Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Взаимодействие растений и почвенных условий как основа формирования продуктивности хлопчатника

ВАК РФ 06.01.09, Растениеводство

Автореферат диссертации по теме "Взаимодействие растений и почвенных условий как основа формирования продуктивности хлопчатника"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО НАРОДНОЛ1У ОБРАЗОВАНИЮ

ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ имени ПЛТРИСЛ ЛУМУМБЫ

На правах рукописи

СУХАНОВ Владимир Иванович

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ РАСТЕНИЙ И ПОЧВЕННЫХ УСЛОВИЙ КАК ОСНОВА ФОРМИРОВАНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ ХЛОПЧАТНИКА

(06.01.09 — растениеводство)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

М о с к в а— И) 0 1

Работа выполнена на кафедре ботаники и физиологии растений сельскохозяйственного факультета Университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы.

Научный руководитель —

кандидат биологических наук, доцент В. В. Горчаков.

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, профессор И. П. Фирсов,

кандидат биологических наук, доцент В. Д. Баранов.

Ведущая организация — Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева.

Защита состоится 2а "мая 1991 года в 13 часов на заседании специализированного совета К 053.22.22 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук в Университете дружбы народов имени Патриса Лумумбы по адресу: 113093, г. Москва, ул. Павловская, д. 8/5, ауд. 228.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Университета дружбы народов имени Патриса Лумумбы по адресу: 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6.

Автореферат разослан «X0» апреля 1991 года.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат биологических паук

' Н. ЛУКЬЯНЕНКО

jcux-ctet.jj.aiu

0Б13АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ j

Актуальность проблемы. Современное хлопководство базируется! ia широкомасштабном внедрения индустриальной технология, что на ючвах с благоприятным мелиоративным состоянием обеспечивает получение урожая порядка 40-45 ц/га. Однако,в условиях Голодно": :тепи из 600 тыс. га орошаемых земель около 80 % подвержено втог-зичному засолению, вследствие игнорирования экологических последствий многолетней практик! орошения, освоения новых территорий; 5 гипсоносними почвами. J

В настоящее время достаточно широко исследуются вопросы шия степени засоления, токсичности водорастворимых гелей, ре;:;и-.50в орошения на продуктивность хлопчатника. Однако,, комплексных; ^следований, основанных на методологии системного анализа, рассматривающее абиотические Дикторы, функциональную активность paj-зтений и его адаптационную сгособность как систему, парамэтры | íOTopoii шло было бы использовать для прогнозирования продуктивности посевов, явно недостаточно. Кромо того, многие стороны j ответной реакции растений хлопчатника на отдельные факторы среды i их взаимодействие остаются недостаточно изученными. Требуют Í тучного обоснования принципы прогнозирования продуктивности 1 слопчатника, учитыващив как биологические особенности растений«; сак и почвенные условия (соловой и водный режимы). =

Настои'дя: тема является частью научной проблемы "Разработка; георетических основ повышения урожайности тропических и субтро-1 таческих культур" (0.50.01.01.КН4Д), разрабатываемой коллективом зольскохозяйствонного факультета Университета дружбы народов им'. .. 1атриса Луыумбы. • |

Цель и задачи исследований. Изучить ответную реакцию расте{-зий хлопчатника и особенностей формирования урожая в трех зонах| Голодной степи в зависимости от степени засоления при дифферен~( дарованном и интегральном влиянии физических, .физико-химических' а агрохимических свойств лугово-сероземлых почв в условиях оро-' пения. Для достижения указанных целей необходимо было решить j следующие задачи: j

1. Установить влияние солевого режима лугово-сероземикх пс та особенности роста, развития растений и формирование урожайности хлопчатника. ;

2. Изучить интенсивность ростовых процессов я основных, показателей фотосинтетической деятельности растений хлопчатника з'

Н

зависимости от длительности хозяйственного использования почв и степени их засоления.

3. Выявить взаимосвязи между основными параметрами расте -Н1Й и внешними факторами среды с целью использования этих соотношений .для прогнозирования продуктивности посевов хлопчатника

4. Провести экономическую оценку эЙйкпшности выращивания хлопчатника в трех зонах Голодной степи с различными почвекно-мелиоративныш условиями.

Научная новизна. Впервые на основе комплексных полевых и лабораторных исследований выявлены особенности роста и развитие растений хлопчатника и дана их сравнительная характеристика в зависимости от свойств орошаемых лугово-сероземяых почв Голодной степи. Установлены взаимосвязи ыекду фотосиятетической деятельностью, плодоэлементами хлопчатника, его урожайностью, количественным и качественным составом воднорастворимых солэй.концентраций почвенного раствора, гранулометрическим составом почз в трех зонах Голодной степи.

Показано, что продуктивность растений лимитируется не толь ко степенью засоления почв, но и значениями констант равновес -ного состояния физиологической активности растений, устанавля -ващегося как интегральный результат ответных реакций целостно го организма на комплекс совместно и одновременно действующих почвенных факторов.

Установлено, что снижение урожайности хлопчатника с увеличенном степени засоления и неблагоприятного мелиоративного сос| тоянпя орошаемых лугово-сероземнкх почв, связано со снижением [ фотосинтетической активности ассимиляционного аппарата и ослаблением репродуктивного развития растений вследствие нарушения структурной организации клеток.

Обоснованы градации влэлшости почвы, сникающие токсичность действия водорастворимых солей на растения хлопчатника.

Выведено уравнение регрессии для трех переменных величин, характеризующее на основе иятегральных показателей состояние растений, позволяющее в фазу цветения прогнозировать продуктиву-ность посевов хлопчатника' с вероятностью до 90 %. !

I

Практическая значимость работы. Для различных почвенно-ме-| лиоративних зон Голодно!; степи дани рекомендации по наиболее ; эффективному использованию засоленных почв под хлопчатник про-| мысленного сорта Ташкент I. ' • {

Установлено, что старо- и орошаете почвы практически незаселенные п слабозасоленные наиболее благоприятны для выравдша -ния хлопчатника. Экономически нецелесообразно возделывание хлог-чатника на сильнозасоленных почвах, а в новой зоне Голодной степи на новоорошаемых гипсоносных почвах при средней степени засоления.

Предложено уравнение регрессии, учитывающее активность и горшяениэ физиологических процессов,происходящих в растении клопчатника, которое монет слуяить основой для прогнозирования урожайности хлопчатника.

Подцертхание алатшости потаи в рашше ¿азы роста и развития клопчатника на уровне 80 % НВ и выше при средней и сильной сто-! пени засоления почв снижает токсичность засоления.

Внедрение. Результаты исследовании используются в совхозах Тахтаарал Чимкентской области па площади 300 га, 'Пахтакор ¿ли-закской области на площади 1500 га, Страна Советов Ощдарышс-:сой области на шюэдди 350 га. Пршшонпо рекомендаций даст сде-:однш экономически;! эЬуэкт 30-46 руб/га.

Апробация. Материалы исследований докладывались на научных ганференциях ученых с.-х.факультета Ы1 в 108а, 15«Ю, 19Ь7,1Э0о, [989 гг., на международной научно-технической кон.^ронции "Осно-ш повшеная продуктавиоста сельского хозяйства развавакгдася зтран", 1984 г.

Публикации материалов псслодоватгй. По то.\:е диссертации ) публиковано 7 статей.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена 20а -стр.машинописного текста и состоит из введения, обзора лите ратуры, описания объектов и методики исследований, зкеперимента--шюй части, включаэдей кость глав, одзодов 'и рекомендаций про-¡зводству. Работа содержит три рисунка, 41 таблицу. Список использованной литературы включает в себя 306 источников, в том мне--ю 55 ииостранна.

ОЫДКШ И ¡.¡ЕЩЦ !ХС£Х0ВЛ!№

Половые опиты проводились в 1084-1086 гг. в различных зонах "олодной степи, а вогозипиошшо и лабораторные исследования иы-юлнены в лаборатории биофизики Университета друдби народов им. 1атрис*д Луиумбы в гг.

Половые огагти ста;.:;:л:тсь па растениях, шраиашшх по стандарт юй йгротохшшз. В исслодовшшях использовался средиеволокшижц!

р'орР'Тйикоет 'ГГНшедйш®"в*НИИ экспериментальной биологии ра-Ьтетй АН УзССР методом отдаленной гибридизации между сортом ^-4727 и дикой формой' мексикаиуц норзозум. Первый полевой опыт Ьыл заложен на территории совхоза Иахтаарал Чимкентской области [5 зоне старого орошения Голодной степи, второй - на территории ¡опхоза Советская Россия Дкизакской области в центральной части| •ассива, новой зоны оропешм к третий - в совхозе им.Ю.Гагарина ¡цвдарышской области в шдой части массива нового орошения. 1овторность в опытах 4-кратнш:, площадь учетной делянки 3500 м^

хМО и). Огшти залоязяы по обороту пласта 3-летней люцерны. Убранные участки являются характерными по почвенным, геоморфо »огичоскям и гидрогеологически:,! условглч ддя старой, новой и са|-зово-солоичакоюй зон освоения Голодной стеши Схема опита пред1 тазле«а з таблице I. |

Схема опитов по шявлонии реакции хлопчатника на почвошшб условия

Степень засо-чанш почин

Тип Содержание солей. % засоления

то к сйчпвс хлор-иона

Опыт I Староороааожг; почвы

¿.;мктлческп незасоленнш олабозасолоин!« среднозасоленнш сидхл.озасолсшп.о

еульфакщ":

иулыа'; ни!:

сульл1тнь;й

хлоркдно-сульОатний

0,15 0,15-3,3 0,3-3,6

0,5-0,9

, Ошт 2 Орогаедке почвы

¡Практически везасодешше сулъ. "чцш

0,15

слабозасолешше средабзасолешше

сильно за ссленшо

ел« бо засоленные

;;л'шйзаеолошше ' лиллю за сс ле шшо

сульфатны;:

хлорэдло— сульфатный хлэрлдпо-сулыТлткьй

0,01 0,01-0,02

0,02-0,05

0,06-0,20

0,01 ; 0,01-0,02!

О пот 3

х с

X

с

X С

0,15-0,3

0,25-0,5 0,02-0,38 < 0,5-0,3 0,38-0,23; те пае гипсошснке почвы ; 0,1-0,25 0,01-0,02';

-

й Й

0,25-0,5 0,5-0,9

0,02-0,06 0,00-3,20

Морфологические особенности почв изучали в полевых условиях' в глубоких разрезах по стандартной методика, гранулонэтрлческ:й ;остав почв определяли по Хачинскому с использованием пирофоо;а1 'а натрия. Плотность по'.иы, плотность твердой фазы, максимальную 'игросконическую влагу, наименьшую влагоемкость, подопроницао мость определяли стандартными метода;«! (Астапов, 1958).

Для агрохимической характеристики отбирали почвенные образ-| ¡и перед закладкой опытов из слоев 0-10, 10-23, 20-40 см. Содер+ аяие гумуса определяли по Тюрину, общий азот по Гинзбургу, под вюшый калий и фосфор по Мачиишу, логкогздролизуемнл азот по Корнфильду, рН в водной суспензии потонцио,метрически, СО., карбонатов ацидометрическюл методом, обменные катиони иззлокалнсь .«активом Пфеффера с последующим определением по прописи Ееляо-. пой (1975). Вланность почвы определяли термостатпо-восовпм мето| лом в 3-кратной повторностя по глубине почвенного. продля до I м :еред посевом а уборкой, а также перед каадпм поливом.

Оценку типа засоления давали по классификации Лободсва,. а степени засоления по В.А.Коцде и Ю.Кгорову (даурлчов, 1332). Содержите легкорастлорикых солей определял! на поетояплпх пло-: здках в каждой повторно от :1 перед посевом и убор ко;'. Отбор обра: цов проводили по слоям через 10 см до I м. В водной внтя-ско определяли ионц НСОд , С1~ , Са+1", На+, К1' л сухоГ: ос-• аток солей.

5енологические и биометрические наблюдения за ростом и раз-лгглом растении проводили согласно методике СокяШШ! (1973,1-81 гронаиность хлопка-сырца учитывали поделяночно при ручной убор-й в 3 срока и пересчитывали на стандартную влажность.

Физиологические наблюдения проводили в фазы бутонизации,цве« гения, созревашет ойцвщжюгпаи методами (интенсивность транспи- . :ашн, оводненность листьев, концентрация клеточного сока, пло-| :;адь ассимиляционного аппарата, (1ото синтетический потенциал ¡ю-, хвое). Чистую продуктивность фотосинтеза рассачптшзала по мэтог дикз Брпгеа и Кит.амропича (ГД>1). I

Элоетрофкзнологпчоскке кослодовагш проводили с пэшац>г> нр^ Зора £-:ос::.!-1 (авт. спад. 1141496). I

Статистическую обработку результатов исследований проводили! >.а ПК ".''азовпч", используя метода дисперсионного анализа для гяло-.•о.тпкторних опытов, корреляционный и рогросспошай анализ!: (До с* 10x02, '■.''/о) . i

П Го!

........... " КШЬТАТЦ ИССЛЕДОВАНИЙ

I. Возделывание хлопчатника в зависимости от почвешо-келиоративных условий

В результате поднятия минерализованных грунтовых вод, усиле ■ мл гкцроморфиз.ма и засоления автоморфные светлые серозеш в ст I-х>>; зоне орошения эволюционировали в староорошаемые лугово-серо -земные почвы, среднесуглинистые то гранулометрическому составу опитшгГ; участок I). Для краткости будем их называть староороша-!мые почвы. Для этих почв характерно однородное сложение я высо-ая степень капиллярного поднятия влаги. Для слоя 0-100 см сред-¡ля плотность составляет 1,46 г/см3, обцая пористость 45,4£ и ¡азшенылая влагоемкость 21,2%. Содержание гумуса в пахотном ело > 0-40 см) 1,16 %, карбонатов - 7,57 Почвы слабо обеспечены ' заловыми и'подвижными формами соединений азота, содержание кото-знх составляет соответственно 0,073 % и 4,93 мг/кг почвы. По со -1,ержанию подзимних форм соединений фосфора почвы относятся к сл I-5ообеспечешшм (32,2 кг/кг почвы), а по содержанию калия - хоро-ио обеспеченным (316 ыг/кг почвы). Характер засоления почвы в основном сульфатный.

Почвы второго участка относятся к орошаемым лугово-серозем-шм среднесуглинистым, сформировавшимся на слоистых лессовидных отложения, как правило неоднородных по гранулометрическому сос-■аву и сложению. Средний суглинок чередуется со слояш легкого зуглшша и супесей. Средняя плотность почвы в метровом слое составляет 1,39 г/см3, общая гористость - 47,7 % и наименьшая влап|-мкость 27,3 %, содержание гумуса в слое 0-40 см в среднем арбонатов - 7,43 Почва слабо обеспечена валовыми и подвижны-ш формами азота и средне обеспечена подвижным фосфором и калии,1 )ти почвы мы будем называть орошаемыми почвами. •

На третьем опытном участке почвы лугово-сероземные новооро-паеше гипсоносные по гранулометрическому составу легкосуглинис-■ые, сформированные на слоистых лессовидных отложениях. На глуби-ле 40-90 см обнаруживаются слои максимального скопления гипса,содержание которого достигает 50 %. Плотность почвы в метровом | злое составляет в среднем 1,52 г/см3, общая пористость - 41,7$ и лаименьиая влагоемкость - 23,7 %. Почвы слабогумуспрованные, в ! злое 0-40 см содержание гумуса не превышает- 0,6%, содержание ■ ;арбонатов - 9,4;1, общего азота - 0,054^. Почвы слабо обеспечены юдвютшм фосфором и средне - подвижным калием. В дальнейшем эта гощ". будем называть новоорошаемыыи почаа:м. ¡6 1 !

для исследуемых почв характерным является малая емкость ка гнойного обмена (7,5 - 10,33 мг,.экв/100 г почвы). Б распределе-ши обменных оснований отмечается четкая зависимость снижения -сс содержания при облегчении гранулометрического состава. В составе обменных оснований преобладает кальций, доля которого сос гавляет более 80 % от суммы, а доля натрия не превышает 2-3 %. Запас продуктивной влаги в метровом слое почв опытных участков был достаточно высоким (199-227 мм), а его варьирование вызвано неодинаковой водопроницаемостью различных почв, а также и степенью засоления. Наблюдения показали, что за 6 ч суммарный объем впитавшейся воды наибольшим был в орошаемых почвах и составил 1235 ад/га, что на 23 и 36 % больше,чем в староорошаемых и новоорошаемых почвах соответственно.

Возделывание хлопчатника при орошении определяло особенности формирования солевого режима почв в вегетационный период. Нг староорошаемых почвах в метровом слое при слабом засолении перед посевом величина сухого остатка равнялась 0,227-0,262 %,суь ма токсичных солей 0,111-0,167$, в том числе хлора 0,014-0,027: а перед уборкой эти показатели соответственно равнялись 0,2690,533$, 0,120-0,214, 0,017-0,040$. Еще значительнее накопление водорастворимых солей отмечалось при среднем и сильном уровнях засоления. На новоорошаемых почвах при слабом засолении весной величина сухого остатка равнялась 0,556-0,614$, сумма токсичньи. солей 0,221-0,268$ и хлора 0,016-0,020$, а осенью эти гюказате ли составили соответственно 0,661-0,741, 0,317-0,335 и 0,0270,021$. Эти же показатели при сильном засолении весной равня -лись 1,312-1,234$, 0,338-0,384 и 0,059-0,052$, а осенью соответственно 1,322-1,578$, 0,420-0,637 и 0,067-0,112$.

Отличительной особенностью староорошаемых почв является липкое содержание обменного натрия и высокое содержание обменного кальция даже на сильнозасоленных почвах (3,4-4,4 Иа+ и 83,184,1 $ Са++ от суммы поглощенных оснований). Эта зависимость ж рактерна также для орошаемых почв, хотя содержание обменного ка тешя снижается до 77-80$. На новоорошаемой почве при общем низком содержании обменных катионов (7,3-7,6 мг.-экв/ЮО г почвы), при сильном засолении наблюдается возрастание содержания Na'1" до ?,q $, Мб++ до 20$ и снижение содержания кальция до 70 $ от cyi-if да обменных катионов, что свидетельствует о развитии процессов эсолонцевания почв, отрицательно влияющих на условия питания хлопчатника.

4-303_________г"

^"Особенности развития хлопчатника в зависимости от почвенных условий

В наших исследованиях неблагоприятные условия, связанные с засолением и почвенными особенностями, не только тормозили появление всходов, но и существенно изменяли продолжительность прохождения основных фаз развития, интенсивность ростовых процессов (табл.2, 3). Полевая всхожесть в зависимости от вариантов опыта изменялась в пределах от 54 до 90%. Так, всхожесть хлопчатника по мере роста уровня засоления на староорошаемой почве при среднем и сильном засолении сокращалась на 13 и 21 % соответственно по сравнению с контролем. Аналогичная тенденция наблюдалась на орошаемых почвах, где уменьшение всхожести для тех же градаций засоления составило 15 и 22%. На новоорошаемых гипсонс сных почвах уменьшение всхожести было также существенно - на 8 и 13%, по сравнению с аналогичными градациями засоления на староорошаемой почве..

Анализ результатов межфазных периодов свидетельствует,что по мере возрастания уровня засоления и ухудшения водно-физичес-кшс свойств почв приводит к увеличению начальных фаз развития: посев-всходы и всходы-бутонизация, тогда как продолжительность последующих межфазных периодов: бутонизация-цвете нив и цветение созревание сокращалось.

Продолжительность вегетации хлопчатника имела тенденцию к увеличению при усилении степени засоления и переходе от старо -орошаемых к новоорошаемым почвам, однако варьирование наблвда -лось небольшое: от 142 до 149 дней. Более существенными были рг аличия в продолжительности отдельных межфазных периодов.Ш. .веек изучаемых почвах увеличение межфазного периода посев-всходы пр! сильных градациях засоления достоверно при вероятности 95%,вехе ды-бутонизация достоверно при средней и сильной степени засоления. Также существенно сокращение межфазных периодов бутонизация-цветение и цветение-созревание отмечено при средней и силь ной степени засоления. 'Следует отметить, что на орошаемых и.осс бонно, на новоорошаомых почвах продолжительность мекфазных пер! одов шсев-всходы и всходы-бутонизация были существенно выше не псах градациях засоления по сравнению со староорошаемыми почвами. Голое выраженная токсичность солей для хлопчатника на ново-олоиаокзис почвах связана с особенностями химизма ее .засоления.

Тормокеше интенсивности ростовых процессов и .¿оршрованиё :г.С1.г,оа-.око!1Тоз под влаявиом засоления и особошюсте.1 свойств |

л ■ - н

..............Таблица 2

Продолжительность межфазных периодов хлопчатника в различных почвенных условиях. Среднее за 3 года

Степень засоления

Посев- Всходы- Бутони- Цветение-всходы бутони- зация- созрева-_ зация цветение_низ_

Посев-созревание

дни

Староорошаемые почвы

^засо ленные 15 10,6 31 21,8 32 22,5 64 45,1 142

Злабо засоленные 16 ИД 32 22,2 33 22,9 63 43,8 144

Зреднезасолен. 19 13,1 37 25,5 29 20,0 60 41,4 145

Зильнозасолен. 21 14,5 38 26,2 28 19,3 57 40,0 145

НСРод 3,86 4,91 3.1 5,82

Орошаемые почвы

iв засоленные 16 11,1 32 22,2 33 22,9 63 45,8 144

Злабозасоленные 15 10,4 33 22,9 32 22,2 64 44,4 147

Зреднезасолен. 20 13,6 38 25,9 29 19,7 60 40,8 147

Сильнозасол. 21 14,4 43 29,4 27 18,4 57 38,8 147

н®05 4.П 5,47 3,18 5,66

Новоорошаемые почвы

Злабо за соленные 19 13,0 36 24,7 30 20,5 61 41,8 146

Зреднезасолен. 21 14,1 43 28,9 29 19,5 56 37,6 149

Зильнозасолен. 22 15,0 45 30,6 26 17,7 54 36,7 147

нср05 2,33 5,94 3,02 4,17

почв наблюдалось с начала вегетации хлопчатника и усиливалось

цо конца вегетации. В период плодообразования (I августа) на не -засоленных и слабозасоленных староорошаемых и орошаемых почвах количество плодовых ветвей варьировало в небольшом диапазоне -эт 11,8 до 13,8 шт/растение, а на новоорошаемых почвах при ела-! бой степени засоления их было на 29 % меньше, чем у растений на! староорошаемой почве. При средней степени засоления ста^ооро^а«;;-мых и орошаемых почв количество плодовых ветвей снизилось :: составило соответственно 68 и 57 %, а при сильном - 55 и 33 ^ по ? сравнению с практически не засоленными почвами. На нозсороп:.г:ж

почвах этот показатель по ерггвлелпю со старооро^аз:.:^: почв.-:.:.: ;

□___;................................................................................_........

Степень засоления

о г д ен

8 -о ей аз ^ И Р" од

8 Паз Н дао чоо

Я ид д аЗй

Незаселенные 14,6 6,3

лабозасол. 14,2 5,2

.¡реднезасол. 10,4 3,8

Сильнозасол. 9,8 2,4

1е за соленные 12,7" Злабозасол. 11.3 Зредне засол. Сильнозасол.

Ю.2 8,3

5.9 5,4 3,7 2,2

Староорощаемые почвы 54 5.3 5,9 86 12,4 49 5,1 6,0 78 11,8 36 3,6 4,9 62 8,4 29 3,0 2,8 58 6,8 Орошаемые почвы

59. 5,1 6,1, 93

48 . 4,6 .5,8 88

3,7 4,5

2,9 2,3

6,8 .7.2 5,4 4,3

8,1 7,9 6.1 5,2

33 31

48 36

7,8 5,4 4,3 2 1

Зла бо засол, ¡реднезасол Зильнозасол

10,8 9,6 7,4

4.3 3,6 2,0

4,9 2,2 2.8

7,4

5.8

4.9 3,7

5.2 3,1 2,9

13,8 11,8 7,8 5,4

Новоорошаемые почвы 33,6 3,8 4,8 78 8,4 24,1 3,1 3,5 30 7,3 21,4 2,4 2,1 24 4,7

5ыл ниже соответственно при средней и сильной степени засоления щ 13 и 31 %. Учет количества коробочек на 01.09 (начало созрева-шя) подтвердил.- эти закономерности: возрастание степени засоли 1ия снижало количество коробочек на ра<зтении на всех исследуемы^ ючвах, причем наиболее существенно на новоорошаемых. Проведений! множественный корреляционный анализ между количеством коро-5очек (X), осмотическим давлением почвенного раствора (У) и со дерканием токсичных солей (25 ) показал, что эти параметры отрицательно влияют на формирование коробочек: г - -0,85?- 0,173;

XI

-0.835 ± 0,183 И г.

х.уг

ХУ

-0,868 ± 0,149.;

1ривадешьв данные сведете ль ствуюг, что взаимодействие осмотиче ского давления и содержания токсичных солей усиливает отрицате льноо воздействие на Армирование коробочек. ___________.___

1—I

Г 3. Фотосинтетическая деятельность растений хлопчатника | Результаты трехлетних; исследований свидетельствуют, что ус-1 ловия засоления лимитируют фотосинтетическую деятельность хлоп-! чатника. Прежде всего, это сказывалось на нарастании асс*дмкляц;{-энной поверхности растения: (на 01.08 - (фаза цвете шш-начало ! плодообразования) средшш площадь листьев хлопчатника на практически незасолешшх и слабозасоленных старооротае;,-ых л ороиаег.пи! почвах составляла 4543-4708 см^/растение. На среднезасоленных почвах она уменьшалась на 2500-3500 с>.г или на '¡4%, на сильноза соленных - площадь листьев индивидуального растения составляла всего 17-18 % от контроля. На новоорошаемых почвах листовая .поверхность была значительно ниже и составляла соответственно пр^ злабой, средней и сильной степени засоления 33,5, 49,7 и 42 % по сравнению со староорошаемыми почвами.

Аналогичную тенденцию имело изменение сухой биомассы растения: на эту же дату сухое вещество I растения при среднем засолении составляло 58,8 г, сильном 33,2 г, тогда как в контроле я тароорошаемых почвах оно достигало ЮЭ.4 г. На орошаемых почва эти показатели равнялись 45,6 и 32,4 г, а в контроле - 114,0 г 1а новоорошаемых гипсоносних почвах сухая масса растения была значительно ниже на 10-30/5, чем на староорошаемых и орошаемых ючвах. Фотосинтетический потенциал посевов на 01.08 на незасо-тенных и слабозасоленных староорошаемых и орошаемых почвах был зысок и практически одинаков - 8,19-8,30 млн м^-га-дн. На старо >рошаемых почвах при средней степени засоления этот показатель доставил 38,4 %, при сильном - 12,7 % по сравнении с контролем, 1 на орошаемых почвах соответственно - и 11,0 %. Еце существенней показатель с!шзился на новоорошаемых почвах и составил 29,7 % - при слабой, 39,3 % при средней и 74 % при сильной степё га засоления от соответствующих значений на староорошаемой почве 3оль ФГШ в формировании урожайности значительна и коэффициент юрреляции между ними равен +0,91±0,19 . Влияние почвенных условий на фотосинтетическую деятельность растений хлопчатника убедв-елыю выявили общую закономерность, что по мере увеличения уровня засоления почв наблюдается снижение показателя чистой продув явности фотосинтеза (ЧПФ) и он существенно ниже во всех вариан--'ах на новоорошаемых почвах. Влияние почвенного фактора при вы-защивании хлопчатника на староорошаемых и орошаемых почвах на юличину ЧПФ статистически несущественно (табл.4).

Таблица -4

Чистая продуктивность фотосинтеза хлопчатника в зависимости от почвенных условий ( г/м^. сут; фаза плодообразова ния)

Фактор А Фактор В (степень засоления)_ Средняя по

Iпочвы) нозасо- слабоза - среднеза- сильноза- ^ктору А _ленные соленные соленные соленные

Зтароорошаемыа 14,69 15,24 12,65 10,46 13,26

)рошаемие 15,29 14,28 12,90 10,52 13,25

1овоорошаемые 13,52 13,27 10,71 8,17 11,42

вреднее по фактору "В"

(НСР05 =0,47) 14,50 14,26 12,09 9,72

НСР^ - для средних частных = 0,95

Формирование урожая хлопчатника в зависимости от почвенно-юшматических условий, уровня агротехники, биологических особен метой сорта является сложной динамической системой. Прогнозирование урожайности, используя мотод системного подходу, основывг-зтся на количественном учете неуправляемых параметров, например, климатических условий, водного и пищевого режимов,накопления биомассы и .'.р. (Одцашев и др.,1982). Динамический анализ много-парамотрической системы, состоящей из независимых дискретных составляющих, но дает возможности установить тесную связь между множеством ({акторов и последовательностью изменений ее состояния. В этой связи нами сделана попытка установить корреляцион -пузо связь мозду интегральном показателем, в качестве которого выбран показатель чистой продуктивности фотосинтеза, отражающий реакцию растения на экзо- и эндогенные факторы и урожайностью (табл.5).' -

1аблица 5

Регрессионный анализ связи урожайности хлопчатника и чистой продуктивности фотосинтеза растений

Фаза развития Коэ:№ицгонт Коэ-Мивдент Уравнение

кор&бляиии детерминации регрессии_

Вегетативный рост 0,741 0,549 у-=97,8 X - 102,£

Цветение 0,95а 0,Л2 у=3,98 X - 27,5

Плодообразование 0,861 0,741 у=8,32 X - 53,7

Приведенные результаты свидетельствуют, что между.урожайностью хлопчатника и Ч1Й отмочена сильная корреляционная связь, причем она наиболее сильно вирапюна в фазу цветения. Величина

ЧП2 на 90$ определяет урожайность,' кал показывает коэ .«¿¡щпоит детерминации. _ _

6Гдругие ({азы развития ее роль выражена слабое:d (¡азу. вегетативного роста на 55 %, d фазу плодообразования на 74 %.

4. Электрофизиологическая реакция хлопчатника на почвенные условия Для определения жизнеспособности растительных тканей в последние годы все чаще привлекаются биофизические методы исследования. В основу метода полонен анализ проведения тока различно! частоты тканью растений.

Закономерности изменений состояния растений в зависимости от почвенных условий, установлешше для фото синтетических показателей, подтверждаются изменением коэффициента (KIÍ) поляризации, характеризующего жизнеспособность растения. Для тканей стебля на практически не засоленных староорошаемых почвах КП равнялся 8,1, на орошаемых -7,6, на новоорошаемых - 6,3. При среднем засолении его значение уменьшилось в первом случае до во • втором до 77 % и в третьем до 13% от контроля, а при сильном засолении эти величины уменьшились на 8-13$, что свидетельствует о снижении жизнеспособности тканей.

Увеличение проводимости тканей для тока в диапазоне частот от I до 512 кгц указывает об ухудшении селективных свойств и степени упорядоченности поверхностных и внутриклеточных мембран, а также мембран клеточных органелл и компартментации клетки (Хадцсон и Булл,1957; Гринхем, 1972; Горчаков, 1982).Относительная проводимость растений хлопчатника на староорошаемых почвах на частоте 8 кгц при средней степени засоления возрастала на 30 % (рис.1), при сильной - на 45% по сравнению с незасоленной почвой, что свидетельствует о повреждениях плазмалеммы. Внутриклеточные мембраны также повреждаются (64 и 128 кгц).нарушается упорядоченность цитоплазмы. Аналогичные изменения про водимости, но более значительные по величине, отмечены на орошаемых и новоорошаемых почвах, что свидетельствует о том, что угнетенное состояние хлопчатника вызывается не только, степенью засоления, но также иными почвенными факторами.

Так как изменения состояния клеточных структур являются интегральной реакцией целостного организма на условия внешней

среды,характеризующей жизнеспособность организма, нами на осно вании множественной корреляции выведено уравнение регрессии,по• зволякцее уже в фазу .цветения прогнозировать урожайность с вероятностью 20% на основании показателей, 'характеризующих активность мембран и цитоплазмы.

У = 13,6 - 1,13 лт - 0,88 + 1,01 Хд , где Хр ^.Хд проводимость на частотах 8, 64 и 256 кгц соответственно.

йО

Тип почвы Староорошаекая Орошаемая Новоорошаемая

Рис.1. Повревдащий эффект уровня засоления на различных типах почв

Уровень . засоления I- слабый; 2- средний; 3- сильный 4 -слабый; 5- средний; 6- сильный 7- слабы!:; 8- средний; 9- сильный

5. Урожайность хлопка-сырца и технологические свойства волокна

Урожайность сельскохозяйственных культур - величина интегральная. Она зависит от потенциальной продуктивности растений, их устойчивости к комплексу факторов внешней среды. Одним из важ -нейдшх факторов, определяющих урожайность хлопчатника, является густота стояния растений. Для условий Голодной степи оптимальной густотой хлопчатника многие авторы считают 110-130 тыс.растений на га и при благоприятном водно-солевом режиме почвы она обеспечивается рекомендованной нормой высева. В наши опытах на староорошаемых и орошаемых незасолешшх и слабозасоленных почвах в среднем за 3 года загущешюсть посевов хлопчатника варьировала 14

в пределах от 121 до 127 тыс. иг/га на новоорошаешх гкпсояос-ных почвах этот показатель составил III тыс. шт/га. При средней степени засоления густота стояния растений снижалась в среднем на 20 При сильном засолении почв густота стояния растений была на 32-62 % нине оптимальных значений. Это уме., шение числа растений статистически достоверно при"вероятное!л выше 0,95.

Таблица 6

Урояайность хлопка-сырца в зависимости от почвенных условий, ц/га (среднее за 3 года)

Степень засоления почвы (В)_Среднее по

Почвы (А) незасо- слабоза- ерзднеза- сильно за-

ленные соленные соленные соленные ^П1уГ05, ___;_._0,о1 ц/га)

Староорошаемые 35,8 34,6 25,1 15,8 27,83

Орошаемые 32,4 27,6 21,1 13,0 23,53

Новоорошаеше 26,8 22,6 12,2 7.9 17,2

Среднее по фактору В (НСР05 = 0,71 и/га)

Для оценки средних частных НСР05 =1,23 ц/га

Проведенные исследования в различиях почвеняо-мелиоратиз-ных зонах Голодной степи с сортом Та^. лт I показали, что на практически незасоленных почвах урожайность варьирует от 26,8 до 35,8 ц/га, причем на староорошаемых почвах этот показатель максимальный и был выше на 3,4 ц/га, чем на орошаемых почвах, а на новоорошаемых гипсоносных - на 9,0 ц/га. По мерз возраста- ■ ния степени засоления почв урокайность сшкается и достигает шш.!ут - 7,2 ц/га на сильнозасолешшх новоорошаемых гипсоносных почвах. На староорошаемых почвах при сильном засолении урожайность составила 44 на орошаемых - 40 % и на яовоорошае -ккх - 21 % от контроля.

Авухфахторяый диспзрсионны£ анализ показал, что енккение урожайности хлопчатника сорта Ташкент I определюсь как усло-В]ьтли засохши, так и длительностью хозяйственного использовала: земель.

О^Оз-'сЛСХ.ХЬ.НУ .

ршЖТЖй'зал.'чго взаимодействие засоления и других почвенных факторов существенно влиял на снижение урожайности растений.Не| благо приятные 'почвенные условия на только снижали число коробоу чек, что отмечалось нами ранее,, но и .их массу. Наибольшая масс;. одной коробочки <6,6 г) отмечена на незасоленной почве в старо; зоне Голодной степи. При среднем засолении на староорошаемой почве она уменьшалась на 23&, на орошаемой - на 34$ и новоорош^-емой - на 48;?. При сильном засолении эти величины составили 36;! 50 л Ы% соответственно. Расчет коэффициента детерминации показывает, что снижение у;»;;;акности хлопчатника на 86,2 связано с содержанием токсичных солой в почве и на 14% с иными почвенным:; факторами.

•В условиях повышенного засоления почв отмечается ухудшение технологических качеств хлопкового волокна. Выявлена тенденция к снижению выхода и длины волокна, крепости и разрывной длины. Так, на .иозаеолешшх почвах выход волокна был 35,3-35,6/$, а на сяльнозасолешшх - 34,7-35,5,На новоорошаемых почвах этот показатель был несколько шыо.

6. Экономическая эффективность возделывания хлопчатника на различных почвах

Расчет экономических показателей в соответствии с нормативе. -ми, принятыми для данной зоны, показал, что на староороааемих почвах условный чистый доход и рентабельность выше, чем на других почвах при всех уровнях засоления. Для нозасолешюй и слаба-засоленной почвы рентабельность в среднем за 3 года составляла 130-135 Для этих же градаций на орошаеиис почвах показатель уменьшился до 51-54/»', а на новоорошомых до 4Э;'. Па силыюзасо-лешшх староорошаемых почвах рентабельность равнялась а не новоорошаемых только 10,6 Соответственно с увеличенном степени засоления почвы возрастала себе стойкость I ц хлопка-сирщ. | Та.чая же тседолция отмочена при переходе от старо- к новоорошаемым почвам.' I

шюда

Обсуждение результатов многолетних исследований реакции хлопчатника на почвенные условия в трох зонах Голодной отопи на лугово-сероземных почвах позволяет сделать в::иох!>: ;

I. Продуктивность хлопчатника сорта Талант 1 зависит от ■ почвенно-мэлиоратпвного состояния зололь и .дотоль чоск! ¡к сял:>-скохозякствешюго исдальзовашот. иехду тххжжлх рос::и, рау~.

витал, формирования фотосинтетическогс по-тандЕПла посовов, ЧШ| и некоторыми водно-физическими и химических.;!! свойствата почв имеются корреляционные связи» свидетельствую;:!:® о том, что константы биологической активности являются интегральными показателями ответной реакции целостного растения па комплекс совмес тяо и одновременно действующих почвенных фактороз»

2. На засоленных почвах отмечена большая изреженность посевов хлопчатника (на 23.-40;») по сравнению с практически нозасо-леннимп шчвамя. На нозаселенных и слабозасоленных почвах густота стояния растений перед уборкой приближалась к отжалыши значению - II3-I3I тис./га» а па сильнозаселенных гочзах уменьшалась на 32;;, на новоорошивжх rimcofsocnvjc почвах на 51«; npí урсвко вероятности вьисе 95J».

3. В условиях неблагоприятного мелиоративного состояния лу-гово-сорозеилпх почв вследствие нарушения структурной организа ш клеток паблздается ослабление репродуктивного развития растений, приводящее к уиенкаояпа количества плодовых ветвей па 32-62;? к коробочек на 26-64;? по сравнении с растения:-."! на ста-роороиаемых лугово-серозешшх практически зезасоленных почвах

4. СшЕленга урожайности хлопчатпика з услззиях азбдагонрпжй-ного мелиоративного состояния почв взаимосвязана, как попазате-] ли корреляционный п рогросспз:шГ> анализ:: с .„¡отослктетичосной дс5-:ятельностъю растений. ¿¿а практич-.. -:<я пезасолеьч-шх почвах йотос:|-|птет::чес:;ий потоадаал посевов варьирует в пределах 6,183-8,271 ! ':.:лн t.f* день/га, а величина чисто;: иш.тскткпностх йотосинтеза 13 ¿/-lo,2-3 у. ;л"/сут. Яр:. х. ■»-г víLI снижается на о? 3-¿'ó,A% ,"íiíi - 15-23,í. х ->7 ' пвя мо::ау Ж равен С,»7 а :.:е:-::ду урожайностью ц в йазу бутонизация-пвете-нио 3,'Jo с вероятностью выше ¿5,'j»

6. Пп;:,;о:г.:з:;::з влг::::оет:: почвы в ранние ¡аз« роста " ра'тг-5?ая хлопчатялгл ая урозло Ьд% i2J пел сильном и средне:.: уровне засоления почв оннлало гошгшость засодонкя и способствовало увеличение Уор:.::1рова;:ия вводов, активности роста, норяпрованиэ ассимиляционной поверхности, накоплению сухой кассы растопил. | о. Отрицательное влияние почвенного засоления на растении ¡хлопчатника обуеле;:л:зается содержание:.: в погонно;.: растворе ( i во:•:a::Tui::x солей :: в :.:окъ-:он степени ростом осно-гичее" то дав.:е-!ндч. О.Уект засоления на растешь: проявляется в сн:;.-.ен:П1 упоря-i доч:::::озт:: внутриклеточных структур :: их ''г/п:;д;:она^:ьной'а::т:з::с-' от::: е:::п::.п?оя уровень комяартнектацик клеток, у:г-я:;а:отся селе.-:-

[тивные функции клеточных мембран и организация цитоплазмы. | 7. На основе, использования интегральных показателей физиолс ¡гического состояния растений в зависимости от внешних условий; характеризующих состояние основных клеточных структур в фазу цветения, возможно прогнозировать .урожайность культуры с вероятностью до 90 с помощью предложенного уравнения регрессии,включающего три переменные для состояния поверхностно!;, внутрикло -точной мембран и цитоплазмы.

Вероятность прогаозирования урожайностп на основе варьировг шш величин ЧИФ и ШШ достигает дашь 80?.

В. Урожайность хлопка-сырца на староорошаемых практически незасолелных почвах в среднем за годы исследования составила

,8 г/га, что на 30-55,95» внше, чем на почвах со средним и сильным засолением. 11а новоорошаомых гипсоносшхх почвах урожайной сть сшиастся в среднем на 25% по сравнению со староороаюомши а при сильной степени засоления на 80%, причем,. как свидетельс: вуюг результаты дисперсионного анализа, наблэдаекое снинение С1 дествонно при вероятности 95;! как в зависимости от качества и степени засоления почв.

У. Увеличение степени засоления почв приводит к овдаешт технологически;; свойств хлопкового волокна. При этом прочность волокна снижается о 4,5 до 4,1 г/см, а разрывная его длина с 25,5 до 23,7 км. В большей степени это проявляется на новоороы-иаемых гипссиосных почвах с хлор:шю-сулыгатпык типом засолеши 10. Расчеты экономических показатсле/1 свидетельствуют о том что наибольшая о.Тфктжность достигается при возделывании хлопчатника на староороааошс и орошаемых лугово-серозе.мных почвах

:нтаос-льность при использовании практически незасоленных и с: :лсолон:аэс почв равна 50,6-135,3 ,?, тогда как при сильной стс у:: засоления - 16,6-20,9 %. ЦовыоаЦ экономический з.^Тект пол; .: годдоливаши хлопчатника па ашбозасолошшх нозоорошае-•лсонооизс почзах, рентабельность производства хлопка-сыр-которых составляет 4а,При средней к сильной степени .¡о»оквя этих почв рентабельность низкая - и, 6-^1,4 что „зплаот об экономической нецелосообразностя их использования хлопчатник.

:1сс.педозашш показали, что нвдалосообрый:*- : ...икание

IX; силглюзасолошшх почвах и па ...-¡о: •••.•о:ляс гшь

сочосных почвах даже на уровне среднего засоления.Необходимо добиваться снижения степени засоления почв прогрессивынми мелиоративными и агротехническими приемами. Опреснение среднезасо-ленных почв до уровня слабого засоления позволит увеличить продуктивность хлопчатника в 1,3-1,9 раза. Существенным резервом повышения урожайности хлопчатника наряду со снижением степени засоления является повышение плодородия новоорошаемых гипсонос-ных и орошаемыхх почв до уровня староорошаемых почв.

Использование метода частотной дисперсии проводимости для оценки физиологической активности клеточных структур в период цветения и применение полученного уравнения регрессии позволяет прогнозировать урожайность хлопка-сырца с вероятностью 90%.

Список работ,опубликованных по теме диссертации

1.Суханов В.И..Катамахин А.Д. Влияние уровня и типа засоления на физиологические особенности хлопчатника.//Сб.Основы повышения продуктивности с.-х. развивающихся стран.-М.:изд-во

'.УДН, 1985,с.48

2.Соколова В.А.,Суханов В.И..Столярова Т.В. Влияние солевого состава на показатели некоторых электрофизиологических и био-химическихх параметров проростков хлопчатника.//Сб.Основы повышения продуктивности с.-х.развивающихся стран.-М.:изд-во УДН, 1985,с.44

3.Суханов В.И. Влияние разновидностей сероземов и их засоления на рост и развитие хлопчатника.//Сб.Еопросы интенсификации производства сельскохозяйственных продуктов.М.:изд-во УДН,

1989, с.35

4.Суханов В.И. Влияние засоления почв на концентрацию клеточного сока и сосущую силу листьев хлопчатника.//Сб. Вопросы интенсификации производства сельскохозяйственных продуктов.¿1.: изд-во УДН, 1989, с.69

5.Суханов В.И..Горчаков В.В..Влияние засоления на изменение осмотического давления почвенного раствора. //Сб.Вопросы интенсификации производства сельскохозяйственных продуктов. М.:иэд-во УДН, 1989, с.53

6.Горчаков В.В.,Суханов В.И. Влияние почвенных условий на оводненность листьев хлопчатника. //Сб.Применение физико-химических методов исследования в науке и технике.й.:изд-во-УДН,

1990,с. 173

У.Суханов В.К. Влияние уровня засоления и почвенных ^зловий на г^„,„,т„„,„,„т„ ....... _ п---------- —„,. Опросы

',¿^1,1990,

19

Тематический план 1991 г., й 235

асдкксеко к печати ¿5.04.SI. С-оогат Sux90/I6. Ромпсзкгкая пг-чгтз. Jcz.'aez.x. .-'-.-ппд.л. i,.ió. >сг.кс.-оте. :,о?5.

Тира" 100 экз. Заказ S0Ó. Е-зсгхатко

■loíiüTf:.Укг.зкзтгэтэ z^yr.äi: кяродов

_-__IIZE^JSífc íi-i-ss^s ^ ___

Тг.псгро^!;'-: ;:здат5.гьст?а Ü7S23, ГСП-I, Lochas, .7л.0рдчо:пгс:дза,Э