Физиологические основы орошения растений кратко

Обновлено: 28.06.2024

Недостаточные поливы также могут привести к нежелательным последствиям. При длительных межполивпых периодах растения периодически попадают в условия засухи. Растения, получившие полив, развивают большую листовую поверхность и теряют значительное количество воды в процессе траяспирации, вся их структура уклоняется в сторону большей влаголюбивости. Такие растения требуют больше влаги и при перерывах в водоснабжении страдают сильнее по сравнению с растеииямв, совсем не получавшими полива.[ . ]

Надо учитывать, что орошение оказывает глубокое влияние пе только на водный режим почвы, но и на приземный климат. С помощью орошения можно изменить микроклимат в сторону, благоприятную для растений. С этой точки зрения большое значение имеет введение освежительных поливов малыми нормами (дождевание). Эти поливы повышают влажность и снижают температуру приземного воздуха, что положительно влияет на растение. Применение орошения требует особенно тщательной регулировки питания растений.[ . ]

Наиболее радикальным способом повышения урожайности сельскохозяйственных культур в засушливых условиях является орошение. Однако как избыточное, так и недостаточное орошение может дать отрицательный результат. При избыточном орошении есть опас­ность ухудшения снабжения корней растений кислородом, уплотнения и вторичного засоления почвы. При недостаточных - растения периодически попадают в условия засухи, происходят задержка роста листьев, снижение их фотосинтетической активности.

Для орошаемого земледелия важно установить интервал влаж­ности почвы, благоприятный для роста и развития сельскохозяй­ственных культур. На дерново-подзолистых почвах пороговые величины влажности, при которых полностью прекращаются ростовые процессы, составляют 20-30 и 90 % НВ (См. рисунок!).

Нижний предел связан с возрастанием водоудерживающих сил, верхний - с ухудшением аэрации почвы.

Оптимальной для накоп­ления сухого вещества является влажность 70-80 % НВ. Но посто­янно поддерживать поливом такой узкий интервал влажности в полевых условиях крайне сложно и невыгодно. Экономически це­лесообразно получение примерно 80 % максимального урожая. В практике орошаемого земледелия наиболее эффективно поддерживать влажность почвы в пределах 50-80 % НВ с учетом биологи­ческих особенностей сельскохозяйственной культуры, фазы онтоге­неза, уровня агротехники, почвенных и климатических условий.

При разработке рациональных режимов орошения сельскохозяйственных культур нужно определить оросительную норму - ко­личество воды, необходимое для полива определенной культурыза весь вегетационный период в расчете на 1 га.

Ее можно устано­вить на основании многолетнего опыта передовых хозяйств и исследовательских учреждений или

рассчитать на планируемый уро­жай с использованием средних коэффициентов водопотребления данной культуры. Сезонное водопотребление полевых культур составляет 3000-4000 м 3 /га, яблони - 5000-6000 м З /га, среднесу­точный расход влаги полевыми культурами - 2,5-3,5 мм.

Рассчитать оросительную норму можно по метеорологическим данным.

Наиболее широко применяют расчеты по уравнению водного баланса, сумме среднесуточных темпе­ратур, относительной влаж­ности, дефициту влажности воздуха, тепловому и радиаци­онному балансам.

А. М. Алпатьев (1961) предло­жил рассчитывать потребность в воде (мм) овощных культур по формуле

где 0,65 - экспериментально найденный коэффициент; Д - сумма реднесуточных дефицитов влажности воздуха за вегетационный период или за определенную часть вегетации, мм.

Суммарный расход влаги (м3/га) плодово-ягодными культурами за период вегетации можно подсчитать по формуле

М = еt,

где е - коэфициент расхода воды, приходящийся на 1 С;

t - сумма среднесуточных температур за период вегетации, С.

Для семечковых и косточковых пород этот коэффициент составляет 1,4 м 3 /га, для более требовательных к влаге ягодников - 1,5-1,9 м 3 /га на 1 °С.

Для определения потребности растений в орошении используют данные испарения воды с поверхности эвапорометров. Этот метол основан на соответствии эвапотранспирации сплошного покрова растений при оптимальном снабжении их влагой и ис­парения со свободной водной поверхности, их сходной зависи­мости от метеорологических факторов. Для учета видовых осо­бенностей растений вводятся поправочные коэффициенты.

Поливная норма = КИ,

где К - коэффициент пропорциональности (ддя кукурузы он равен 0,85; бобов, сои, сорго, пшеницы и сахарной свеклы -0,95; люцерны, клевера, картофеля - 1; плодово-ягодных культур- 1.1) И - испарение с эвапорометра, мм.

Что касается установления сроков орошения, то необходимо провести полив, когда растение еще не испытывает недостатка в воде, но уже успело израсходовать почти всю полученную с предыдущим поливом воду. Сигналом для очередного полива не могут служить такие внешние признаки, как завядание листьев, утрата тургора стебля, так как ПОДВЯДАНИЕ растений приводит к серьез­ны нарушениям в ультраструктуре клеток и обмене веществ. Даже кратковременный недостаток влаги не проходит для расте­нии бесследно. После установления оптимальных условий водо­снабжения поглотительная деятельность корня и фотосинтез восстанавливаются лишь через 5-7 дней, рост - через З не­дели, что приводит к значительной потере урожая. Следует также помнить, что орошаемые культуры, имея большую листовую поверхность, не имеют анатомо-морфологических приспособлений для ограничения расхода воды, и поэтому при переры­вах в водоснабжении они страдают сильнее, чем растения на богаре.

Установлено, что все сельскохозяйственные растения особенно чувствительны к недо­статку влаги во время закладки репродуктивных органов. У хлеб­ные злаков это конец кущения- колошение, у плодовых культур - осень предшествующего года.

Период наибольшей чувст­вительности к недостатку влаги называется критическим. Он может не совпадать с периодом максимальной потребности в воде, который обычно приходится на более жаркое время года или связан с формированием листового аппа­рата и наливом сочных плодов (См. рисунок!).

В сухие годы плоды обычно опадают раньше, чем на листьях можно обнаружить признаки увядания. Происходит это не из-за более высокой транспирации плодов, а из-за способности листьев в условиях водного дефицита оттягивать от них влагу.

Для ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ПОЛИВА

часто определяют влажность почвы.

Полезно также вести наблюдение за физиологическим состоянием растений.

Хорошим показателем условий водоснабжения плодовых и овощных культур является динамика устьичных движений: сразу после полива устьица от­крываются очень широко, по мере расходования поливной воды щель их открывается все меньше и меньше, и при исчерпании запаса доступной воды они вовсе перестают открываться. Полив необходим раньше, чем наступит такое длительное закрывание устьиц.

Другим достаточно надежным показателем условий водо­снабжения может быть концентрация клеточного сока (ККС) растительной ткани, которая при недостатке влаги очень быстро возрастает.

Экспериментальным путем установлены критические значения ККС, при которых необходим полив (табл. ).

Критические значения концентрации клеточного сока для установления сроков полива сельскохозяйственных культур (Л. А. Филиппов, 1982)

64. Соотношение между сосущей силой, осмотическим давлением клеточного сока и тургором клетки. Понятие о плазмолизе и цитторизе. Сосущая сила, тургорное давление и осмотическое давление зависят одно от другого: сосущая сила равна разности между осмотическим и тургорным давлениями. Чем больше в данный момент сосущая сила, тем меньше тургор, и наоборот. Оболочка, напрягаясь под давлением на нее изнутри, оказывает на протопласт равное по величине и противоположное по направлению давление. Плазмолиз отставание 091010000011 Протопласт а от оболочки при погружении клетки в гипертонический раствор. П. характерен главным образом для растительных клеток, имеющих прочную целлюлозную оболочку. В зависимости от вязкости протоплазмы, от разницы между осмотическим давлением клетки и внешнего раствора, а следовательно от скорости и степени потери воды протоплазмой, различают П. выпуклый, вогнутый, судорожный и колпачковый. Циторриз сильное сокращение и сморщивание растительной клетки при её обезвоживании; в отличие от 09000070000807Плазмолиза, оболочка при Ц. сокращается вместе с плазмой, впячиваясь внутрь клетки. Наблюдается при завядании листьев в сухой атмосфере.

65. Верхний и нижний двигатели водного тока у растений. Передвижение воды по проводящим сосудам. В растениях существуют два двигателя водного тока: верхний и нижний. О верхнем двигателе свидетельствует транспирация, о нижнем такие явления как плач растений и гуттация (выделение капелек жидкости на кончиках листьев растений).Так называемый верхний концевой двигатель водного тока в растении -- это транспирация листьев, и его работа мало связана с жизнедеятельностью корневой системы. Кроме верхнего концевого двигателя водного тока, в растениях существует нижний концевой двигатель. Листья растений, клетки которых насыщены водой, в условиях высокой влажности воздуха, препятствующей испарению, выделяют капельно-жидкую воду с небольшим количеством растворенных веществ --гуттируют. Выделение жидкости идет через специальные водные устьица -- гидатоды. Выделяющаяся жидкость -- гутта. Таким образом, процесс гуттации является результатом одностороннего тока воды, происходящего в отсутствие транспирации, и, следовательно, вызывается какой-то иной причиной.По сосудам вода движется благодаря создающемуся в силу транспирации градиенту водного потенциала, градиенту свободной энергии (от системы с большей свободой энергии к системе с меньшей).Согласно современным представлениям, вода в корневой системе может перемещаться в радиальном направлении тремя путями: апопластическим, симпластическим, трансмембранным. При транспорте по апопласту вода передвигается по клеточным стенкам, не проходя через мембраны. При симпластном транспорте вода проникает в клетку через полупроницаемую мембрану и далее перемещается по протопластам клеток, которые соединены между собой многочисленными плазмодесмами. При трансмембранном транспорте вода перетекает через клетки и при этом проходит, по крайней мере, две плазматические мембраны.

66. Транспирация. Единицы ее измерения: интенсивность, продуктивность, транспирационный коэффициент. Значение транспирации для растений. Транспирация испарение воды растением. Основной орган Т. -- лист, клетки 090507010800 Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки. а которого постоянно выделяют в межклетники водяной пар, проникающий затем в окружающую атмосферу через устьица (устьичная Транспирация) или через кутикулу (кутикулярная Т.).Интенсивность транспирации -- это количество воды, испаряемой растением за единицу времени единицей поверхности листа (в дм2). Эта величина колеблется в пределах 0,15--1,47 г/дм2 x ч.Транспирационный коэффициент--количество воды (в г), испаряемой растением при накоплении им 1 г сухого вещества. Транспирационные коэффициенты заметно колеблются у одного и того же растения в зависимости от условий среды. Особенно важно подчеркнуть, что транспирационный коэффициент резко падает на фоне достаточного снабжения питательными элементами. Продуктивность транспирации -- величина, обратная транспирационному коэффициенту,-- это количество сухого вещества (в г), накопленного растением за период, когда оно испаряет 1 кг воды. Относительная транспирация -- отношение воды, испаряемой листом, к воде, испаряемой со свободной водной поверхности той же площади за один и тот же промежуток времени. Экономность транспирации -- количество испаряемой воды (в мг) на единицу (1 кг) воды, содержащейся в растении. Значение транспирации:1. Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. 2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое.3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс.

67. Транспирация. Ее зависимость от внешних условий. Пути регулирования транспирации. Физиологически необходимые размеры транспирации. ТРАНСПИРАЦИЯ, у растений - потеря влаги в виде испарения воды с поверхности листьев или других частей растения.Внешние условия не только регулируют степень открытости устьиц, но и оказывают влияние непосредственно на процесс транспирации. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем выше интенсивность транспирации. Следующим фактором среды, оказывающим влияние на процесс транспирации, является температура. С повышением температуры значительно увеличивается количество паров воды, которое насыщает данное пространство. Возрастание упругости паров воды приводит к повышению дефицита влажности. В связи с этим с повышением температуры транспирация увеличивается.Сильное влияние на транспирацию оказывает свет. Если влияние влажности атмосферы и температуры с большей силой сказывается на испарении со свободной водной поверхности, то свет сильнее влияет именно на транспирацию.На интенсивность процесса транспирации оказывает влияние влажность почвы. С уменьшением влажности почвы транспирация уменьшается. Чем меньше воды в почве, тем меньше ее в растении. Уменьшение содержания воды в растительном организме автоматически снижает процесс транспирации в силу устьичной и внеустьичной регулировки. Интенсивность транспирации зависит и от фазы развития. С увеличением возраста растений транспирация, как правило, падает. Так, в опытах с пшеницей оказалось, что в фазу колошения интенсивность транспирации снижается. Высокая интенсивность испарения у молодых листьев может происходить за счет усиления кутикулярной транспирации, кутикула в этот период еще слабо развита. При этом интересно, что на интенсивности испарения сказывается не только собственный возраст листа, но и общий возраст всего растительного организма. Наиболее важную роль у растений в регулировании процесса транспирации играют многочисленные устьица. В сухую погоду, при недостатке воды, они закрываются, а во влажную погоду в дневные часы бывают открыты.

68. Транспирация. Размеры ее и значение в жизни растений. Пути снижения транспирации при орошении. ТРАНСПИРАЦИЯ, у растений - потеря влаги в виде испарения воды с поверхности листьев или других частей растения.Вместе с тем транспирация в определенном объеме полезна растительному организму:1. Транспирация спасает растение от перегрева, который ему грозит на прямом солнечном свете. Температура сильно транспирирующего листа может примерно на 7 °С быть ниже температуры листа завядающего, нетранспирирующего. Это особенно важно в связи с тем, что перегрев, разрушая хлоропласты, резко снижает процесс фотосинтеза (оптимальная температура для процесса фотосинтеза около 30--33 °С). Именно благодаря высокой транспирирующей способности многие растения хорошо переносят повышенную температуру.2. Транспирация создает непрерывный ток воды из корневой системы к листьям, который связывает все органы растения в единое целое3. С транспирационным током передвигаются растворимые минеральные и частично органические питательные вещества, при этом чем интенсивнее транспирация, тем быстрее идет этот процесс. Перспективным способом снижения уровня транспирации растений при пересадке, а так же в условиях недостатка влаги является применение антитранспирантов. По механизму действия их можно разделить на две группы: вещества, которые вызывают закрывание устьиц; вещества которые образуют на поверхности листьев пленки, создавая механическое препятствие для испарения воды.

69. Физиологические основы орошения. Физиологические способы определения сроков и норм полива. Наиболее радикальным способом борьбы с засухой является орошение. Однако для правильного применения этого приема, установления сроков и норм полива необходимы методы, позволяющие определять нуждаемость растений в воде. При избыточном орошении растение не успевает использовать даваемую ему воду. Избыток воды уплотняет, а иногда даже заболачивает почву и тем самым резко ухудшает снабжение корней кислородом. Недостаточные поливы также могут привести к нежелательным последствиям. При длительных межполивных периодах растения периодически попадают в условия засухи. Растения, получившие полив, развивают большую листовую поверхность и теряют значительное количество воды в процессе транспирации, вся их структура уклоняется в сторону большей влаголюбивости. Таким образом, сроки и нормы полива (схема орошения) должны быть таковы, чтобы растения не испытывали недостатка в воде и в то же время чтобы они успевали израсходовать почти всю данную им за полив воду. Для правильного расчета общей поливной нормы предложены разные методы. Однако прежде всего нужно исходить из необходимости восполнить дефицит в воде, т. е. разницу между общим водопотреблением и естественными ресурсами влаги в данном районе. Для определения нуждаемости растений в воде могут быть использованы различные показатели:1) содержание воды в листьях;2) степень открытости устьиц;3) интенсивность транспирации;4) величина водного потенциала.Для получения максимальной продуктивности растений устьица должны оставаться открытыми в течение всего дня. Хорошие результаты дает также определение потребности растений в воде по концентрации клеточного сока, которую можно определить с помощью рефрактометра. С помощью орошения можно изменить микроклимат в сторону, благоприятную для растений. С этой точки зрения большое значение имеет введение освежительных поливов малыми нормами (дождевание). Эти поливы повышают влажность и снижают температуру приземного воздуха, что положительно влияет на растение. Применение орошения требует особенно тщательной регулировки питания растений.

70.Физиологические основы орошения. Определение сроков полива по состоянию растений. Обоснование поливных норм и способов полива. Наиболее радикальным способом борьбы с засухой является орошение. Однако для правильного применения этого приема, установления сроков и норм полива необходимы методы, позволяющие определять нуждаемость растений в воде. При избыточном орошении растение не успевает использовать даваемую ему воду. Избыток воды уплотняет, а иногда даже заболачивает почву и тем самым резко ухудшает снабжение корней кислородом. Недостаточные поливы также могут привести к нежелательным последствиям. При длительных межполивных периодах растения периодически попадают в условия засухи. Растения, получившие полив, развивают большую листовую поверхность и теряют значительное количество воды в процессе транспирации, вся их структура уклоняется в сторону большей влаголюбивости. Таким образом, сроки и нормы полива (схема орошения) должны быть таковы, чтобы растения не испытывали недостатка в воде и в то же время чтобы они успевали израсходовать почти всю данную им за полив воду. Для правильного расчета общей поливной нормы предложены разные методы. Однако прежде всего нужно исходить из необходимости восполнить дефицит в воде, т. е. разницу между общим водопотреблением и естественными ресурсами влаги в данном районе. Для определения нуждаемости растений в воде могут быть использованы различные показатели: 1) содержание воды в листьях; 2) степень открытости устьиц; 3) интенсивность транспирации; 4) величина водного потенциала. Поверхностный способ заключается в том, что вода из источника подается по каналу или по трубопроводу по проводящей сети, которая может представлена временным оросительным каналом или временной системой трубопровода, который осуществляет распределение воды по регулируемой системе.Дождевание - это подача воды до регулируемой системы. Регулируемая система представлена специальными дождевальными системами. Преимущество: равномерное распределение воды.Внутрипочвенное орошение - это углубленные в толще почвы кротоны, которые имеют перфорации (отверстия), и к этим отверстиям подается вода.Капельное орошение - распределительная система в виде шлангов, капилляров.Аэрозольное орошение - это распыление воды в мелко дисперсном состоянии, которая осуществляется специальными установками.

71. Рост растений. Типы роста. Особенности роста растений. Рост -- это процесс образования новых клеток, составляющих ткани, органы, всю структуру организма. Рост происходит всюду, где идет размножение клеток. Рост имеет три фазы: деление, растяжение, дифференцировка клеток.У многоклеточных растенийрост происходит лишь на определённых участках, называемых меристемами. Меристема - это группа клеток, сохраняющая способность к митотическому делению. В результате этого деления образуются дочерние клетки, формирующие постоянную ткань растения из клеток, уже не способных делиться. Сначала происходит первичный рост. Он заключается в том, что в его результате может сформироваться целое растение. Первичный рост характерен для всех растений. В нём участвуют апикальная, реже - интеркалярная меристемы. Вторичный рост происходит у кустарников и деревьев (древесных растений) вследствие активности латеральных меристем. Как правило, вторичный рост связан с отложением вторичной ксилемы (древесины), которая совершенно изменяет первичную структуру и составляет всем известную особенность деревьев и кустарников.

72. Этапы индивидуального развития растений. Развитие - качественные изменения живых структур, обусловленные прохождение организмом жизненного цикла. В индивидуальном развитии высших растений выделяют пять этапов: эмбриональный этап у растений происходит в семенах - от оплодотворения яйцеклетки до начала прорастания зародыша, у вегетативно размножающихся растений - в почках органов вегетативного размножения; этап молодости (ювениллный) начинается с прорастания почек и продолжается до появления на растении первичных зачатков цветков; этап зрелости у семенных растений проходит в период от закладки зачатков цветков до появления новых зародышей, у вегетативно размножающихся растений от начинается с появления новых зачатков органов вегетативного размножения на молодых растениях; этап размножения (плодоношения) полового или вегетативного происходит от возникновения эмбрионов до полного созревания семян и плодов, от совершается у однолетников однократно, а у многолетних - поликарпических растений (плодовые, ягодники, многолетние травы) - многократно; этап старости - это период от полного прекращения плодоношения до отмирания растения.

73. Тропизмы. Роль ауксинов в тропических движениях. Роль тропизмов в жизни растений. ТРОПИ ́ ЗМЫ (от греч. trpos -- поворот, направление), ростовые движения органов растений (стебля, корня, листьев), обусловленные направленным действием какого-либо раздражителя -- света (фототропизм), силы земного тяготения (геотропизм), температуры (термотропизм), прикосновения (гаптотропизм), воды (гидротропизм), кислорода (аэротропизм) и других химических веществ (хемотропизм). В основе тропизмов лежит неравномерный рост, вызываемый перераспределением в растении фитогормонов. Ауксин выполняет в растениях смешанные функции. В низкой концентрации он стимулирует растяжение стебля. В той же самой концентрации он тормозит растяжение корня. Он вызывает апикальное доминирование за счет подавления развития пазушных почек стебля, но в относительно высоких концентрациях индуцирует заложение корней на стеблях. Ауксин участвует в фототропизме, направляя стебли и черешки к свету. Он также участвует в геотропизме, т. е. росте стеблей вверх, а корней вниз в ответ на действие гравитации. У некоторых растений ауксины индуцируют цветение. У некоторых видов растений ауксин вызывает партенокарпию - образование плодов без семян - если его наносят на рыльце цветков. Это движения растений, обусловленные односторонне действующими факторами среды. Они являются следствием более быстрого роста клеток растяжением на одной стороне побега, корня, листа.Стебель с листьями проявляют положительный фототропизм и растут по направлению к свету, а корень - отрицательный фототропизм. Растения реагируют на гравитационное поле Земли. Обратите внимание на деревья, растущие по склону горы. Хотя поверхность почвы имеет наклон, деревья растут вертикально. Реакция растений на земное притяжение называется геотропизмом. Корешок, который появляется из прорастающего семени, всегда направлен вниз к земле - положительный геотропизм. Побег с листьями, развивающийся из семени, всегда направлен вверх от земли - отрицательный геотропизм.

1. Физиологическая роль воды и водного обмена растений

2. Важнейшие показатели состояния водного обмена и водообеспеченности растений

3. Физиологические реакции растений на недостаточную обеспеченность водой

4. Орошение, как важнейший агротехнический прием повышения урожайности. Физиологические реакции растений на разные способы и режимы орошения

1. Физиологическая роль воды, водный обмен

Роль воды в физиологических процессах = процессах жизнедеятельности

- структурообразование: гидрофильно-гидрофобные взаимодействие с молекулами – образование функционально активной структуры молекул белков-ферментов, образование мембран в клетке, рост клеток растяжением за счет накопления воды в вакуолях и их разрастания, создание и поддержание тургора – напряженности клеточных стенок и регулирование устьичных щелей;

- участие в химических и биохимических реакциях: растворитель, источник Н для фотосинтеза и протонов (Н+) и гидрид-ионов (ОН-) для реакций переноса ионов солей через мембраны в процессе поглощения элементов минерального питания;

- транспортер – переносчик растворенных в воде веществ с потоком пáсоки (корневого сока) по проводящим сосудам из корней в надземные органы;

- предохранение листьев и других надземных неодревесневших органов от перегрева за счет транспирации.

2. Водный обмен растений, его значение и основные показатели.

Поглощение воды из почвы происходит, в основном, корневыми волосками. У всех плодовых культур корневые волоски относительно недолговечны. С переходом корня во вторичное строение (образование коры и камбиального кольца) корневые волоски отмирают.

Почвенная вода всегда представлена раствором содержащихся в почве солей и растворимых органических веществ. Из этого раствора корневые волоски и живые клетки других участков корня поглощают раздельно воду и растворенные в ней вещества. Вода, как растворитель из почвенного раствора поступает в цитоплазму корневых волосков вследствие осмоса. Осмос – это движение растворителя через полупроницаемую мембрану, которая разделяет растворы разной концентрации. Направление осмоса, движение растворителя – воды, всегда происходит из менее концентрированного раствора в более концентрированный:



где частицы растворенных веществ, полупроницаемая, (т. е. проницаемая легко для растворителя и плохо проницаемая или непроницаемая для растворенных веществ) мембрана.

Осмос обусловлен тем, что в менее концентрированном растворе молекулы воды более подвижны, чем в растворе с большей концентрацией растворенных веществ.

Растения поглощают воду из почвы активно, т. е. корни могут регулировать концентрацию внутриклеточного раствора: она должна быть всегда выше, чем концентрация почвенного раствора.

Следствие: для нормального поглощения воды из почвы и обеспечения интенсивного водного обмена необходимо создавать благоприятные условия для дыхания корней: поступление в корни продуктов фотосинтеза, аэрации и оптимальной температуры почвы.

По величине корневого давления можно судить о том, насколько доступна растению почвенная вода.

Очевидно, что на транспорт воды из корней в крону за счет корневого давления корни растения должны затрагивать много органических веществ на дыхание.

С образованием листьев в кроне резко возрастает расход воды на транспирацию, однако дыхание корней на обеспечение транспорта воды при этом не увеличивается. т. к. процесс транспирации включает другой механизм перемещения воды из проводящих сосудов корня в листья. Этот механизм основан на капиллярных силах поглощения воды, он не требует затрат энергии АТФ и не связан с дыханием.

Следствие: благоприятные для транспирации условия облегчают поступление питательных веществ из корней в крону.

При недостатке доступной растениям воды в почве, а иногда – вследствие очень высокой интенсивности транспирации расход воды кроной в течение определенного периода времени от 1 часа, несколько часов или сутки, может наблюдаться превышение расхода воды растением над её поступлениеми в это растение. Возникает дефицит водного насыщения листьев, так называемый водный дефицит. На фоне достаточной влажности почвы этот дефицит бывает кратковременным (1-3 часа), а при сухой почве – устойчивым.

Небольшой водный дефицит, когда до состояния полного насыщения в листьях не хватает 5 % воды, улучшает условия для полного открывания устьиц и улучшает условия для фотосинтеза. Дефицит в 15-20 % вызывает у большинства плодовых растений закрывание устьиц, а 30 % и более – полное закрытие устьиц. При таком дефиците может происходить завядание (потеря тургора клетками).

В результате закрывания устьиц очень сильно снижается интенсивность транспирации, затрудняется газообмен листа (СО2↔О2) и сильно снижается интенсивность фотосинтеза, уменьшается продуктивность фотосинтеза, а в итоге снижается урожайность.

Устойчивый дефицит сохраняется до восхода солнца, увеличивается днем до завядания и вызывает ответную приспособительную реакцию: чтобы удержать воду, в клетках активизируются реакции распада макромолекул до растворимых в воде соединений, а реакции биосинтеза белков, полисахаридов и других макромолекул ослабевают. Прекращается рост – вначале растяжением, а затем и делением клеток. Такая направленность биохимических процессов способствует повышению концентрации внутриклеточного раствора (клеточного сока) и осмосу воды в клетки – возрастает сосущая сила листа.

Очевидно, что устойчивый водный дефицит вызывающий длительное в течение большей части суток, завядание вызывает остановку роста всех органов растения и, как следствие, потерю значительной части урожая.

Такое состояние устойчивого водного дефицита всегда вызывается засухой. Засуха: это такое сочетание метеофакторов, при котором не удовлетворяются потребности растений в воде и у них возникает состояние завядания.

Засуха бывает воздушная, например высокая температура воздуха при его низкой относительной влажности или ветер – суховеи на фоне достаточной влажности почвы и почвенная засуха.

Воздушная засуха менее вредоносна, чем почвенная, т. к. устойчивый дефицит и устойчивое завядание возникают при почвенной засухе.

На заметку: устойчивый водный дефицит, при котором у растений всегда ослабевают процессы биосинтеза макромолекул и усиливается их расщепление до более простых, растворимых в воде соединений, способствует размножению сосущих вредителей – тлей, клещей и др.

После 5-10 дней задержки роста стенки этих клеток грубеют и могут потерять способность к растяжению.

Следствие: дожди или обильный полив после засухи способствует росту клеток плода растяжением, но способность расти растяжением могут сохранить только клетки более глубоких слоев плода. Когда внутренние слои растут и увеличиваются в размере, а внешние не растут, происходит разрыв экзокарпа, плоды растрескиваются.

Засуха во время цветения мешает процессам опыления и оплодотворения цветков, что также снижает урожайность и ухудшает качество плодов Недоопыление вызывает однобокое, ассиметричное образование плодов.

Вывод: необходим контроль за состоянием водного обмена растений и своевременный полив, чтобы не допустить устойчивый водный дефицит и завядание.

2. Показатели: состояние устьиц – контроль в течение дня. Если закрываются в 9-10 час. утра – есть значительный дефицит воды); определение водного дефицита листьев в утренние часы (не позднее 2 час, после восхода солнца). Если ВД более 8 % - необходим полив; определение содержания воды в корнеобитаемом слое почвы. Этот показатель наиболее трудоемкий и менее надежный; состояние тургора листьев определяют специальным прибором – тургомером; концентрация клеточного сока и сосущая сила листа – ненадежные показатели водного обмена; интенсивность транспирации в течение дня (трудно выполнить); транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления сада – расчетные показатели, используются в основном в программировании урожая.

3. Физиологические реакции растений на орошение

Орошение как агроприем искусственной подачи воды растениям может очень сильно изменять состояние внешней среды растений и неизбежно оказывает влияние на физиологические процессы.

3.1. Воздушная засуха. В Крыму может быть в любое время в течение периода вегетации, но наиболее часто и вредоносно – в июле.

– устьица закрыты в течение 4-6 часов ежедневно, что вызывает депрессию фотосинтеза. ИФ в середине дня может снижаться до нуля, т. е. фотосинтез фактически прекращается – уменьшается суточный прирост количества продуктов фотосинтеза, что приводит к снижению урожайности; - при закрытых устьицах уменьшается интенсивность транспирации – возможен перегрев – снижение ИФ и солнечные ожоги плодов.

Борьба с воздушной засухой: импульсное (или любое другое) дождевание – над кронами или под кронами.

В результате: увеличивается продуктивность фотосинтеза, но создается угроза распространения грибных болезней.

Содержание почвы в саду под залужением при хорошем обеспечении почвы водой уменьшает вредоносность воздушной засухи.

3.2. Почвенная засуха. Наиболее вредоносна, потому что имеет длительное отрицательное последействие на рост и очень сильно снижает урожайность. При снижении влажности почвы до близкой коэффициенту завядания рост корней полностью приостанавливается, отмирают корневые волоски, в результате очень сильно снижается поглотительная способность корней. После увлажнения пересохшей почвы поглотительная способность корней восстанавливается медленно – необходимо время, чтобы отросли новые активные корневые окончания.

У плодовых деревьев и винограда корни проникают на большую глубину, поэтому от почвенной засухи хорошо укоренившиеся, взрослые растения за одну вегетацию не погибают, но при повторяющихся засухах очень сильно снижается урожайность насаждений и сокращается срок их эксплуатации.

Следовательно, можно утверждать, что недостаток воды в почве может быть основным ограничивающим урожайность фактором.

Почвенная влага нужна растениям в течение всего года, но непосредственно на урожайность отрицательно влияет недостаток воды в период форсирования и роста плодов, поэтому он называется критическим периодом водопотребления сада.

Вывод: для достижения максимальной урожайности необходимо поддерживать влажность почвы на оптимальном уровне в течение всего года; как минимум, для получения хороших урожаев необходимо обеспечить растения водой в течение критических периодов их водопотребления.

4. Существует много способов полива и расчета нормы полива.

Для правильного их выбора и использования в конкретных условиях нужно знать физиологические основы ответной реакции растений на поливы. Эта реакция формируется и проявляется, в первую очередь, в изменениях роста корней.

Корни имеют хорошо выраженное свойство – хемотропизм. Хемотропизм корней заключается в их способности изменять направление роста в зависимости от концентрации различных химических веществ в окружающей корни почве. Если корень быстрее растет в направлении повышенной концентрации вещества, то это называется положительным тропизмом, а если в сторону повышенного содержания вещества корень не растет – отрицательные хемотропизмом. Как частные проявления хемотропизма в связи с орошением у корней хорошо выражены гидротропизм и аэротропизм (зависимость направления роста от содержания воды и кислорода).

Очевидно, что для выполнения одной из основных функций – поглощения воды, корни должны обладать положительным гидротропизмом, т. е. расти в направлении повышенной влажности почвы. Но для жизни всех клеток необходим кислород, необходим он и для поглощения воды новыми клетками корня, т. к. на поглощение и транспортировку воды корни затрачивают энергию, которую получают в процессе дыхания кислородом. Поэтому у корней всех плодовых растений хорошо выражен положительный аэротропизм – в условиях плохой аэрации при недостаточном поступлении атмосферного воздуха в почву корни растут туда, где больше кислорода.

Почва, как среда обитания корней, содержит очень много микроорганизмов. Они в процессе своего питания осуществляют деструкцию – разложение растительных и животных остатков с образованием конечных продуктов – питательных веществ для растений. Подавляющее большинство этих микроорганизмов – аэробы, поэтому накапливаются, в основном, в верхних слоях почвы, обогащая эти слои необходимыми для роста и функционирования корней веществами.

Следствие: при достаточной влажности верхних слоев почвы корни здесь хорошо растут и образуют большее количество мочек, состоящих из сильно разветвленных тонких корешков с высокой поглотительной способностью.

При засушливой погоде и отсутствии полива верхние слои почвы пересыхают. Мочковатые корни переходят во вторичное строение по всей длине. При этом их способность поглощать воду резко снижается. Длительная сухость почвы может вызвать отмирание мочковатых корней. Растения продолжают жить за счет поглощения воды из более глубоких слоев, но при этом ослабевает рост надземных органов, увеличивается продолжительность околополуденной депрессии фотосинтеза. В результате снижается урожайность и возрастает транспирационный коэффициент и коэффициент водопотребления сада, т. е. увеличивается количество воды, которое расходуется на 1 т урожая. Как правило, неустойчивое увлажнение почвы является наиболее часто причиной недобора (потерь) урожайности, снижения качества урожая. у многих сортов томата неустойчивое увлажнение почвы вызывает верхушечную гниль плодов, у огурца плоды растут кривые, у черешни, некоторых сортов яблони, томатов, винограда плоды растрескиваются.

Следствие: режим орошения должен обеспечивать достаточное увлажнение почвы в течение вегетации по всему её профилю.

Это требование удовлетворяется при капельном способе полива. При капельном орошении большая часть поверхности почвы в междурядиях сада остается сухой, а в рядах – под капельницами – постоянно влажной. При таком режиме полива для функционирования корней создаются очень хорошие условия. В междурядиях почва хорошо аэрируется (если она не уплотнена чрезмерно), а под капельницами всегда имеет высокую влажность. При постоянстве уровней влажности и аэрации разных участков почвы свойства гидротропизма и аэротропизма корней обусловливают их расположение в оптимальных для функционирования корней условиях.

В молодом саду, особенно в его первую вегетацию, деревца часто проявляют тенденцию затяжного роста побегов осенью. Это может привести к снижению морозостойкости деревьев. В плодоносящем саду при неустойчивом увлажнении в течение лета поливы в начале осени могут спровоцировать новую волну роста побегов, что также снижает их морозостойкость.

В реальных условиях засушливых зон садоводства не всегда возможно обеспечить постоянно оптимальную влажность почвы. Очень часто после листопада почва в саду имеет низкую влажность. Это обязательно приведет к снижению урожайности в следующем году. Причина в том, что корни, в отличие от ветвей, не имеют глубокого или органического покоя; при благоприятных условиях, наличии положительной температуры и влажности почвы, они растут и осенью, и зимой и накапливают запасы необходимых растению продуктов почвенного питания. Поэтому в таких садах целесообразно проводить поливы после осеннего листопада, когда растения вступили в состояние глубокого покоя.

1. Водный обмен растений является необходимым условием жизни плодовых растений.

2. В обычных условиях в период вегетации надземная часть растений в дневное время расходует (транспирирует) воды больше, чем поглощает из почвы корневая система. В результате создается водный дефицит.

3. Небольшой (5-10 %) водный дефицит листьев в течение дня не оказывает заметного влияния на рост, фотосинтез и процессы метаболизма органических веществ. Увеличение водного дефицита до 15 % и более вызывает закрывание устьиц, что приводит к депрессии фотосинтеза.

4. Чем продолжительнее в течение дня растения испытывают значительный водный дефицит, тем больше снижается средняя за день интенсивность фотосинтеза, его продуктивность, ослабляется рост, снижается урожайность сада.

5. Недостаток легкодоступной капиллярной воды в наиболее насыщенном корнями слое почвы усиливает водный дефицит, может вызвать остановку роста и всегда приводит к потерям урожайности; чем длительнее такой период, тем больше потери урожая.

6. Физиологически обоснованным и целесообразным является такой режим орошения сада, пи котором верхний, наиболее насыщенный корнями слой почвы всегда содержал достаточное, в пределах 65-75 % НВ, количество капиллярной воды.

7. Наиболее рациональным, соответствующим физиологии водного питания растений способом орошения является капельный.

Читайте также: