ВОДНЫЙ РЕЖИМ ЯБЛОНИ В УСЛОВИЯХ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО И ВОДНОГО СТРЕССОВ

Ненько Н. И., д-р с.-х. наук, Киселева Г. К., канд. биол. наук, Караваева А. В., Ульяновская Е. В., д-р. с.-х. наук

ФГБНУ Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства, Краснодар, Россия

Аннотация. Выявлены особенности водного режима сортов яблони различного эколого-географического происхождения (Россия, США, Польша) в условиях стрессовых факторов летнего периода Краснодарского края. Изучено влияние гидротермических условий летнего вегетационного периода на оводненность листьев яблони, характеризующее физиологическое состояние растений. На основе сравнительных данных листового аппарата установлено, что большее содержание воды в связанной форме, стабильность показателя соотношения связанной и свободной форм воды позволяет сортам яблони отечественной селекции, особенно триплоидным Союз и Родничок, обеспечить повышение эффективности использования воды и адаптацию к условиям водного стресса и высокой температуры в сравнении с интродуцированными сортами зарубежной селекции.

Ключевые слова: яблоня, оводненность, связанная форма воды, водный стресс

I. Введение. Высокие температуры воздуха в сочетании с недостаточной водообеспеченностью в условиях засухи вызывают нарушение физиологических функций растений, а их восстановление и стабилизация являются важнейшим условием выживания при стрессе и последующей адаптации к существованию в изменившихся условиях [1]. Физиолого-биохимические параметры водного режима позволяют охарактеризовать адаптацию растений яблони к лимитирующим факторам летнего периода [2, 3].

Цель настоящей работы – выявить особенности водного режима сортов яблони различного эколого-географического происхождения и выделить наиболее устойчивые к высокотемпературному и водному стрессу.

II. Объекты и методы исследований. Исследования проводили в 2013-2014 гг. на базе ЗАО ОПХ «Центральное», ФГБНУ СКЗНИИСиВ, г. Краснодар. Объектами исследований служили сорта яблони различного происхождения: Айдаред (США), Лигол (Польша), Персиковое, Прикубанское (Россия, СКЗНИИСиВ) 2009 г. посадки на подвое СК 4 при схеме посадки 0,9 х 4,5; сорта Рассвет (2п=2х), Фортуна (2п=2х), Союз (2п=3х), Родничок (2п=3х) (Россия, СКЗНИИСиВ) 2000 г. посадки и сорта Эрли Мак (2п=2х) (США), Дейтон (2п=2х) (США) 1998 г. посадки на подвое М 9 при схеме посадки 2 х 5.

Пробы листьев отбирали в утренние часы летних месяцев вегетационного периода (с июня по август), определение общей оводненности листьев, содержание свободной и связанной форм воды, АБК проводили согласно методикам [4, 5].

III. Обсуждение результатов. Летние периоды в ОПХ «Центральное» г. Краснодар 2013 – 2014 гг. были жаркими. Уже в мае температура воздуха в 2013 г. достигала 32°С и в 2014 г. 35°С, в июле и августе 35-37°С. Количество выпавших осадков в августе по сравнению с июнем и июлем снижалось и в августе 2014 г. отмечалась засуха (осадки – 0 мм при температуре воздуха 36°С).

На протяжении летнего периода 2013 и 2014 гг. отмечалось снижение оводненности листового аппарата у большинства изучаемых сортов яблони. Большей оводненностью в условиях августовской засухи 2014 г. характеризовались сорта Рассвет, Союз, Родничок, Айдаред и Эрли Мак, при этом меньшее изменение оводненности листьев отмечалось у триплоидов Союз и Родничок.

Изучение влияние гидротермических условий летнего периода г. Краснодара на оводненность листьев яблони позволило установить, что в условиях достаточной влагообеспеченности 2013 г. оводненность листьев коррелировала у сортов Айдаред и Эрли Мак с минимальной температурой воздуха (Ккоррел= 0,98), Дейтон и Лигол – со средней температурой воздуха (Ккоррел.= 0,96 и 0,83, соответственно), Родничок, Союз и Фортуна – с количеством выпавших осадков (Ккоррел.= 0,86-0,91), у сортов Прикубанское и Рассвет – с минимальной температурой воздуха (Ккоррел.= 0,98 и -1, соответственно) (рис.1).

2013 г.

2014 г.

Рис. 1. Зависимость оводненности листьев яблони от гидротермических условий летнего периода 2013-2014 г.г.

В условиях более засушливого лета 2014 г. оводненность листьев у изучаемых сортов яблони (кроме сорта Айдаред) напрямую зависела от количества выпавших осадков (Ккоррел. = 0,68-1,0) и у сорта Айдаред – от средней температуры воздуха (Ккоррел.= 0,55).

Таким образом, в условиях достаточной влагообеспеченности у изучаемых диплоидов яблони различного эколого-географического происхождения оводненность листьев в большей мере лимитируется температурным режимом, а при низкой влагообеспеченности, как у ди-, так и триплоидов - количеством выпавших осадков.

Показателем устойчивости растений к низкой влагообеспеченности в условиях летнего периода служит динамика изменения соотношения связанной и свободной форм воды в листьях. В условиях лучшей влагообеспеченности 2013 г. этот показатель наиболее стабилен у триплоидов Союз (К= 2,6-4,3) и Родничок (К= 3,0-3,8). При наступлении засухи в августе 2014 г. этот показатель у большинства сортов снижается в сравнении с июлем, причем меньше у триплоидов, а также диплоидных сортов Рассвет, Фортуна, Дейтон и увеличивается у сорта Эрли Мак. Снижение содержания связанной формы воды, с одной стороны позволяет предположить активацию обменных процессов в связи с адаптацией, так как чем меньше изменяется соотношение связанной воды к свободной, тем большим адаптационным потенциалом может обладать сорт. Увеличение содержания свободной формы воды в августе у большинства изучаемых сортов (кроме сортов Родничок и Эрли Мак) позволяет также предположить более активную транспирацию, что может быть связано с числом устьиц на единицу площади листа (Ккоррел.= 0,49). В условиях низкой влагообеспеченности накопление АБК способствует уменьшению устьичной апертуры. Изменение размера замыкающих клеток устьиц у изучаемых сортов в августе по сравнению с июлем прямо коррелирует с изменением содержания АБК (Ккоррел.= 0,44) в листьях (рис.2).

Рис. 2 Зависимость содержания свободной воды в листьях яблони от числа устьиц на ед. площади листа в летний период 2013-2014 г.г.

У сортов Союз, Фортуна, Прикубанское, Айдаред отмечается положительная корреляция (Ккоррел.= 0,66 -1,0) между содержанием свободной формы воды в листьях и числом устьиц на единицу площади листовой пластинки, а у сортов Лигол, Дейтон, Родничок и Рассвет – отрицательная (Ккоррел.= -0,59 - -0,97), что также характеризует специфику механизмов регуляции водного режима.

IV. Выводы. Наименьшие изменения оводненности листьев в течение летнего вегетационного периода 2013-2014 г.г. отмечены у триплоидных сортов яблони отечественной селекции Союз и Родничок. В условиях достаточной влагообеспеченности у изучаемых диплоидов яблони различного эколого-географического происхождения оводненность листьев в большей мере лимитируется температурным режимом, а при низкой влагообеспеченности, как у ди-, так и триплоидов - количеством выпавших осадков. Адаптация сортов яблони отечественной селекции к высокотемпературному и водному стрессам летнего периода достигается с помощью увеличения содержания воды в связанной форме, стабильности показателя соотношения связанной и свободной форм воды. Оценивая физиологическое состояние сортов яблони по параметрам водного режима можно утверждать, что сорта яблони отечественной селекции, особенно триплоидные, обладают большим резервом адаптации к лимитирующим факторам летнего периода в сравнении с интродуцированными зарубежными сортами.

Литература

1. Кошкин, Е.И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур / Е.И. Кошкин. – М.: Дрофа, 2010. – 638 с.

2. Чиркова, Т.В. Физиологические основы засухоустойчивости растений / Т.В. Чиркова. - СПб.: Изд-во СПбГУ, 2002.- 240 с.

3. Ненько Н.И. Физиолого-биохимическая характеристика сопряженной устойчивости яблони к абиотическим стрессам юга России / Н.И. Ненько, Г.К Киселева // The European Scientific and Practical Congress ‘Scientific resources management of countries and regions’ Copenhagen, Denmark, 18 July 2014. Publishing Center of The International Scientific Association “Science & Genesic”, Copenhagen, 2014, P.123-130.

4. Ненько Н.И. Физиологические методы в адаптивной селекции плодовых культур / Н.И. Ненько, Т.Н. Дорошенко, Т.А. Гасанова // Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012.- С. 189-198

5. Киселева Г.К. Анатомо-морфологическая оценка адаптивного потенциала сортов плодовых культур и винограда // Современные методологические аспекты организации селекционного процесса в садоводстве и виноградарстве. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012.- С. 199-205.

Работа поддержана грантом №13-04-96581 р_юг_а Российского фонда фундаментальных исследований и администрацией Краснодарского края