Физиологические особенности устойчивости сортов хлопчатника к засухе

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Наблюдаемые в мире глобальные изменения климата приводят к повышению температуры воздуха в биосфере, а суховеи, возникающие в летние месяцы из-за резкого снижения относительной влажности, приводят к атмосферной и почвенной засухе. В современных условиях острой нехватки воды крайне важно внедрение водосберегающих агротехнологий, в том числе разработка способов возделывания сортов хлопчатника, устойчивых к засухе и с высоким коэффициентом эффективного водопользования. Отрицательное действие неблагоприятных факторов среды, таких как атмосферная и почвенная засуха, приходится на самый критический период в потребности в воде хлопчатника - на фазу цветения. Именно в этот период недостаток воды в почве и высокая температура воздуха негативно влияют на физиологические и биохимические процессы хлопчатника, в результате чего снижаются урожайность хлопчатника и его качество. В связи с этим районирование сортов хлопчатника, устойчивых к этим неблагоприятным факторам среды, приспособленных к конкретным почвенным и климатическим условиям, имеет важное практическое значение. Обеспечение в достаточной мере минеральными удобрениями сортов хлопчатника, своевременное проведение агротехнических мероприятий, севооборот культур в определенной степени снижают негативное влияние засухи. Кроме того, применение электростимуляции также повышает устойчивость сортов хлопчатника к негативному влиянию неблагоприятных факторов. Актуальность этой проблемы обусловливается тем, что почвенноклиматические условия хлопкосеющих регионов нашей республики резко различаются. В зависимости от уровня агротехнических приемов зоны возделывания сорта хлопчатника по-разному проявляют свои потенциальные возможности. Изучение засухоустойчивости и защитно-приспособительных особенностей средневолокнистых сортов хлопчатника в почвенноклиматических условиях средней части и низовьев Зарафшанской долины является актуальной проблемой. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Постановлениях Президента Республики Узбекистан ПП-1288 от 23 февраля 2010 года «О сортовом размещении хлопчатника и прогнозных объемах производства хлопка-сырца в 2010 году» и ПП-1958 от 19 апреля 2013 года «О мерах рационального использования водных ресурсов и улучшения мелиоративного состояния орошаемых земель в 2013-2017 годах», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в данной сфере. Целью исследования является выявление степени и формы защитноприспособительных реакций в условиях почвенной засухи и разработка способов повышения их засухоустойчивости на основе физиологических и биохимических особенностей водного обмена сортов хлопчатника. Научная новизна исследования заключается в следующем: выявлены закономерности защитной адаптации хлопчатника к засухе на клеточном, тканевом и онтогенетическом уровне, научно обоснованы физиологические, биохимические, габитуальные формы засухоустойчивости сортов в зависимости от степени влажности почвы и на основе этого создана модель засухоустойчивых сортов хлопчатника; разработана сравнительная характеристика сортов по физиологобиохимической адаптации к засухе на основе механизмов адаптации к засухе - уменьшения расхода воды, накопления низкомолекулярных осмопротекторов, изменения обмена веществ, повышения эффективности использования воды; определено повышение засухоустойчивости хлопчатника, урожайности и его качества в условиях дефицита воды в почве благодаря положительному влиянию электростимуляции на физиолого-биохимические процессы и водный обмен, что увеличивает водоудерживающую способность листьев, снижая дневной и остаточный водный дефицит; разработан экспресс-метод определения остаточного водного дефицита в листьях и диффузионного сопротивления, количества связанной воды и связанного хлорофилла в листьях как степени устойчивости хлопчатника к почвенной засухе. выводы На основе проведённых исследований по докторской диссертации на тему «Физиологические особенности устойчивости сортов хлопчатника к засухе» представлены следующие выводы. 1. Выявлены закономерности защитной адаптации хлопчатника к засухе на клеточном, тканевом и онтогенетическом уровне, научно обоснованы физиологические, биохимические, габитуальные формы засухоустойчивости сортов в зависимости от степени влажности почвы и на основе этого создана модель засухоустойчивых сортов хлопчатника. 2. На основе механизмов адаптации к засухе - уменьшение расхода воды, накопление низкомолекулярных осмопротекторов, изменения обмена веществ, повышения эффективности использования воды - разработана сравнительная характеристика сортов по физиолого-биохимической адаптации к засухе. 3. Выяснена зависимость реакции сортов хлопчатника к почвенной засухе от их сортовых особенностей и влияние уровней водообеспеченности на физиологические и биохимические процессы, а также на урожай и его качество. 4. В условиях оптимального увлажнения почвы у изученных сортов хлопчатника отмечены более низкие показатели дневного и остаточного дефицита воды, водного потенциала листьев, осмотического давления клеточного сока, вязкости протоплазмы и степени обезвоживания клеток и устойчивости к жаре по сравнению с растениями в условиях почвенной засухи. 5. Почвенная засуха повышает содержание связанной воды, водный дефицит в листьях, степень вязкости протоплазмы и устойчивости листьев к обезвоживанию и жаре. Обнаружено, что все показатели, характеризующие физиолого-биохимические аспекты устойчивости к засухе, были самыми высокими у засухоустойчивых сортов хлопчатника. 6. Для определения степени устойчивости хлопчатника относительно водного дефицита разработан и предложен экспресс-метод определения остаточного водного дефицита и диффузионного сопротивления листьев, количества связанной воды и связанного хлорофилла. 7. Достигнуто повышение засухоустойчивости, урожая и его качества на основе применения экологически чистого метода электростимуляции в годы водного дефицита, почвенной и атмосферной засухи. 8. Для получения высоких и качественных урожаев в хлопководческих хозяйствах засушливых регионов рекомендуются к посеву засухоустойчивые и высокоурожайные сорта хлопчатника Бухара-6, Бухара-102, Бухара-8. 9. Высокий и качественный урожай сортов Бухара-6, Бухара-102 и Бухара-8 наблюдался при схеме полива 1-2-1, у сортов С-6524 и Акдарья-6 - 1-3-1. Урожайность сортов хлопчатника составила у сорта Бухара-6 - 38,4-40,7 ц/га, Бухара-102 - 37,5-38,5 ц/га, Бухара-8 - 35,3-36,4 ц/га, качество их волокна полностью отвечает требованиям мирового стандарта.