Влияние почвенной засухи на биологическую продуктивность сортов твёрдой пшеницы

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2012, том 55, №11_

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

УДК 633.11:581.19:633.112

Ю.Кобилов, А.Эргашев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан А.Абдуллаев

ВЛИЯНИЕ ПОЧВЕННОЙ ЗАСУХИ НА БИОЛОГИЧЕСКУЮ ПРОДУКТИВНОСТЬ СОРТОВ ТВЁРДОЙ ПШЕНИЦЫ

Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН Республики Таджикистан

Изучено влияние почвенной засухи (45-50% от предельной полевой влагоёмкости (ППВ)) и оптимального водообеспечения (75-80% от ППВ) на параметры биологической продуктивности двух сортов твёрдой пшеницы - Шамъ и Президент. Показано, что почвенная засуха как экстремальный климатический фактор оказала существенное влияние на динамику накопления сырой и сухой биомассы пшеницы. Анализ полученных данных показал, что у сорта Шамъ формирование биомассы в течение вегетации происходило на более высоком стабильном уровне, чем у сорта Президент.

Ключевые слова: пшеница - почвенная засуха - биологический урожай.

Проблема засухи остро стоит на значительной территории нашей планеты. К тому же, как показывают результаты исследований учёных-климатологов, вероятность этого неблагоприятного явления не только не уменьшится в ближайшие десятилетия, а будет нарастать [1].

В связи с этим в последние годы вопросы адаптации живых организмов к окружающей среде, к изменению климата - особенно к повышенной температуре и почвенной и атмосферной засухе, воздействию антропогенного и техногенного факторов привлекают повышенное внимание учёных и специалистов разных отраслей и направлений науки [2].

Актуальной проблемой стало изучение функционирования живых систем в этих условиях, их приспособления к неблагоприятным факторам и реакции на действие стрессов. Изучение и понимание механизмов адаптации живых систем дает возможность разработать необходимые подходы и практические рекомендации по повышению адаптации, снижению риска негативного воздействия стрессов и неблагоприятных факторов на природную среду, агроэкологические системы и человека

[3].

В связи с этим в задачу наших исследований входило проведение экспериментов по влиянию длительной почвенной засухи на биологическую продуктивность сортов твёрдой пшеницы (Triticum durum Desf.).

Объекты и методы исследований

Объектами наших исследований служили сорта твёрдой пшеницы Шамъ и Президент (Triticum durum Desf.), которые выведены в НПО «Земледелие» и Институте земледелия ТАСХН.

Полевые опыты проводились на экспериментальном участке Института ботаники, физиологии и генетики растений Академии наук Республики Таджикистан (г. Душанбе), расположенном в

Адрес для корреспонденции: Кобилов Юсуфджон. 734017, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Карамова, 27, Институт ботаники, физиологии и генетики растений АН РТ. E-mail: yusuf-kobilov@mail.ru

восточной части Гиссарской долины на высоте 834 м над ур. м. Растения выращивались в вегетационных сосудах (12 кг почвы). Посевы были произведены в весенние сроки (начало марта 2012 г.). Сосуды с растениями были разделены на две группы: первая - растения выращивались в условиях почвенной засухи (опыт) - влажность почвы 45-50% от ППВ (предельная полевая влагоемкость), вторая - растения выращивались в оптимальных условиях почвенной влажности (контроль) - влажность почвы 75-80% от ППВ.

Биологический урожай определяли по методике В.А. Кумакова [4].

Статистический анализ полученных результатов проводили с использованием программы Microsoft Excel 2007 г. В табл. 1-3 приведены среднеарифметические величины и стандартные ошибки трёх определений из трёх биологических повторностей.

Результаты исследований и их обсуждение

В табл.1 и 2 показаны среднестатистические данные по биологическому урожаю, включая показатели общей надземной биомассы и общей биологической массы (с корнями).

В табл. 1 показана динамика нарастания сырой биомассы растений сортов пшеницы по фазам вегетации.

Таблица 1

Динамика нарастания сырой биомассы сортов твёрдой пшеницы по фазам вегетации (г/1 растение),

2012 г.

Биомасса Сорт Президент Сорт Шамъ

с поливом без полива с поливом без полива

Фаза трубкования

Надземная 1.74 1.02 2.28 1.12

в т.ч.: стебель 0.83 0.42 1.13 0.36

листья 0.91 0.60 1.15 0.76

Общая (с корнями) 2.05 1.15 2.68 1.25

в т.ч.: корень 0.31 0.13 0.40 0.13

Фаза колошения

Надземная 5.19 1.94 5.25 2.65

в т.ч.: стебель 2.80 1.05 2.50 0.75

листья 1.59 0.50 1.35 0.90

колос 0.80 0.39 1.40 1.00

Общая (с корнями) 5.71 2.24 5.91 3.05

в т.ч.: корень 0.52 0.30 0.66 0.40

Фаза цветения

Надземная 6.65 2.44 7.49 4.35

в т.ч.: стебель 3.90 1.36 4.18 2.35

листья 1.50 0.46 1.94 1.00

колос 1.25 0.62 1.37 1.00

Общая (с корнями) 7.05 2.82 8.22 4.95

в т.ч.: корень 0.40 0.38 0.73 0.60

Фаза молочно-восковой спелости

Надземная 6.55 3.70 8.50 5.80

в т.ч.: стебель 3.85 1.80 4.40 2.80

листья 1.00 0.50 1.50 0.80

колос 1.70 1.40 2.60 2.20

Общая (с корнями) 7.20 4.15 9.20 6.60

в т.ч.: корень 0.65 0.45 0.70 0.80

М%=0.4

В фазе колошения у сорта Президент при нормальном водообеспечении общая надземная сырая биомасса составила 5.19 г/растение, что на 0.06 г меньше, чем у сорта Шамъ. При засухе биомасса у сорта Шамъ по сравнению с сортом Президент была на 0.71 г/растение больше. Общая сырая биомасса растения пшеницы в этой вегетационной фазе у сорта Президент в условиях полива составила 5.71 г/растение, а при засухе - 2.24 г/растение, а у сорта Шамъ соответственно 5.91 и 3.05 г/растение.

Средние показатели общей надземной сырой биомассы в фазе молочно-восковой спелости у сорта Президент при поливе были на уровне 6.55 г/растение, а в варианте «засуха» - 3.70 г/растение, а у сорта Шамъ в обоих вариантах это было заметно выше. Общая сырая биомасса (с корнями) у сорта Президент в этой фазе при поливе составила 7.20, а при почвенной засухе 4.15 г/растение, а у сорта Шамъ соответственно 9.20 и 6.50 г/1 растение.

В табл. 2 приведены средние показатели сухой биологической массы растений пшеницы по фазам вегетации. В фазу трубкования надземная сухая биологическая масса в варианте «полив» у сорта Президент составила 14.3%, а при засухе - 19.6%. У сорта Шамъ соответственно 15 и 16%.

Таблица 2

Динамика нарастания сухой биомассы сортов твёрдой пшеницы по фазам вегетации, 2012 г.

Биомасса Сорт Президент Сорт Шамъ

с поливом без полива с поливом без полива

фаза трубкования

г/ сухая г/ сухая г/ сухая г/ сухая

раст. мас.,% раст. мас.,% раст. мас.,% раст. мас.,%

Надземная 0.25 14.4 0.20 19.6 0.34 15.0 0.17 15.1

в т.ч.: стебель 0.10 12.0 0.08 19.0 0.16 14.0 0.04 11.0

листья 0.15 16.0 0.12 20.0 0.18 15.6 0.13 17.0

Общая (с корнями) 0.35 17.0 0.23 20.0 0.42 15.7 0.19 15.2

в т.ч.: корень 0.10 32.0 0.03 23.0 0.08 20.0 0.02 15.4

Фаза колошения

Надземная 1.01 19.5 0.54 27.8 1.17 22.3 0.78 29.4

в т.ч.: стебель 0.56 20.0 0.24 23.0 0.59 23.6 0.37 49.3

листья 0.33 20.8 0,20 40.0 0.31 23.0 0.20 22.2

колос 0.12 15.0 0.10 26.0 0.26 18.6 0.21 21.0

Общая (с корнями) 1.21 21.2 0.66 29.5 1.37 23.2 0.98 32.1

в т.ч.: корень 0.20 38.5 0.12 40.0 0.20 30.0 0.20 50.0

Фаза цветения

Надземная 1.75 26.3 0.86 35.2 1.95 26.0 1.35 31.0

в т.ч.: стебель 0.95 24.5 0.44 32.0 1.04 25.0 0.70 29.8

листья 0.40 26.7 0.20 43.5 0.46 23.7 0.30 30.0

колос 0.40 32.0 0.22 35.5 0.45 32.8 0.35 35.0

Общая (с корнями) 2.00 28.4 1.06 37.6 2.30 28.0 1.65 33.3

в т.ч.: корень 0.25 62.5 0.20 52.6% 0.35 48.0 0.30 50.0

Фаза молочно-восковой спелости

Надземная 2.15 32.8 1.49 40.3 2.80 33.0 2.50 43.9

в т.ч.: стебель 1.20 31.2 0.72 40.0 1.60 36.4 1.10 39.3

листья 0.30 30.0 0.25 50.0 0.30 20.0 0.40 50.0

колос 0.65 38.2 0.52 37.1 0.90 34.6 1.00 45.5

Общая (с корнями) 2.53 35.1 1.71 41.2 3.10 33.7 2.80 43.0

в т.ч.: корень 0.38 58.5 0.22 48.9 0.30 42.8 0.30 37.5

М%=0.2

В фазу колошения в условиях нормального водообеспечения сухая надземная масса у сорта Президент была на уровне 19.5%, а при засухе 27.8%, а у сорта Шамъ соответственно 22.3 и 29.4%.

Общая биомасса (с корнями) в варианте «полив» у сорта Президент находилась в пределах 21.2%, в условиях засухи - 29.5%, а у сорта Шамъ соответственно 23.2 и 32.1%.

В фазе цветения различия в содержании сухой массы у изученных сортов в условиях полива не были существенными, а в варианте «засуха» между вариантами опыта наблюдались некоторые отклонения. Так, у сорта Президент надземная масса составила 35.2%, а у сорта Шамъ - 31%. Сухая масса листьев у сорта Президент была на уровне 43.5%, а у сорта Шамъ всего 30%. По общей сухой массе растений в варианте «засуха» также соответственно выявлены некоторые отклонения. У сорта Президент общая сухая масса составила 37.6%, а у сорта Шамъ - 33.3%.

В фазе молочно-восковой спелости в условиях полива надземная сухая биомасса у сортов Президент и Шамъ была практически одинаковой. В варианте «засуха» надземная сухая биомасса у сорта Президент была на уровне 40.3%, а общая биомасса (с корнями) - 41.2%, а у сорта Шамъ соответственно 43.9и 43.0%.

Общее содержание воды в отдельных органах растения пшеницы, в зависимости от условий водообеспечения, были различными. Эти различия прослеживались во все периоды вегетации растений (табл. 3).

Таблица 3

Общее содержание воды в органах растений сортов твёрдой пшеницы (%), 2012 г.

Вода Сорт П] резидент Сорт Шамъ

с поливом без полива с поливом без полива

Фаза трубкования

Надземная 85.6 81.4 85.0 84.9

в т.ч.: стебель 88.0 81.0 86.0 83.0

листья 84.0 80.0 84.4 83.0

Общая (с корнями) 83.0 80.0 84.3 84.8

в т.ч.: корень 77.0 72.0 85.0 80.6

Фаза колошения

Надземная 78.6 72.2 77.7 70.6

в т.ч.: стебель 80.0 77.0 76.4 71.7

листья 79.2 60.0 77.0 71.8

колос 85.0 74.0 81.4 78.0

Общая (с корнями) 76.4 70.5 76.8 67.9

в т.ч.: корень 66.5 60.0 70.0 50.0

Фаза цветения

Надземная 73.3 64.8 74.0 69.0

в т.ч.: стебель 75.5 68.0 75.0 70.2

листья 73.3 56.5 76.3 70.0

колос 68.8 64.5 68.3 65.0

Общая (с корнями) 71.7 62.4 72.0 66.7

в т.ч.: корень 49.5 47.4 52.0 50.0

Фаза молочно-восковой спелости

Надземная 67.2 59.7 67.0 56.1

в т.ч.: стебель 68.8 60.0 63.6 60.7

листья 70.0 52.0 72.0 56.6

колос 61.8 62.9 65.4 54.5

Общая (с корнями) 64.9 58.8 66.3 57.0

в т.ч.: корень 52.5 51.1 64.2 62.5

Как видно, между вариантами по общему содержанию воды в органах между сортами в фазе трубкования и колошения практически различия не выявлены.

Таким образом, полученные нами данные показывают, что почвенная засуха как экстремальный климатический фактор оказала существенное влияние на динамику накопления биологической массы сортов пшеницы. Анализ этих данных свидетельствуют о том, что сорт Президент по сравнению с сортом Шамъ характеризуется большей устойчивостью к почвенной засухе только в фазы трубкования и цветения. А в фазы колошения и молочно-восковой спелости, наоборот, у сорта Шамъ биомасса формировалась на более высоком уровне, чем у сорта Президент.

Поступило 12.10.2012 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Будыко М.И. Эволюция биосферы. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984, 488 с.

2. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. - М.:Наука, 1994, 672 с.

3. Каримов Х.Х. Адаптационные аспекты функционирования живых систем. Материалы Республиканской конференции. - Душанбе, 2007, с 3-4.

4. Кумаков В.А. Физиологические обоснования моделей сортов пшеницы. - М.: Агропромиздат, 1985, 286 с.

Ю.^обилов, А.Эргашев, А.Абдуллоев

ТАЪСИРИ ХУШКИИ ХОК БА МАХСУЛНОКИИ БИОЛОГИИ НАВЪ^ОИ

ГАНДУМИ САХТ

Иститути ботаника, физиология ва генетикаи растании Академияи илмх;ои Цум^урии Тоцикистон

Таъсири хушкии хок (45-50% намнокии хок) ва таъминоти оптималии об (75-80% намнокии хок) ба нишондихандахои махсулнокии биологии ду навъи гандуми сахт - Шамъ ва Президент тахкик карда шуд. Нишон дода шуд, ки хушкии хок хамчун омили иклимии гайриодй ба раванди махсулнокии биологии навъхои гандум таъсири чиддй мерасонад. Тахлили натичахои бадастовардашуда шаходат аз он медихад, ки махсулнокии биологии гандуми навъи Шамъ нисбат ба гандуми навъи Президент мустахкамтар аст. Калима^ои калиди: гандум - хушкии хок - махсулнокии биологи.

Y.Kobilov, А-Ergashev, A.Abdullaev THE INFLUENCE OF SOIL DROUGHT ON THE BIOLOGICAL PRODUCTIVITY

OF THE DURUM WHEAT'S

Institute of Botany, Plant Physiology and Genetics, Academy of Sciences of the Republic of Tajikistan The article deals with the influence of soil drought (45-50%) and optimal water supply (75-80%) on the parameter of biological productivity of the plant of the two kinds of durum wheat like Sham and President. It was proved that soil drought as an extremely climate factor exerted substantial influence on process of biological productivity of wheat's kind of plants. The analyses of received dates proved that the kind of Sham is characterized more stable biomass then the President kind. Key words: wheat - soil drought - biological productivity.