Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони (Malus Mill) Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони (Malus Mill)

А.М. Галашева, кандидат сельскохозяйственных наук Н.Г. Красова, доктор сельскохозяйственных наук Т.В. Янчук, аспирант Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт селекции плодовых культур Россельхозакадемии, Россия

У зв'язку 3i змною кл1мату та з почастшанням засух у весняно-лтнй перод проводили ви-вчення фракцйного складу води (зв'язано'1 i вльно'О у листках сорт1в яблун в травн—серпн1 2011 р., 2012р. Вльна i зв'язана вода виконують р'вн'1 функци в житт1 рослин. Вльна вода в листках визначае нтенсивнсть фiзiологiчнихпроцесв, зв'язана в'дпов'дае за стшксть рослин проти несприятливих факторiв середовища. Вивчали фракцйний склад води в листках сортiв яблун селекци ВНД1СПК - Болотовське, 1мрус, Орлик, Орловим, Орловське смугасте, Синап орловський, Ювляр у порiвняннi з широко розповсюдженими сортами - Антонiвка зви-чайна, Мелба i Уела. За даними дослiджень установлено, що вивченi сорти добре адаптованi до засухи в травнi, на початку лтнього сезону, а також у кнц серпня та у вереснi. В червнi та на початкулипня в 2012 р. бльш високi показники адаптаци до засухи в'дм'чену сортiв Орловим i Ювляр, з найбльшими показниками вмкту кiлькостi зв'язано'1 води. Завершен-ня росту пагонiв i формування листкового апарату у всх сортiв яблун характеризувалось збльшенням зв'язано'1 води в листках у серпня У вереснi кльксть зв'язано'1 води залишалась високою, що вказуе на високу адаптивну здатнсть вивчених сортiв. Найбльш високий умкт зв'язано'1 води в оаннш перюд був у сортiв: Синап орловський, Антонiвка звичайна, Болотовське, 1мрус.

Ключовi слова:

яблуня, сорт, засуха, адапта^я, втьна i зв'язанна вода.

УДК 634.11:581.144

Фракционный состав воды в листьяху сортов яблони

{Maíus MUÍ*

В последнее время климат изменился, стал более засушливым. В Орловской области наиболее часто засухи (20-50%) бывают в июне и июле, в период активного роста и плодоношения плодовых и ягодных культур [1].

Засуха - длительный (от нескольких недель до двух-трёх месяцев) период устойчивой погоды с высокими (для данной местности) температурами воздуха и малым количеством осадков, в результате чего снижаются влагозапасы почвы и возникает угнетение и гибель культурных растений [2]. Засуха оказывает огромное влияние на водный режим растений. Вода в растительных клетках и тканях находится в двух формах: свободной и связанной. Свободной считается вода, сохранившая все

свойства чистой воды: подвижность, способность быть растворителем, способность замерзать при 0°С. Связанная вода в той или иной степени утрачивает эти свойства. Под «связыванием» понимается возникновение взаимодействий между молекулами воды и неводного компонента, ведущих, прежде всего, к снижению подвижности водных молекул, в связи с чем изменяются и другие свойства воды [3].

Устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды определяется состоянием внутриклеточной воды, в частности, соотношением свободной и связанной воды. Свободная вода обуславливает физиологическую активность растений; чем больше у растений

свободной воды, тем выше их жизнедеятельность. Связанная вода, играющая структурообразующую роль, имеет значение в устойчивости протопласта и растения в целом. При неблагоприятных условиях существования содержание связанной воды в листьях растений повышается, что приводит к замедлению роста растений, к снижению интенсивности обменных процессов. Связанная вода определяет устойчивость растений против неблагоприятных условий среды [3-6].

Объекты и методика исследований. Исследования проводились на сортовом материале ВНИИСПК в летние месяцы 2011 и 2012 гг. на базе отделов биохимической и технологической оценки сортов и хранения, ла-

* Работа выполнена при поддержке РФФИ и Правительства Орловской области (проект № 12-04-97505)

_СОРТОВИВЧЕННЯ ТА СОРТОЗНАВСТВО_

Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони [Malus Mill)

боратории агроэкологии. В качестве объектов исследований использовали листья сортов: Антоновка обыкновенная, Боло-товское, Имрус, Мелба, Орлик, Орловим, Орловское полосатое, Синап орловский, Юбиляр, Уэл-си. Исследования проводили по методике «Определение связанной воды методом Окунцова-Маринчик» [7].

Результаты исследований. Соотношение фракций воды зависит от условий водообес-печенности растения и претерпевает сезонные и суточные изменения [8]. Температура воздуха оказывает влияние на физиологические процессы в растительном организме (дыхание, фотосинтез, передвижение воды и питательных веществ и т. д.) [1].

Анализ метеорологических условий в весенне-летний период исследований показал, что май 2011 и 2012 гг. был засушливый: максимальная температура воздуха в мае составляла +28,5 -+28,6°С, соответственно осадки -17,2-12,2 мм, гидротермический коэффициент (ГТК) равен 0,4-0,3 - этот период относится к категории с сухими условиями увлажнения растений. В июне максимальная температура воздуха составила 2011 г. +31,5 °С , при выпадении осадков 61,7 мм, ГТК равен 1,1 - оптимальные условия увлажнения, а 2012 г. максимальная температура воздуха составила +29,7°С, выпало 44,1 мм осадков, ГТК равен 0,9, что немного ниже оптимальных условий увлажнения.

В 2011 г. июль был жарким и влажным, максимальная температура воздуха составила +33,0°С,осадковвыпало113,7мм, ГТК равен 1,7, выше оптимальных условий увлажнения. Июль 2012 г. был жарким и засушливым с максимальной температурой воздуха +31,7°С, при вы-

Таблица 1

Характеристика весенне-летнего периода 2011, 2012 гг. Орловской области

Показатели май июнь июль август

2011 2012 2011 2012 2011 2012 2011 2012

Средняя температура воздуха, °С 13,6 15,3 18,4 16,8 21,4 19,9 17,0 17,8

Максимальная температура 28,5 28,6 31,5 29,7 33,0 31,7 30,2 35,3

воздуха, °С

Сумма осадков, мм 17,2 12,2 61,7 44,1 113,9 23,7 121,6 63,0

ГТК 0,4 0,3 1,1 0,9 1,7 0,4 2,4 1,2

Среднемноголетняя температура воздуха, °С 12,8 16,8 18,8 17,4

Среднемноголетняя сумма осадков, мм 51,0 61,0 72,0 58,0

70 60 50 40 30 20 10 0

60,3

49,2

7,3

□

et О ю о

Имрус

7,8

□

57,9 гг, 58,1 „ .

55,3 55,4 54(2

et О ю о

8,1

D

d о \о о

о

9,8

СП О VO

о

Синап Антоновка Уэлси орл. об.

10,3

сс О ю о

11,9

СГ О Ю О

Орловим Мелба

47,4

20,6

Ч О Ю О

45,3

22,3

СГ О VO

о

СГ О ю о

Орлик Юбиляр Болото вское

Рис. 1. Фракционный состав воды в листьях сортов яблони (май 2012 г., %).

падении 23,7 мм осадков, ГТК равен 0,4, относится к сухим условиям увлажнения. В августе выпало большое количество осадков в 2011 году - 121,6 мм, максимальная температура воздуха составила +30,2°С, гТк - 2,4 находится на уровне высокого увлажнения, в 2012 году - выпало 63,0 мм осадков, максимальная температура воздуха составила +35,3°С, ГТК - 1,2 находится на уровне оптимальных пределов (табл. 1).

Изучение фракционного состава воды в листьях в засушливый период мая 2012 г. показало, что у сортов яблони связанной воды было значительно больше, чем свободной, т. е. проявилась реакция растений на неблагоприятные условия среды (рис. 1).

По содержанию в листьях свободной воды существенно отличался от контрольного сорта Антоновка обыкновенная (8,1%) сорт Болотовское (22,3%), остальные сорта были на уровне контроля (НСР05=4,8). По содержанию связанной воды различия по сортам были не существенными ^ф2,1^т3,2).

При проведении анализа в июле выяснилось что на фракционный состав воды в листьях изучаемых сортов яблони повлияли метеоусловия предшествующего июня как в 2011 г., так и в 2012 г. В июле 2011 г. в изучаемых сортах яблони количество свободной воды составило от 29,7 (Мелба) до 51,1% (Орловим), что достоверно выше содержания связанной

Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони (Malus Mill)

60 50 40 # 30 20 10 0

51,1

46,1 45,2

41,4

38,1

35-3 33,2 24,1

29,7 23,3 п 24,9

7,7

14,2

I

12,9

I

19,1 18,6 в -

LI 1 1 1

ПЗ пз пз пз пз пз пз пз пз пз пз пз пз пз пз пз

д: сс д: El д: CI д: сс д: El д: CI д: CL д: El

о О о 0 о О о О о 0 о о о о о 0

со СО со m со со са со CQ со со 0Q ш со со со

ос UZ к ос ОС ОС ос (К ОС ОС ОС ОС ос (К ос ОС

пз га пз пз пз пз пз пз ПЗ пз пз пз пз пз пз пз

X X X X X X X X X X X X X X X X

сС X CZ X сг X El X сц X et X El X ст X

О га О пз О пз 0 пз О пз 0 пз 0 пз О пз

VO го го VO го VO го Ю m VO го VO m VO со

0 о о 5 0 О 5 0 Б 0 £ О 5

со со со ш m ш са со СО со со ш со со СО со

и и U о и и и и U U и и и и U U

Орловим Имрус Орлик

Юбиляр Антоновка Боло-об. товское

Синап орл.

Мелба

Рис. 2. Фракционный состав воды в листьях сортов яблони (июль 2011 г., %).

60 56,5 50 40 30 20 10

53,4 53,3

52

2,7

5

сс О VO

о

7,6

I

3

СП

о ю о

5

сп о

VO

о

43,2

9,3

I

5

сп О VO

о

36,1

17,3

I

2

СП О ю о

Имрус Антоновка Уэлси Орлик Боло- Мелба Синап Орловим Юбиляр об. товское орл.

21,4

30,7 31,6

27,4 27,2 _ 26,5

33,7

I

СП О ю о

3

сп о ю о

5

сс о

VO

о

3

сп о ю о

(НСР05 свободной воды равно 7,1; НСР05 связанной воды равно 7,9) Рис. 3. Фракционный состав воды в листьях сортов яблони (июль 2012 г., %).

48,9 48,1 453 46,7 48 46,6 38 8 ■ 42,5 ' г—143,8 П 42,7

42Я гь43'8 гй2'7 ТТзв 42,3

sUSJmhhI

5

vo о

5

VC

о

5

VO

о

5

VO

о

Мелба Имрус Юбиляр Орловим Боло- Антоновка Уэлси Синап

товское об. орл.

□ 2011 "2012

Рис. 4. Фракционный состав воды в листьях сортов яблони (август 2011-2012 гг., %).

воды. Различия по сортам были не достоверны по свободной ^ф2,3^т3,2) и по связанной воде ^ф1,9^т3,2) (рис. 2).

В июле 2012 г. проявились сортовые различия по содержанию свободной и связанной воды. У сортов Орловим и Юби-

ляр было повышенное содержание связанной воды (31,6%-33,7%) (рис. 3).

В августе 2011 и 2012 гг. различия по сортам во фракционном составе воды не обнаружено. В этот период количество связанной воды значительно превышало количество свободной (рис. 4).

Когда формируется лист, в молодых тканях больше преобладает свободная вода, но когда сформировался листовой аппарат полностью и на деревьях есть плоды, свободная вода уменьшается, а связанная повышается [9, 10].

Анализ фракционного состава воды в листьях сортов яблони в сентябре 2012 г. показал, что после прошедшего теплого и влажного августа отношение связанной воды к свободной увеличилось у сортов Антоновка обыкновенная, Синап орловский, Уэлси. Наибольшее содержание связанной воды было у Синапа орловского (51,1%), наименьшее - у Орловского полосатого (24,1%).

Таким образом, у всех сортов в годы изучения, количество свободной воды было минимальным в конце мая, августа и сентября, максимальное - в июле, в период роста побега. В июле 2011 г. максимальное количество свободной воды у сортов Орловим, Имрус, Орлик, Юбиляр, Антоновка обыкновенная, Болотовское составило 35,3-51,1, при минимальном количестве связанной воды.

В июле 2012 г. количество свободной воды у сортов Антоновка обыкновенная, Болотовское, Имрус, Орлик, Уэлси достигало 43,2-56,5%, а количество связанной воды - 2,7-17,3%. У летних сортов Орловим, Мелба, Юбиляр и зимнего сорта Синап орловский в июле 2012 г. количество свободной воды составило 26,5-

СОРТОВИВЧЕННЯ ТА СОРТОЗНАВСТВО

Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони [Malus Mill)

36,1%. Это обеспечивает интенсивный рост побегов и плодов, чему способствовала предшествующая погода июня с ГТК=0,9 (близко к норме) (рис. 5, 6).

Количество связанной воды было максимальным в конце мая при этом расход свободной воды определялся засушливыми условиями месяца. За счет роста плодов снижается количество свободной воды в конце лета и увеличивается связанная вода, которая отвечает за устойчивость к неблагоприятным условиям. По содержанию связанной воды в сентябре 2012 г. все сорта распределились - от 24,1% у Орловского полосатого до 51,1% у Синапа орловского.

Выводы. По данным исследований установлено, что в целом изученные сорта хорошо адаптированы к засухе в начале летнего сезона в мае и в конце августа, а также сентябре. В июне и начале июля 2012 г. более высокие показатели адаптации к засухе отмечены у сортов Орловим и Юбиляр, с наибольшими показателями содержания количества связанной воды. Связанная вода отвечает за устойчивость растений против неблагоприятных факторов условий среды в изученных со-

Антоновка обыкновенная

май июль август сентябрь Болотовское

май июль августсентябрь Синап орловский

май июль август сентябрь

-свободная вода

-связанная вода

Рис. 5. Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони зимнего срока созревания, 2012 г. (%).

ртах в 2011, 2012 гг. Увеличение связанной воды в листьях в августе связано с завершением роста побегов и формирования листового аппарата у всех со-

70 60 50 40 30 20 10 0

60 50 40 30 20 10 0

Орловим

май июль августсентябрь Юбиляр

май июль август сентябрь

—•— свободная вода -■- связанная вода

Рис. 6. Фракционный состав воды в листьях у сортов яблони летнего срока созревания, 2012 г. (%).

ртов яблони. В сентябре количество связанной воды оставалось высоким, что указывает на высокую адаптивную способность изученных сортов. Наиболее высокое содержание связанной воды в осенний период наблюдалось у сортов Синап орловский, Антоновка обыкновенная, Болотовское, Имрус.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Агроклиматические ресурсы Орловской и Липецкой областей. - Л., 1972. - 118 с.

2. ru.wikipedia.org/wiki

3. Гусев, Н.А. Состояние воды в растении / Н.А. Гусев. - М.: Наука, 1974. - 136 с.

4. Долгова, Л.Г. Формы воды в растениях - показатели экологического состояния среды / Л.Г. Долгова // Вопросы биоиндикации и экологии. Межвед. сб. науч. тр. - Запорожье, 1997. - Вып.2. - С. 115-120.

5. Жидехина, Т.В. Водоудерживающая способность однолетних приростов у смородины черной в осенне-зимний период / Т.В. Жидехина // Проблемы агроэкологии и адаптивность сортов в современном садоводстве России: материалы Всерос. науч.-метод. конф. 1-4 июля 2008. - Орел: ВНИ-ИСПК, 2008. - С. 81-86.

6. Кушниренко, М.Д. Физиология водообмена и засу-

хоустойчивости плодовых растений / М.Д. Кушниренко. - Кишинев: Штиинца, 1975. - 214 с.

7. Баславская, С.С. Практикум по физиологии растений / С.С. Баславская, О.М. Трубецкова. - М.: Изд-во Москов. ун-та, 1964. - 297 с.

8. Горышина, Т.К. Растение в городе / Т.К. Горышина. -Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1991. - 152 с.

9. Григоренко, И.В. Характеристика водного режима представителей семейства магнолиевых в условиях юго-востока Украины / И.В. Григоренко // В^ник Запорiзького державного уыверситету, 1999. -

№ 2, - С. 1-5.

10. Фауст, М. Физиология плодовых деревьев умеренной зоны / Миклош Фауст. (перевод с англ.

Ю.Л. Кудасова). - JOHN WILEY & SONS. - Нью -Йорк / Чичестер / Брисбейн / Торонто / Сингапур. - 1989. - 289 с.