Устойчивость растений к затоплению

В среднем в мире около 10% всех посевных площадей подвержено частичному или полному затоплению, в отдельных регионах Восточной Европы и Российской Федерации эта величина приближается к 20%. Постоянное или временное переувлажнение характерно для многих районов Северо-Запада, Сибири и Дальнего Востока России. По данным Минсельхоза доля переувлажненных почв увеличилась за период 1990—2005 гг. с 16 до 22% пашни. Это приводит к заметному недобору урожая, уступающему по величине лишь потерям при засухе. Что касается одной из важнейших зерновых культур — пшеницы, то ежегодно в мире 15— 20% посевных площадей оказывается в зоне затопления, особенно в Юго-Восточной Азии в системе севооборота рис-пшеница. В Западной Австралии ежегодно затапливается по меньшей мере 8% от всей площади посевов пшеницы, а также 1,3 млн га лугов и пастбищ. Потери урожая пшеницы доходят до 69 кг/га на каждый день затопления поверхности почвы. При пористости почвы в пахотном горизонте менее 10% последующее ее снижение даже на 1% уменьшает урожайность пшеницы почти на 300 кг/га.

Избыточное переувлажнение почвы вызывает условия гипоксии (временного дефицита кислорода) или аноксии (отсутствие кислорода) в корнеобитаемой зоне. Наиболее часто в условиях дефицита кислорода оказываются озимые хлеба (пшеница, рожь, ячмень), а также соя, рис, хлопчатник (при орошении).

Явления гипоксии и аноксии имеют много общего, так как и при гипоксии, и при аноксии ткани испытывают недостаток кислорода, особенно в активно функционирующих органах. Например, для нормальной жизнедеятельности кончиков корней содержание кислорода в среде не должно опускаться ниже 20%. Однако у разных по устойчивости к гипо- и аноксии растений (или их органов) могут быть неодинаковые потребности в кислороде. Так, в корнях риса переход на анаэробный тип обмена начинается при содержании кислорода 5—10%, а у менее приспособленной к дефициту кислорода пшеницы — более 10%. Полностью на анаэробный режим растения переключаются при 1%-м содержании кислорода в среде. Интересно, что рост корней тормозится обычно при более высоком содержании кислорода, чем дыхание.

Одни растения при переувлажнении или затоплении погибают очень быстро, другие более устойчивы и способны существовать в условиях не только дефицита, но и отсутствия кислорода. Однако растения — аэробы, поэтому при аноксии речь может идти только об их временном выживании.

Под устойчивостью к затоплению (почвы под посевом) в физиологическом смысле понимают способность растений выживать или поддерживать достаточно высокую скорость роста. Это отличается от агрономической устойчивости, определяемой как сохранение максимально возможной урожайности при затоплении в сравнении с незатопленным вариантом.