Репост из: Под сурдинку
Как сельскохозяйственные культуры переживают засуху — и при чём тут комочки почвы
Обещала подробнее рассказать про новый проект #OPORA нашей лаборатории — с начала сентября официально стартовала работа по гранту РНФ. Вопросы, на которые будем отвечать: какая почвенная структура помогает растениям пережить засуху? И как заранее понять, хватит ли почвенных влагозапасов на вегетационный период?
В степной зоне засухи — типичное явление. Оренбуржье особенно интересно в этом плане — тут засуха может случиться два раза за вегетационный период: весной (вероятность 25%) и летом (50%). А в условиях изменения климата именно частота экстремальных явлений увеличивается, а их предсказуемость — падает.
В России больше 30 млн га пахотных чернозёмов, и значительная часть урожая на них зависит от того, сколько влаги почва сохранила с весны и смогут ли корни до неё добраться. А добраться они могут не всегда. Почва — не однородная по строению масса, а сложная пористая структура: агрегаты (те самые комочки), поры между ними, каналы от отмерших корней растений и движения червей и других роющих организмов. Если почвенная структура хорошая, корень проникает вниз по готовым «магистралям» к глубоко запасённой влаге. Если плохая, он упирается в плотный слой и остаётся в верхних сантиметрах, которые пересыхают первыми.
Что мы сравниваем? Три типа участков на чернозёмах Оренбургской области:
🌾 no-till (прямой посев) — поле не пашут годами, сеют прямо в стерню;
🚜 традиционная вспашка;
🌿 залежь — почти естественная степь, эталон.
Есть веские основания думать, что без вспашки почва сохраняет (или восстанавливает, если до того вспахивалась) естественную систему пор и корням и почвенным организмам там комфортнее. Но есть и данные о том, что лет через 9–10 после перехода на no-till слой глубже 20 см может переуплотняться. Какой эффект перевесит на наших черноземах и в нашем климате, мы как раз и будем выяснять. А по пути изучаем механизмы формирования и динамики почвенной структуры и её функции в запасании и движении воды, а также в обеспечении роста и водного питания растений: кроме прямого обеспечения влагой, почвенная структура регулирует и архитектуру корневых систем, а через неё — их жизнеспособность и, как следствие, урожайность. Справедливо и обратное: что корни активно преобразуют почвенную структуру. Так что ситуация сложная: обилие прямых и обратных связей — всё, за что мы так любим почву как объект изучения :).
Как смотрим? Главный инструмент — рентгеновская компьютерная микротомография. Мы сканируем почвенные монолиты и видим поры и корни в 3D с разрешением около 20 микрон, не разрушая образец. В лаборатории выращиваем пшеницу в вариантах с различной почвенной структурой, устраиваем ей «засуху» в критические фазы развития и следим, как меняются корни. Корни на томограммах постараемся выделять с помощью автоматических алгоритмов (вроде таких). Ещё у нас будут реометрия (насколько прочна структура на микроуровне — в масштабе пор), цифровая пенетрометрия в поле (насколько тяжело корню пробиваться; позволяет описать прочность почвы на мезо- и макроуровне — в масштабе педона и поля) и математическая модель, которая свяжет всё это с урожайностью.
Первая экспедиция запланирована уже в октябре: будем знакомиться с новым объектом, закладывать почвенные разрезы, отбирать монолиты.
*На картинке — корни пшеницы, выделенные на микротомограммах почв, полученных нами в модельном эксперименте, имитирующем засуху.
#dokuchaevphyslab #почвенные_агрегаты #структура_почв
Обещала подробнее рассказать про новый проект #OPORA нашей лаборатории — с начала сентября официально стартовала работа по гранту РНФ. Вопросы, на которые будем отвечать: какая почвенная структура помогает растениям пережить засуху? И как заранее понять, хватит ли почвенных влагозапасов на вегетационный период?
В степной зоне засухи — типичное явление. Оренбуржье особенно интересно в этом плане — тут засуха может случиться два раза за вегетационный период: весной (вероятность 25%) и летом (50%). А в условиях изменения климата именно частота экстремальных явлений увеличивается, а их предсказуемость — падает.
В России больше 30 млн га пахотных чернозёмов, и значительная часть урожая на них зависит от того, сколько влаги почва сохранила с весны и смогут ли корни до неё добраться. А добраться они могут не всегда. Почва — не однородная по строению масса, а сложная пористая структура: агрегаты (те самые комочки), поры между ними, каналы от отмерших корней растений и движения червей и других роющих организмов. Если почвенная структура хорошая, корень проникает вниз по готовым «магистралям» к глубоко запасённой влаге. Если плохая, он упирается в плотный слой и остаётся в верхних сантиметрах, которые пересыхают первыми.
Что мы сравниваем? Три типа участков на чернозёмах Оренбургской области:
🌾 no-till (прямой посев) — поле не пашут годами, сеют прямо в стерню;
🚜 традиционная вспашка;
🌿 залежь — почти естественная степь, эталон.
Есть веские основания думать, что без вспашки почва сохраняет (или восстанавливает, если до того вспахивалась) естественную систему пор и корням и почвенным организмам там комфортнее. Но есть и данные о том, что лет через 9–10 после перехода на no-till слой глубже 20 см может переуплотняться. Какой эффект перевесит на наших черноземах и в нашем климате, мы как раз и будем выяснять. А по пути изучаем механизмы формирования и динамики почвенной структуры и её функции в запасании и движении воды, а также в обеспечении роста и водного питания растений: кроме прямого обеспечения влагой, почвенная структура регулирует и архитектуру корневых систем, а через неё — их жизнеспособность и, как следствие, урожайность. Справедливо и обратное: что корни активно преобразуют почвенную структуру. Так что ситуация сложная: обилие прямых и обратных связей — всё, за что мы так любим почву как объект изучения :).
Как смотрим? Главный инструмент — рентгеновская компьютерная микротомография. Мы сканируем почвенные монолиты и видим поры и корни в 3D с разрешением около 20 микрон, не разрушая образец. В лаборатории выращиваем пшеницу в вариантах с различной почвенной структурой, устраиваем ей «засуху» в критические фазы развития и следим, как меняются корни. Корни на томограммах постараемся выделять с помощью автоматических алгоритмов (вроде таких). Ещё у нас будут реометрия (насколько прочна структура на микроуровне — в масштабе пор), цифровая пенетрометрия в поле (насколько тяжело корню пробиваться; позволяет описать прочность почвы на мезо- и макроуровне — в масштабе педона и поля) и математическая модель, которая свяжет всё это с урожайностью.
Первая экспедиция запланирована уже в октябре: будем знакомиться с новым объектом, закладывать почвенные разрезы, отбирать монолиты.
*На картинке — корни пшеницы, выделенные на микротомограммах почв, полученных нами в модельном эксперименте, имитирующем засуху.
#dokuchaevphyslab #почвенные_агрегаты #структура_почв