Научный руководитель: работа выполнена под руководством академика АН БССР С. Г. Скоропанова.
Исследовательская база: Полесская опытно-мелиоративная болотная станция (ПОМС, г. Лунинец Брестской области).
УДК: 631.519.001
Сосущая сила корней обусловливает поступление в растения воды и в определенной мере питательных веществ. Изучение этого показателя позволяет глубже познавать экологическую взаимосвязь растений со средой обитания. Однако сведения о сосущей силе корней долгое время оставались ограниченными из-за методической сложности ее непосредственного полевого измерения на торфяно-глеевых почвах.
Содержание публикации
- 1. Разработка и обоснование метода полевого определения сосущей силы корней
- 2. Калибровочная шкала концентраций и осмотического давления
- 3. Результаты послойных измерений в торфяно-глеевой почве
- 4. Агроэкологическое значение для мелиорации Полесья
- 5. Тэкст артыкула на мове арыгінала (беларуская)
- 6. Литература
1. Разработка и обоснование метода полевого определения сосущей силы корней
Предлагаемый метод определения сосущей силы корней был испытан в полевых условиях на торфяно-глеевой почве Полесской опытной болотной станции (Брестская область). Объектом исследований служили ячмень и люпин.
Для измерения сосущей силы с помощью рефрактометра подготавливаются рабочие растворы сахарозы с интервалами концентрации примерно в 1%. Минимальные и максимальные значения шкалы концентраций устанавливаются исходя из возможной в данных условиях величины сосущей силы. Объем рабочих растворов зависит от количества вариантов, но должен составлять не менее 10 мл каждый.
Помещая в пробирки по 0,5 мл рабочего раствора каждой концентрации, подготавливают контрольную шкалу и несколько опытных (по числу исследуемых вариантов). Пробирки герметично закрываются резиновыми пробками.
Для удобства послойного извлечения корней перед посевом культур в почву вертикально по профилю помещается полиэтиленовая пленка, ограничивающая распространение корневой системы в одну из сторон. По мере необходимости в различные фазы вегетации пленка откапывается (каждый раз на новом участке), и на заданной глубине отбираются пробы корней из зоны активного поглощения — на расстоянии 5–10 см от кончика корня. В случаях, когда эксперимент требует строгого сохранения естественного сложения, корни отбираются непосредственно из почвенных монолитов без предварительной закладки пленки.
Каждая проба корней мягкой кистью осторожно очищается от комков торфа, затем опускается в рабочий раствор и взбалтыванием окончательно отмывается от его микрочастиц. Исследования показали, что почва, внесенная вместе с корнями в малый объем раствора сахарозы, неизбежно разбавляет его почвенной влагой. Отмывка же корней в растворах с концентрацией, строго идентичной опытной, устраняет эту погрешность. Ранее предлагавшаяся в литературе фильтрация опытного раствора без предварительной отмывки признана для торфяных почв неприемлемой.
После отмывки корни (примерно 8–10 отрезков длиной по 1 см) помещаются в опытные пробирки с соответствующей концентрацией. При периодическом встряхивании пробы выдерживаются около одного часа. Затем с помощью лабораторного рефрактометра определяется концентрация растворов и сопоставляется с контрольными. Фиксируется раствор, концентрация которого осталась неизменной после контакта с корневыми тканями, и по справочным таблицам устанавливается величина осмотического давления, эквивалентная сосущей силе корней. При промежуточном значении строится график отклонений.
2. Калибровочная шкала концентраций и осмотического давления
Соотношение рабочей концентрации растворов сахарозы и развиваемого осмотического давления представлено в таблице 1.
Таблица 1. Шкала концентраций сахарозы и осмотического давления
| Концентрация сахарозы (C), % | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Осмотическое давление (P), атм | 0,77 | 1,56 | 2,34 | 3,16 | 3,95 | 4,74 | 5,66 | 6,41 | 7,33 | 8,26 |
3. Результаты послойных измерений в торфяно-глеевой почве
Измерения сосущей силы корней в различных горизонтах торфяно-глеевой почвы показали, что ее величина прямо зависит от влажности почвенного слоя и достигала в опытах 8 атм. Сосущая сила корней, как правило, ниже сосущей силы листьев. Так, у люпина в конце июля сосущая сила листьев составляла 4,6 атм, тогда как корней на глубине 10–20 см — 3,5 атм, на глубине 40–50 см — 3,0 атм, а на глубине 70–80 см — лишь 1,9 атм. В отдельные сроки наблюдений их величины сближались.
Различия в показателях корней по глубине согласовывались с неодинаковой влажностью почвенного профиля: 28 июля наиболее иссушенным оказался верхний слой (10–20 см), а наиболее увлажненным — глубокий (70–80 см). Поэтому для извлечения влаги из верхнего слоя растения вынуждены были развивать всасывающее усилие почти в два раза выше, чем в подпахотных горизонтах.
Таблица 2. Сосущая сила корней люпина по горизонтам почвенного профиля, атм
| Слой почвы, см | 25 мая | 29 мая | 8 июля | 28 июля |
|---|---|---|---|---|
| 10–20 | 2,7 | 2,5 | 3,6 | 3,5 |
| 40–50 | — | 2,7 | 3,4 | 3,0 |
| 70–80 | — | — | 3,4 | 1,9 |
В ходе полевых опытов отмечено, что при высокой влажности воздуха и пасмурной погоде измерение сосущей силы усложняется из-за замедленного осмотического обмена корней с рабочим раствором, что требует увеличения времени экспозиции.
4. Агроэкологическое значение для мелиорации Полесья
Разработанная В. Н. Пятницким под научным руководством академика С. Г. Скоропанова методика позволила решить ключевую научно-практическую задачу мелиоративного проектирования — получить точные физиологические критерии водопотребления растений непосредственно в полевой обстановке мелиорированного болотного массива.
Экспериментально доказанный градиент между сосущей силой листьев (4,6 атм) и корней (1,9–3,5 атм) объяснил механизм непрерывного восходящего водного тока в органогенных почвах при глубоком залегании капиллярной каймы и дал расчетную базу для обоснования допустимых глубин предполивного иссушения торфяников Полесья.
5. Тэкст артыкула на мове арыгінала (беларуская)
У. М. ПЯТНІЦКІ. ВЫЗНАЧЭННЕ СЫСУЧАЙ СІЛЫ КАРЭННЯЎ
Сысучая сіла карэнняў абумоўлівае паступленне ў расліны вады і ў пэўнай меры пажыўных рэчываў. Вывучэнне гэтага паказчыка дае магчымасць глыбей пазнаваць экалагічную ўзаемасувязь раслін з асяроддзем знаходжання. Аднак наяўныя звесткі аб сысучай сіле карэнняў абмежаваны, што звязана з недастатковай распрацоўкай методыкі яе вымярэння.
Прапануемы метад вызначэння сысучай сілы карэнняў выпрабаваны ў палявых умовах на тарфяна-глеявай глебе Палескай доследнай балотнай станцыі (Брэсцкая вобласць). Аб’ектам даследаванняў былі ячмень і лубін.
Для вымярэння сысучай сілы з дапамогай рэфрактометра падрыхтоўваюцца рабочыя растворы цукрозы з інтэрваламі канцэнтрацыі прыкладна ў 1%. Мінімальныя і максімальныя значэнні шкалы канцэнтрацый устанаўліваюцца зыходзячы з магчымай у дадзеных умовах велічыні сысучай сілы. Аб’ём рабочых раствораў залежыць ад колькасці варыянтаў, але павінен быць не менш за 10 мл кожны. Змяшчаючы ў прабіркі па 0,5 мл рабочага раствору кожнай канцэнтрацыі падрыхтоўваюць кантрольную шкалу і некалькі даследных (па колькасці варыянтаў). Прабіркі закрываюцца гумавымі коркамі.
Для зручнасці выдалення карэнняў перад сяўбой у глебу вертыкальна па профілю змяшчаецца поліэтыленавая плёнка, якая абмяжоўвае распаўсюджванне карэнняў у адзін з бакоў. Па меры патрэбы ў розныя перыяды вегетацыі плёнка адкопваецца (кожны раз у новым месцы) і на зададзенай глыбіні адбіраюцца пробы карэнняў з так званай зоны актыўнага паглынання — 5–10 см ад кончыка кораня. У выпадку, калі даследаванні патрабуюць поўнага захавання натуральных умоў, карэнні адбіраюцца з проб глебы без выкарыстання плёнкі.
Кожная проба карэнняў мяккім пэндзлем асцярожна ачышчаецца ад камячкоў глебы, а затым апускаецца ў рабочы раствор і ўзбоўтваннем канчаткова адмываецца ад рэшткаў глебы. Даследаванні паказалі, што глеба, унесеная разам з карэннямі ў невялікі аб’ём раствору цукрозы, разбаўляе апошні дзякуючы вільгаці, якая змяшчаецца ў ёй. Адмыўка ж карэнняў у растворах з канцэнтрацыяй, аналагічнай даследнаму, дае магчымасць ліквідаваць магчымыя хібы.
Пасля адмыўкі карэнні (прыкладна 8–10 адрэзкаў па 1 см) змяшчаюцца ў растворы з канцэнтрацыяй, ідэнтычнай рабочаму раствору, у якім яны адмываліся. У даследных растворах пры перыядычным устрэсванні пробы вытрымліваюцца каля 1 гадз. Затым з дапамогай рэфрактометра вызначаецца канцэнтрацыя раствораў і параўноўваецца з кантрольнымі. Знаходзіцца раствор, канцэнтрацыя якога не змянілася пасля доследу, і па табліцах устанаўліваюць велічыню асматычнага ціску, раўназначную сысучай сіле карэнняў.
Выкладзены метад вызначэння сысучай сілы карэнняў дае магчымасць паскорыць працэс вымярэння, скараціць уздзеянне знешніх умоў на аналізуемыя карэнні і павысіць дакладнасць даследаванняў.
6. Литература
- Гусев Н. А. Некоторые методы исследования водного режима растений. — Ленинград, 1960.
- Слейчер Р. Водный режим растений. — Москва, 1970.
- Станков Н. З., Ладонина Т. П. // Вестник сельскохозяйственной науки. — 1971. — № 8.
Работа выполнена под руководством академика АН БССР С. Г. Скоропанова.