CC BY
97
200 180 160 140 120 100 80 60 40 20
0
^ и W m u X
и ^ 1=
5
* I*
• »и U t 1=
о >s х Лги 2ii=
ï 2
Рис. - Влияние уровня интенсификации на рентабельность производства зерновых культур на плакорных землях по ПСХР Оренбургской области, %
районе на плакорных землях (нормальных) при интенсивном производстве получено прибыли 8,80 и 0,22 тыс. руб/га, где отмечается и наибольшая рентабельность.
Наименьшая прибыль и рентабельность получены в юго-восточном сухостепном районе по двум уровням интенсификации (1,74/2,85 тыс. руб. и 41,7/53,3%). Следует обратить внимание на то, что интенсификация производства зерновых при одних и тех же затратах по природно-сельскохозяйственным районам даёт различную эффективность. Так, в северном и центральном низкогорном районах рентабельность производства зерновых при интенсивном уровне технологий повысилась в 1,8—2,2 раза, а в южном и юго-восточном сухостепном — 1,3 раза, что связано с почвенно-климатическими особенностями районов (рис.).
Рентабельность производства зависит от эффективности возделываемых культур по всем районам природопользования, на ней сказались, кроме погодно-климатических условий, и другие факторы.
Установлено, что интенсификация технологий по всем агроэкологическим группам земель (пла-корным, умеренно-эрозионным, солонцовым) повышает продуктивность зерновых в 1,4—2,1 раза, но дифференциация в урожайности между группами по ПСХР ещё прослеживается, что связано с различными показателями плодородия почв и сложившимися метеорологическими условиями
и подтверждается корреляционно-регрессионным анализом. Установлено, что планирование производства зерновых зависит от агроэкологической оценки земель и долевого участия в комплексе с зональными почвами очень низких по плодородию (солонцовых, сильноэрозионных) почв.
Таким образом, в соответствии с агроэкологи-ческой оценкой земель планируется в хозяйстве направление производственной деятельности. Исходя из анализа, планирование структуры посевных площадей должно быть дифференцированным с учётом долевого участия на участках различных агроэкологических групп земель и их агромелиоративных показателей свойств почв.
Снижение продуктивности зерновых культур и прибыли от лесостепной зоны к степной и сухо-степной закономерно. В разрезе агроэкологических групп земель сохраняется такая же тенденция в эффективности их возделывания от плакорных к умеренно-эрозионным, сильноэрозионным, солонцовым. Урожайность зерновых при малоинтенсивном производстве на плакорных (нормальных) и умеренно--эрозионных землях варьирует от 7,0—9,1 для засушливой сухостепной зоны до 9,2—11,5 ц/га — для более благоприятной по увлажнению лесостепной зоны северного района. На сильноэрозионных и солонцовых землях урожайность зерновых отмечается соответственно по зонам от 4,0 до 5,4 и 3,7—5,6 ц/га.
Литература
1. Рамочная конвенция Организации Объединённых Наций об изменении климата. Нью-Йорк, 9 мая 1992 г.
2. Киотский протокол к Рамочной конвенции ООН об изменении климата. 11 декабря 1997 г.
3. Дубачинская Н.Н. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия на солонцовых землях Южного Урала. Оренбург, 2000. 332 с.
4. Кирюшин В.И. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий / В.И. Кирюшин и др. Методическое руководство МСХ РФ, РАСХН. М., 2005. 784 с.
5. Дубачинская Н.Н. Технологии производства продукции растениеводства. Оренбург: Издательский центр ОГАУ, 2011. 326 с.
6. Тихонов В.Е. Засуха в степной зоне Урала. Оренбург, 2002. С. 35-37.
7. Шашко Д.И. Земельные ресурсы СССР. М., 1990. Ч. 1. 335 с.
8. Дубачинская Нат. Влияние эколого-экономических факторов на цену земли сельскохозяйственных угодий Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2016. № 4 (59). С. 195-198.
9. Дубачинская Н.Н., Дубачинская Нат.Н., Лукина А.С. Эффективность влияния климатических факторов на продуктивность зерновых по природно-сельскохозяйственным районам Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 3 (53). С. 295-298.
Солеустойчивость подвойных сортов винограда в условиях in vitro
И.И. Рыфф, к.б.н., М.Н. Борисенко, д.с.-х.н., профессор, ФГБУН «ВННИИВиВ «Магарач» РАН
В настоящее время остро встал вопрос, связанный с засолением почв. Засолённость наблю-
дается на 20% возделываемых земель, занятых под сельскохозяйственные культуры в мировом масштабе, и на половине орошаемых земель [1]. К причинам, вызывающим засоление земель, относятся: 1) неправильные режимы орошения,
ведущие со временем к поднятию грунтовых вод; 2) ограниченное количество осадков зимой и недостаточное вымывание солей из зоны корнеоби-тания; 3) плохой дренаж почв.
Высокая концентрация солей приводит к созданию в почвенном растворе низкого водного потенциала, что затрудняет поступление воды через корневую систему [2]. С другой стороны, при засолении нарушается ионный гомеостаз. Особо токсичной является соль хлорида натрия. Избыток ионов Na препятствует накоплению других катионов, жизненно необходимых растению (К+1, Са+2).
Любые стрессы, в том числе и соли (химические стрессоры), вызывают у растений изменения в процессе обмена веществ. У растений, в отличие от животных, реакция на стресс проявляется не в активации метаболизма, а в снижении функциональной активности [3]. В зависимости от концентрации соли стресс приводит к гибели растений или торможению роста и снижению урожая. Одна из причин снижения роста заключается в падении интенсивности фотосинтеза из-за дефицита двуокиси углерода, вызванного закрытием устьиц, при этом, несмотря на снижение транспирации, увеличивается водный дефицит [4].
Виноград является сельскохозяйственной культурой, умеренно восприимчивой к засолению, но обострение проблемы возникновения солевых стрессов угрожает виноградарству как отрасли сельского хозяйства в целом. Во многих регионах для возделывания винограда используется привитая культура. При этом выбор подвоя зависит от ряда факторов: вредителей и болезней, доступности воды, температурного режима, засоления почв.
Одной из мер в борьбе с засолением является выбор солетолерантных подвойных сортов. Гало-толерантность (солеустойчивость) сортов винограда исследовалась в полевых условиях и гидропонике [5].
Немногочисленные работы касаются использования метода культуры ткани для селекции на солеустойчивость сортов и подвоев винограда [6, 7], хотя данный метод имеет ряд преимуществ, к числу которых относится возможность получения большого количества растений не небольшом пространстве и хороших результатов за относительно короткий период времени.
Цель настоящего исследования — тестирование на устойчивость к хлориду натрия подвойных сортов винограда in vitro.
Материал и методы исследования. Объектами исследования являлись подвойные сорта винограда: Паульсен 1103, Берландери х Рипариа Ко-бер 5ББ (К5ББ), Шасла х Берландери 41Б (41Б), Рипариа Глуар де Монпелье (РГ де Монпелье), Рипариа х Рупестрис 101-14 (РР 101-14).
Эксперимент был проведён in vitro в культуре ткани. На первом этапе осуществлялось введение в культуру ткани верхушечных почек, взятых с побегов винограда in vivo. Почки были высажены
на агаризованную питательную среду Мурасиге-Скуга с добавлением цитокинина БАП (6-бен-зиламинопурина) в концентрации 1 мг/л. Через 21—24 дн. у всех растений наблюдали образование побегов высотой около 1,5 см. На следующем этапе проводили пересадку эксплантов на среду, способствующую корнеобразованию и дальнейшему росту побега с НУК (S -нафтилуксусной кислотой) в концентрации 0,1 мг/л. До значения 5,7 перед автоклавированием корректировалось рН сред. Выросшие in vitro растения черенковали с последующим микроклональным размножением. Побеги с двумя пазушными почками пересаживали на опытные среды с искусственно моделируемым засолением.
Наблюдали различия по ростовым реакциям подвоев в среде с высокой концентрацией соли хлорида натрия. В процессе эксперимента засоление поддерживалось на одном уровне 80 мм.
Помимо этого солеустойчивость сортов определяли по накоплению пролина. Изучали два подвойных сорта: 41Б и Паульсен 1103. Искусственный солевой стресс создавали в сосудах путём одноразового введения хлорида натрия. Побеги выдерживали при солевом стрессе 24 ч., растения находились в климатической камере при 12-часовом фотопериоде и температуре воздуха 33+1°С. В качестве контрольного использовался вариант без внесения хлорида натрия с дистиллированной водой. Выборка включала 10 побегов каждого подвоя, исследование проведено в 3-кратной повторности. Количество свободного пролина определяли спектрофотометрически в сухом растительном материале по методу Бейтса [8]. Анализ проводили на спектрофотометре Specord 40 analytikjena, в качестве стандарта использовали L-пролин («Sigma», США), измерения проводили при длине волны 520 нм.
Результаты исследования. Солевой стресс приводил к торможению ростовых функций у всех исследуемых сортов, но в разной степени. Добавление в питательную среду хлорида натрия в концентрации 80 мМ позволило провести дифференциацию между подвойными сортами по устойчивости к соли. Измерение длины побегов и корней проводили через 40 дн. после их пересадки на экспериментальную среду с хлоридом натрия. Был проведён анализ общей длины пяточных корней и длины побегов изучаемых подвоев при засолении. Ингибирование роста побегов происходило у всех сортов, однако в разном процентном отношении по сравнению с контролем. Меньше всего подавлялся рост у под-войного сорта Паульсен 1103, длина его побега в условиях засоления составляла 75% от контроля, у Руджери 140 была на уровне 71% от контроля, у К5ББ - 67%, РР 101-14 - 63%, 41Б - 51% и РГ де Монпелье — 45% соответственно (рис. 1).
Под действием солевого стресса подавлялся также рост корневой системы. При этом рост
100 80
а;
! 60 ii
° 40
о4
20 0
1 2 3 4 5 6
Рис. 1 - Рост побегов подвойных сортов винограда при солевом стрессе:
1 - Паульсен 1103; 2 - Руджери 140; 3 - К5ББ; 4 - РР 101-14; 5 - 41Б; 6 - РГ де Монпелье
,_ 10
Паульсен 1103 Шасла х Бесландеси 41Б
Рис. 3 - Содержание пролина в листьях подвойных сортов винограда (контроль и солевой стресс)
корней замедлялся больше у солеустойчивых сортов. У РГ де Монпелье длина корневой системы составляла 41% от контроля, 41Б — 39%, РР 101-14 - 36%, К5ББ - 33%, Руджери 140 - 31%, Паульсен 1103 - 29% (рис. 2).
Таким образом, с уменьшением длины корневой системы возрастала солетолерантность. По-видимому, это связано с тем, что через меньшую площадь корневой системы проникает меньше токсичных ионов солей. Нами отмечено большее подавление роста корневой системы по сравнению с надземной частью. Корни, в отличие от побегов, постоянно находятся в контакте с засолённой почвой. Соли повреждают клетки зоны растяжения и корневых волосков, нарушая поступление воды и элементов минерального питания. У виноградных растений в наибольшей степени рост корневой системы ингибируется у подвойного сорта Паульсен 1103, наиболее толерантного к солевому стрессу в полевых условиях. По полученным результатам можно сделать заключение, что адаптация к солевому стрессу осуществляется за счёт наиболее сильного подавления роста корневой системы. Корни активно участвуют в адаптации растений к солевому стрессу. Высказывается предположение, что корневая система солеустойчивых сортов обладает механизмом исключения избыточных ионов. Следовательно, можно предположить, что
100 80
1 2 3 4 5 6
Рис. 2 - Рост корневой системы подвойных сортов винограда при солевом стрессе: 1 - Паульсен 1103; 2 - Руджери 140; 3 - К5ББ; 4 - РР 101-14; 5 - 41Б; 6 - РГ де Монпелье
рост корней у виноградного растения более важен при оценке солетолерантности, чем рост побегов.
Тестирование солеустойчивости in vitro проводили в основном на сортах вида V. vinifera [6, 9], из подвойных сортов, принадлежащих к другим видам рода Vitis, в культуре ткани исследовались немногие. Из предложенных для исследования нами 6 подвойных сортов ранее изучались реакции на введение NaCl in vitro только у двух сортов: 41 Б и Руджери 140 [7].
Установлено, что в условиях солевого стресса у растений наблюдается повышенное содержание пролина. Пролин является осмотически активным веществом, и повышение его содержания противодействует стрессу, активизируя процесс всасывания воды. Сведения исследователей по поводу связи концентрации пролина с устойчивостью сортов винограда к солевому стрессу расходятся. Одни из них утверждают, что у более чувствительных к засолению сортов наблюдается большее накопление пролина, чем у солеустойчивых сортов [10]. Другие определяют более высокое содержание пролина у солетолерантных сортов по сравнению с восприимчивыми [5].
Нами были проведены исследования по определению содержания пролина на двух подвойных сортах: Паульсен 1103 и 41Б (рис. 3). При солевом стрессе концентрация пролина у сорта Паульсен 1103 возросла с 3,90 до 7,7 мг/г, а у 41Б с 2,9 до 3,5 мг/г. Следовательно, значительное увеличение пролина, в 2,7 раза наблюдалось у солетолерант-ного подвоя Паульсен 1103, а у восприимчивого к хлоридам подвоя 41Б содержание увеличилось всего в 1,2 раза.
Наши данные совпадают с данными M. Fozouni [5], который изучал накопление пролина в листьях и корнях корнесобственных сортов V. vinifera L. — Риш баба и Султани и наблюдал повышенное накопление пролина у солетолерантного сорта -Риш баба.
Выводы. Проведено тестирование на солеустой-чивость в культуре ткани у четырёх ранее не иссле-
дованных подвойных сортов: К5ББ, Паульсен 1103, РР 101-14, РГ де Монпелье.
Высокая засолённость приводит к нарушению физиологических процессов и ослаблению роста. Реакцию силы роста на засолённость можно рассматривать как основной критерий оценки на толерантность к солевому стрессу в условиях in vitro. Следует обратить внимание на изменения, как в росте надземной части, так и корневой системы.
Ещё одним критерием для диагностики устойчивости к хлоридам предлагается определение концентрации пролина в листьях винограда. У солеустойчивого подвойного сорта винограда Паульсен 1103 наблюдается тенденция большего накопления пролина, чем у чувствительного к засолению 41Б.
Литература
1. Zhu J.K. Plant salt tolerance // Trends Plant Sci., 2001. № 6.
P. 66-71.
2. Балконин Ю.В., Строганов Б.П. Значение солевого обмена в солеустойчивости растений // Проблемы солеустойчивости растений. Ташкент: ФАН, 1989. С. 45-64.
3. Афанасьева Н.Б., Березина Н.А. Введение в экологию растений. М.: МГУ, 2011. 800 с.
4. Кузнецов Вл.В., Дмитриева Т.А. Физиология растений. М.: Абрис, 2011. 786 с.
5. Fozouni M., Abbaspour N., Doulati Baneh H. Leafwater potential, photosynthetic pigments and compatible solutes alterations in four grape cultivars under salinity // Vitis, 2012. V. 51. № 3. P. 147-152.
6. Sivritepe N., Eris A. Determination of salt tolerance in some grapevine cultivars (Vitis vinifera L.) under in vitro conditions // Tr. Journal of Biology, 1999. № 23. С. 473-485.
7. Troncoso A., Matte C., Cantos M., Lavee S. Evaluation of salt tolerance of in vitro-grown grapevine rootstock varieties // Vitis, 1999. V. 38. № 2. P. 55-60.
8. Bates L.S., Waldern R.P., Teare I.D. Rapid determination of free proline for water stress studies // Plant Soil., 1973. V. 39. № 1. P. 205-207.
9. Skene K.G.M., Barlass M. Response to NaCl of grapevines regenerated from multiple-shoot cultures exhibiting mild salt tolerance in vitro // American J.Enol. Vitic., 1998. V. 3. № 2. Р. 125-128.
10. Мулту Ф., Бознук С. Влияние засоления на содержание полиаминов и некоторых других соединений в различающихся по солеустойчивости растениях подсолнечника // Физиология растений. 2005. Т. 52. № 1. С. 36-42.
Проблема очистки сточных вод системы ЖКХ в Оренбургском регионе
А.Ф. Ермохин, магистрант, С.В. Шабанова, к.т.н., В.Ф. Кук-санов, д.м.н., С.П. Василевская, к.т.н., ФГБОУ ВО Оренбургский ГУ; Р.Ф. Сагитов, к.т.н, ООО НИПИЭП
Оренбургская область располагает ограниченными водными ресурсами. На одного жителя области приходится около 430 тыс. м3 воды, что значительно ниже средних показателей по стране. Потенциальный ресурс поверхностных вод на территории Оренбургской области представлен бассейнами: реки Урала с главными притоками — Орь, Сакмара и Илек, которые формируют свой основной сток на территориях Республики Башкортостан, Республики Казахстан и Челябинской области; реки Самары (бассейн реки Волги) с притоками — Большой Уран, Ток, Бузулук, Большой Кинель, которые формируют свой сток на территории Оренбургской области; реки Тобола (бассейн реки Иртыша). На бассейн реки Урала приходится 63,0% территории области, на бассейн реки Волги — 31,0%, на бассейн реки Тобола — 2,0%, бессточная зона (восток области) составляет 4,0%.
За последние десятилетия обострились экологические проблемы, обусловленные мощным антропогенным воздействием на природные системы. Множество технических и социальных факторов приводит к количественным и качественным изменениям природных и техногенных систем, влекущих за собой изменения условий жизнедеятельности человека как в природной среде, так и в социально-экономической сфере.
Материал и методы исследования. Многолетние наблюдения показывают, что качество вод поверх-
ностных водных объектов Оренбургской области остаётся неудовлетворительным [1].
В 2014 г. экстремально высокое (ЭВЗ) и высокое загрязнение (ВЗ) поверхностных вод было зафиксировано в 49 субъектах Российской Федерации. Оренбургская область входит в число субъектов РФ с ЭВЗ и ВЗ по реке Уралу (табл. 1) [2].
Результаты исследования. Свыше 60% общего объёма сброса загрязнённых сточных вод в Российской Федерации обеспечивают предприятия жилищно-коммунального хозяйства. Не является исключением и Оренбургская область. Основным источником загрязнения водных объектов в Оренбургской области, оказывающим значительное влияние на качество вод, являются недостаточно очищенные сточные воды, сбрасываемые предприятиями жилищно-коммунального хозяйства, — 107,75 млн м3 (табл. 2) [1, 2].
Сегодня 95% городских стоков, поступающих в реки от жилищно-коммунального хозяйства, очищены хуже, чем предусматривают российские нормативы.
Этот вид стоков есть в каждом населённом пункте без исключения, однако до сих пор не найдено эффективного, надёжного, экономически целесообразного способа обезвреживания таких сточных вод. Очистные сооружения, на которые централизованно поступают хозяйственно-бытовые сточные воды, относятся к объектам капитального строительства, а потому требуют больших затрат на внедрение новых и ремонт существующих систем очистки. Особенно остро стоит проблема в средних и малых населённых пунктах. Многие из них совсем
