) Засухоустойчивость - способность растений переносить длительные засушливые периоды, значительный водный дефицит, обезвоживание клеток, тканей и органов. При этом ущерб урожая зависит от продолжительности засухи и ее напряженности. Засуха - длительный бездождливый период, сопровождаемый снижением относительной влажности воздуха, влажности почвы и повышением температуры, когда не обеспечиваются нормальные потребности растения в воде. Наибольший вред засуха приносит в весеннее и летнее время, когда идет формирование генеративных органов растений.
Различают засуху почвенную и атмосферную. Обычно атмосферная и почвенная засухи сопровождают друг друга.
Почвенная засуха - вызывается длительным отсутствием дождей в сочетании с высокой температурой воздуха и солнечной инсоляцией, повышенным испарением с поверхности почвы и транспирацией, с сильными ветрами. Все это приводит к иссушению корнеобитаемого слоя почвы, снижению доступной для растений воды при пониженной влажности воздуха. Почвенная засуха часто наблюдается в середине или конце лета, когда зимние запасы влаги уже исчерпаны, а летних осадков мало. Почвенная засуха всегда снижает урожай, а если она начинается рано, то может привести к полной потере урожая.
Атмосферная засуха характеризуется высокой температурой и низкой относительной влажностью воздуха (10 -20 %). Жесткая атмосферная засуха вызывается суховеями (перемещение масс сухого и горячего воздуха). К тяжелым последствиям приводит мгла, когда суховей сопровождается появлением в воздухе почвенных частиц (пыльные бури). В чистом виде атмосферная засуха нередко наступает весной, когда почва еще насыщена водой после схода снега. Внезапно наступающие суховеи вызывают высыхание и отмирание значительной части листьев у травянистых растений, верхушек ветвей у кустарников и плодовых деревьев. Суховеи повреждают цветочные бутоны, формирующиеся плоды и семена. Причина - подвядающие листья активно оттягивают воду от цветочных бутонов, завязывающихся плодов или молодых растущих побегов.
Различают два типа завядания: временное и глубокое. Временное завядание наступает в жаркий летний полдень, когда транспирация превышает поступление воды в листья. При временном завядании тургор листьев восстанавливается в вечерние и ночные часы (при достаточном запасе влаги в почве).
Глубокоезавядание растений наступает, когда в почве практически нет доступной для растений влаги. Происходит частичное, а при длительной засухе и общее иссушение и даже гибель растений. Характерным признаком глубокого завядания является сохранение его в утренние часы (тургор листьев не восстанавливается за ночь).
Влияние водного дефицита (засухи) на растения:
- в клетках снижается содержание свободной воды—возрастает концентрация и снижается рН клеточного сока, что влияет на гидратированность белков цитоплазмы и активность ферментов, на вязкость цитоплазмы.
- возрастает проницаемость мембран и выход ионов (путем экзоосмоса) из клеток листьев и корней; это приводит к снижению поглотительной активности клеток корня.
- нарушается работа фотосинтетического аппарата (снижение интенсивности фотосинтеза, нарушение фотохимических реакций и биохимических реакций цикла Кальвина, нарушается структура хлоропластов, зтормозится отток ассимилятов из листьев к потребляющим органам)
- Нарушается структура митохондрий, подавляется синтез АТФ в процессе
- Последствия длительного завядания:
- снижается активность ферментов синтеза и повышается активность гидролитических ферментов
- накопление токсичных продуктов деградации биополимеров (аммиака)
- нарушается обмен белков и нуклеиновых кислот
- подавляются процессы роста. При длительной засухе растения погибают.
- Засуха в ранние периоды развития колосовых культур приводит к гибели цветочных зачатков, их стерильности (белоколосица), а в более поздние - к образованию щуплого зерна (захват).
Диагностика жаро- и засухоустойчивости.
Для диагностики засухоустойчивости растений используют ряд полевых и лабораторных методов.
- Сравниваемые сорта и виды растений выращивают в засушливых районах. Более засухоустойчивые сорта в меньшей степени снижают урожаи.
- Испытания на засухоустойчивость в засушниках и суховейных установках. Засушники - это делянки, на которых исследуемые растения закрывают в период дождей пленкой. Для отвода воды с соседних делянок выкапывают стоковые канавы. При использовании суховейных камер растения выращивают в вегетационных сосудах и затем подвергают действию струй нагретого и высушенного воздуха.
- Определение водоудерживающей способности растительной ткани, а также вязкости цитоплазмы. У засухоустойчивых растений эти показатели выше.
- В селекционной работе используют такой показатель, как содержание статолитного крахмала в клетках корневого чехлика. При воздействии обезвоживания и повышенной температуры у неустойчивых сортов гидролиз статолитного крахмала идет быстрее.
- В вегетативных органах (особенно листьях) засухоустойчивых растений во время засухи накапливается аминокислота пролин. При этом концентрация пролина увеличивается в 10--100 раз. В пролине запасается значительное количество азота, который используется для последующих метаболических реакций по окончании засухи.
Способы повышения засухоустойчивости
Предпосевное закаливание по методу Генкеля (1934) - наклюнувшиеся семена, подвергают х подсушиванию от одного до трех раз. Закаленные растения приобретают анатомо-морфологическую структуру, свойственную засухоустойчивым растениям, имеют более развитую корневую систему. Эффективность предпосевного закаливания по методу Генкеля повышается при замачивании семян в слабых растворах борной кислоты.
На засухоустойчивость влияют удобрения: калийные и фосфорные повышают ее, азотные, особенно в больших дозах, — снижают. Засухоустойчивость ряда сельскохозяйственных культур повышают микроэлементы (цинк, медь и др.). Устойчивости к засухе в полевых условиях способствует выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональных технологий их возделывания.
