Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сельскохозяйственная экология. Учебное пособие
.pdf
менее половины длины семени; у ячменя и овса – нормально развитые корешки или
один главный корешок размером не менее длины семени;
К невсхожим семенам относят:
-набухшие семена, которые к моменту окончательного подсчета всхожести не
проросли, но имеют здоровый вид и при надавливании пинцетом не
раздавливаются;
-загнившие семена — с мягким разложившимся эндоспермом, с загнившим
зародышем и семядолями, с почерневшим зародышем, с частично или полностью
загнившими корешками;
-твердые семена, которые к установленному сроку определения всхожести
остались не набухшими и не изменили внешнего вида;
-ненормально проросшие семена: с уродливыми ростками или корешками;
-семена, у которых при наличии ростка отсутствуют корешки;
-семена, имеющие водянистые или нитевидные корешки без волосков;
-семена, имеющие корешки со вздутиями и ко времени подсчета всхожести не
развившие дополнительных корешков;
-семена, проростки, корешки или ростки которых имеют трещины и перехваты,
достигающие проводящих тканей;
-семена, проростки которых имеют ненормально увеличенные семядоли и
укороченные корешки;
Параллельно с определением лабораторной всхожести на 7 сутки измеряют
биометрию проростков по средним показателям длины зародышевого корня,
ростков проросших семян. При проращивании семян злаковых зерновых культур
учитываются самые длинные корни.
По результатам исследований определяются средне-эффективные фактор, при
которых наблюдается увеличение длины растений.
Ход работы: В чашки Петри помещаю фильтровальную бумагу. Затем приливают
5 мл воды и раскладывают семена культур. Одну повторность помещают в темноту,
а вторую - в хорошо освещаемое место. Через 3 дня определяют энергию
прорастания и через 7 суток лабораторную всхожесть.
Сделать выводы о действие света на рост и развитие растений
Контрольные вопросы:
1. Цель и задачи экологии растений
2. Характеристика света как экологического фактора
3. Типы растений по отношению к свету
4. Понятие фотопериодизма
5. Растение и растительный покров как оптическая система
6. Что такое энергия прорастание и Практическая всхожесть
131
Темы рефератов: 1. Свет как экологический фактор. Экологические группы
растений по отношению к свету
2. Приспособление растений к высоким и низким температурам
3. Механизмы адаптации растений и агросистем к абиотическим
повреждающим воздействием
Лабораторная работа 4
Тема: «Влияние температуры на прорастание и начальное развитие культур»
Цель работы: Изучить действие максимальной, минимальной и оптимальной
температур на прорастание и начальное развитие озимой ржи, ячменя и огурца.
Задачи: выявить влияние различных температур на энергию прорастание и
лабораторную всхожесть семян; определить влияние различных температур на
биометрию проростков и корней
Материалы и оборудование: семена ячменя и огурца, озимой ржи,
дистиллированная вода, фильтровальная бумага, растильни
Вводные пояснения: Тепло- важнейший экологический фактор и одно из
необходимых условий существований растений. Количество тепла, аккумулируемое
землей, прежде всего зависит от лучистой энергии Солнца и ее трансформации на
пути к Земле
Температура- один из важнейших лимитирующих факторов, определяющих
географическое распространение и продуктивность растений.
Зональность оказывает решающее влияние на ход важнейших физиологических
процессов у растений. Разумеется, отдельные виды и сорта одних зон
приспосабливаются к экологическим условиям других зон. Однако приспособления
эти не безграничны, так как физиологические и биохимические процессы в
растениях нормально идут лишь в определенных температурных границах.
Оптимальным тепловым режимом считается такой, при котором в течение всей
жизни, особенно в период роста и развития, количество и продолжительность тепла
наилучшим образом обеспечивают ход всех физиологических и биохимических
процессов в данном растении при данных условиях.
Минимальный тепловой режим представляет собой тот минимальный срок
продолжительности и количества тепла, за пределами которого жизнь растения в
данных условиях уже невозможна из-за недостатка тепла.
132
Верхняя граница количества и продолжительности тепла, за пределами которой
растение погибает от высокой температуры, называется максимумом теплового
режима.
Ход работы: В растильни помещаю фильтровальную бумагу. Затем приливают
50 мл воды и раскладывают семена культур. Через 3 дня определяют энергию
прорастания и через 7 суток лабораторную всхожесть. Помещают одну повторность
при температуре 8-100С, а вторую при температуре 20-22 0С, третью при
температуре 30-35 0С
Сделать выводы о влияние температуры на прорастание и начальное развитие
культур.
Контрольные вопросы:
1. Характеристика тепла как экологического фактора
2. Тепловой режим растений. Причины гибели растений от низких и высоких
температур.
3. Термоустойчивость и устойчивость к низким температурам.
4. Температура тела растений при низких и высоких температурах.
5. Высокие и низкие температуры в жизни растений
Темы рефератов: 1. Влияние температур на интенсивность развитие и
продуктивность растений
2. Жизненные формы растений как отражение
термического режима природных зон мира.
Лабораторная работа 5
Тема : «Действие низких температур в зоне корней на состояние растений»
Цель работы: выявить действие низких температур в зоне корней на состояние
растений.
Задача: выявить изменения в зоне корней в результате действия низких
температур
Материалы и оборудование: семена озимой ржи и огурца, дистиллированная
вода, стаканчики с песком.
Вводные пояснения: Растения от низких температур погибают в результате
образование в межклетниках льда, который при расширении вызывает сдавливание
133
клетки, в результате чего происходит повреждение внутриклеточных структуру.
Вода вытекает из них и происходит отмирание тканей и органов.
Фактором, сдерживающим это является- закаливание растений.
Механическое закаливание: накопление в клетки растений сахаров, водо-
растворимых аминокислот, биоколлоидов; увеличение доли связанной воды и
уменьшение свободной доли воды формирование адаптивного
(приспособительного) ответа растений на низкие температуры. Изменение свойств в
сторону повышения ее вязкости и устойчивости ее к низким температурам, при
предварительной выдержке проростков в режиме низких температур.
Ход работы: Высевают семена озимой ржи и огурца в песок. Через три дня
подсчитывают энергию прорастания, а на седьмые сутки лабораторную всхожесть.
Затем помещают одну повторность проросших семян в холодную воду и
наблюдают за состоянием растений. Делают соответствующие выводы.
Сделать вывод о действие низких температур в зоне корней на состояние
растений
Контрольные вопросы: 1. Теплообмен у растений
2. Тепло как экологический фактор
3. Температура окружающей среды, ее роль в распространении растений по
земной поверхности
4. Гомойотермные и пойкилотермные организмы
5. Типы растений по отношению к теплу.
Темы рефератов: 1. Потребление воды растениями и способы снижения потери
воды. Гомойогидриты и пойкилогидриты.
2. Растения, животные и микроорганизмы как условия и ресурсы.
3. Абиотические и биотические факторы, вызывающие стресс у растений
Лабораторная работа 6
Тема: «Влияние на растения избыток влаги»
Цель работы: выявить действие переувлажнения на энергию прорастание и
лабораторную всхожесть овса посевного и яровой пшеницы.
134
Задачи: определить энергию прорастания овса посевного и яровой пшеницы;
определить лабораторную всхожесть овса посевного и яровой пшеницы
Материалы и оборудование: семена овса и яровой пшеницы,
дистиллированная вода, стаканчики с песком
Вводные пояснения:
Избыток влаги в почве вреден для большинства сельскохозяйственных культур.
Постоянно он наблюдается на заболоченных почвах и временно на пониженных
местах пашни или лугах отмечается застаивание воды в виде долго не просыхающих
луж. При нарушении поливных норм на орошаемых полях также происходит
повреждение растений от вымокания. Вред от избытка воды в почве заключается в
том, что доступ воздуха к корням растений затрудняется (гипоксия) или совсем
прекращается (аноксия).
Кроме того, при длительном избытке воды в почве прекращаются нормальные
аэробные окислительные микробиологические процессы и развиваются анаэробные
процессы, преимущественно масляно-кислое и другие виды брожения. В результате
в такой почве накапливаются диоксид углерода, органические кислоты, а также
восстановленные соединения- органические и неорганические (соли, закиси железа
и др), многие из которых ядовиты для корней растений. Большинство культурных
растений может развиваться на заболоченных почвах только после их мелиорации,
обеспечивающей отвод поверхностных и снижение уровня подпочвенных вод,
нормальное поступление кислорода в корнеобитаемый слой почвы.
Как правило, длительное застаивание воды приводит к гибели культурных
растений, изреживанию посевов. Но и непродолжительное застаивание воды, сильно
повреждая и задерживая рост возделываемых растений, способствует развитию
сорной растительности на вымочках.
Зерна пшеницы, ячменя и других культур, попав в переувлажненную почву,
плохо и долго всходят, что связано с недостатком кислорода для их прорастания.
Такие растения задерживаются в росте, снижают продуктивность. От временного
избыточного увлажнения (затопления) растения страдают и в последующие
периоды онтогенеза, особенно в критическую фазу- выход в трубку- колошение для
колосовых, выметывание для метельчатых злаков. Многие виды растений
приспособились к произрастанию на заболоченных или затопляемых почвах.
Устойчивость растений к затоплению зависит от активности ферментов
антиоксидантной системы растений (каталазы, суперксиддисмутазы,
аскорбатпероксидазы, общей пероксидазы и др.), обеспеченности растений
растворимыми углеводами и крахмалом, темпов их расходования в период стресса.
135
Устойчивость к переувлажнению (к гипо- и аноксии) определяется у растений
комплексом как анатомо-морфологических, так и физиолого-биохимических
адаптаций. У риса и болотных растений сильно развиты межклетники и целые
воздухоносные полости (аэренхима) в корнях, находящихся в сообщении с такими
же полостями стеблей и листьев, чем и обеспечивается сохранение достаточно
высокого уровня кислорода благодаря его транспорту из надземных частей в корни.
При переувлажнении почвы происходит образование дополнительных корней у
хлебных злаков, кукурузы и других сельскохозяйственных растений. Физиологобиохимические адаптации к существованию при пониженной концентрации
кислорода связаны главным образом с процессом дыхания.
Ход работы: Высевают семена овса и яровой пшеницы в песок. В одной
повторности проводят избыточное переувлажнение, а второй оставляют вариант с
оптимальным увлажнением. Через три дня подсчитывают энергию прорастания, а на
седьмые сутки лабораторную всхожесть. Делают соответствующие выводы.
Сделать выводы о влияние на растения избыток влаги
Контрольные вопросы: 1. Закон компенсации факторов
2. Типы растений по отношению к водному режиму
3. Влагообеспеченность и потребность к воде
4. Экологическое значение гидратуры окружающей среды
Темы рефератов: 1. Экологическое значение воды
2. Формы воды в растениях и в почве механизм поглощение воды корнями
растений.
3. Роль растений в круговороте веществ и потоке энергии.
Лабораторная работа 7
Тема: «Действие различных концентраций солей (NaCl) на начальные этапы
развития сельскохозяйственных культур»
Цель работы: выявить действие различной концентраций солевой вытяжки на
энергию прорастание и лабораторную всхожесть овса посевного, ячменя и ярового
рапса.
136
Задачи: определить энергию прорастания овса посевного, ячменя и ярового
рапса; определить лабораторную всхожесть овса посевного, ячменя и ярового рапса
Материалы и оборудование: семена овса, пшеница и ячменя,
дистиллированная вода, солевые вытяжки, чашки Петри
Вводные пояснения: Солеустойчивость растений является актуальной для
растениеводства проблемой в связи с необходимостью эффективного использования
засоленных почв и орошаемых земель с признаками вторичного засоления, морских
и минерализованных вод для орошения. Растения приспосабливаются не вообще к
засолению, а к отдельному типу солевого состава почвы. Засоление связано главным
образом с повышенным содержанием натрия в почве. В зависимости от
преимущественного накопления отдельных солей натрия засоление может быть
сульфатным, хлоридным, содовым или смешанным.
Проблема солеустойчивости растений решается на многих направлениях:
физиологическом, биохимическом, экологическом, генетическом и селекционном.
Устойчивость к засолению формируется как приспособительная реакция в
процессе онтогенеза, обусловленная всей предыдущей эволюционной историей
организма. У некоторых растений выработались различные приспособительные
структуры, определяющие возможность произрастания их в засоленной среде. Это
группа галофитных растений, отличающихся друг от друга по своим анатомическим
и физиологическим свойствам.
Среди галофитов выделяют три основные группы.
Э у г а л о ф и т ы (солянки). Это «соленакапливающие» рас-
тения с мясистыми стеблями и листьями.
К р и н о г а л о ф и т ы. Это «солевыделяющие» растения.
Г л и к о г а л о ф и т ы . Это «соленепроницаемые» растения.
Перечисленные группы растений хорошо растут и развиваются на почвах с
высоким содержанием солей.
Основная группа сельскохозяйственных растений относится к гликофитам.
Гликофиты — растения незасоленных почв и пресных водоемов, обладающих
сравнительно ограниченной приспособленностью к засолению в процессе
индивидуального развития.
Значительный избыток солей в почве может привести гликофитов к гибели,
особенно при засолении в фазы активного роста и цветения. Приспособление
гликофитов к засолению осуществляется многими способами, но наиболее важными
из них являются осморегуляция органов и целостного организма и регуляция
потоков засоляющих ионов, их накопление, распределение и выведение.
137
Нарушения водно-солевого обмена, процессы его регуляции касаются в
первую очередь корней, а затем продолжаются в стеблях и листьях, проходят на
всех уровнях структуры растений, затрагивая и репродуктивные органы.
Большинство культурных растений слабоустойчивы или совсем неустойчивы
к засолению — высокие концентрации ионов натрия и хлора изменяют их
осмотические свойства, приводят к разрушению цитоплазматических мембран,
снижают активность ферментных систем, связанных с мембранами, а это, в свою
очередь, снижает фото- и окислительное фосфорилирование, следовательно,
энергетический процесс нарушается. Одним из показателей галорезистентности
растений может служить степень «непропускания» ионов натрия в клетки корня или
в надземные органы растения. Засоленность ведет к нарушению белкового обмена,
вызывая интенсивное накопление свободных аминокислот, в том числе пролина, и
способствует образованию токсичных продуктов, таких, как кадаверин, путресцин
(аналоги трупного яда) и аммиак, образующийся при дезаминировании
аминокислот.
Большое влияние засоление оказывает на поглощение корнями растений
других, помимо засоляющих, ионов. У разных видов растений наблюдается, как
правило, торможение поглощения многих элементов минерального питания. При
этом отмечают, что при засолении не только тормозится поглощение нитратов, фосфора, кальция, калия и других необходимых элементов, но в еще большей степени
— их транспорт в надземные органы и метаболическое использование.
Наряду с ограничением поглощения, передвижения и метаболизма элементов
минерального питания наблюдается и изменение в распределении и локализации их
по органам.
Засоление приводит к созданию в почве низкого (резко отрицательного)
водного потенциала, поэтому поступление воды в растение сильно затруднено.
Одной из ответных реакций растений на засоление среды является изменение
осмотического потенциала клеток. Повышение осмотического потенциала клеточного сока растения — адаптивный ответ на засоление. Благодаря повышенному
осмотическому потенциалу растения могут противостоять внешнему высокому
осмотическому давлению солевого раствора.
Солевой стресс вызывает значительную реакцию обезвоживания растений,
начинающуюся почти мгновенно, что, возможно, является и сигналом к процессам
адаптации, стресс-толерантности. Одной из причин ухудшения снабжения растений
водой при солевом стрессе (100—150 мМ NaCl) может быть снижение
гидравлической проводимости мембран клеток коры корня, что, вероятно, является
138
результатом повышения концентрации активных форм кислорода. Усиленное
образование активных форм кислорода в растительной клетке — одна из ранних
реакций растений на действие засоления.
Рост растений при засолении лимитируется в основном тремя факторами:
нарушением водного баланса, затрудняющего водоснабжение целостного растения
и, следовательно, работу механизмов саморегуляции; нарушением ионного
равновесия во внешней среде, что приводит к изменению в поглощении и
транспорте ионов в растении; специфическим ионным стрессом или солевой
токсичностью, обусловленными высоким содержанием ионов в растениях. Эти
факторы действуют одновременно, и среди них трудно выделить основной.
Эффективны не только высокие, стрессовые концентрации (100—200 мМ), но и
очень низкие, до-пороговые концентрации соли (10—20 мМ NaCl), по крайней мере
в отношении корня.
К солеустойчивым растениям можно отнести ячмень, горчицу, клевер,
капусту, сахарную свеклу, шпинат, из древесных — облепиху;
к среднеустойчивым — овес, просо, кукурузу, подсолнечник, рожь, люцерну,
картофель, лук, морковь, томат, виноград;
к слабоустойчивым — пшеницу, сорго, гречиху, лен, редьку, фасоль, огурец,
яблоню, вишню, персик, лимон.
Ответная реакция растений на засоленность среды выражается в проявлении
некроза краев листьев, а в дальнейшем в подсыхании и сбрасывании листьев
сначала нижних, а затем и средних ярусов, а также завязей.
Повышение солеустойчивости растений — фактор получения стабильных
урожаев сельскохозяйственных культур. Вместе с тем физиологически
обоснованных приемов повышения устойчивости культурных растений к соли мало.
Методы по увеличению устойчивости к засолению путем модификации
состава питательной среды наиболее многочисленны и перспективны. При
повышении уровня минерального питания в среде снижается торможение
поглощения необходимых элементов и заметно уменьшается накопление
засоляющих ионов. Однако не все культуры становятся более устойчивыми.
Быстрота наложения солевого стресса является одним из повреждающих
факторов, а всякое замедление или временное ослабление воздействия представляет
собой, по существу, дополнительные возможности для выживания растений в этих
экстремальных условиях.
Одним из наиболее реальных способов снижения токсичного действия
высоких концентраций минеральных солей на растения является подбор наилучших
139
соотношений между ионами Са, Na, К, нитратов и др.
Солеустойчивость растений можно определить прямыми и косвенными
методами. Прямые — выращивание растений в засоленной среде с учетом энергии
прорастания семян по проценту всхожести и т. д. Косвенные (лабораторные) —
определение скорости открывания устьиц и степени выцветания хлорофилла в
солевом растворе, по содержанию альбуминов в зеленых листьях и др.
В сельскохозяйственном производстве основным методом борьбы с
засолением являются мелиорация засоленных почв, создание надежного дренажа и
промывка почв после уборки урожая, химическая мелиорация, в том числе
гипсование почв.
Ход работы: В чашку Петри помещают фильтровальную бумагу.
Раскладывают семена культур. Готовят солевую вытяжку соответствующей
концентрации.
Исследуемые концентрации соли NaCl (варианты опыта):
-10 ПДК;
-1ПДК;
-0,1 ПДК;
-0,01 ПДК.
Контролем служил вариант с дистиллированной водой.
Пример 1) Расчет массовой доли соли:
М=(NaCl)= 58 г/моль
W(Na)= 23:58=0,39=39%
2) Расчет количества соли для приготовления раствора 10 ПДК (390 мг/л)
390 мг- 39 %
х - 100%
Контроль
1%-1г соли –100г воды
3% -3 г соли
5% 5 г соли
Сделать вывод о действие различных концентраций солей (NaCl) на начальный
этапы развития сельскохозяйственных культур
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]