Урожайность и качество зерна различных видов фасоли в условиях почвенной засухи

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2018, том 61, №1_

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 581.132.633.11

Х.Х.Сайдаминов, член-корреспондент АН Республики Таджикистан А.Абдуллаев, Н.А.Маниязова, Ё.Х.Сафаров, М.Х.Атоев

УРОЖАЙНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНА РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ФАСОЛИ В УСЛОВИЯХ ПОЧВЕННОЙ ЗАСУХИ

Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан

В статье приводятся результаты исследования влияния почвенной засухи на структуру урожая и биохимический состав семян различных видов фасоли. Установлено, что засуха существенно влияет на элементы структуры урожая: длину и массу стручка, количество семян в стручке, массу семян с одного стручка и абсолютную массу 1000 шт. семян. При оптимальном режиме влажности почвы (полив) и в условиях засухи (засуха) фасоль «Черный глаз» имела заметное преимущество в сравнении с фасолью «Пёстрая». Показано, что засуха снижает содержание протеина и повышает масличность семян.

Ключевые слова: почвенная засуха, фасоль, семена, протеин и масличность.

Известно, что повышение температуры вызывает усиление засухи, на протяжении длительного времени может усилить испарение воды с поверхности почвы и привести к высушиванию корне-обитаемого слоя почвы и повышению содержания солей в нем. Засуха, иссушение почвы и её засо-лённость оказывают существенно влияние на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур. В связи с этим изменение климата может индуцировать дополнительные стрессовые факторы, которые сильно воздействуют на продукционные процессы сельскохозяйственных растений, а поэтому изучение адаптационных возможностей и механизмов устойчивости растений к глобальным изменениям климата является чрезвычайно актуальным [1-3].

В условиях почвенной засухи у растений изменяются многие метаболические процессы [3,4]. Вместе с тем для адаптации необходима существенная перестройка многих физиологических процессов, в том числе фотосинтеза. Кроме того, известно, что продуктивность растений зависит от их способности адаптироваться к действию стресса [5].

Проблема устойчивости сельскохозяйственных растений к неблагоприятным воздействиям является одним из наиболее интенсивно исследуемых сегодня вопросов во многих странах мира [6]. В связи с этим в исследовании физиологии устойчивости сельскохозяйственных растений к засухе вовлекаются различные культуры, в том числе и зернобобовые растения, которые используются как источник питания населения, в том числе в Таджикистане. В настоящее время недостаточно исследовано влияние почвенной засухи на показатели фотосинтетической продуктивности некоторых видов фасоли, что и явилось целью данной работы.

Адрес для корреспонденции: Сайдаминов Хабибулло Хуснудинович. 734017, Республика Таджикистан, Душанбе, ул. Карамова, 27, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ. Е-mail: Habib-25041986@mail. т

Объекты, условия и методы исследования

Объектами исследования служили виды фасоли: фасоль обыкновенная

- «Чёрный глаз», фасоль огненно-красная - «Пёстрая» (Phaseolus coccineus L.), «Фасоль золотистая»

- маш (Phaseolus aureus Roxb.). Полевые опыты проводились на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений Академии наук Республики Таджикистан (г. Душанбе), расположенном в восточной части Гиссарской долины на высоте 834 м над ур. м. Растения выращивались в вегетационных сосудах (22 кг почвы). Посевы были произведены в весенние сроки (18 апреля 2015 г.). Равномерные всходы были получены через 10-12 дней. Начиная с фазы появления настоящих листьев до фазы созревания, определяли влажность почвы. Биохимический анализ семян разных видов фасоли проводили универсальным многофункциональным ИК-анализатором с диодной матрицей DA 7200 фирмы Perten Instruments (Швеция) в лаборатории Государственной комиссии по сортоиспытанию новых видов сельскохозяйственных культур и защите сорта при МСХ РТ.

Результаты и их обсуждение

В табл. 1 представлены результаты по влиянию почвенной засухи на урожайность разных видов фасоли. Анализ данных показал, что существенные различия наблюдаются по следующим признакам: длине и массе стручка, количеству семян в стручке, массе семян с одного стручка и массе 1000 шт. семян. При этом в условиях оптимального влагообеспечения у фасоли «Черный глаз» отмечается максимальная, по сравнению с другими исследуемыми видами фасоли, длина стручка, равная 8.0 см. У фасоли «Пёстрая» и у маша длина стручка составляла 4.6-4.8 см соответственно. При почвенной засухе длина стручка у фасоли «Черный глаз» составляла 5.2 см, у фасоли «Пёстрая» - 2.6 см и у маша - 3.2 см. Масса стручка в контрольном варианте у фасоли «Черный глаз» - 3.8 г, у фасоли «Пёстрая» - 2.6 г и маша - 1.0 г. В условиях почвенной засухи масса стручка была меньше и составляла у фасоли «Черный глаз» - 1.2 г, у фасоли «Пёстрая» - 1.3 г и у маша - 0.9 г, также отмечается низкое количество бобов, сформировавшихся в стручке. Высокий показатель массы 1000 семян отмечается у фасоли «Пёстрая» в контрольном варианте - 739.6 г.

Таким образом, структурный анализ спелого стручка растений фасоли показал, что при оптимальном режиме влажности почвы (контроль) и в условиях засухи (опыт) фасоль «Черный глаз» имела заметное преимущество в сравнении с фасолью «Пёстрая». Это особенно заметно по длине стручка, количеству семян в стручке и по массе семян в одном стручке. Количество семян почти в 1.5 раза меньше в опытных растениях, чем в контроле (рис. 1-4).

Таблица 1

Структурный анализ стручков фасоли разных видов

Варианты опыта Виды фасоли Длина стручка, см Масса стручка, г Количество семян в стручке, шт. Масса 1000 семян, г

Полив «Черный глаз» 7.8-8.0 3.8±0.3 12.0±1.1 332±30.0

«Пёстрая» 4.6-4.8 2.6±0.2 3.0±0.3 739.6±66.5

Маш 4.6-4.8 1.0±0.1 12.0±1.1 73.4±6.6

Засуха «Черный глаз» 5.0-5.2 1.2±0.1 7.0±0.6 170.6±15.4

«Пёстрая» 2.3-2.6 1.3±0.1 2.0±0.2 509.5±45.8

Маш 3.0-3.2 0.3±0.03 8.0±0.7 50.6±4.5

Как видно из данных табл. 1, заметное изменение наблюдалось по длине стручка. Условия засухи отрицательно влияют на признаки: длина стручка, масса стручка, количество семян в стручке и масса 1000 семян.

Из всего сказанного следует, что по всем параметрам засуха негативно отражалась на состоянии растений. При этом формировался низкий биологический и хозяйственный урожай, так как происходило раннее увядание листьев, растения не успевали сформировать полноценные стручки фасоли. В этом случае семена в стручке в большинстве случаев отсутствовали.

Засуха отрицательно влияла на фотосинтетические и ростовые процессы, и растения не могли обеспечить достаточным количеством ассимилятов формирующийся стручок.

Рис. 1. Влияние засухи на длину стручка фасоли «Чёрный глаз».

Рис. 3. Влияние засухи на длину стручка маша.

<1>ш:<>ЛЬ иМС'рИМП 1\1П««>

Контроль

ilx.ci.JII, «Чс'рпый I ЛП1»

<1>ас<>Л1. «11£сгрим>< Контроль

Ийиомь «Пс'сграи»

т

Рис. 4. Влияние засухи на внешний вид семян исследованных видов фасоли.

Биохимический состав семян разных видов фасоли в зависимости от условий выращивания имеет некоторые отличительные черты (табл. 2).

Таблица 2

Биохимический состав семян разных видов фасоли,

Виды Варианты опыта Протеин Маслич-ность Влажность Клетчатка Зола Прочие соединения

Фасоль «Черный глаз» Засуха 33.4±3.0 2.7±0.2 8.6±0.8 5.6±0.5 3.8±0.3 45.9±4.1

Полив 34.8±3.1 0.7±0.06 7.9±0.7 5.6±0.5 3.6±0.3 47.4±4.2

Фасоль «Пёстрая» Засуха 37.1±3.3 5.0±0.4 10.5±0.9 4.5±0.4 4.7±0.4 38.2±3.4

Полив 36.4±3.2 6.1±0.5 10.6±0.9 4.1±0.3 4.8±0.4 38.0±3.4

Маш Засуха 31.1±2.8 2.8±0.2 6.3±0.6 6.0±0.5 4.1±0.4 49.7±4.5

Полив 39.5±3.6 0.6±0.05 7.8±0.7 6.7±0.6 4.2±0.4 41.2±3.7

Анализ табл. 2 показывает, что в условиях почвенной засухи содержание протеина у фасоли «Черный глаз» снижается всего на 1.4%, а масличность увеличивается примерно в 4 раза и составила 2.7%. Вместе с тем по содержанию других компонентов в семенах между вариантами опыта существенных отличий не обнаруживается. У фасоли «Пёстрая» в семенах растений, выращенных при почвенной засухе, содержание протеина увеличивалось незначительно, всего на 0.8%, а масличность, наоборот, при почвенной засухе уменьшалась. Однако по содержанию других компонентов зерна между вариантами опыта также заметных изменений не наблюдалось.

Следует отметить, что биохимические компоненты маша под воздействием почвенной засухи подвергнуты изменению в большей степени (табл.2 и рис. 5-7). Содержание протеина в семенах маша в условиях почвенной засухи по сравнению с контрольным вариантом снизилось на 8.4%, при этом масличность уменьшилась на 2.4%.

Таким образом, анализ биохимических компонентов показал, что стресс оказывает влияние только на содержание протеина и масличность. Так, у фасоли «Чёрный глаз» и у маша содержание протеина в условиях засухи уменьшается, при этом масличность у них увеличивается. У фасоли «Пёстрая» наблюдается обратная картина. Содержание протеина по сравнению с контрольным вариантом, хоть и незначительно, но увеличивается почти на 1%, а масличность при этом уменьшается на столько же.

Фасоль "Черный глаз" (контроль), %

47.4

34.8

' Протеин  Масличность - Влажность

* Клетчатка 5 Зола

* Прочие

3.6 5.6

Фасоль "Черный глаз" (опыт), %

33.4

У Протеин и Масличность — Влажность 1 Клетчатка ^Зола  Прочие

Рис. 5. Биохимический состав семян фасоли «Чёрный глаз» в зависимости от влагообеспечения.

Фасоль "Пёстрая" (контроль), %

36.4

< Протеин  Масличность _ Влажность г Клетчатка в Зола Ф Прочие

10.6

Фасоль "Пёстрая" (опыт), %

38.2

37.1

^ Протеин  Масличность - Влажность ^ Клетчатка и Зола & Прочие

Рис. 6. Биохимический состав семян фасоли «Пёстрая» в зависимости от влагообеспечения.

Маш (контроль), % 39.5

4.2 6.7

87.8

' Протеин  Масличность - Влажность Клетчатка «Зола £ Прочие

Маш (опыт), %

> Протеин  Масличность — Влажность з Клетчатка я Зола к Прочие

Рис.7. Биохимический состав семян маша в зависимости от влагобеспечения.

Поступило 23.11.2017 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Alam Z., Zahir A., Taufiq A., Abdullaev A. Physiological characteristics of wheat varieties growing in same and different ecological regions of Pakistan. - Pakistan Journal of Biological Science, 2006, v.9, pp.1823-1827.

2. Абдуллаев А., Эргашев А., Джумаев Б.Б., Абдуллаев Х.А., Каримова И.А. Физиология хлопчатника в условиях стресса. - Душанбе: Дониш, 2013, 153 с.

3. Абдуллаев А., Эргашев А., Джумаев Б.Б., Касымова Г.Ф., Маниязова Н.А., Сабоиев И., Усманов Т., Абдуллаев С.Ф. Физиология пшеницы в условиях изменения климата в Таджикистане. - Душанбе: Дониш, 2015, 153 с.

4. Rocio R.V. Physiological analysis of common bean (Phaseolus vulgaris L.) cultivars uncovers characteristics related to terminal drought resistance. - Plant Physiology and Biochemistry, 2012, v. 56, рр. 24-34.

5. Rassow J., Von A. O., Bomer U., Pfanner N. Molecular chaperones: towards a characterization of the heat-shock protein 70 family. - Trends in Cell Biol., 1997, № 3, рр. 129-133.

6. Reyer C., Bachinger J., Bloch R. et al. Climate change adaptation and sustainable regional development: a case study for the Federal State of Brandenburg, Germany. - Reg. Environ Change, 2012, v. 12, рр. 523-542.

7. Мокроносов А.Т. Онтогенетический аспект фотосинтеза. - М.: Наука, 1981, 196 с.

8. Ничипорович А.А., Строгонова Л.Е., Чмора С.Н., Власова М.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах. - М.: Изд-во АН СССР, 1961, 138 с.

^Д.Сайдаминов, А.Абдуллоев, Н.А.Маниёзова, Ё.Х.Сафаров, МД.Атоев

МАХСУЛНОКЙ ВА СИФАТИ ДОНИ НАВЪ^ОИ ГУНОГУНИ ЛУБИЁ

ДАР ШАРОИТИ ХУШКИИ ХОК

Институти ботаника, физиология и генетикаи растани^ои Академияи илм^ои Цум^урии Тоцикистон

Дар макола натичадои тадкикот оид ба таъсири хушкии хок ба сохтори х,осил ва тарки-би биохимиявии дони навъдои гуногуни лубиё оварда шудааст. Муайян карда шудааст, ки хушкй аз руйи чунин аломатдо: дарозй ва вазни гилофак, микдори дон дар гилофак, вазни дон дар як гилофак ва вазни мутлаки 1000 дон ба сохтори мадсулнокй ба таври назаррас таъсир ме-расонад. Дар речаи муътадили намнокии хок (обёрй) ва дар шароити хушкй (хушкии хок) лубиёи «Сиёчашмак» нисбат ба лубиёи «Алохдк» бартарият дошт. Нишон дода шудааст, ки хушкй микдори сафедаро кам намуда, сабаби афзоиши равганнокии дон мегардад. Калима^ои калиди: хушкии хок, лубиё, дон, сафеда ва равганнокй.

H.H.Saidaminov, A.Abdullaev, N.A.Maniyazova, Y.S.Safarov, M.H.Atoev YIELD AND QUALITY OF GRAIN OF VARIOUS KINDS OF BEANS IN CONDITIONS OF SOIL DROUGHT

Institute of Botany, Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan

In this article the experimental data about effect of soil drought on crop structure and on the biochemical composition of seeds are present. It is established that drought affected on crop structure, significant differences in the following features: length and mass of the pod, the number of seeds in the pod, the weight of seeds from one pod and the absolute mass 1000 pcs seeds. In optimal regime of soil moisture and under conditions of drought, the Phaseolus vulgaris L. had noticeable advantage in comparison with the Phaseolus coccineus L. It is shown that drought reduces the protein content and increases the oil content of seeds.

Key words: soil drought, beans, seeds, protein and oil content.