Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологические особенности субтропических культур в условиях Таджикистана

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Гулов, Саидали Мамурович, Душанбе

ММНЙОТВРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН ТАДЖКСКМЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

i На нравах рукописи

_: 634.30/31:631*544

ШОВ САНДАЛ МАМУРОВЙЧ

I

«ЗЙОЛОгаЧЕСКЙЕ Ш0Ш10СИ СУБТРОПИЧЕСКИХ КУЛЬТУР В УСЛОВИЯХ ТАДШШОТАМ

(Q3»0O.I2: - фвзяология растений) ДИССЕРТАЦИЯ

на sойекание ученой степени

Душанбе - 1998 г.

СОДЕРЖАНИЕ

' СТр.

ВВЕДЕНИЕ......... . ..................5

ШВА I. ПРИРОДНО-КJMMА1ЙЧЕСКйЕ УСЛОВИЯ ГИССАРСКОЙ

ДОЖНН ТАДЖИКИСТАНА 1 БЙОЛОГЙЧЕСШЕ ОСОБЕННОСТИ

СУ STP ОШЧЕСШХ РАС ТЕШ Й ... IX

1.1. Природно-климатические условия Гиссарской

долины. .... ......... . . . . . II

1.2. Биологические особенности растений лимона,

граната и хурш ............... 1б

1.2Д . Лимон .........................16

1.2.2. Гранат . . ................. 18

1.2.3. Хурма . ..............................21

1.3. Физиология растений лимона, граната и хурми . . 2?

1.3.1. Лимон . . . . . ....... ... ..... 28

1.3.2. Гранат ....... ............ 44

1.3.3. Хурма........................48

PIABA 2. ОБЪЕКТ! I МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекта исследований .................50

2.1.1. Лимон ........ ..................50

2.1.2. Гранат ........................................51

2.1.3. Хдаа восточная ........ ........ 53

2.2. Методы исследований ...........................54

2.3. Агротехнические методы выращивания лимона,

граната и хурмы .................56

2.3.1. Защитные сооружения от мороза для лимона .... 56

2.3.2. Агротехника выращивания лимона,

граната и хурмы.................59

ШВА 3. УСЛОВИЯ ВЫРАЩВАНМЯ РАСТЕНИЙ ЖЙОНА

в втттт грунте

3.1. Почвенные условия .......... ..... 69

3.2. Микроклиматические условия..............82

ГЛАВА 4. ВОДНЫЙ РЕШ РАСТЕНИЙ ЛИОНА 1 ГРАНАТА

4.1. Водный режим растений лимона .......... I0Q

4.1.1. Водный режим ночвы...... . . . ..... 102

4.1.2. Содержание воды в листьях ........... 118

4.1.3. Вод©удерживающая способность листьев ............125

4.1.4. Мнтенсивноеть трансжирации листьев .............131

4.2. Водный режим растений граната ......... 146

4.2.Х. Содержание воды в листьях . . . . ... * • • • 148

4.2.2. Водоудерживащая способность листьев ..... 151,

4.2.3. Мнтенсивноеть трансшращии листьев.......153

ГЛАВА 5. ФОТОСИНТЕЗ СУБТРОПИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ

5.1. Фотосинтетическая характеристика растений

лимона...........................ХбО

5.2. Чистая продуктивность фотосинтеза растений

хурм восточной ..................г?9

ГЛАВА б. РОСТ, РАЗВИТИЕ 1 ПРОДУКТИВНОСТЬ СУБТРОПИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ

6.1. Фенологические #азы развития ........ . 182

6.1.1. Лимон ..................... . . 182

6.1.2. Гранат . . . . ......... ..... . . 195

6.1.3. Хурма восточная .....................199

6.2. Биология цветения и плодоношения .... . . . 201

6.2.1* Лимон ......... ........ ... 2ÛI

6ЛЛ. Грана® . . . ... ............. 216

6*2.3. Хурма восточная .....................224

6.3. Особенности роста субтропических растений . . . 2.30

6.3.1. Лимон .........................23О

6.3.2. Гранат .. . . . . . . . . • г52 6.3*3. Хурма восточная ....... ..................258

6.4* Урожайность субтропических культур и

качество плодов ..... .......... 264

6.4.1. Лимон . . . . . . . , . . . . . . . . . • . . 264

6.4.2. Гранат ..... . ...... ........ 283

6.4*3* Хурма восточная . . ... . . . . . ... . . 288

ЦШРШННАЯ ЖИРАТУРА............... . 301

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы» Субтропические плодовые культуры в Таджикистане - новые культуры. Хотя родиной граната и кавказской хурмы считается Средняя Азия и Средний Восток, в том числе Таджикистан, тем не менее, сортовые гранаты были шало распространены, а хурма восточная здесь прежде вообще не культивировалась. Научные исследования по интродукции и сортоизучешш цитрусовых, граната, хурмы и других субтропических культур в Таджикистане начались всего 60 лет тому назад. Основное внимание в этих исследованиях было обращено на интродукцию, сортоиспытание, агротехнику и способы защиты мх от зимних холодов. Физмологоческие же исследования проводились очень мало, и не только у нас в республике, но я во всех субтропических зонах мира. Если цитрусовые являются объектом достаточно широких физиологических исследований, то гранат и хурма в этой отношении изучены еще очень слабо. Вместе с тем, изучение физиологии цитрусовых в уславиях сухих субтропиков представляет большой интерес с целью выявления особенностей адаптации, роста, развития и продуктивности. В этом аспекте не менее важно выяснить физиологические особенности таких растений, как гранат ~ в прошлом вечнозеленое ремонтантное растение, а в условиях влажных тропиков и оранжерей и теперь является нелистопадньш вечнозеленым, но восточная хурма — типичное субтропическое растение, теплолюбивое и сравнительно морозоустойчивое. Необходимость расширения физиологических исследований этих культур диктуется тем, что с каждым годом площади посадок в Таджикистане под ними все более увеличиваются, и-потребность населения в их плодах возрастает. Изучение физиологических особенностей субтропических культур по вод-

«г

ному режиму, росту, развитию, продуктивности фотосинтеза и до-

норно-аяцепторным отношениям вегетативных ш генеративных органов в связи с продукционным процессом в различных условиях агротехники и питания - весьма важно не только для теоретического познания и оценки их потенциальной продуктивности, но и для использования научных результатов в практической работе.

Цель ш задачи исследования. Целью настоящих исследований явилось изучение физиологических особенностей и оценка потенциально! продуктивности некоторых видов субтропических плодовых культур в условиях сухих субтропиков Таджикистана и разработка на этой основе новых высокопродуктивных технологий и способов выращивания.

Для реализации этой цели необходимо было решение следующих задач:

- изучение особенностей роста» развития и продуктивности растений лиаона в различных агротехн©логических условиях выращивания и его жлодообразования, а также донорно~акцепторных отношений вегетативных и генеративных органов в этих условиях;

- изучение особенностей роста, развития и продуктивности растений граната и хурмы при нормальной, влажности почвы и различном сочетании элементов минерального питания, особенностей их плодообразования, а также донорно-акцепторных взаимоотношений вегетативных и генеративных органов в этих условиях;

- изучение |отосинтетической деятельности растений лиюна при разных условиях освещенности, температуры, концентрации углекислого газа и адаптации его фотосинтетического аппарата к этим условиям;

- изучение продуктивности фотосинтеза растений хурмы в зависи-

мости от различного сочетания элементов минерального питания;

- изучение особенностей водного режима растений лимона при различной водообеспеченности почвы и агротехнологии их выращивания;

- изучение особенностей водного режима растений граната при различном сочетаний элементов минерального питания;

- оценка качества плодов растений лимона, граната и хурмы в зависимости от условий их выращивания.

Научная новизна. Впервые экспериментально обоснованы возможности оптимизации физиологических процессов, обеспечивающих высокую продуктивность растений лимона в условиях защищенного грунта в зоне сухих субтропиков Таджикистана. Это стало возможным благодаря разработке принципиально новой агротехнологии выращивания растений - нолевой почвенной культуры. В полевой почвенной культуре рост, развитие и другие физиологические процессы у растений лимона отличаются большей интенсивность®, поливная вода и удобрения используется значительно эффективнее, чем в обычном грунте, а продуктивность лимона и других культур существенно увеличивается в результате улучшения условий в корне-обитаемой зоне. Выявлена способность растений лимона адаптироваться к пониженной влажности почвы путем поглощения листьями паров воды из воздуха при напряженном водном режиме. Установлено, что при адаптации светолшбивых растений лимона к низкой интенсивности света увеличивается квантовая эффективность использования слабых потоков ФАР. Отмечен широкий диапазон температуры, при которой фотосинтез растений лимона имеет максимальное значение.

Впервые изучены особенности роста, развития и плодообразо-вания раетений граната и хурмы при различном сочетании элементов минерального питания. Выявлено, что при яоянои минеральном питании у растений граната и хурмы происходит интенсивный рост побегов, большее образование полноценных завязей и крупных зрелых плодов. Азот в сочетании с калием приводят к более интенсивному росту побегов и к большему образованию плодов у растений граната и хурмы, но они мельче, чем на полной минеральном питании. 2Г растений граната при сочетании фосфора с калием и азотном питании с фосфором мало увеличивается количество побегов, плодов и их средняя масса. Исходя из этих данных и литературных сведений о малом содержании фоефора в различных органах плодовых растений по сравнений с азотом и калием, делается вывод о завышений дозы #осфора(90 кг Р^О^ на один га), котору© можно уменьшить в Z раза. Эффективность #осфорных удобрений от этого не снижается. Калийные удобрения очень э#фектив~ но используштся растениями, несмотря на то, что их вносят всего 45 кг К^О на один гектар, т.е. в 2 раза меньше, чем фосфорных удобрений.

Таким образом, при установлении годовой нормы минеральных удобрений в полновозрастном плодовом саду из расчета азота 120 кг, фосфора 45 кг и калия 45 кг на один гектар эффективность их физиологического действия на рост, развитие и продуктивность будет такой же, как при к jgg P^q К^

Практическая ценность работы. Полученные результаты дают новые возможности для активизации физиологических процесссов субтропических растений в жестких для них условиях произраста-

нмя, для использования физиологических особенностей этих культур в разработке новых способов выращивания в специфических условиях сухих субтропиков. Результаты исследований выявили пока ещё неисчерпанные резервы пластичности и потенциальной продуктивности субтропических плодовых растений. Они полезны для рационального применения минеральных удобрений, а также рационального размещения их на нехложковых землях. Разработанный и примененный новый физиологический метод выращивания лимона и других культур - полевая почвенная культура позволяет выращивать плодовые растения на бросовых землях, участках с близким залеганием грунтовых вод и с засоленными почвами. Новый метод позволяет достичь потенциальной продуктивности растений, в том числе и плодовых культур.

Результаты исследований по цитрусовым уже нашли применение в практике. По нашим рекомендациям в ряде колхозов, совхозов, подсобных и личных хозяйствах республики построены и используются наземные лимонарии, в том числе с полевой почвенной культурой. Предложения по результатам исследований переданы в Министерство сельского хозяйства Республики Таджикистан.

В настоящей диссертации обобщены результаты исследований за 1976-1996 гг., проводимых по планам НИР Института физиологии растений и генетики Академии наук Республики Таджикистан и Таджикского аграрного университета (регистр, гос. 1 000000306и 036 Экспериментальную работу проводили на экспериментальном участке Института физиологии растений и генетики АН РТ, в Шахринауском плод©питомническом совхозе и Гиссарском госсортоиспытательном .участке Республики Таджикистан, в Ботаническом саду Таджикского

государственного национального университета. В их проведении участвовали сотрудники Лаборатории плодовых растений Института физиологии растений и генетики АН РТ я Кафедры плодоводства, виноградарства и овощеводства Таджикского аграйого университета, которым автор выражает свою благодарность. Особу® признательность и благодарность выражаю моему научному консультанту по подготовке настоящей диссертации, доктору биологических наук Султонназару Махмадбекову.

Положения, выносимые на защити

- Лимон Мейера по своим эколого-физиологическим свойствам явля-

ется чрезвычайно пластичной жизненной формой. В защищенном грунте в условиях сухих субтропиков он способен адаптироваться к широкому диапазону изменения внешних факторов: к почвенной среде, влажности почвы и воздуха, температуре, интенсивности света и т.д. Во всех агротехнических условиях выращивания он проявляет четкую стабильность многих физиологических функций,

- Новый способ выращивания лимона - полевая почвенная культура дает возможность значительно увеличить фотостатетический потенциал, сократить межростовой период относительного покоя, уменьшить опадение плодоэлембнтов, сбалансировать донорно-акцепторные отношения вегетативных и генеративных органов в продукционном процессе, в итоге удвоить урожай плодов по сравнению с традиционной агротехнологией (в наземном лимонарии с обычным грунтом), а по сравнению с траншейной культурой - утроить.

- Субтропическим культурам гранату и хурме свойственно формиро-

вание в начале вегетации большей части фотосинтетического ноте» циала, саморегуляция роста побегов ш жлодообразования и сбалансированность донорно-акценторных отношений вегетативных и генеративных органов в продукционном процессе. Эти процессы не зависят от количества ш качества минеральных удобрений. - Установленные годовые дозы фоефорных удобрений для культуры граната и хурмы является завышенными, как ш для многих других плодовых растений, что доказано прямыми экспериментальными данными, подтверждающимися литературными источниками. 1х без ущерба можно снизить, по крайней мере, в 2; раза.

ГЯАВА I.

ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ШССАРСКОЙ ДОЛИНЫ ТАДЖИКИСТАНА. ШОЛОШЧЕСКЙЕ ОСОБЕННОСТИ СУБТРОПИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ

1Д. Природно-климатические условия Гиссарской долины

Таджикистан расположен в юго-восточной части Средней

Азии, между Зб°40' и с.ш. и б?°31' и 75°14' в.д. ,1а за-

паде и севере он граничит е Узбекистаном и Кыргызстаном. 1а юге - с Афганистаном и на воетоке - с Китаем.

Таджикистан в географическом отношении представляет собой типичную горную страну, обширную систему горных поднятий йами-ро-Алая и Тянь-Шаня с абсолютными высотами поверхностей от 300 до 7495 м над уровнем моря. Между горными высотами расположены глубокие и сравнительно широкие долины: Вахшекая, Пянджская, Нижне-Еафирниганская, Бешкентская, Яванская, Дангаринская, Ку-ляб-Пархарская, Гиссарская, Зеравшанская и Ферганская (Леухина, Семенова, 1963; Кутеминский, Леонтьева, 1966; Атлас Таджикской

ССР, 1968).

Особенности природно-климатических условий Таджикистана описаны во многих работах (Аболин, 1929; Бугаев, 1946; Грабовская, 1947; Бабушкин, 1949; Сапожшшова, 1949; Смольскшй, 1951; Керзум, 1953, 1954; Щукин, 1956; Агроклиматический справочник по Таджикской ССР, 1959; Балашова и др., 1960; Леухина, Семенова, 1963; Махмудов, 1965; Справочник но климату СССР, 1966; Атлас Таджикской ССР, 1968; Гутиев, Мосияш, 1977).

Таджикистан, расположенный на границе умеренной и субтропической зон, между пустынями и полупустынями на западе и гигантскими горными хребтами и высокоръями на востоке, характеризуется большим разнообразием природных условий.

Сложная орография, резко выраженная вертикальная зональность определяют особенности климата этого региона. На территории республики выделяются две зоны (пояса): благоприятная для сельскохозяйственного производства и неблагоприятная. Первая зона расположена ниже 3000 м над уровнем моря, кроме Памира, где она ниже 3500 м.

На территории республики выделяются четыре морфологических типа рельефа: нредгорно-равнишшй, низкогорный, среднегор-ннй и высокогорный.

Выращивание субтропических культур по климатическим и почвенным условиям возможно в предгорно-равнинной части территории (от 300 до 1200 м над уровнем моря). Поэтому считаем возможным ограничиться краткой характеристикой природно-климатических условий этих зон (только Центрального Таджикистана), которые зачастую причисляют к зоне сухих субтропиков.

В Центральною Таджикистане самой большой долиной является Гиссарская. Она расположена между Гмссарсшш хребтом и северными отрогами хребтов Юго-Западного Таджикистана (Бабагаг, Актау, Рангон и Каратегинекий). Эта долина вытянута с востока на запад, где она соединяется с Сурхандарьинской долиной Республики Узбекистан. Она представляет собой межгорную впадину, протянувшуюся в широтном направлении на 115 км, лежащую на высоте 700-1000 м над уровнем моря. Долина в средней своей части шириной до 20 км, но краям суживается до 2-3 км. На западе через слабо выраженный водораздел она соединяется с Сурхандарьинской долиной (Леухина, Семенова, 1963; Атлас Таджикской ССР, Х968).

Гиссарская долина характеризуется высоким приходом солнеч-

■....... ...... " р

ной радиации. Интегральная радиация составляет 136-143 ккал/са ,

о....................*

а ФАР - 66-70 кяал/ем . Максимальные месячные величины суммарной радиации отмечаются в июне-июле (19-20 ккал/см2), минимальные - в декабре-феврале: 4,6; 6,2; 6?0 ккал/см^ соответственно (Каримов и др., 1978; Шамсиев, 1984). Результаты измерений интенсивности суммарной радиации в полдень показали, что она в среднем составляет: зимой - от 0,4 до 0,7; весной и осенью -от 0,8 до 1,3; летом - от 1,0 до 1,35 кал/см .мин (Шамсиев,1984).

1о данным метеостанций г.Дунанбе, продолжительность солнечного сияния в Риссарской дол