Засухоустойчивость растений

Засуха – это длительный бездождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечивается нормальные потребности растений в воде. Наибольший вред засуха приносит в весенний и летний периоды, когда идет формирование генеративных органов. Различают почвенную засуху и атмосферную. Почвенная засуха вызывается отсутствием дождей, сильными ветрами и повышенным испарением воды с поверхности почвы. Атмосферная характеризуется высокой температурой и низкой влажностью воздуха. Часто сопровождается суховеями. Обычно почвенная и атмосферная засухи наблюдаются одновременно. Атмосферная часто наблюдается весной, а почвенная летом.

Недостаток воды в тканях растений возникает в результате превышения её расхода над поступлением из почвы. В следствии этого:

1) В клетках снижается содержание свободной воды, что влияет на коллоиды цитоплазмы и активность ферментов.

2) Возрастает проницаемость мембран, усиливается гидролиз биополимеров, в том числе и белка вплоть до аммиака.

3) Нарушается нуклеиновый обмен, происходит распад рибосом.

4) Фотосинтез снижается из-за недостатка углекислого газа и распада хлорофилла.

5)Интенсивность дыхания вначале повышается, а затем падает. Нарушается энергетический обмен клетки.

6)В результате тормозится рост растения, особенно листьев и стеблей. Молодые листья оттягивают воду и вещества от нижних листьев, а также корней и генеративных органов.

7) Происходит отмирание корневых волосков и гибель цветочных зачатков. Длительная засуха приводит к значительному снижению продуктивности.

Засухоустойчивость – это способность растений переносить засуху. Засухоустойчивость обусловлена генетической приспособленностью растений к условиям произрастания, а также адаптацией к недостатку воды. По отношению к воде выделяют три экологические группы растений:

1. Ксерофиты – растения засушливых мест, которые способны переносить почвенную и атмосферную засуху. Они подразделяются на три группы по способам защиты от обезвоживания.

Первый тип – суккуленты – растения, запасающие влагу (ложные ксерофиты). К ним относятся кактусы молочай, агава, очиток и др. Это растения районов, где происходит смена дождливых и сухих периодов. Кактусы имеют мясистые сочные стебли с большим запасом воды. Листья редуцированы в колючки, эпидермис покрыт толстым слоем кутикулы, число устьиц мало и открыты они только в ночное время. Корневая система расположена в поверхностных слоях, для интенсивного поглощения воды в период дождей. Для них характерен САМ- тип фотосинтеза и очень медленный рост. У алоэ и агавы вода запасается в мясистых листьях.

Второй тип – тонколистные ксерофиты – растения, приспособившиеся добывать воду. К ним относятся верблюжья колючка, дикий арбуз, полынь, степная люцерна и др. Эти растения имеют тонкие нежные листья с большим количеством жилок и устьиц. Корневая система очень глубокая (до 20 м) и хорошо разветвленная. Клетки корня имеют высокий осмотический потенциал и могут поглощать труднодоступную воду, использую большие объемы почвы. Однако в самый сухой период растения сбрасывают часть листьев и веток.

Третий тип – жестколистные ксерофиты – растения, переносящие засуху в состоянии анабиоза. К ним относятся степные злаки, перекати-поле и др. Они имеют жесткие листья с низким содержанием воды. Растения отличаются высокой вязкостью протоплазмы и высоким осмотическим потенциалом. При засухе листья жестколистных ксерофитов свертываются и устьица оказываются внутри трубки.

Кроме настоящих ксерофитов в пустынях обитают ложные ксерофиты – эфемеры – растения, избегающие засухи благодаря короткому жизненному циклу, проходящему в дождливый период (лишайники).

2. Гигрофиты - растения влажных мест и водные. Они имеют большие листья, длинный стебель, слабую корневую систему. Даже небольшое снижение воды вызывает их завядание.

3. Мезофиты – растения, произрастающие в условиях достаточного увлажнения. К этой группе относится большинство с-х культур.

Засухоустойчивость с-х растений – это комплексный признак, связанный со способностью растительного организма как можно меньше изменять процессы обмена веществ в условиях недостатка влаги. Засухоустойчивость определяется:

- способностью регулировать транспирацию за счет работы устьиц (суточный ход устьичных движений);

- развитой корневой системой (наличием запаса воды в стеблях или корнях);

- высоким корневым давлением;

- значительной водоудерживающей способностью тканей (накопление гидрофильных белков, пролина, моносахаридов);

- меньшей повреждаемостью мембран;

- низкой величиной транспирационного коэффициента;

- ксероморфной структурой листьев;

- защита молекул ДНК (синтез стрессовых белков);

- адаптивными изменениями гормональной системы (синтез АБК, этилена, ингибиторов роста фенольной природы).

Разработаны методы предпосевного закаливания к засухе. Генкель предложил подсушивать наклюнувшиеся семена от одного до трех раз. Эффективность закаливания повышается при замачивании семян в растворах борной кислоты и при обработке цитокинином. Повышают засухоустойчивость калийные, фосфорные удобрения и микроэлементы (цинк, медь). Снижают- азотные, особенно в больших дозах.