Особенности формирования корневой системы у некоторых кормовых полукустарниковых и кустарниковых галофитов в предгорной пустыне Узбекистана

Особенности формирования корневой системы у некоторых кормовых полукустарниковых и кустарниковых галофитов в предгорной пустыне Узбекистана

Автор: Шамсутдинова Э.З., Шамсутдинов Н.З., Савченко И.В., Старшинова О.А., Агафонов В.И., Шамсутдинов З.Ш.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Нетрадиционные кормовые культуры

Статья в выпуске: 1 т.57, 2022 года.

Бесплатный доступ

Отличительные особенности галофитов как кормовых растений - высокая питательная ценность, стабильная сбалансированность корма по питательным веществам по сезонам года, особенно в критические периоды пастбищного содержания животных (осенью и зимой), достаточно высокое содержание незаменимых аминокислот. Кормовые галофитные полукустарники (кохия простертая, солянка восточная), кустарники (саксаул черный, солянка малолистная) в условиях ксеротермической среды среднеазиатской пустыни характеризуются высокой и устойчивой кормовой продуктивностью. Их способность успешно осуществлять полный жизненный цикл в этих условиях реализуется за счет структурных и физиолого-биологических приспособлений. Корневая система играет центральную роль в формировании урожая у культурных растений и в настоящее время рассматриваются как ключевой фактор второй «зеленой революции». Знание характера формирования корневой системы кустарников и полукустарников семейства Маревые ( Chenopodiaceae ) в условиях предгорной пустыни, в частности скорости роста, глубины проникновения в почву, очень важно не только для познания этих галофитных жизненных форм растений, но и для правильного размещения посевов в аридных зонах. Мы сравнили особенности формирования корневой системы у кустарниковых галофитов - саксаула черного Haloxylon aphyllum (Minkw.) Iljin, солянки малолистной Aellenia subaphylla (С.А. Меу) Aellen и полукустарниковых галофитов - солянки восточной Salsola orientalis S.G. Gmel., кохии простертой Kochia prostrata (L.) Schrad., чтобы выявить их экологическую роль в условиях зоны среднеазиатской предгорной пустыни (Нишанская степь, Кашкадарьинская область, Республика Узбекистан, 2015-2020 годы) у растений 1-го и 5-го года жизни. В процессе эволюции и естественного отбора, формирования более совершенных адаптивных свойств и повышенных продукционных функций у галофитов семейства Маревые важное значение имело развитие мощной и глубоко проникающей в почву корневой системы универсального типа. Показано, что для кохии простертой, солянки восточной, саксаула черного и солянки малолистной характерна высокая скорость роста и развития корневой системы. В 1-й год жизни корневые системы кустарников саксаула черного проникают в почву на глубину до 235 см, солянки малолистной - до 150 см, полукустарников солянки восточной - до 200 см, кохии простертой - до 215-295 см, достигая в 5-летнем возрасте у саксаула черного 1240 см, солянки малолистной - 600 см, солянки восточной - 550 см, кохии простертой - 580 см, что превышает в 1-й год высоту надземной части в 4-4,5 раза, в 5-летнем возрасте - в 6 раз. Способностью к быстрому росту и формированию специфической структуры корневой системы обеспечивается постоянство поглощения воды корнями в условиях засухи и дефицита влаги. На глубину проникновения корневой системы растений разных жизненных форм (кустарники, полукустарники) сильное влияние оказывают водно-физические свойства эдафической среды. В условиях постоянного дефицита почвенной влаги корневая система стремится постоянно углубляться в почвенно-грунтовую среду, пробивая плотные, сцементированные слои почвы. По нашему мнению, полукустарниковым и кустарниковым галофитам присуща способность выполнять функцию так называемого гидравлического лифта, когда растение не только поднимает воду корнями, но и выделяет ее в более сухие горизонты почвы, где этой водой могут воспользоваться растения с неглубокой корневой системой.

Еще

Кормовые галофиты, кустарники, полукустарники, salsola orientalis s.g. gmel, кейреук, kochia prostrata l, кохия простертая, aellenia subaphylla (с.а. меу) aellen, солянка малолистная, haloxylon aphyllum (minkw.) iljin, саксаул черный, корневая система, морфология, гидравлический лифт

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/142234466

IDR: 142234466

Список литературы Особенности формирования корневой системы у некоторых кормовых полукустарниковых и кустарниковых галофитов в предгорной пустыне Узбекистана

  • Нечаева Н.Т., Николаев В.Н. Химический состав, питательность и биологическая полноценность пастбищных кормов подгорной равнины Туркменистана. Ашхабад, 1985.
  • Barret-Lennard E.G., Malcolm C.V. Saltland Pastures in Australia: a practical guide. Bulletin 4312. Dept. ofAgriculture. WesternAustralia. SouthPerth, 1995.
  • Нечаева Н.Т., Василевская В.К., Антонова К.Г. Жизненные формы растений пустыни Каракумы. М., 1973.
  • Шамсутдинов З.Ш., Шамсутдинов Н.З. Галофитное растениеводство (эколого-биологиче-ские основы). М., 2005.
  • Коровин Е.П. Растительность Средней Азии и Казахстана. Ташкент, 1961.
  • Акжигитова Н.И. Галофильная растительность Средней Азии и ее индикационные свойства. Ташкент, 1982.
  • Shamsutdinov N.Z., Shamsutdinova E.Z., Orlovsky N.S., Shamsutdinov Z.Sh. Halophytes: ecological features, global resources, and outlook for multipurpose use. Herald of the Russian Academy of Sciences, 2017, 87: 1-11 (doi: 10.1134/S1019331616060083).
  • Bazzaz F.A., Ackerly D.D., Reekie E.G. Reproductive allocation in plants. In: Seeds: the ecology of regeneration in plant communities /M. Fenner (ed.). CAB International, Oxford, 2000.
  • Waines J.G., Ehdaie B. Domestication and crop physiology: roots of green-revolution wheat. Annals of Botany, 2007, 100(5): 991-998 (doi: 10.1093/aob/mcm180).
  • Gewin V. Food: an underground revolution. Nature, 2010, 466: 552-553 (doi: 10.1038/466552a).
  • Geldner N., Salt D.E. Focus on roots. Plant Physiol., 2014, 166(2): 453-454 (doi: 10.1104/pp.114.900494).
  • Shabala S. Learning from halophytes: physiological basis and strategies to improve abiotic stress tolerance in crops. Ann. Bot., 2013, 112(7): 1209-1221 (doi: 10.1093/aob/mct205).
  • Liu L., Wang B. Protection of halophytes and their uses for cultivation of saline-alkali soil in China. Biology (Basel), 2021, 10(5): 353 (doi: 10.3390/biology10050353).
  • Alishahi F., Alikhani H.A., Khoshkholgh-Sima N.A., Etesami H. Mining the roots of various species of the halophyte Suaeda for halotolerant nitrogen-fixing endophytic bacteria with the potential for promoting plant growth. Int. Microbiol, 2020, 23(3): 415-427 (doi: 10.1007/s10123-019-00115-y).
  • Nikalje G.C., Nikam T.D., Suprasanna P. Looking at halophytic adaptation to high salinity through genomics landscape. Curr. Genomics, 2017, 18(6): 542-552 (doi: 10.2174/1389202918666170228143007).
  • Flowers T.J., Muscolo A. Introduction to the Special Issue: halophytes in a changing world. AoB Plants, 2015, 7: plv020 (doi: 10.1093/aobpla/plv020).
  • Судницын И.И. Движение почвенной влаги и водопотребление растений. М., 1979.
  • Шалыт М.С. Методика изучения морфологии подземной части растений и растительных сообществ. В кн.: Полевая геоботаника /Под ред. Е.М. Лавренко, А.А. Корчагина. М.-Л., 1960, т. 2: 369-447.
  • Ботаническая география Казахстана и Средней Азии (в пределах пустынной области) /Под ред. Е.И. Рачковской, Е.А. Волковой, В.Н. Храмцова. СПб, 2003.
  • Ogburn R.M., Edwards E.J. The ecological water-use strategies of succulent plants. Advances in Botanical Research, 2010, 55: 179-225 (doi: 10.1016/S0065-2296(10)55004-3).
  • Sage R.F., Christin P.A., Edwards E.J. The C4 plant lineages of planet earth. Journal of Experimental Botany, 2011, 62(9): 3155-3169 (doi: 10.1093/jxb/err048).
  • Пьянков В.И., Мокроносов А.Т. Физиолого-биохимические основы дифференциации пустынных растений и проблемы фитомелиорации аридных экосистем. Проблемы освоения пустынь, 1991, 3-4: 161-170.
  • Пьянков В.И. Роль фотосинтетической функции в адаптации растений к условиям среды. Автореф. докт. дис. М., 1993.
  • Ротмистров В.Г. Районы распространения корней у однолетних культурных растений. Журнал опытной агрономии, 1907, V(VIII): 499-522.
  • Waldron B.L., Greenhalgh L.K., ZoBell D.R., Olson K.C., Davenport B.W., Palmer M.D. Forage Kochia (Kochia prostrata) increases nutritional value, carrying capacity, and livestock performance on semiarid rangelands. Forage &Grazinglands, 2011, 9: 1-6 (doi: 10.1094/FG-2011-0301-01-RS).
  • Erin C.G., Patricia S.M. Does Kochia prostrata spread from seeded sites? An evaluation from Southwestern Idaho, USA. Rangeland Ecol. Manage, 2013, 66: 191-203 (doi: 10.2111/REM-D-11-00177.1).
  • Wang X., Wu J., Yang Z., Zhang F., Sun H., Qiu X., Yi F., Yang D., Shi F. Physiological responses and transcriptome analysis of the Kochia prostrata (L.) Schrad. to seedling drought stress. AIMS Genet., 2019, 6(2): 17-35 (doi: 10.3934/genet.2019.2.17).
  • Раменский Л.Г. Избранные работы. Проблемы и методы изучения растительного покрова. Л., 1971.
  • Grime J.P. Plants strategies and vegetation processes. John Wiley and Sons Ltd., Chichester, 1979.
  • Григорьев Ю.С. О некоторых общих закономерностях ксерофилизации высших растений. Проблемы освоения пустынь, 1968, 5: 3-13.
  • Breckle S.W. How do halophytes overcome salinity? In: Biology of salt tolerant plants /M.A. Khan, I.A. Ungar (eds.). Karachi, 1995.
  • Кудоярова Г.Р., Холодова В.П., Веселов Д.С. Современное состояние проблемы водного баланса растений при дефиците воды. Физиология растений, 2013, 60(2): 155-165.
  • Скобелева О.В., Ктиторова И.Н., Агальцова К.Г. Ускорение роста корней при дефиците нитрата связано с закислением апопласта. Физиология растений, 2010, 57: 520-529.
  • Иванов В.Б. Клеточные механизмы роста растений. М., 2011.
  • Bengough A.G., McKenzie B.M., Hallett P.D., Valentine T.A. Root elongation, water stress, and mechanical impedance: a review of limiting stresses and beneficial root tip traits. Journal of Experimental Botany, 2011, 62(1): 59-68 (doi: 10.1093/jxb/erq350).
  • Wiegers B.S., Cheer A.Y., Silk W.K. Modeling the hydraulics of root growth in three dimensions with phloem water sources. Plant Physiology, 2009, 150: 2092-2103 (doi: 10.1104/pp.109.138198).
  • Онипченко В.Г. Функциональная фитоценология: синэкология растений. М., 2013.
  • Миркин Б.М., Наумова Л.Г. Введение в современную науку о растительности. М., 2017.
  • Emerman S.H., Dawson T.E. Hydraulic lift and its influence on the water content of the rhizo-sphere: an example from sugar maple, Acer saccharum. Oecologia, 1996, 108(2): 273-278 (doi: 10.1007/BF00334651).
  • Ludwig F., Dawson T.E., Kroon H., Berendse F., Prins H.H. Hydraulic lift in Acacia tortilistrees on an east African savanna. Oecologia, 2003, 134(3): 293-300 (doi: 10.1007/s00442-002-1119-x).
  • Ryel R.J. Hydraulic redistribution. In: Progress in botany. 65/K. Esser, U. Luttge, W. Beyschlag, J. Murata (eds.). Springer, Berlin, Heidelberg, 2004.
  • Liste H.H., White J.C. Plant hydraulic lift of soil water — implications for crop production and land restoration. Plant and Soil, 2008, 313(1-2): 1-17 (doi: 10.1007/s11104-008-9696-z).
  • Caldwell M., Dawson T., Richards J. Hydraulic lift: consequences of water efflux from the roots of plants. Oecologia, 1998, 113: 151-161 (doi: 10.1007/s004420050363).
  • Prieto I., Armas C., Pugnaire F.I. Water release through plant roots: new insights into its consequences at the plant and ecosystem level. New Phytologist, 2012, 193: 830-841 (doi: 10.1111/j.1469-8137.2011.04039.x).
  • Asish K.P., Anath B.D. Salt tolerance and salinity effects on plants: a review. Ecotoxicology and Environmental Safety, 2005, 60: 324-349 (doi:10.1016/j.ecoenv.2004.06.010).
  • Berendsen R.L., Pieterse C.M., Bakker P.A. The rhizosphere microbiome and plant health. Trends Plant Sci., 2012, 17(8): 478-486 (doi: 10.1016/j.tplants.2012.04.001).
  • Sharma S., Kulkarni J., Jha B. Halotolerant rhizobacteria promote growth and enhance salinity tolerance in peanut. Front. Microbiol., 2016, 7: 1600 (doi: 10.3389/fmicb.2016.01600).
  • Nabti E., Sahnoune M., Ghoul M., Fischer D., Hofmann A., Rothballer M., Schmid M., Hartman A. Restoration of growth of durum wheat (Triticum durum var. waha) under saline conditions due to inoculation with the rhizosphere bacterium Azospirillum brasilense NH and extracts of the marine alga Ulva lactuca. J. Plant Growth Regul., 2010, 29: 6-22 (doi: 10.1007/s00344-009-9107-6).
  • Nabti E., Schmid M., Hartmann A. Application of halotolerant bacteria to restore plant growth under salt stress. In: Halophiles. Sustainable development and biodiversity, vol. 6 /D. Maheshwari, M. Saraf (eds.). Springer, Cham, 2015: 235-259 (doi: 10.1007/978-3-319-14595-2_9).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp