В современных условиях острой нехватки воды, крайне важно внедрение водосберегающих агротехнологий, в том числе возделывание устойчивых к почвенной и атмосферной засухе сортов хлопчатника.
Обеспечение в достаточной мере минеральными удобрениями сортов хлопчатника, своевременное проведение агротехнических мероприятий, севооборот культур в определенной степени снижают негативное влияние засухи.
Изучение засухоустойчивости и защитно-приспособительных особенностей средневолокнистых сортов хлопчатника в почвенно-климатических условиях средней части и низовьев Зарафшанской долины Бухарской области является актуальной проблемой и представляет большой практический и теоретический интерес.
Одним изактуальных задач сегодняшнего дня является увеличение количества и качества урожая сортов хлопчатника, а также изучение и повышение их устойчивости неблогоприятным факторам среды (засуха, высокие температуры, засолённость почвы и т. д.) для удовлетворения потребностей населения в хлопковом волокне и масле. В научных центрах развитых хлопководческих стран, таких как США, Индия, Китай, Узбекистан, Мексика, Египет, Колумбия, Испания, Австралия наряду с разработкой технологий выращивания этой культуры, также интенсивно ведутся научные исследования по выведению и изучению особенностей высокоурожайных, устойчивых к неблагоприятным факторам сортов и их внедрению в зоны возделывания.
В последние годы увеличивается потребность в отечественных сортах хлопчатника с высоким количеством и качеством урожая. Это требует проведение исследований по изучению особенностей комплексной устойчивости перспективных сортов к неблагоприятным экологическим факторам и на этой основе дать научно обоснованные рекомендации по их возделыванию в зонах с различными почвенно-климатическими условиями.
Исследованию влияния засухи на физиологические и биохимические особенности, рост, развитие и продуктивность растений при различных почвенно-климатических условиях посвящены многочисленные исследования [1,2,3,4,5]. Наряду с этим, особенно в последние годы, крайне мало работ, посвященных изучению влияния засухи на физиолого-биохимические особенности и продуктивность новых и районированных сортов хлопчатника. Необходимо также отметить, что многие изученные сорта хлопчатника выведены из производства.
Изучение проблем засухоустойчивости в связи с водным обменом растений проводится в течение многих лет. Основной причиной этого является периодическая засуха и негативное влияние её на сельскохозяйственные растения [6,7,8].
Целю исследований явилось -изучение физиологических и биохимических особенностей водного обмена районированных сортов хлопчатника и их защитно-приспособительных реакций в условиях атмосферной и почвенной засухи.
Объектами исследований явились средневолокнистые сорта хлопчатника Бухара-6, Акдарья-6, Бухара-8, С-6524 и Бухара-102.
Исследования проведены в почвенно-климатических условиях Бухарской области. Почва экспериментального участка-лугово-аллювиального типа, глубина залегания грунтовых вод - 2-3 метра. Исходя из начальной влажности почвы, объемного веса и влагоемкости почвы определены степень дефицита влаги и нормы полива.
Измерение всех физиологических показателей и фенологические наблюдения проводились в фазах бутонизации, цветения и плодоношения хлопчатника. Для исследований брали развитый четвертый лист с верхушечки главного стебля растений.
В процессе исследования проводились лабораторные, вегетационные и полевые опыты. В ходе экспериментов использованы физиологические, биометрические, морфологические, биохимические и статистические методы. В опытах изучались биохимические показатели и интенсивности физиологических процессов соответствующими методами. Полученные данные статистически обработаны методом дисперсионного анализа с определением наименьшей существенной разницы.
Исследованы защитно-приспособительные реакции хлопчатника на основе физиологических и биохимических показателей и выявлены изменения физиологических и биохимических показателей сортов хлопчатника в зависимости от степени влажности почвы. Показано, что в условиях почвенной засухи снижаются водный потенциал, интенсивность транспирации, содержания хлорофиллов и крахмала, содержания общей и метаболической воды, листовой площади и интенсивности фотосинтеза.
Почвенная засуха в первую очередь влияет на водный баланс растения и его изменения в различной степени влияют на прохождение физиологических процессов. При этом физиологические и биохимические показатели, характеризующие устойчивость растения к засухе, резко повышаются. При этом дневной и остаточный водный дефицит в листьях сортов хлопчатника и вязкости клеточного сока повышаются под влиянием засухи. Научно обосновано низкий водный потенциал, высокая устойчивость клеток листьев к засухе и жаре у сортов Бухара-6, Бухара-8 и Бухара-102. Выявлены физиологические механизмы адаптации хлопчатника к засухе, которые состоят из уменьшения потребления воды (уменьшение площади листьев, снижение интенсивности транспирации, закрытие устьиц и т.д.), накопления низкомолекулярных осмопротекторов (пролин, моно- и дисахаридов и др.), изменения обмена веществ (чистая продуктивность фотосинтеза, интенсивность дыхания, изменение содержания фенольных веществ, аминокислот и стимуляторы и т.д.), увеличения эффективности использования воды. Установлено, что сорта хлопчатника Бухара-6, Бухара-8 и Бухара-102 в условиях почвенной засухи обладают высокой продуктивностью и качеством урожая по сравнению с сортами С-6524 и Акдарья-6.
Теоретическая значимость полученных результатов заключается в том, что выявлены различия в ответной защитной реакции изученных сортов хлопчатника при почвенной засухе. Различная норма реакции этому стресс-фактору зависит от биологических особенностей сортов.
В регуляции интенсивности роста большое значение имеет степень водоснабжения совместно с агротехническими мероприятиями. Оптимальная влажность активизирует физиологические процессы растений и создает условия для эффективного использования воды.
Засуха тормозит как рост целого растения, так и его формирующихся органов, вследствие чего, наблюдается уменьшение биологического и хозяйственного урожая. Недостаток воды в почве снижает скорость роста растений и оказывает отрицательное влияние на качество урожая.
Анализ научных сведений показывает, что под влиянием засухи, в первую очередь, происходят изменения в водном балансе растений. Это, в свою очередь, вызывает ряд изменений в физиологических и биохимических процессах: процессы роста и развития тормозятся, общая урожайность снижается.
Реакция изученных сортов хлопчатника на водный дефицит в почве в полевых и вегетационных опытах, неразрывно связана с сортовыми особенностями. Выявлено отрицательное влияние почвенной засухи на физиологические и биохимические процессы, а также урожайность изученных сортов хлопчатника.
Установлено, что сорта Бухара-6, Бухара-102 и Бухара-8 отличаются высокой степенью устойчивости к засухе среди изученных сортов хлопчатника. Устойчивость этих сортов обусловлена рядом физиологических и биохимических, а также других биологических особенностей сортов и проявляются в условиях почвенной засухи.
Сорта Бухара-6, Бухара-102 и Бухара-8 в условиях оптимального увлажнения почвы отличаются более высокими показателями интенсивности транспирации, водоудерживающей способности, особенно содержанием связанной воды в отличие от других сортов (Акдарья-6, С-6524). Интенсивность транспирации сортов Акдарья-6 и С-6524 в различных условиях увлажнения при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха в середине дня была самой высокой. У более устойчивых к засухе сортов Бухара-6, Бухара-102 и Бухара-8 транспирация была интенсивнее в утренние часы, а в середине дня снижалась. Это положительно влияло на водный баланс растений.
У всех изученных сортов хлопчатника в условиях оптимального увлажнения по сравнению с растениями, в условиях засухи показатели дневного и остаточного водного дефицита, водного потенциала листьев, осмотического давления клеточного сока, вязкости протоплазмы, обезвоживания клеток и устойчивости к жаре были низкими.
Почвенная засуха приводит к повышению содержания связанной воды, водного дефицита в листьях, степени вязкости протоплазмы и устойчивости листьев к обезвоживанию и жаре. Все эти показатели, характеризующие физиологические аспекты устойчивости к засухе, были самыми высокими у засухоустойчивых сортов хлопчатника.
Почвенная засуха оказывает негативное влияние на содержание хлорофилла и интенсивность фотосинтеза всех изученных сортов хлопчатника. В то же время отмечены увеличение содержания связанного хлорофилла, интенсивности дыхания, количества свободных аминокислот и суммы фенольных соединений.
Ограниченная (30%) влажность почвы оказывает отрицательное влияние на рост, развитие растений и продуктивность фотосинтеза. У сортов С-6524 и Акдарья-6 эти изменения проявляются сильнее по сравнению с другими сортами хлопчатника.
Высокий и качественный урожай сортов Бухара-6, Бухара-102 и Бухара-8 наблюдался при схеме полива 1-2-1. В этих условиях коэффициент эффективного использования воды был значительно выше, по сравнению с другими сортами. У остальных изученных сортов (С-6524, Акдарья-6) высокий и качественный урожай наблюдался при схеме полива 1-3-1.
Показано, что урожайность хлопчатника, выращенных в условиях Бухарской области составила у сорта Бухара-6 -38,4-40,7 ц/га, Бухара-102-37,5-38,5 ц/га, Бухара-8-35,3-36,4 ц/га и качество их волокна полностью отвечает требованиям мирового стандарта.
На основе полученных результатов исследований рекомендовано:
- для получения высоких и качественных урожаев в низовьях и средней части Зарафшанской долины (Самаркандская, Навоийская, Бухарская области), а также в хозяйствах засушливых районов рекомендуются к посеву засухоустойчивые и высокоурожайные сорта хлопчатника Бухара-6, Бухара-102, Бухара-8;
- оптимальной схемой полива для сортов Бухара-6, Бухара-102, Бухара-8 является 1-2-1. При этом норма полива составила от 800 до 1100 м3, общее количество полива 3800 м3 на гектар;
- сорта хлопчатника Акдарья-6 и С-6524 необходимо поливать по схеме 1-3-1. При этом норма полива должна составлять от 800 до 1200 м3, общее количество полива - 5000 м3 на гектар;
- остаточный водный дефицит, диффузионное сопротивление, количества связанной воды и связанных хлорофиллов в листьях предлагается как критерии засухоустойчивости хлопчатника.
Рекомендуется посев сортов хлопчатника Бухара-6, Бухара-102 и Бухара-8 в засушливых районах с повышенной температурой и недостатком воды для получения высокого и качественного урожая, что может принести большую экономическую прибыль хлопководческим хозяйствам и позволяет сэкономить поливную воду.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке селекционных программ по хлопчатнику. Результаты исследований также могут использоваться в высших учебных заведениях при проведении занятий по физиологии, биохимии и экологии растений в процессе подготовки биологов и агрономов.
Литература:
1. Самиев Х.С. Водный режим и продуктивность хлопчатника.- Ташкент: Фан, 1979.-198 с.
2. Генкель П.А. Физиология жаро- и засухоустойчивости растений.-М.: Наука, 1982.- 280 с.
3. Шматько И.Г., Григорьюк И.А., Шведова О.Е. Устойчивость растений к водному и температурному стрессам. - Киев: Наук. думка, 1989. -224 с.
4. Жолкевич В.Н., Гусев Н.А., Капля А.В. Водный обмен растений.-М.: Наука,1989.-256 с.
5. Стасик О.О. Реакция фотосинтетического аппарата С3 -растений на водный дефицит//Физиология и биохимия культ.растений. -Киев, 2007. -Т. 39. -№ 1. -С. 14-27.
6. Haupt- Herting S., Fock H. Oxygen Exchange in Relation to Carbon assimilation in Water –Stressed Leaves during Photosynthesis//Ann.Bot., 2002.-V. 89. -№ 7. -P. 851-859.
7. Косаковская И.В. Физиолого- биохимические основы адаптации растений на стрессы. -Киев: Сталь, 2003. -192 с.
8. Усманов У.Ю., Рахманкулова З.Ф., Кулагин А.У. Экологическая физиология растений. - М.: Лотос, 2001. - 224 с.
