Контрольная работа по физиологии растений

5) Нарисуйте  на графике средние зависимости  дыхания от температуры. От  каких экологических факторов  зависит интенсивность дыхания.  Почему, например, резко возрастает  интенсивность дыхания картофеля  при промораживании?

Процесс дыхания —  это процесс, обратный фотосинтезу, т. е. процесс непрекращающейся потери вещества. Он идет днем и ночью. Кривая зависимости дыхания от температуры  в принципе тоже имеет оптимальную  форму, но для нее характерна очень  острая вершина, и она резко падает в области высоких температур. Например, у картофеля острый перегиб кривой наступает примерно при 50°, и чуть более высокие температуры

резко снижают дыхание; листья выдерживают  сверхоптимальный перегрев всего несколько  минут, после чего наступает гибель.

Кроме того, действие температуры  на дыхание тесно связано с  фактором времени. При длительном воздействии  повышенных температур скорость дыхания  постоянно падает. Таким образом, положение температурной точки оптимума дыхания во многом зависит от длительности нагрева, т. е. она весьма подвижна, и мы не можем говорить о каких-то константных кардинальных точках, всегда надо учитывать многие факторы. Иногда к дыханию применяют химическое правило Вант-Гоффа: скорость реакции увеличивается экспоненциально с повышением температуры. Было показано, что, действительно, дыхание, особенно у тропических растений, ускоряется в среднем в три раза при температуре ниже 10°, но выше 25—30° или при продолжительном нагреве коэффициент дыхания (Q1o) неуклонно падает (последействие температур). Интенсивность дыхания сильно влияет на весь баланс питания растений. При минимальных температурах в условиях севера уменьшение или увеличение интенсивности дыхания имеет решающее значение для существования растений выше или ниже границы. голода-У растений, произрастающих в областях, где температуры выше, интенсивность дыхания обычно ниже, что представляет собой адаптацию для сохранения ими углеводов. А у растений более холодных областей (высоких широт, высокогорий) интенсивность дыхания по сравнению с предыдущими видами выше, что даёт возможность регулировать интенсивность метаболизма, и позволяет более улучшать рост при низких температурах. Б. А. Тихомиров (1963) отмечает, что растения Крайнего Севера характеризуются повышенной интенсивностью дыхания, а поэтому отличаются малой продуктивностью. В регулировке процесса дыхания большое значение имеют низкие ночные температуры: чем холоднее ночь, тем слабее дыхание, поэтому в местообитаниях с сильным ночным излучением потери углеводов на дыхание значительно меньше. По измерениям на поле овса было доказано, что при понижении ночной тем пературы на 10° урожай повышается почти на 30% по сравнению с тем, что было получено при постоянной температуре 20°. Однако здесь надо иметь в виду также то, что у растущих особей снижение интенсивности дыхания вызывает уменьшение и темпа роста. Для растений, закончивших свой рост, ночные понижения температур до некоторого определенного минимума.довольно полезны. Очень низки потери на дыхание у суккулентных растений в связи с их особым САМ-циклом метаболизма, о котором подробнее будет сказано позднее. В зимние периоды вместе с другими органами дышат также и органы запаса (почки, клубни, луковицы, корневища и т. д.). Поэтому особенно опасны зимние длительные повышения температур, что ведет к большим потерям массы растениями. В этих случаях для дальнейшего развития играет роль благополучие предыдущего вегетационного периода, т. е. в каком состоянии, с какими запасами растение ушло в зиму.

6) Методы определения засухоустойчивости растений. Мероприятия по борьбе с вредными влияниями засухи на растения.

Для диагностики засухоустойчивости растений используют ряд полевых и лабораторных методов. Сравниваемые сорта и виды растений выращивают в засушливых районах. Сорта, в меньшей степени снижающие урожаи, считаются более засухоустойчивыми. Испытания на засухоустойчивость взасушниках и суховейных установках дают возможность подвергать растения почвенной и атмосферной засухе в любой период их вегетации и оценивать сорта. Засушни-ки — это делянки, на которых исследуемые растения закрывают в период дождей пленкой. Для отвода воды с соседних делянок выкапывают стоковые канавы. При использовании суховейных камер растения выращивают в вегетационных сосудах и затем подвергают действию струй нагретого и высушенного воздуха. Как показатель устойчивости растений к засухе можно использовать водоудерживающую способность растительной ткани, а также вязкость цитоплазмы. У засухоустойчивых растений эти показатели будут выше. В селекционной работе используют такой показатель, как содержание статолитного крахмала в корневом чехлике. Генетически обусловленным признаком засухоустойчивости растений является способность их вегетативных органов (особенно листьев) накапливать во время засухи пролин. При этом концентрация пролина увеличивается в 10—100 раз. В пролине запасается значительное количество азота, который используется для последующих метаболических реакций по окончании засухи. На засухоустойчивость влияют удобрения: калийные и фосфорные повышают ее, азотные, особенно в больших дозах, — снижают. Засухоустойчивость ряда сельскохозяйственных культур повышают микроэлементы (цинк, медь и др.). Устойчивости к засухе в полевых условиях способствует выращивание сельскохозяйственных культур с соблюдением зональных технологий их возделывания.

Существование различных  типов засухи, региональных ее особенностей сильно затрудняет селекцию сельскохозяйственных растений на засухоустойчивость, требует учета многих видовых,

структурно-анатомических  и физиолого-биохимических показателей растений. Так, засухоустойчивые сорта зерновых культур при значительном водном дефиците отличаются синтетической направленностью работы ферментных систем, содержат больше связанной воды, имеют повышенную концентрацию клеточного сока, высокий температурный порог коагуляции белков, интенсивное накопление сухого вещества, устойчивую пигментную систему, более четкие признаки ксероморфности и др. Засуха в каждом географическом регионе имеет свои конкретные особенности: преимущественно почвенная или атмосферная, весенняя или летняя, продолжительность и глубина. Эти особенности также определяют выбор критериев для отбора растений.

Еще Н. А. Максимов (1952) отмечал  среди засухоустойчивых сортов яровой пшеницы наличие двух основных биотипов: один, свойственный главным образом Зауралью, где засуха наблюдается в начале лета (захватывает у пшениц период кущения), другой — Среднему и Нижнему Поволжью, где засуха случается обычно в конце вегетации пшеницы. Поэтому при культуре растений первого биотипа в Поволжье или второго биотипа в Зауралье они ведут себя как незасухоустойчивые сорта. При оценке и выведении засухоустойчивых сортов селекционеры используют совокупность всех рассмотренных ранее физиолого-биохимических и других признаков и показателей. Для регионов России и государств СНГ, подверженных засухе, научными учреждениями разработаны модели засухоустойчивых сортов основных сельскохозяйственных культур, включающие и физиологические показатели.

Наиболее эффективным способом борьбы с засухой в аридных регионах является орошение. Оно эффективно и в районах, где осадков выпадает достаточно, но распределение их не является оптимальным. Орошение дождеванием овощных, плодовых, кормовых культур и картофеля используют в Центральном Нечерноземье. Необходимо организовать полив растений таким образом, чтобы свести повреждаемость растений от засухи к минимуму и наиболее эффективно использовать поливную воду. Для определения сроков полива руководствуются наблюдениями за влажностью почвы, не допуская снижения предполивной влажности ниже оптимального уровня (60—70 % НВ).

На орошаемых полях  возделывают влаголюбивые растения с большой листовой поверхностью, которые требуют больше влаги  и в условиях засухи при нарушении водоснабжения снижают урожай сильнее по сравнению с растениями на богаре. Особенно важно обеспечить растения водой в критические периоды. Яровые и озимые злаки наиболее чувствительны к недостатку влаги в фазы выхода в трубку и колошения; кукуруза — в период цветения и молочной спелости; просо и сорго — в фазы выметывания и налива зерна; зернобобовые — в период цветения; картофель — цветения и формирования клубней; подсолнечник — образования корзинки и цветения; хлопчатник — в фазу цветения и заложения коробочек; бахчевые — в период цветения и созревания.

Для определения потребности  растений в поливе используют также  физиологические показатели: содержание воды в листьях; степень открытости устьиц; интенсивность транспирации; водный потенциал тканей; концентрацию клеточного сока; градиент биопотенциалов (ЭП); интенсивность роста и др. (Н. А. Максимов, И. В. Красовская, Ф. Д. Сказкин, Н. С. Петинов, В. С. Шарда-ков, В. А. Лобов, О. Е. Шведова, М. Д. Кушниренко и др.). Оптимальные и критические уровни этих показателей установлены применительно к видам и сортам растений и содержатся в справочной литературе.

Полив, особенно дождеванием, повышает влажность приземного слоя воздуха, снижает его температуру, создает в стеблестое (и насаждении) более ровный микроклимат. Наиболее эффективны частые поливы небольшими нормами, а в засушливых регионах — в сочетании с влагозарядковым поливом. Наибольший эффект поливы обеспечивают на высоком агротехническом фоне при оптимальных дозах удобрений, выполнении всего комплекса необходимых агротехнических мероприятий, предусмотренных для данной сельскохозяйственной культуры.