Засоленная почва растения галофиты

Засоленная почва: растения-галофиты

Засоленная почва

В качестве предисловия хочу заметить, что предлагаемый ниже текст абсолютно не претендует на полноту, точность и строгость. Изложение крайне примитивно-популярное и поверхностно. Поэтому читать его специалистам и просто людям, грамотным в этой области, категорически не рекомендуется. -).

Хорошо известно, что соль — враг живой растительности. Однако в природе встречается достаточно мест с засоленной почвой (сухие солончаковые степи, морское побережье и т.д. ), но не имеющих при этом абсолютно безжизненного вида.
Что же там растет и почему ? Попробуем разобраться.
Замечу, что эти вопросы не совсем абстрактны и навеяны они вполне реальными проблемами садоводов, оказавшихся волею судьбы на таких участках.

Почему вредна соль

Начнем с того, что попытаемся понять, чем же вредна соль для обычных, не приспособленных к ней растений. Тех, что растут на нормальной почве.

Итак, допустим ,что по каким-то причинам в корневой зоне нормально растущего растения возрасла концентрация соли. Причем под солью нужно понимать не только бытовую поваренную соль, т.е. NaCl, но и соли с другим химическим составом.
Что при этом произойдет ? Растение остановится в росте и развитии, а в итоге — рано или поздно погибнет. Можно выделить три механизма или модели этого губительного воздействия:

• осмотический
• токсический
• микробиологический

1. Осмотическая модель.
Необходимая для жизнедеятельности растения вода поступает из почвы через корневую систему благодаря явлению осмоса (или всасывания), для эффективного действия которого необходима некоторая разность давлений (или осмотических потенциалов). А повышение концентрации солей приводит к уменьшению этой разности. В результате — растение страдает от недостатка воды, точно также, как и при засухе. Такая модель отрицательного воздействия характерна для сульфатов и нитратов.

2. Токсичностная модель.
Вредное воздействие — отравление и гибель клеток растения в результате накопления солей, особенно опасен хлорид натрия. Обычные, неприспособленные растения, не умеют избавляться от излишков соли. В результате в их клетках повышается концентрация ионов натрия и хлора, приводящая к нарушению всех жизненных процессов в клетке, образованию и накоплению токсинов и, в конечном счете, к гибели клеток.

3. Микробиологическая модель.
Известно, что минеральное питание растений обеспечивается деятельностью почвенных микроорганизмов, которые превращают органику в водорастворимые минеральные соединения, попадающие в виде раствора в растения. Кроме того, корневая система древесных растений активно взаимодействует в микоризой (грибницей), дополняющей сосущие корни и значительно увеличивающей площадь контакта с почвой.
Но всем известно, что поваренная соль — сильнодействующий консервант. Достаточно вспомнить процессы соления рыбы или мясопродуктов. Однако при «засолке» грибов или квашении капусты повышенная концентрация соли приводит к печальным последствиям: в капусте тормозятся процессы брожения, не вырабатывается кислота (именно она — консервант) и она остается свежей и горькой. Аналогичная история с грибами — соль препятствует их ферментации микроорганизмами.
Смысл этих примеров — показать, что соль, действуя как консервант, угнетает деятельность почвенных микроорганизмов и микоризы, делая почву мертвой и лишая растения минерального питания. От этого они сразу не погибнут, но развиваться, асти и плодоносить — не будут.

Анализ этих трех моделей позволяет сделать, по крайней мере, один практический вывод: главное средство борьбы с отрицательным водействием соли — вода. Которая поможет снизить концентрацию солей и спасти растения от засухи и отравления. Другой способ — улучшение структуры почвы и насыщением ее живой органикой, богатой микроорганизмами (компост, перегной).
Понятно, что это поможет только в том случае, когда нет постоянного притока соли извне (с грунтовыми водами или в результате человеческой деятельности).

Как выживают растения

Теперь настала пора вспомнить о тех растениях, которые живут в природных условиях без помощи человека на засоленных почвах. Живут потому, что приспособились к таким условиям в процессе эволюции. И называются такие растения галофитами . Ну то есть — любители соли. Это про них было сказано: съели пуд соли.
Все галофиты можно разделить на три группы:

• Соленакапливающие. Или солевые суккуленты. У них мясистые стебли и листья, позволяющие поглощать соль из почвы и накапливать ее в клетках.
  Примеры: сарсазан, солянка .
• Солевыделяющие. Эти растения проницаемы для соли и имеют на листьях специальные клетки, в которых накапливается соль. При достижении предельной концентрации эти клетки лопаются, выбрасывая соль наружу. При этом в остальных клетках растения концентрация соли не увеличивается и их жизнедеятельность не нарушается.
  римеры: кермек, тамариск.
• Соленепроницаемые. Они защищаются от соли, накапливая углеводы, которые предотвращают избыточное поглощение и накопление солей.
  Примеры: полынь, лебеда.

Если говорить о интересующем нас регионе, то большую группу растений, приспособившихся к жизни на сильнозасоленных почвах можно встретить в Кургальджинском заповеднике в окрестностях озера Тенгиз (это горько-соленый бессточный водоем): солерос, сарсазан, сведа, кермек, различные виды солянок, кустарник селитрянка.
Кроме того там можно встретить и другие степные растения: тюльпаны Шренка и двуцветковый, лук сине-голубой, иксиколирион татарский, солодка уральская, цмин песчаный, алтей лекарственный, полынь черная, рябчик малый, ковыль Лессинга, шалфей степной.

Но засоленые почвы могут отличаться и другими свойствами: сухая или влажная, песчаная или глинистая, каменистая или заболоченная и т.д.
Поэтому разнообразие галофитов в природе достаточно велико:

• тропические болотистые морские берега (мангровые)
• cолончаковые болота с травянистой растительностью
• галофитные сообщества на скалах.
• травы и кустарники на солончаковой песчаной или щебенистой почве
• тропические леса на морских песчаных берегах
• леса безлистных галофитов на песчаной почве
• травы и кустарники на солончаковой глинистой почве (солончаковая степь)
• солончаковыя пустыни
• приморские луга

Из всего сказанного можно сделать такой практический вывод:
в любом, даже самом неблагоприятном месте с засоленной почвой можно при необходимости вырастить растения, приспособленные природой к таким условиям.

Как вырастить сад

Итак, перед нами участок земли с засоленной почвой. Как быть ? Самое главное — не перекапывать и не перепахивать всю свободную площадь.
Как мне кажется, есть три самостоятельных проблемы и, соответственно, три пути из разрешения:

1. Выращивание деревьев и кустарников (декоративные и ягодные)
2. Выращивание однолетних травянистых растений (цветы, овощи, пряности)
3. Выращивание многолетников и создание лужаек (газонов).

Первая задача может быть решена так. Выкапываем посадочные ямы достаточного размера (в зависимости от вида растения). На дно насыпаем щебень в качестве дренажа. Сверху — плодородный рыхлый и водопроницаемый грунт. По периметру посадочную яму ограждаем заглубленным бордюром из пластиковой ленты. И в эту яму высаживаем саженец. При этом верхний уровень грунта в посадочной яме должен быть несколько выше уровня окружающей почвы, чтобы избежать прямых потоков возможно соленой воды по ее поверхности. Понятно, что достичь полной водоизоляции не удастся. Но если учесть, что основная масса сосущих корней дерева расположена в самом верхнем слое, то есть шанс, что при хорошем и частом поливе концентрация соли в нем будет оставаться в норме. А хороший дренаж поможет избавиться от переувлажнения корневой системы.
Разумеется, такой способ будет работать только при условии, что лишняя вода достаточно быстро уходит из ямы. Для того, чтобы это проверить желательно провести следственный эксперимент: выкопать яму, наполнить водой и понаблюдать за ее уровнем.

Вторая задача. Для травянистых однолетников нужно использовать приподнятые посадочные места (клумбы, грядки). Снимаем верхний слой грунта по заданному криволинейному контуру на штык лопаты, по периметру устанавливаем ленточный бордюр из любого гибкого и негниющего материала. Насыпаем щебенку для дренажа. Сверху — плодороный грунт толщиной в 30-40 см (этого достаточно для большинства однолетников).

Третья задача. Здесь есть варианты.
Часть многолетников, не переносящих соли, можно высадить тем же способом, что и древесные растения. На участках с исходной (засоленной) почвой можно попытаться вырастить растения-галофиты, о которых шла речь выше. Самая сложная проблема будет с лужайкой. Газон из классических злаков вряд ли удастся вырастить, поэтому придется подобрать почвопокровные растения из числа галофитов. А здесь без экспериментов тоже не обойтись.
Но в любом случае поверхность почвы нужно закрывать растительностью, и хорошо бы — поддающейся стрижке. Мне кажется, что при обильном и регулярном поливе удастся снизить концентрацию соли и вырастить какие-то из неприхотливых злаков. Очень перспективен белый клевер — это настолько живучее растение, что он сможет выдержать. По крайней мере, он способен расти даже в голой щебенке. Ну,конечно, при достаточном поливе.
И еще не стоит забывать об альпийских растениях. Некоторые из которых будут прекрасно себя чувствовать на возвышенностях из каменисто-щебенчато-песчаной смеси.
При этом решается и побочная (но тоже важная ) задача — изменение в лучшую сторону плоского рельефа участка.

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Галофиты

Галофиты — растения засоленных почв.[ . ]

ГАЛОФИТЫ — растения, приспособленные к обитанию на засоленных почвах. Они способны накапливать большие количества солей, что не причиняет им вреда.[ . ]

Галофиты растения, произрастающие на почвах с высоким содержанием солей — солончаках, солонцах.[ . ]

ГАЛОФИТЫ — растения, приспособленные к обитанию на засоленных почвах (сухие степи, пустыни, морские побережья). Они способны накапливать в своих органах большие количества солей, это в основном безлистные кустарнички и травы (солянки, полыни и др.), Для большинства из них характерно высокое внутриклеточной осмотическое давление. Эти растения способны регулировать содержание солей в своих тканях путем их выделения или накапливания солей в листьях или в побегах (тамариск, галофильные злаки, мангровые растения). Наиболее интересным представителем является черный саксаул — безлистное, не дающее тени (как и белый саксаул) дерево, которое довольствуется солоноватыми и даже солеными водами. Он их усваивает за счет высокой всасывающей силы (летом осмотическое давление достигает 100 атм.) корней, которые имеют длину до 20-25 м (Попов, 1991). Однако летом черный саксаул сбрасывает ветви и тем самым избавляется от избытка солей. В итоге под его кроной образуются микросолончаки, на которых не могут расти даже солянки, но эта тонкая корочка солей способствует уменьшению испарения с поверхности почвы.[ . ]

Настоящие галофиты накапливают в тканях до 10 % солей (солянки). Это ведет к увеличению осмотического давления клеточного сока, что повышает возможность извлечения воды из засоленных почв, в которых осмотическое давление водного раствора также повышено. Такое свойство — важное приспособление водного обмена в условиях засоленных почв; оно встречается и у других видов, обитающих в сходных условиях. У некоторых из них повышение сосущей силы корней достигается увеличением концентрации в клетках органических веществ, в первую очередь углеводов (например, полыни). В результате они эффективно сосут воду из почвы, а избыток солей не наносит им вреда из-за того, что цитоплазма таких видов плохо проницаема для электролитов.[ . ]

В отличие от галофитов растения, произрастающие не на засоленных почвах, называют гликофитами. Галофиты имеют высокое осмотическое давление, позволяющее им использовать почвенные растворы, так как сосущая сила корней превосходит сосущую силу почвенного раствора. Некоторые галофиты выделяют излишки солей через листья или накапливают их в своем организме. Поэтому иногда их используют для получения соды и поташа.[ . ]

Вторая группа галофитов отличается тем, что соли поглощаются корнями, по не накапливаются в клеточном соке. Поглощенные соли выделяются через специальные поры, имеющиеся на всех надземных органах, благодаря чему листья этих растений обычно покрыты сплошным слоем солей. Растеппя данпой группы характеризуются очень высокой интенсивностью фотосинтеза, что создает у них высокую концентрацию клеточного сока. Эта особенпость позволяет им поглощать воду из засоленных почв. Вместе с тем протоплазма их неустойчива и легко повреждается солями. К таким растениям относятся такие кустарники, как тамарикс, лох и др.[ . ]

Третья группа галофитов характеризуется тем, что цитоплазма клеток корня малопропицаеыа для солей, поэтому они пе поступают в растение. Высокое осмотическое давление в клетках растений этой группы создается за счет большой интенсивности фотосинтеза и накопления растворимых углеводов.[ . ]

Исследователи галофитов неоднократно описывали внешние признаки процесса выделения солей растениями.[ . ]

Это касается не только галофитов, но и жизненных форм растений относительно влаги (гигрофиты, ксерофиты и т. д.), по которым можно оценить влияние этих условий на пастбищный потенциал. Широко известно применение геоботанических методов для поисков полезных ископаемых по растениям-индикаторам, которые способны накапливать в себе химические элементы полезного ископаемого и т. п.[ . ]

Все приспособительные особенности галофитов, хотя и заложены в их наследственной основе, проявляются в процессе их роста па засоленных почвах (А. А. Шахов). Из культурных растений известной способностью приспособления к засолению обладают хлопчатник и частично, сахарпая свекла. Солеустойчивость растений можно повысить, применив прием закаливания (П. А. Гепкель). Для этого набухшие семена различных растепий выдерживают в течение часа е 3%-ном растворе хлористого натрия, после чего промывают водой и высевают. Растения, выросшие из таких семяп, характеризуются более низкой интенсивностью обмена, по являются более устойчивыми к аасолепию.[ . ]

Для роста некоторых растений засоленных почв галофитов) оказывается полезным натрий. Благоприятное влияние оказывает натрий на рост сахарной свеклы и сине-зеленых водорослей.[ . ]

По другим признакам среди растений выделяют такие группы как галофиты (растения засоленных почв), нитрофилы (растения, предпочитающие почвы, богатые азотом), литофиты, или петрофиты (растения каменистых почв), псаммофиты (растения песков).[ . ]

Растительность солончаков бедна, но своеобразна. Здесь могут расти только галофиты — виды, приспособленные к засоленным почвам, многие из которых являются суккулентами, обладающими сочными, мясистыми стеблем и листьями. Чаще всего здесь растут солянки (Salsola), солерос (Saticornia herbacea), сарсазан (Holoc-neum strobilaceum), сведа (Suaeda).[ . ]

К первой группе относят растепия, протоплазма которых устойчива к накоплению большого количества солей. Галофиты этого типа растут на наиболее засоленных почвах (солерос). Исследования, проведенные советским ботаником Б. А. Келлером, показали, что галофиты этой группы настолько приспособлены к произрастанию ца засоленных почвах, что при нормальном содержашш солей добавление хлористого натрия оказывает благоприятное влияние па их рост. Клетки растепий этой группы характеризуются высоким осмотическим давлением, благодаря чему они могут добывать воду из засоленной почвы. Так, некоторые солянки накапливают до 7% солей от массы клеточпого сока. Одиовременно протоплазма этих растений обладает большой гидрофильностыо, высоким содержанием белка. Она высокоустойчива к накоплению солей.[ . ]

Многие представители самого обширного в семействе рода парнолистник, насчитывающего около 100 видов, являются галофитами. Они населяют солончаки главным образом Азии, Африки и Австралии. Этот кустарник обладает небольшими мясистыми листьями и развивает мощный стержневой корень, который проникает до влажных горизонтов почвы.[ . ]

Растительность, участвующая в формировании лугово-каштановых почв, представлена лугово-степными группировками с участием галофитов.[ . ]

Организмы, по которым можно определить тот тип физической среды, где они росли и развивались, являются индикаторами среды. Например, таковыми могут быть галофиты. Адаптируясь к засолению, они приобретают определенные морфологические признаки, по которым можно определить, что данная почва засолена, и даже примерную степень засоления.[ . ]

Луговые солончаки развиваются также при близком уровне грунтовых вод, но более слабоминерализованиых. На них хорошо произрастает луговая растительность с галофитами. В почвах ясно проявляются дерновый и солончаковый процессы.[ . ]

Среди них есть болотные и водные растения, галофиты и ксерофиты. Стебли меластомовых часто 4-угольные в поперечном сечении; листья супротивные, обычно крест-накрест расположенные, редко мутовчатые. Они часто крупные, кожистые или мясистые, разнообразные но форме, цельные, пильчатые или зубчатые rio краю, нередко покрыты, как и другие части растения, чешуями, разнообразными волосками, щетинками или сосочками, лишены прилистников. Часто листья очень красиво окрашены, нередко пестрые, с пятнами или точками. Они снабжены 3—9(11) рельефно выступающими продольными жилками, дуговидно восходящими от основания листа к верхушке; они соединяются друг с другом и с главной жилкой многочисленными поперечными, часто почти параллельными жилочками, редко листья перистонервпые.[ . ]

Особую группу растений составляют принадлежащие к разным семействам виды, приспособленные к обитанию на почвах с высоким содержанием растворимых солей, солончаках, так называемые галофиты. Одни из них активно возвращают в почву избыточные соли корневой системой, другие выделяют их листьями. Во всех случаях работа механизмов выведения солей требует больших энергетических затрат, поэтому галофиты отличаются медленным ростом и накоплением биомассы, а экосистемы засоленных земель — низкой продуктивностью.[ . ]

Флора и фауна засоленных почв очень специфичны. Растения здесь весьма устойчивы не только к концентрации, но и к составу солей, но разные растения приспособлены по-разному. Один из галофитов так и называется — солерос и может выдерживать концентрацию солей свыше 20%. В то же время дождевые черви даже при невысокой степени засоления длительный срок выдержать его не могут. Засоление почв приводит к . падению урожайности сельхозкультур.[ . ]

Соленые озера занимают наибольшую площадь-около 21 кв. км. Для них характерны глубокие крутосклонные котловины, плотное супесчаное ложе и многочисленные выклинивания пресных грунтовых вод. Встречаются также лебедовые сообщества (Halimione verrucifera) и бескильницевые луга (Puccinellia tenuifolia, P. hauptiana). На первой террасе распространены различные луговые сообщества с доминированием Hordeum brevisu bu latum Elytrigia repens, Calam-agrostis epigeios, Leymus angustus. Для второй террасы характерны тырсово-типчаковые (Festuca valesiaca, Stipa capillata) ассоциации с обилием Pseudosophora a lop ecu roi des и Stipa pennata. На крутых склонах котловин отмечены пустынные галофитные полукустарнички (Atriplex cana, Limonium suffruticosum).[ . ]

При этом по виду поглощаемого элемента различают следующие группы организмов-концентраторов: водородисто-кис-лородные, углеводородные, азотные и натриевые, серные и кальциевые, магниевые и алюминивые, железистые и т.п. Так, например, водоросли концентрируют в себе йод, картофель и подсолнечник — калий, бобовые — кальций, галофиты — натрий и хлор и т.п.[ . ]

Классический пример земноводных ландшафтов составляют мангровые леса, развитые по низменным побережьям тропических морей. Почвой в них служит голубовато-черный ил, обедненный кислородом, и для большей устойчивости, а также для получения кислорода из воздуха у многих деревьев развиты ходульные и дыхательные корни, обнажающиеся во время отлива- Располагаясь в соленой воде, мангровые растения являются галофитами (приспособленными к произрастанию на засоленной почве) с ясно выраженным ксероморфным строением.[ . ]

Другой путь воздействия промышленных загрязнений на фитоценозы — это образование техногенных солончаков, характерных для промышленных предприятий самого разного профиля [Шилова, Капелькина, 1988; Капелькина, 1953; Kaleta, 1980]. Причем их развитию в районе исследования способствует непромывной и выпотной гидротермический режим почв и их тяжелый механический состав [Глазовекая и др. , 1983]. Это подтверждается формированием на промплошадках сообществ с доминированием и участием галофитов и мегатрофов союзов Agropyro-Ramicion crispi и Scirpion maritimi (Puccinellia distans, Chenopodium glaucum, Atriplex prostrata, Bolboschoenus maritimus).[ . ]

Определение величины осмотического давления умеет большое значение, в частности, для экологических исследований. В известной мере величипа осмотического давления позволяет судить о способности растения поглощать воду из почвы и удерживать ее, несмотря на иссушающее действие атмосферы. В 1 л сока этого растешш содержится 67,33 г хлоридов. У большинства растений средней полосы осмотическое давление колеблется от 0,5 до 3 МПа. Вместе с тем необходимо отметить, что факторы, действующие на измепепие осмотического давления, чрезвычайно разнообразии. Даже соседпие, рядом расположенные клетки могут отличаться но величине осмотического давления. Обычно величина осмотического давления больше у мелких клеток по сравнению с крупными. Установлены определенные градиенты осмотического давлеиия в пределах одной ткани. Так, в ткапих стебля осмотическое давление возрастает от периферии к центру и от осиовапия к верхушке. В корне осмотическое давление, наоборот, постепенно сшнкается от основания к верхушке.[ . ]

Следует отказаться от посадки деревьев в непосредственной близости от проезжей части дорог и тротуаров. В рядах деревьев можно использовать наиболее устойчивые виды лип — широколистную и голландскую, с аккуратной густой кроной, крупной листвой, более длительным, чем у мелколистной, периодом вегетации. Для задернения и окультуривания обочин дорог перспективным является использование посевов устойчивых видов многолетних газонных трав (культурного вида райграса пастбищного и дикорастущего галофита бескильницы тончайшей), которые показывают повышенную солеустойчивость. Высокую чувствительность к действию солей обнаружили полевица белая, мятлик луговой и овсяница красная, традиционно используемые для составления газонных травосмесей.[ . ]

Особенно интересны приспособительные механизмы избавления от избытка солей у галофитных растений северной части Сахары. Некоторые виды тамариска имеют специальные железы, способные выводить избыточные соли из организмы. Поэтому если потрясти ветки растения, то с них посыплется соленая пыль. Отдельные виды лебеды (из сем. маревых) выводят соли с помощью соленакапливающих пузырей, в которых концентрация солей намного выше, чем в клетках растения. И наконец, существует еще один механизм, посредством которого галофиты регулируют содержание в них солей, а именно, сбрасывание листьев после того, как в них накопится нежелательное количество солей.[ . ]

Адаптация растений к таким экстремальным условиям в процессе длительной эволюции сформировала самые разные экологические приспособления. Это, прежде всего, господство ксерофитов, могущих экономно расходовать влагу при активной сосущей способности корней, проникающих на значительную глубину (верблюжья колючка, джузгун, черный саксаул и др.). В песчаных пустынях доминируют псаммофиты, имеющие приспособления против засыпания их песком. В пустынях широко развиты засоленные типы почв, на которых могут существовать лишь галофиты (солянки, сарсазан, солерос, лебеда, тамариск, белый саксаул и др.). Так, некоторые виды галофитов (тамариск) в Сахаре на фотосинтезирующих органах имеют специальные железы, выводящие избыток солей, у других — происходит сбрасывание соленасыщенных органов. Во всех пустынях земного шара преобладающими видами растений являются представители таких семейств, как маревые, сложноцветные, крестоцветные, бобовые, гречишные, парнолистниковые и др. Так, флора Сахары насчитывает примерно 1200 видов, песчаных пустынь Турана — 536, Кызылкумов — 533, Южного Устюрта — 259 видов и т. д.[ . ]

На рис. 16.14, £ представлена вертикальная поясность распределения в зависимости от высоты над уровнем моря некоторых видов растений. Они поселяются на определенной отметке в зависимости от устойчивости к затоплению солоноватыми водами во время приливов. Так как наибольшая высота здесь соответствует и наиболее удаленному от моря участку суши, и самой поздней стадии сукцессии, по рис. 16.14, Б можно судить и о горизонтальном распределении видов, и о временной последовательности их участия в этой сукцессии. Ближе всего к уровню моря располагаются пионеры заселения солоноватоводных илистых отмелей — камыш (Багриз) и полевица (Agrostis). Они встречаются по всему маршу, доходя до границы произрастания дуба (фиегси5), т. е. в эстуарии Фала до 2,26 м над уровнем моря. Зона распространения двух облигатных галофитов (РисапеШа и Тг1д1осЫп) местами фактически заходит за нижнюю границу затопляемых в прилив зарослей ивы, ольхи и дуба. Разница в высоте над уровнем моря между маршем и лесом может составлять всего 0,2 м.[ . ]

Источник