Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

В настоящее время в мире засоление почвы является основным фактором деградации почвы, угрожающим экосистемам местности. В аридных и семиаридных зонах засоление считается одним из глобальных проблем при сельскохозяйственном производстве, продовольственной безопасности и стабильности. В мире 33 % земли уже подвержены деградации, и этот процесс продолжается, что вызывает большие проблемы при производстве сельскохозяйственной продукции. Засоление в контексте продовольственной безопасности является очень опасной угрозой для человечества. Эта проблема касается большинства стран мира. Больше всего страдают от засоления Центральная Азия и Африка, хотя засоление почвы наблюдается на всех континентах. Ущерб от засоления почвы в мире составляет примерно 27 млрд долл. При этом засоление почвы ухудшает все свойства и режимов почвы, снижает ее плодородие. Поэтому изучение засоления почвы с точки зрения снижения его отрицательного действия на почву и растения, а также улучшение солевого режима почвы имеет большое значение.

В Узбекистане, в частности, Бухарском оазисе основной культурой считается хлопчатник, который в большинстве случаев возделывается в почвах с разными степенями и типами засоления. Повышенное содержание солей, нарушив физиологические процессы в растениях, ухудшает их рост и развитие, что приводит к снижению урожая хлопчатника.

Важным физиологическим показателем хлопчатника, чувствительного к засолению почвы, являются формы воды в листьях хлопчатника. По данным некоторых авторов, засоление почвы отрицательно действует на содержание разных форм воды в листьях, связанного хлорофилла, альбуминов и дефицита остаточной воды. При среднезасоленности почвы во всех изученных сортах хлопчатника отмечено изменение некоторых физиологических показателей. На засоленных почвах наблюдалось повышение всех изученных показателей [1, 2]. Отмечено, что показатели адаптации изменяются в различной степени в пределах разных сортов хлопчатника. Интенсивность водообмена в сортах хлопчатника зависела от степени засоления почвы. При этом существенно изменилось соотношение общей, метаболической и связанной воды в листьях. В условиях засоленных почв увеличивалось количество общей и связанной воды, снижалось количество метаболической. В то же время возрастало значение дефицита остаточной воды в листьях хлопчатника [3]. Рост и деятельность листьев зависит от различных факторов, и среди них важным считается применение минеральных удобрений [4]. При возделывании хлопчатника в Узбекистане, в том числе в Бухарском оазисе, важную роль играет внесение азотных удобрений. Применение азотных удобрений служит для улучшения физиологических процессов, протекающих в листьях хлопчатника и повышения его урожайности [5].

Целью исследования является изучение влияния норм азотных удобрений на некоторые физиологические показатели хлопчатника на орошаемых лугово-аллювиальных почвах с разными степенями засоления в условиях Бухарской области.

Материалы и методы исследования

Полевые опыты были заложены в орошаемых лугово-аллювиальных почвах, с разными степенями засоления, массива «Узбекистан» Жандарского района Бухарской области. Полевой опыт состоит из 8 вариантов в 4 повторностях. Первый вариант был контрольным без внесения удобрений, второй – фоновым, где вносились 175 кг/га фосфора и 125 кг/га калия удобрений. В остальных вариантах изучали разные нормы азотных удобрений с интервалом 50 кг/га от 100 кг/га до 350 кг/га. В опыте физиологические процессы изучались на растениях сорта хлопчатника Бухоро-6. Формы воды в листьях хлопчатника определялись на рефрактометре и высушиванием в сушильном шкафу, сухое вещество – высушиванием при температуре 105 °C. Полевой опыт проводился по общепринятым методикам в почвах с разными степенями засоления (незасоленная, слабо, средне, сильнозасоленная), где изучалось влияние норм и доз азотных удобрений на формы воды в листьях хлопчатника и накопление сухого вещества в растениях. Определение этих параметров осуществлялось в фенологических фазах бутонизации и цветения.

Результаты исследования и их обсуждение

Повышение содержания водорастворимых солей в почве способствовало снижению общего содержания воды в листьях растений хлопчатника, тогда как внесение азотных удобрений – повышению. Так, если в незасоленных лугово-аллювиальных почвах в фазе бутонизации хлопчатника общее содержание воды в листьях растений хлопчатника в контрольном варианте без внесения удобрений было 62,3 % от сырой массы, а в фоновом варианте P175K125 – 65,2 %, то в вариантах с применением азотных удобрений – 67,1–72,0 %, в зависимости от дозы азота удобрений (рис. 1).

В слабозасоленных лугово-аллювиальных почвах эти показатели были 47,6; 50,1 и 47,4–49,2 % соответственно. В средне- и сильнозасоленных почвах общее содержание воды в листьях хлопчатника было значительно ниже по сравнению с показателями хлопчатника, возделываемого в незасоленной почве.

Содержание связанной воды в листьях растений изменилось в зависимости от засоленности почвы и применения азотных удобрений. С увеличением нормы азота удобрений повышалось содержание свободной воды. Так, если в варианте, где применялось азотное удобрение в норме 100 кг/га, содержание свободной воды было 47,1 %, то в варианте с внесением азота удобрений в норме 150 кг/га – 49,5 %, а в вариантах, где применялись азотные удобрения от 200 кг/га до 350 кг/га, – 46,1–49,4 %. Эти показатели выше, чем в контрольном и фоновом вариантах.

С усилением засоления почвы эти показатели были ещё ниже. Повышенное и высокое содержание водорастворимых солей в почве повлияло на содержание свободной воды в листьях хлопчатника.

Рис. 1. Содержание разных форм воды в листьях хлопчатника в фазе бутонизации (в % от сырой массы)

Засоление почвы способствовало снижению содержания связанной воды в листьях хлопчатника. Внесение азотных удобрений, особенно в высоких дозах, повышало содержание связанной воды в листьях растений. Так, если в среднезасоленных почвах в контроле без внесения удобрений содержание общесвязанной воды в листьях хлопчатника было 13,0 %, а в фоновом (Р175К125) варианте – 12,9 %, то в вариантах с внесением азотных удобрений в нормах 100–350 кг/га – 17,4–20,7 %.

В фазе цветения хлопчатника тоже была установлена взаимосвязь между содержанием разных форм воды в листьях хлопчатника и применением азотных удобрений, а также засолением почвы. Так, если на незасоленных лугово-аллювиальных почвах, в контрольном варианте, где растение растет и накапливает урожай только за счет почвенных естественных запасов питательных веществ, общее количество воды в листьях хлопчатника составило 65,4 %, то в варианте, где было внесено 250 кг/га азота удобрений – 74,5 %. В сильнозасоленных почвах эти показатели были 58,2 и 66,9 % соответственно, где эффект азотных удобрений немного снизился (таблица).

Степень засоления почвы и внесение азотных удобрений, а также их нормы существенно повлияли на накопление сухого вещества, как в отдельных органах, так и в целом растении.

По сравнению с незасоленной лугово-аллювиальной почвой в засоленных накопление сухого вещества в отдельных органах и, следовательно, в целом растении замедлялось. С увеличением степени засоления почвы масса накопленного сухого вещества снижалась. Вместе с этим внесение азотных удобрений положительно влияло на общее содержание сухого вещества в разных органах хлопчатника сорта Бухоро-6.

На накопление сухого вещества существенно влияет засоление почвы. Так, если, в незасоленных почвах в фазе 2–3 листьев в контрольном варианте масса сухого вещества целого растения составило 0,21 г, а в фоновом варианте (Р175К125) – 0,32 г, то в вариантах, где на фоне Р175К125 применялись азотные удобрения в дозах 100–350 кг/га, этот показатель колебался в пределах от 0,42 г до 0,72 (рис. 2).

На слабозасоленных орошаемых лугово-аллювиальных почвах эти показатели были 0,17; 0,22; 0,28–0,38 г соответственно, в среднезасоленных – 0,16; 0,20; 0,23–0,30, в сильнозасоленных – 0,14; 0,16; 0,18–0,27 г соответственно (рис. 3–5). Следовательно, засоление почвы сильно снижает массу сухого вещества в фазе 2–3 настоящих листочков хлопчатника, что связано со снижением физиологических процессов, в том числе фотосинтеза, в листьях хлопчатника при повышенном и высоком содержании водорастворимых солей в почве. Азотное удобрение во всех случаях засоления в пределах опытов положительно влияло на массу сухого вещества одного растения в самом начале вегетации хлопчатника.

Такие же закономерности наблюдались в конце вегетации. В незасоленных почвах количество сухого вещества было больше, чем в засоленных, что наблюдалось во всех органах хлопчатника и по целому растению.

Содержание форм воды в листьях растений в фазе цветения хлопчатника, в % от сырой массы

Рис. 2. Влияние норм азотных удобрений на массу сухого вещества отдельных органов и целого растения хлопчатника в условиях незасоленных лугово-аллювиальных почв

Рис. 3. Влияние норм азотных удобрений на массу сухого вещества отдельных органов и одного растения хлопчатника в условиях слабозасоленных орошаемых лугово-аллювиальных почв

Так, если в незасоленных почвах масса сухого вещества в одном растении в контрольном варианте была 83,2 % г, а в фоновом варианте 92,1 г, то в вариантах, где азотные удобрения применялись в дозах от 100 до 350 кг/га, этот показатель составил в зависимости от дозы азота удобрений 99,8–122 г. Применение азотных удобрений увеличивало массу сухого вещества коробочки, от которой непосредственно зависит урожай хлопка-сырца. Незначительное засоление в слабозасоленных лугово-аллювиальных почвах отрицательно сказалось на накоплении сухого вещества в различных органах растений и целого растения.

Так, если в слабозасоленных лугово-аллювиальных почвах масса сухого вещества одного растения была 82,4 г в контроле, 90,4 г в фоновом варианте, то в вариантах с применением различных норм азотных удобрений – 96,6–120,1 г (рис. 3).

Рис. 4. Влияние норм азотных удобрений на массу сухого вещества отдельных органов и одного растения хлопчатника в условиях среднезасоленных орошаемых лугово-аллювиальных почв, г

Рис. 5. Влияние норм азотных удобрений на массу сухого вещества отдельных органов и одного растения хлопчатника в условиях сильнозасоленных орошаемых лугово-аллювиальных почв, г

В среднезасоленных и сильнозасоленных почвах накопление сухого вещества в органах хлопчатника и в целом растении шло низкими темпами и показатели были невысокие (рис. 4 и 5). Все это свидетельствует о снижении интенсивности фотосинтеза в листьях хлопчатника при повышенном содержании водорастворимых солей в почве, что отрицательно действует на урожайность хлопчатника.

Заключение

Таким образом, в условиях лугово-аллювиальных почв, с разными степенями засоления, Жандарского района Бухарской области Узбекистана азотные удобрения в нормах от 100 до 350 кг/га существенно влияют на активность физиологических процессов в листьях хлопчатника. При этом азотные удобрения увеличивают содержание общей, свободной и связанной воды в листьях растений и накопление сухого вещества в разных органах хлопчатника и в целом растении. Водорастворимые соли в повышенных концентрациях снижают содержание разных форм воды в листьях хлопчатника и сухого вещества в органах растений, что свидетельствует о снижении активности физиологических процессов.