|
Учение о стрессах растений
Стрессы растений в Казахстане и в Центральной Азии
Dr. Oleksii Orlov
PhD in Agriculture
В условиях Казахстана наиболее распространенными стрессами у
растений являются нехватка влаги и повреждение морозом. В данной статье, мы
рассмотрим, что такое стрессы растений и как они влияют на урожай?
Photo
©
Dr. Oleksii Orlov
На фото - гибель поля с подсолнечником от недостатка влаги
из-за позднего посева. Соседние фермеры, кто посеял подсолнечник
тогда, когда была влага, получил хорошую урожайность
Растения подвержены многочисленным стрессам, которые порой серьезно
сказываются на их продуктивности. Например, снижение урожайности –
вызывается именно стрессами.
Гибель растений тоже вызывают стрессы. К таким
неблагоприятным воздействиям можно отнести как низкие, так и высокие
температуры, как недостаток влаги, так и засуху, а также влияние
фитопатогенов, ультрафиолетовой радиации и пр. Даже применение пестицидов и
других препаратов не обходится без стресса для организмов культурных
растений.
Наука интенсивно работает над вопросом
уменьшения воздействия на растения различных негативных факторов, над тем,
чтобы помочь им подготовиться к экстремальным ситуациям еще до момента
столкновения с ними.
Стрессы растений делятся на три вида:
-
абиотические
-
биотические
-
агротехнические
Photo
©
Dr. Oleksii Orlov
Гибель растений тоже
вызывают сильные стрессы. На фото - абиотический стресс, гибель из-за
недостатка воды
Абиотические или
природные стрессы растений
Что касается
сельского хозяйства, абиотический стресс - это стресс, вызванный факторами
естественной среды, такими как экстремальные температуры, ветер, засуха и
соленость почв.
Пример абиотического или
природного стресса - пшеница под действием сильной засухи. Это самый
распространненный абиотический стресс в Казахстане. На этом поле
урожайность не будет большей, чем 2-2,5 т/га. Если ежегодно
урожайность ограничевается недостатком влаги, то следует расховать
все ресурсы (удобрения, пестициды) под планируемую урожайность,
таким образом, чтоб была прибыль. Чтоб прибыль от урожая в 2,5 т/га,
перекрывала все рсходы на выращивание!
В условиях открытого
грунта, очень сложно контролировать абиотические стрессы. В условиях теплиц
/ индор фарминга, абиотические стрессовые факторы контролировать просто.
Для людей очень важно
понимать, как факторы стресса влияют на растения и другие живые существа,
чтобы мы могли принять некоторые профилактические меры.
Профилактические меры -
единственный способ защитить себя и свои поля от абиотического стресса.
Есть несколько методов,
которые люди могут использовать для уменьшения негативного воздействия
стресса на живые существа.
Существует множество различных типов
абиотических стрессоров, наиболее распространённые из них:
-
Холод
-
Жара
-
Ветер
-
Засуха
-
Град
-
Засоление почв
-
Кислотность почв
-
Щелочность почв, и
т.д.
Биотические стрессы растений
Биотический стресс - это стресс, который
возникает в результате повреждения организма другими живыми организмами,
такими как бактерии, вирусы, грибы, паразиты, полезные и вредные насекомые,
сорняки, а также культурные или местные растения.
Приведем несколько примеров распространенных
биотических стрессов...
Вред, наносимый
сорняками (дурнишник обыкновенный), как на этом поле с нутом, - это
биотический стресс!
Photo
©
Dr. Oleksii Orlov
Вред, наносимый
вредителями (огневка), как на этом растении рапса, - это биотический стресс!
Photo
©
Dr. Oleksii Orlov
Вред, наносимый
болезнями (ботритис или серая гниль клубники) - это биотический стресс!
Типы биотических стрессов, налагаемых на организм,
зависят от климата, в котором он живет, а также от способности вида
противостоять определенным стрессам. Биотический стресс остается широко
определенным термином, и те, кто его изучает, сталкиваются со многими
проблемами, такими как большая сложность контроля биотических стрессов в
экспериментальном контексте по сравнению с абиотическим стрессом.
Ущерб, причиненный различными живыми
(биотическими) и неживыми (абиотическими)факторами, может казаться очень
похожим. Даже при тщательном наблюдении точный диагноз может быть затруднен.
Например, увядание листьев на клубнике, вызванное стрессом от засухи, может
быть похоже на увядание листьев, вызванное серьезным сосудистым
заболеванием, вызванным грибком, или увяданием, вызванным действием
вредителей.
Агротехнические стрессы растений
Многие приемы агротехники вызывают стрессы у
растений. Например, внесение гербицида или завышение его нормы, или
повсходовое боронование.
Некоторые агроприемы способствуют усилению
биотических и абиотических стрессов растений.
Пример
агротехнического стресса - из-за ошибки во время внесения удобрений
(пропуск), пшеница пожелтела.
Совместное действие стрессовых факторов растений
Все стрессовые факторы действуют на растения и
часто накладываются друг на друга, и усиливают действие друг друга, поэтому
очень важно выделить тот фактор, который наносит наибольший вред.
Бочка Либиха, или
основной закон земледелия:
1 - Максимально
возможный урожай
2 - Фактический
урожай. который ограничен действием стрессового фактора, недостатком
фосфора!
Тут мы видим, что
тот
фактор, который наносит наибольший вред - это
недостаток фосфора.
Приведем несколько простых примеров совместного действия стрессовых
факторов...
Пример
совместного действия абиотических и биотических стрессовых факторов
- кукурузу побило градом (абиотический фактор). В ранки попала
грибная инфекция и растения заболели (биотический фактор). В этом
случае, если сразу после града провести опрыскивание фунгицидом, то
можно предотвратить распространение болезни.
Пример
совместного действия двух биотических стрессовых факторов - поле
подсолнечника поражено сразу двумя болезнями: фомопсисом - на фото
справа (1-й стрессовый фактор) и альтернароизом (второй стрессовый
фактор).
Всегда на растения действует множество факторов одновременно!
Три фазы реакции
растения на стрессы
Термин стресс (от англ. stress – напряжение)
введен в научный лексикон в 1936 г. для описания реакции организма на любое
сильное неблагоприятное воздействие.
Согласно учению
о стрессах, ответные реакции на стрессовое воздействие у животных и человека
имеют вид кривой, включающей три фазы («триада Селье») – тревоги, адаптации
(резистентности) и истощения. В этот период формируется неспецифическая
резистентность (адаптация), но при увеличении стрессового воздействия и
истощении защитных сил организма наступает его гибель. Основы стрессовой
теории были перенесены на физиологию растений, в результате чего в науке
появилось новое направление – стресс-физиология растений. Для них фазы
триады Селье были названы первичной индуктивной стрессовой реакцией,
адаптацией и истощением ресурсов надежности.
Способность
защищаться от неблагоприятных условий внешней среды – неотъемлемое свойство
любого живого организма. Ввиду относительной неподвижности и невозможности
избежать неблагоприятных факторов, просто переместившись в другой ареал,
растение вынуждено включать активные механизмы саморегуляции, в результате
чего происходят глубокие изменения в обмене веществ без нарушения
согласованности между отдельными функциями, что позволяет сохранять единство
организма и среды (гомеостаз).
К числу
наиболее распространенных факторов, способных вызвать у растений стресс,
относятся: экстремальные температуры (как низкие, так и высокие), недостаток
влаги (засуха), избыток воды в почве, чрезмерная засоленность почвы, низкая
или чрезмерная освещенность, влияние фитопатогенов (микроорганизмов и
грибов), ультрафиолетовая радиация, воздействие ионов тяжелых металлов,
последействие гербицидов.
Во время первой фазы
реакции на стресс – первичной индуктивной стрессовой реакции – у растения
увеличивается проницаемость мембран в результате изменения молекулярного
состава их компонентов, что приводит к закислению цитоплазмы и, как
следствие, к активации гидролаз и процессов распада полимеров. Синтез белка
тормозится, в то время как синтез стрессовых белков активизируется. Дыхание
и фотосинтез сначала усиливаются, а затем подавляются. Накапливаются
продукты распада.
Во время
второй фазы реакции на стресс
– адаптации – в растении усиливаются процессы синтеза. Происходит
стабилизация проницаемости мембран. Растение формирует минимальное
количество генеративных органов.
В третьей фазе
реакции на стресс – истощения – защитные возможности растения исчерпываются,
клеточные структуры (хлоропласты и митохондрии) разрушаются и вызывают
энергетическое истощение клетки, что приводит к физикохимическим изменениям
цитоплазмы. Как правило, это необратимый процесс, ведущий к гибели растения.
Третья фаза реакции на стресс - увядание
растений и гибель урожая. В такой фазе изменения уже необратимы,
полив или внесение удобрений уже не исправит ситуацию.
Измерение стрессов
растений
Измерение
стресса растений - это количественная оценка воздействия окружающей среды /
стрессовых факторов на здоровье растений.
Пример
измерения стресса растений - как засуха повлияла на урожай кукурузы.
В
некоторых случаях, можно просто измерить уровень стресса растения, а
внекоторых это сделать сложно или невозможно.
Пример
сильного стресса растений - пожелтение подсолнечника из-за действия
IMI-гербицидов. В данном случае урожай сильно снизился, а некоторые
поля погибли. Подсолнчник сильно снижает урожай при действии стресса
в фазу 3-4 листа, когда закладывается будующий урожай! Это пример
среднего уровня стресса.
Когда растения подвергаются
неидеальным условиям выращивания, они считаются испытывающими стресс.
Факторы стресса
могут повлиять на рост, выживаемость и урожайность. Поэтому важно оценить -
можно ли сделать что то именно сейчас для улучшения состояния растений, или
уже ничего сделать нельзя и следует уделить внимание профилактике стрессовых
факторов уже на следующий сезон.
Приведем примеры:
случай, когда можно что-то сделать и случай, когда что то сделать уже
нельзя.
Случай, когда можно что то сделать - если недостаточчно азота, и растения
испытывают стресс от недостатка азотного питания, то можно сделать листовую
подкормку карбамидом. На фото - опрыскивание подсолнечника карбамидом.
Случай, когда уже ничего не сделаешь - гибель урожая от сильного мороза и
снега в Узбекистане. Деревья не погибнут, но урожая в этом сезоне уже не
дадут.
Исследования стресса растений изучают реакцию растений на ограничения и
избыток основных абиотических факторов (свет, температура, вода и
питательные вещества), а также других стрессовых факторов, которые важны в
определенных ситуациях (например, вредителей, патогенов или загрязнителей).
Измерение
стресса растений обычно фокусируется на измерении с живых растений. Он может
включать визуальную оценку жизнеспособности растений, однако в последнее
время акцент сместился на использование инструментов и протоколов, которые
выявляют реакцию определенных процессов внутри растения (особенно
фотосинтеза, передачи сигналов растительных клеток и вторичного метаболизма
растений).
Определение оптимальных условий для роста растений, например оптимизация
использования воды в системе полива, в орошении.
Определение климатического диапазона для разных видов или подвидов
культурных растений, их сортов и гибридов.
Определение того, какие сорта и гибриды культурных растений устойчивы к тому
или иному стрессовому фактору.
Менеджмент стрессов
растений
Профилактика стрессов растений:
-
ГМО
растения, более устойчивые или толерантные к стрессам
-
контроль факторов, вызывающих
стрессы
уменьшение
последствий воздействия стрессовых факторов
-
агротехника, направленная на
уменьшение стрессов и их предотвращение
Очень
важно правильно оценивать влияние стрессовх факторов и строить
бизнес таким образом, чтобы получать прибыль. Как на данном фото -
подсолнечник выращивается в условиях стресса от сильной засухи. Хоть
урожай и не высокий, 1,5-1,8 т/га, но благодара правильной
агротехнике, планировании затрат под минимальный урожай и
правильному подбору гибридов, фермер получил хорошую прибыль!
Наибольшая урожайность возможна только в случае,
если растения выращиваются на протяжении всего вегетационного периода без
стрессов!
Photo
©
Dr.
Oleksii Orlov
Если выращивать
растения без стрессов, выращивать растения в оптимальных условиях,
можно получать учень большие урожаи и высокую прибыль.
Как, на этом поле, где пшеница дала 11 т/га!
Photo
©
Dr. Oleksii Orlov
Обращайтесь к нам для агроконсалтинга и создания прибыльного
аграрного бизнеса!
Гарантируем
качество услуг наивысшего международного уровня!
Дисклеймер
©Все
права защищены. Защита авторских прав и правила сайта
©Agricultural
Consulting Service.
Бизнес-консалтинг. Создание современного бизнеса под ключ.
Технический аудит.
Как получить дополнительную прибыль?
Консультационные услуги по сельскому хозяйству, аквакультуре,
природным ресурсам, окружающей среде, безопасной энергии в
промышленности и строительстве...
www.farming.org.ua |
|
