человек.
Великая засуха 1829 года в западной Австралии стала ужасной катастрофой для местных жителей. Она уничтожила весь урожай и заставила фермеров покинуть регион в поисках плодородных земель.
Для российского климата засуха нехарактерна, но в некоторых регионах природное явление возникает, нанося урон сельскому хозяйству. От отсутствия дождей страдают Кубань и Поволжье, где синоптики фиксируют до 70 сухих дней.
Причины возникновения засухи
Жаркая погода, сухой воздух, сильные жгучие ветра и, как следствие, усиленное испарение влаги из почвы – это признаки аномального природного явления. Начало неблагоприятных погодных условий обусловлено установлением антициклона. Вторгаясь из северного полушария, он несет с собой массы арктического воздуха, повышается температура воздуха, происходит сильное испарение влаги из почвы.
Ситуация усугубляется, когда один циклон сменяется другим. Круговое движение воздушных масс вызывает резкое повышение температуры, понижение влажности до критических отметок, исключение выпадения осадков. Особенность проявления засухи – ветры-суховеи. Сильными порывами они сносят посевы, выдувают плодородный слой почвы, заносят песком пашни. Происходит растрескивание слоя земли, местность превращается в пустыню.
В 1944 году жара во Вьетнаме уничтожила 20 процентов урожая риса. Последствием длительного сухого периода стало нашествие паразитов, которые погубили остатки посевов.
Даже сильный ливень в такой ситуации не спасает землю. Вода не успевает впитываться в засохший грунт, стекает с него потоками в овраги и балки. Наиболее характерны засухи для степных районов, реже явление происходит в лесостепях. Катаклизм в значительной степени провоцирует человек, истребляя леса, распахивая крутые склоны, меняя рельеф местности.
Виды
Явление возникает весной, летом, осенью. Иногда оно переходит из одного сезона в другой. За годы наблюдений фиксировались засухи, начинавшиеся весной и заканчивающиеся приходом осенних дождей.
Различают несколько типов засухи:
- атмосферная – солнечное тепло и пониженная влажность приводят к высокой испаряемости, воздух сухой, дуют суховеи;
- почвенная – полная потеря запасов влаги почвой;
- гидрологическая – пересыхание прудов, озер, рек, родников;
- физиологическая – характеризуется гибелью растений, которые перестают получать влагу через корневую систему.
Испарению влаги способствуют сильные ветры, несущие сухие массы воздуха, песчаные бури, засыпающие плодородные слои почвы, уничтожающие посевы. Нехватка воды в грунте с прошлой осени, и малоснежные зимы усугубляют ситуацию. Анализируя количество выпавших до наступления заморозков осадков и уровень снега в сравнении предыдущими годами, специалисты прогнозируют вероятность наступления засушливого периода.
Последствия засухи
Явление угрожает растительному миру, провоцируя вымирание посевов. Весенняя засуха опасна уничтожением ранних зерновых культур, летом от нехватки воды гибнут плодовые культуры, а осенью озимые не успевают напитаться влагой.
Если в регионе нет достаточного запаса воды, водохранилищ, мощных рек, не работает механизм эффективного расходования ресурса, катаклизм переходит в разряд бедствия. Недостаток воды начинают испытывать люди, начинаются эпидемии, голод.
Затяжной засушливый период, по мнению историков, становился причиной гибели высокоразвитых древних цивилизаций и возникновения каннибализма.
Масштабные пожары, торфяные возгорания – последствия засухи. Человек все еще не научился эффективно бороться с горящими массивами, пламя в сухую погоду распространяется моментально, уничтожая леса, сельско-хозяйственные угодья, жилые строения. Горящие торфяники распространяют задымление на десятки и сотни километров. От дыма в городах возникает смог, опасных для здоровья людей.
Методы борьбы
Измеряя запасы влаги в почве, ученые прогнозируют вероятность засухи. В борьбе с природным явлением используется комплекс мер:
- строятся снегозадерживающие сооружения;
- создаются полезащитные лесополосы;
- разбиваются искусственные пруды и водоемы;
- меняется микрорельеф поверхности пашней.
Агротехнические мероприятия позволяют регулировать процесс таяния снега. Бороться с засухой помогает искусственное орошение полей, строительство отводных каналов, поставляющих воду из горных местностей, водохранилищ, прилегающих рек к посевным угодьям.
Источник