Диагностика водообеспеченности персика в условиях

УДК 634.25:581.111
ДИАГНОСТИКА ВОДООБЕСПЕЧЕННОСТИ ПЕРСИКА В УСЛОВИЯХ
ЮЖНОЙ СТЕПИ УКРАИНЫ
В.А. Одинцова
Институт орошаемого садоводства им. М. Ф. Сидоренко УААН
ул. Вакуленчука, 99, г. Мелитополь, Запорожская область, 72311, Украина
РЕЗЮМЕ
В работе представлены результаты изучения индекса скорости ксилемного потока в
стволе персика и температуры листьев под влиянием изменений внешней среды и
мелкодисперсного орошения. Индекс скорости ксилемного потока положено в основу
диагностического показателя назначения проведение полива персика.
Ключевые слова: персик, индекс скорости ксилемного потока, температура
листьев, диагностический показатель полива, мелкодисперсное дождевание.
ВВДЕНИЕ
Почвенно-климатические условия южной Степи Украины в целом благоприятные
для возделывания такой плодовой косточковой культуры, как персик. Суммы температур
выше 10оС достигают 3300о. Средняя температура воздуха самого теплого месяца (июля)
колеблется от 21,5 до 23,3оС. Продолжительность вегетационного периода - 220 дней.
Однако сумма осадков составляет от 310 до 500 мм в год, которые неравномерно
распределяются по месяцам. Гидротермический коэффициент (ГТК) за последние семь
лет был низким (0.8), что свидетельствует о засушливости вегетационного периода. Хотя
персик является относительно засухоустойчивой культурой, но природного увлажнения
явно недостаточно. Значительный вред деревьям персика приносит не только почвенная
засуха, но и суховейные ветры. У песика период вегетации в зависимости от сорта
растянутый, поэтому формирование и созревание плодов может совпадать с периодом
иссушения почвы. Кроме того, в период почвенной и воздушной засухи из-за
адаптационных процессов растения теряют большинство пластических веществ, которые
необходимы для закладки генеративных почек будущего урожая. Вследствие дефицита
почвенной и атмосферной влаги снижается зимостойкость деревьев, возникает
периодичность плодоношения и уменьшается урожай персика. В связи с этим регулярно
высокий урожай персика можно получить только при применении орошении.
В засушливой зоне орошение является одним из наиболее важных факторов,
который стимулирует регулярность плодоношения, урожайность и продолжительность
продуктивного периода плодовых насаждений.
Высокая диетическая, пищевая и лечебная ценность плодов персика, в которых
гармонично присутствует сахаристость с приятной кислотностью, а также ряд
минеральных солей, ферментов и витаминов убедительно свидетельствуют о
необходимости разработки технологии их выращивания, которая позволит получать
регулярно высокие урожаи независимо от погодных условий.
При разработке и усовершенствовании информационных технологий в
плодоводстве важное место следует отвести диагностике физиологического состояния
целостных интактных растений для получения оперативной информации о возникновении
в них водного дефицита при помощи систем неповреждающих датчиков. В условиях юга
Украины существенное место в технологии возделывания персика следует отводить
автоматизированному управлению системами мелкодисперсного дождевания по
физиологическим параметрам растений, с помощью которых можно устранить не только
дефицит влаги в почве, но и уменьшить негативное влияние на деревья воздушной засухи,
улучшив микроклимат в насаждениях.
Из группы показателей для диагностики физиологического состояния растений мы
отдали предпочтение индексу скорости ксилемного потока в стволе и температуре листьев
растений, которые являются наиболее информативными и могут беспрерывно
автоматически регистрироваться для дальнейшего использования в автоматизации
управления орошением. Известно, что ствол растений выступает как резервуар влаги
(около 80% воды, расходуемой растениями на транспирацию, поступают из ствола) [1].
При недостаточной обеспеченности деревьев персика водой в период экстремальных
факторов (почвенная и атмосферная засуха, температура воздуха выше 30оС)
повреждается, прежде всего, листовой аппарат, что, в свою очередь, негативно влияет на
закладку генеративных почек будущего урожая. Индекс скорости ксилемного потока в
стволе является характеристикой растений, описывающей их реакцию на изменения
водного статуса. Кроме того, в стволе растений интегрируются изменения водного
режима, которые возникают в отдельных частях кроны [2]. Температура листьев является
эндогенной характеристикой растений, на которую влияют не только изменения
окружающей среды, но и внутренние процессы их жизнедеятельности [6].
МЕТОДИКА И МАТЕРИАЛЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Исследования проводились в 2006-2009 гг. в насаждениях персика
ГП ОХ «Мелитопольское» Института орошаемого садоводства им. М.Ф. Сидоренко
УААН (г. Мелитополь, Украина). Сорт персика Иван Тупицин. Год посадки - 2002.
Схема посадки - 5х3 м.
Диагностическим показателем водного дефицита во время воздушной и почвенной
засухи выступал ранее установленный параметр индекса скорости ксилемного потока в
стволе, который нами ранее был апробирован на деревьях яблони [3].
Интенсивность солнечной радиации регистрировали альбедометром МВ-69 с
записью на потенциометре. Температуру воздуха фиксировали термографом.
Индекс скорости ксилемного потока определяли тепловым методом В.П.Тихова.[5].
Температуру листьев регистрировали на самописце с помощью дифференциальных медьконстантановых термопар, одни концы которых размещены на деревьях с четырех листках
с разных сторон на расстоянии 1,5 м от поверхности почвы, а другие - в постоянно
смоченной батистовой ткани.
Показатели физиологического состояния деревьев персика изучали на фоне
достаточного увлажнения почвы. Влажность почвы определяли термостатно-весовым
методом.
Мелкодисперсное дождевание кроны деревьев и почвы осуществляли системами
комбинированного орошения, разработанными в Институте орошаемого садоводства
им М. Ф. Сидоренко УААН. Контролем являлся участок сада с системами подкронового
мелкодисперсного дождевания, в котором сроки и нормы полива определялись по
общепринятым методикам, используя термостатно-весовой метод.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Известно, что интенсивность водного обмена растений, прежде всего, зависит от
влажности почвы. Не менее важную роль в этом процессе играют освещенность растений
и температура воздуха. Анализ полученных результатов показал, что характер изменения
показателей водного и температурного режимов персика в значительной степени
определяется изменениями факторов внешней среды. Такая относительно
засухоустойчивая косточковая культура, как персик, проявляет активную реакцию на
изменения условий внешней среды, что наглядно демонстрирует рисунок. Установлено,
что при оптимальном увлажнении почвы (80% НВ) изучаемые абиотические факторы
(температура воздуха, солнечная радиация), а также дождевание оказывают влияние на
изменение суточных ритмов индекса скорости водного потока в стволе персика и
температуры листьев. В рассматриваемый день (23.07.09г.) (см. рис.) максимальная
температура воздуха достигала 33,2оС при относительной влажности 53% и средней
скорости ветра 0,8 м/с с порывами до 8 м/с.
90
100
80
90
70
80
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
Вкл.
Выкл.
0
10
Индекс ксилемного потока, отн.ед.
Температура, оС
Солнечная радиация,отн.ед.
Температурные изменения в листьях персика свидетельствуют, что ночью, когда
листья излучают тепло, их температура ниже температуры воздуха. В дневные часы суток
(с 9 до 17 часов) при повышении температуры воздуха и увеличении интенсивности
солнечной радиации температура листьев превышает температуру воздуха (максимальное
превышение составляло 8оС), то есть температурный режим листьев зависит не только от
абиотических факторов, но и от интенсивности процессов жизнедеятельности растений.
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Время, часы
температура листьев (контроль)
температура листьев (комбинированное)
солнечная радиация
температуоа воздуха
скорость потока (комбинированное)
скорость потока (контроль)
Рис. - Влияние комбинированного орошения на температуру листьев и
индекс скорости ксилемного потока в стволе персика на фоне
температуры воздуха и солнечной радиации
Величина индекса скорости ксилемного потока в стволе персика после утреннего
подъема достигает своего максимального значения около 8 часов. Затем (около 9 часов)
индекс скорости ксилемного потока резко уменьшается и удерживается на
соответствующем уровне в течение дня до 17 часов. В это время наблюдается вечернее
увеличение индекса скорости ксилемного потока. Затем величина этого показателя
снижается до уровня предыдущей ночи.
На контрольном участке сада, принимая во внимание диагностический показатель
полива, деревья ощущали водный дефицит так как отношение предрассветной скорости
ксилемного потока к ее дневным значениям было больше единицы.
Проведение освежительных поливов было начато в 9 часов 27 минут и закончено в
16 часов. Мелкодисперсное дождевание проводились в прерывистом режиме: полив 3 мин, пауза - 15 мин. Поливы снижали температуру листьев в среднем на 3-6оС и
уменьшали скорость восходящего водного тока более чем в 1,5 раза. Этот факт
свидетельствует о том, что мелкодисперсное дождевание влияет на суточный ритм
скорости водного тока в стволе и температуру листьев персика.
Необходимо отметить, что индекс скорости водного тока в проводящих сосудах
ксилемы есть зеркальное отображение абсолютной скорости потока в стволе растений [7].
Поэтому, если во время дождевания повышается величина индекса скорости, то тем
самым снижается интенсивность траспирационного потока (см. рис.).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, суточный ритм индекса скорости ксилемного потока
свидетельствует о состоянии водного обмена растений, с помощью которого можно
установить период его дисбаланса и формирования водного дефицита. Проведение
мелкодисперсного дождевания во время напряженных метеорологических условий
обеспечивает защиту листового аппарата от непродуктивной транспирации, а также
способствует его охлаждению, предупреждая перегревание или некроз тканей листа.
В целом, изучение водного и температурного режимов растений и их оптимизация
в зонах с засушливым климатом дает возможность своевременного проведения поливов и
обеспечивает рациональное использование оросительной воды. Полученные данные могут
быть использованы при разработке технологии управления автоматизированными
системами орошения.
Литература
1. Ильницкий О.А., Фалькова Т.В. Модификационная изменчивость устойчивости
растений к атмосферной засухе в условиях южного берега Крыма// Бюл. Никит. ботан.
сада. - 1989. - Т.108. - С.67-77.
2. Тон Ю.Д., Клейман Э.Н. Алгоритмические методы в фитомониторинге//
Биофизика растений и фитомониторинг: Сб.науч. трудов. - Ленинград: АФИ, 1990. С.27-33.
3. Нобел П. Физиология растительной клетки. - М.: Мир, 1973. - 288 с.
4. Тихов П.В. Тепловой метод непрерывной регистрации относительной скорости
движения пасоки в ксилеме древесных растений// Биофизические методы исследований в
экофизиологии древесных растений. – Ленинград: Наука, 1979. - С.68-85.
5. Надеждина Н.Е., Ильницкий О.А., Одинцова В.А. и др. Пространственные и
временные вариации скорости водного потока в ксилеме яблони// Физиология и биохимия
культурных растений. – 1991.- Т.23, №6 .- С.588-594.
6. Надеждина Н.Е., Разнополова Т.Е., Одинцова В.А. Методические аспекты
определения споростей водного потока в ксилеме ствола растений// Физиология и
биохимия культурных растений. - 1991. - Т.28, №5. - С.516-519.
7. Kostner B., Biron P., Siegwolf R., and Granier A. Estimates of water vapor flux and
canopy conductance of Scots pine at the tree level utilizing different xylem sap flow methods//
Theor. Appl. Climatol. – 1996. – Vol. 53. – Р.105-113.