С.Ф. Коваль, В.П. Шаманин  "Растение в опыте"

 

Изложению методики вегетационного опыта посвящено много руководств. Это позволяет нам сосредоточить внимание на физиологических аспектах получения в нем здоровых растений и корректного воздействия на них исследуемым фактором.

Традиционно в вегетационном опыте наиболее строго следят за равенством всех условий (кроме исследуемого)у опытных и контрольного вариантов. При этом слишком часто пренебрегают общей оптимизацией условий выращивания по принципу: плохо, но, главное, одинаково! Мы забываем, что истощенные, дефицитные по минеральным элементам, поврежденные жарой или засухой растения до неузнаваемости меняют свою реакцию на любые воздействия. В нашей практике был случай, когда в результате ошибки в расчете влагоемкости 10-литровые сосуды с почвенной культурой сортов пшеницы Саратовская 29 и Минская были политы до затопления. Ошибку исправили, но за время, необходимое для испарения лишней воды из бессточных сосудов, растения начали страдать от недостатка кислорода в почве. Затопление у обоих сортов было одинаковым. Но приспособленный к условиям переувлажнения сорт Минская пострадал меньше и при последующем создании засухи (это и было предметом опыта) показал более высокую устойчивость по сравнению с Саратовской 29. Абсурдность такого результата была очевидна. Здесь в полной мере проявилось правило: беда на беду - не две беды, а три беды!

Равенство фоновых условий, установленное физическими приборами, еще не означает, что растения разных вариантов опыта воспринимают их одинаково. И это прежде всего связано со сложным характером взаимодействия экологических факторов, с той коррекцией, которую один из них вносит в чувствительность растения к иным условиям.

Рис. 5.2. Выращивание в рулонах

При моделировании засухи температура листьев в контроле бывает примерно температура воздуха. При обычном в весенние месяцы повышении температуры в теплице или вегетационном домике до 30-35°С листья контрольных растений нагреются до 33°С, а на фоне обезвоживания

-  до 39°С. Учитывая, что повышение температуры действует на растение более жестко, чем обезвоживание, надо признать наблюдаемые в таком опыте изменения результатом повреждения растений жарой, а не водным дефицитом. Кондиционирование или даже обычный поток воздуха от вентилятора могут уровнять температуру листьев во всех вариантах и тем самым привести условия в соответствие с замыслом экспериментатора.

В соответствии с законом Либиха недостаток какого-либо одного фактора препятствует использованию растением избыточного количества других экологических факторов. Поэтому растение реагирует не столько на абсолютный уровень того или иного фактора, сколько на его соотношение с другими. Так, одна и та же концентрация азота воспринимается различно в зависимости не только от наличия других элементов питания, но и от освещения. При ослаблении светового потока прежний оптимальный уровень содержания азота становится токсичным.

недостаток ассимилятов дня связывания аммиака приводит к отравлению им растения. При усилении же света, напротив, следует повышать концентрацию азота в корнеобитаемой среде, чтобы растение могло реализовать для синтеза белков избыточное количество продуктов фотосинтеза. Аналогичным образом связаны уровень азотного питания и водоснабжение. Детальный анализ этих физиологических механизмов был дан И .А. Куперманом [1969].

При постановке опытов в зимний сезон лимитирующим фактором обычно является свет (даже при искусственном досвечивании). Детальное описание светокультуры растений дано в руководствах [Тихомиров и др., 1991; Лисовский, Долгушев, 1986; Леман, 1976], к которым авторы и отсылают читателей. Недостаток света можно в значительной степени компенсировать понижением температуры - круглосуточно (на 5° С) или только в ночные часы (на 5-8° С). Физиологически такая компенсация основана на сокращении затрат продуктов фотосинтеза на дыхание, которое в оптимуме поглощает больше фотоассимилятов, чем ростовые процессы [Куперман, Хитрово, 1976]. При снижении температуры эти расходы сокращаются (в 2 раза на каждые 10° С). В итоге повышается чистая продуктивность фотосинтеза, как это имело бы место при усилении светового потока. Другой эффект от пониженных температур состоит в замедлении роста и расхода метаболитов на новообразование органов. Кратковременное торможение роста при ночном охлаждении уменьшает расход углеводов на чрезмерное удлинение клеток, усиливает ксерофитизацию листьев, повышает содержание белка на единицу сырого веса органов. Отсутствие суточных колебаний температуры почти неизбежно приводит к удлинению междоузлий и листьев, усилению транспирации, снижению водоудерживающей способности тканей и, как следствие, к слабой устойчивости растения к различным неблагоприятным факторам. Поэтому суточные колебания температуры воздуха (до 10°С), даже при круглосуточном освещении, благот ворно влияет на все растения, не исключая и такие теплолюбивые, как огурцы и кукуруза. Тем более это справедливо при чередовании освещения с темными периодами. Отсутствие суточных колебаний температуры или повышение средней температуры воздуха до 27-30° С, в свою очередь, можно компенсировать усилением светового потока до насыщения фотосинтеза и обеспечения его продуктами расходов на рост и дыхание.

Те же эффекты (торможения роста, ксерофитизацию и более плотный габитус растения) можно в какой-то степени получить снижением влажности воздуха. Поэтому во всех случаях, когда это не противоречит замыслу опыта, следует избегать высокой (> 70%) влажности воздуха и, конечно, не создавать ее преднамеренно. Вредным последствием высокой влажности является снижение транспирации, что приводит к перегреву листьев и ослаблению поглощения азота корнями.