Устойчивость растений к засолению - Устойчивость растений

На земном шаре около 25 % почв содержат избыток солей (до нескольких процентов). Засоленность почвы наносит большой урон сельскому хозяйству. Наиболее распространены в засоленных почвах сода (Nа2СО3), глауберова соль (Nа2SО4), поваренная соль (NaCl). Соответственно различают содовое, сульфатное и хлоридное засоление. В связи с тем, что в природе преобладает засоление, вызванное несколькими солями, говорят о комплексном засолении, например, сульфатно-хлоридном, хлоридно-сульфатном, сульфатно-содовом, хлоридно-содовом и т. д.

Лишь очень приспособленные виды растений могут произрастать на сильнозасоленных почвах, солончаках и солонцах, а также по берегам морей и других соленых водоемов. Культурные растения и большинство древесных пород не приспособлены к условиям засоленных почв. На солончаках они не растут вовсе или растут крайне плохо.

Отрицательное влияние засоления почвы проявляется, прежде всего, в том, что:

    - с увеличением концентрации почвенного раствора ухудшается водоснабжение растений, а при равенстве осмотических давлений раствора и клеток корня всасывание воды становится вообще невозможным (явление физиологической сухости). - Наряду с осмотическим действием избыток солей оказывает и токсическое влияние на растения. Чрезмерное накопление солей в клетках растений вызывает целый ряд нарушений в обмене веществ и энергии. Особенно сильное отрицательное влияние оказывает катион натрия, несколько менее ядовиты анионы хлора, сульфата. Растения перегружаются непитательными солями. Это приводит к нарушению оптимальных соотношений основных необходимых минеральных элементов, особенно калия и кальция, отрицательно действует на поглощение макро - и микроэлементов корнями. Часто наблюдается сульфатное голодание у растений, произрастающих на почвах с хлоридным засолением.

Засоление вызывает большие изменения в процессе фотосинтеза. Существенные нарушения претерпевает азотный обмен: в условиях засоленных почв замедляется синтез белков, усиливается их распад, происходит накопление ряда промежуточных продуктов азотного обмена - путресцина, кадаверина и некоторых других, являющихся ядами для цитоплазмы клеток. На засоленном фоне у растений приостанавливается синтез ДНК. Существенные изменения происходят и в энергетическом обмене, особенно в процесс ах окислительного фосфорилирования.

В особо сложных ситуациях происходит разобщение плазмодесм и нарушение межклеточных связей и, следовательно, взаимосвязи и согласованности физиологических процессов. Все это ведет к торможению или полному прекращению процессов роста.

Следует отметить, что все эти и ряд других особенностей обмена веществ у растений на засоленных почвах проявляются по-разному в зависимости от общего содержания солей и от разнокачественности засоления. Эти изменения начинаются от прорастания семян и заканчиваются на поздних этапах развития растений.

Недавно Д. Пастернак выдвинул обобщенное представление о наличии 2-х принципиальных механизмов защиты растений от воздействия избытка солей в почве.

Защита тканей растения от обезвоживания. Реализуется с помощью 3-х основных способов:

    - снижение потерь воды за счет уменьшения зияния устьиц, большего развития кутикулы, уменьшения числа устьиц на единицу поверхности листа и т. д.; - повышения отношения корни - побеги, когда лучше используется влага почвы (больше поглощается и меньше теряется в процессе транспирации), - оптимизации процессов осморегуляции.

Защита тканей от ионной токсичности. Три основных способа характерны и для этого механизма защиты растений от засоления;

    - селективное поглощение ионов почвенного раствора и их транспорта по растению; - защита ферментов и биологических мембран с помощью органических веществ, связывающих вредные ионы; - локализация указанных ионов в специальных компартментах клеток.

Самыми солеустойчивыми дикорастущими растениями являются галофиты (от греческих слов галос - соль, фитон - растение) - обитатели солончаков и солонцов. Различают 4 основные группы галофитов:

    1. Настоящие, или соленакапливающие, галофиты, выносящие наличие большого количества солей в своих тканях. Присутствие солей для них стало физиологической потребностью. Это наиболее солеустойчивые растения - солерос, сведа, селитрянка и др. Благодаря высокому осмотическому давлению клеточного сока (до 200 атм) эти солянки способны поглощать воду из сильно концентрированного почвенного раствора. 2. Солевыделяющие галофиты, отличающиеся способностью выделять избыток солей через устьица или особые солевыделительные железки. К ним относятся кермек, френкелия, тамарикс и др. 3. Соленепроницаемые галофиты, цитоплазма клеток которых малопроницаема для солей, а высокое осмотическое давление клеточного сока создается у них за счет, главным образом, фотоассимилятов. Это некоторые виды кохии, солончаковая полынь. 4. Солелокализующие галофиты. Примером является лебеда татарская. Соли проникают через цитоплазму клеток корней этих растений, доходят до листьев и локализуются здесь в особых пузыревидных волосках, сплошным слоем покрывающих нижние и верхние стороны листьев. Волоски образуются только в том случае, если лебеда произрастает на засоленной почве, а на незасоленных почвах они отсутствуют.

Солеустойчивость сельскохозяйственных и древесных растений сравнительно низка. Наиболее приспособленные к избытку солей в почве культурные растения вырабатывают ряд адаптивных признаков и свойств. Прежде всего, многими исследователями отмечается общее снижение интенсивности обмена веществ, связывание минеральных веществ органическими, в частности, гидрофильными белками - альбуминами, которые предохраняют цитоплазму от коагулирующего действия электролитов. Предполагают, что альбумины стабилизируют работу хлоропластов, нейтрализуют ядовитые свойства поступающего в ткани хлор иона или передит его в малоактивное состояние, связывают избыток других нежелательных элементов.

Чрезвычайно интересна экология мангровых деревьев.

Эти растения приспосабливаются к высокому содержанию солей в засоленном иле морских заливов и лагун тропиков, буквально, будучи еще на материнском растении. Единственное семя их плода, получая от материнского растения соли и продукты фотосинтеза, прорастает на дереве. За это время проростки адаптируются к высокому содержанию солей, становятся более солеустойчивыми. Падая на засоленный ил, они продолжают быстро развиваться в самостоятельные сеянцы.

Мангровые деревья поглощают соли избирательно, в первую очередь малотоксичные. Избыток ионов, главным образом, хлора и натрия, удаляется через особые устьица на листьях. Концентрация этих выделений выше, чем в воде океанов и морей.

Известно, что мангровые древесные растения относятся к С4- типу фиксации СО2. Достаточно солеустойчивы бурые, багряные и другие морские водоросли, осуществляющие фотосинтез этим же путем. Напрашивается предположение о том, что и другие С4-растения должны отличаться повышенной солеустойчивостью.

Из культурных растений относительно высокой солеустойчивостью обладают хлопчатник, люцерна, сахарная свекла, кукуруза, тыква, огурцы, арбузы и некоторые другие.

Солеустойчивыми древесными породами считаются саксаул черный, ясень зеленый и приречный, гледичия, айлант, акация белая, туранга, берест, софора, вяз перистоветвистый, лох, маклюра, дуб, сосна эльдарская, кейлейтерия, платан и некоторые другие, а из кустарников - тамарикс, селитрянка, поташник, соляноколосник, жимолость татарская, олеандр, чингил, аморфа, бирючина, дрок испанский.

Достаточно солевыносливыми можно считать и ряд плодовых культур шелковицу, абрикос, грушу, алычу, айву, виноград, гранат, финиковую пальму.

Наиболее действенными путями повышения урожайности и общей биологической продуктивности растений на засоленных почвах являются:

    - коренная мелиорация засоленных почв, солонцов и солончаков; - селекция растений на солеустойчивость; - повышение устойчивости растений к солям путем предпосевного закаливания набухших семян в солевых растворах; - выращивание посадочного материала на засоленном фоне; - использование органических удобрений; - применение оптимальных норм полива растений.

Похожие статьи




Устойчивость растений к засолению - Устойчивость растений

Предыдущая | Следующая