Причины зимних повреждений растений
Причины
зимних повреждений растений
Непосредственное действие мороза на клетки – не
единственная опасность, угрожающая многолетним травянистым и древесным
культурам, озимым растениям в течение зимы. Помимо прямого действия мороза
растения подвергаются еще ряду неблагоприятных факторов. В течение зимы
температура может существенно колебаться. Морозы нередко сменяются
кратковременными и длительными оттепелями. В зимнее время нередки снежные бури,
а в бесснежные зимы в более южных районах страны – и суховеи. Все это истощает
растения, которые после перезимовки выходят сильно ослабленными и в последующем
могут погибнуть.
Особенно многочисленные неблагоприятные воздействия
испытывают травянистые многолетние и однолетние растения. На территории России
в неблагоприятные годы гибель посевов озимых зерновых достигает 30–60%.
Погибают не только озимые хлеба, но и многолетние травы, плодовые и ягодные
многолетние насаждения. Кроме низких температур озимые растения повреждается и
гибнут от ряда других неблагоприятных факторов в зимнее время и ранней весной:
выпревания, вымокания, ледяной корки, выпирания, повреждения от зимней засухи.
Среди перечисленных невзгод первое место занимает
выпревание растений. Гибель растений от выпревания наблюдается преимущественно
в теплые зимы с большим снеговым покровом, который лежит 2–3 мес.,
особенно если снег выпадает на мокрую и талую землю.
Выпревание – истощение растений.
Находясь под снегом при температуре около 0 °С в сильно увлажненной среде,
почти в полной темноте, т.е. в условиях, при которых процесс дыхания идет
достаточно интенсивно, а фотосинтез исключен, растения постепенно расходуют
сахара и другие запасы питательных веществ, накопленные в период прохождения
первой фазы закаливания, и погибают от истощения (содержание Сахаров в тканях
уменьшается с 20 до 2–4%) и весенних заморозков. Такие растения весной легко
повреждаются снежной плесенью, что также приводит к их гибели.
Н.А. Максимов (1958) отмечал, что при
температуре немного выше 0 °С растения скорее проходят яровизацию, чем при
температуре ниже 0 °С, но вместе с тем теряют свою устойчивость к морозу и
затем быстро погибают при сходе снегового покрова и весенних заморозков.
Устойчивость сортов озимых против выпревания в районах с очень глубоким
снеговым покровом обусловливается прежде всего накоплением достаточного запаса
растворимых углеводов, а также возможно меньшей интенсивностью дыхательного
процесса при пониженных температурах.
Вымокание
Вымокание проявляется преимущественно весной в
пониженных местах в период таяния снега, реже во время длительных оттепелей,
когда на поверхности почвы накапливается талая вода, которая не впитывается в
замершую почву и может затопить растения. В этом случае причиной гибели
растений служит резкий недостаток кислорода (анаэробные условия _ гипоксия). У
растений, оказавшихся под слоем воды, нормальное дыхание прекращается из-за
недостатка кислорода в воде и почве. Отсутствие кислорода усиливает анаэробное
дыхание растений, в результате чего могут образоваться токсичные вещества и
растения погибают от истощения и прямого отравления организма.
В окружающей растения снеговой воде содержится основной
продукт анаэробного дыхания – спирт. В условиях избытка влаги в почве
образуются вредные для растений закисные соединения, ряд элементов минерального
питания переходит в неусвояемое состояние. В условиях анаэробиозиса у озимых
нарушаются ультраструктура и связь пигментов с белково-липидным комплексом
мембран хлоропластов, снижаются содержание хлорофилла и активность
нитратредуктазы. В растениях накапливаются продукты анаэробного превращения
углеводов (пируват, лактат, этанол, ацетальдегид), увеличивается содержание
свободного пролина, накопление которого рассматривается как один из способов
адаптации растений к гипоксии.
Озимая пшеница более устойчива к вымоканию
(гипоксии), чем озимая рожь. У более устойчивых к гипоксии сортов озимой
пшеницы ткани корневой системы имеют более развитые межклеточники и воздушные
полости, при недостаточной аэрации почвы образуются мелкие дополнительные корни
у самой поверхности (на поверхности) почвы. Растения, выходящие из-под снега
весной, при низких температурах воздуха и воды относительно устойчивы к
затоплению.
С повышением температуры устойчивость резко
снижается. Так, для многих травянистых растений повышение температуры воды до
10 °С в течение суток приводит к снижению урожая на одну треть, за 2 сут. –
примерно наполовину, а при сохранении повышенной температуры в течение 8 сут.
урожай практически равен нулю.
Гибель под ледяной коркой
Ледяная корка образуется на полях в районах, где
частые оттепели сменяются сильными морозами. Действие вымокания в этом случае
может усугубляться. При этом происходит образование висячих или притертых
(контактных) ледяных корок. Менее опасны висячие корки, так как они образуются
сверху почвы и практически не соприкасаются с растениями; их легко разрушить
катком.
При образовании же сплошной ледяной контактной корки
растения полностью вмерзают в лед, что ведет к их гибели, так как и без того
ослабленные от вымокания растения подвергаются очень сильному механическому
давлению. Причина гибели состоит в том, что растения утрачивают морозоустойчивость
из-за прекращения аэрации, потому что лед практически непроницаем для газов, а
также вследствие усиления влияния низких температур. Растения, как и в случае
вымокания, переходят на анаэробное дыхание, при котором образуются спирт и
другие токсичные вещества.
Если ледяная корка нетолстая и вмерзают только узлы
кущения, а листья находятся на воздухе, то такие растения выживают, поскольку
воздух проникает по межклеточникам из листьев в корневую систему. Ледяная корка
не образуется, если после оттепели выпадает снег, не позволяющий морозу глубоко
проникнуть в почву, тем самым предотвращая его повреждающеевоздействие на
растения. Ледяная корка является причиной гибели озимых на обширных площадях,
особенно в Поволжье и на юге Украины.
Выпирание
Повреждение и гибель растений от выпирания
определяются разрывами корневой системы. Выпирание растений наблюдается, если
осенью морозы наступают при отсутствии снежного покрова или если в
поверхностном слое почвы мало воды (при осенней засухе), а также при оттепелях,
если снеговая вода успеет всосаться в почву. В этих случаях замерзание воды
начинается не с поверхности почвы, а на некоторой глубине (где есть влага).
Образующаяся на глубине прослойка льда постепенно утолщается за счет
продолжающегося поступления воды по почвенным капиллярам и поднимает (выпирает)
верхние слои почвы вместе с растениями, что приводит к обрыву корней растений,
проникших на значительную глубину.
Весной после оттаивания почвы растения остаются
лежать на поверхности и погибают от иссушения, если не происходит их вторичное
укоренение. Своевременное прикатывание растений (почвы) стимулирует образование
у них новых корней. Устойчивость растений к выпиранию определяется способностью
корней к растяжению. На этом основан и метод отбора растений на устойчивость к
выпиранию в селекционном процессе.
Повреждения от зимней засухи
Устойчивый снеговой покров предохраняет озимые злаки
от зимнего высыхания. Однако они в условиях бесснежной или малоснежной зимы,
как и плодовые деревья и кустарники, в ряде районов России часто подвергаются
опасности чрезмерного иссушения постоянными и сильными ветрами, особенно в
конце зимы при значительном нагреве солнцем. Дело в том, что водный баланс
растений складывается зимой крайне неблагоприятно, так как поступление воды из
замерзшей почвы практически прекращается.
Способы повышения зимостойкости растений
Зимостойкость – это способность растений
противостоять целому комплексу неблагоприятных факторов внешней среды в зимнее
время. Основные способы ее повышения – подбор и селекция видов и сортов
сельскохозяйственных культур, наиболее приспособленных к комплексу неблагоприятных
условий перезимовки конкретного региона. Причины зимних повреждений и даже
полной гибели зимующих растений разнообразны и не обусловливаются только
действием мороза.
Сорта, проявившие себя в одних районах как наиболее
зимостойкие, могут оказаться значительно менее устойчивыми в других. Наиболее
полное представление о зимостойкости сорта озимых дают полевые испытания, в
результате которых растения подвергаются комплексному
воздействию
сочетания неблагоприятных факторов и преобладающему из них, например, для
Поволжья – низкие температуры при недостаточном снеговом покрове, для
Белоруссии или северо-запада Украины – это прежде всего выпревание.
Предпочтение отдают сортам, проявившим в данном регионе высокую устойчивость к
преобладающему повреждающему фактору.
Озимые злаки наиболее устойчивы в начале яровизации,
по окончании ее устойчивость их снижается. Высокая зимостойкость лучших сортов
озимых в значительной степени объясняется большей продолжительностью
яровизации, которую они заканчивают уже зимой при отрицательных температурах.
Лаборатория физиологии растений МПО «Подмосковье»
РАСХН успешно использует в селекционном процессе оценку зимостойкости озимых
зерновых культур по комплексу физиологических показателей.
Меры предупреждения гибели озимых хлебов
Для повышения устойчивости к морозу и другим
неблагоприятным факторам, особенно слабоустойчивых видов и сортов, необходимо
предварительно провести определенные агроприемы. Повышают устойчивость растений
к неблагоприятным факторам перезимовки правильный выбор сроков посева,
поддержание хорошей структуры почвы для создания благоприятного водного,
воздушного и теплового режимов, снегозадержание, создание оптимальных условий
питания. К таким приемам относится осеннее известкование почв, поскольку
степень повреждения растений коррелирует со снижением величины рН в клетках
тканей. Своевременное известкование почв с одновременным внесением удобрений
понижает кислотность среды и повышает зимостойкость растений за счет улучшения
ионного баланса в органах растений. Особенно важное значение имеет внесение
фосфорно-калийных удобрений.
Меры
предотвращения зимних повреждений
Гибель
происходит тогда, когда острые грани кристаллов льда рвут клеточные мембраны,
из-за чего содержимое клетки перемешивается и она теряет способность к
сколько-нибудь нормальному метаболизму. Поэтому очень важно для растений
связать воду клеточного сока, ограничив ее возможность к образованию льда и
одновременно снизив температуру замерзания. Кроме того, растения, как и другие
живые организмы, обладают способностью к синтезу стрессовых белков, позволяющих
пережить различные неблагоприятные условия. Очень важно наличие достаточного
запаса фосфатов для образования АТФ – универсального аккумулятора и переносчика
энергии в клетке, калия – определяющего вязкость цитоплазмы и действие основных
транспортных белков, крахмала – как
источника сахаров для дыхания и образования других необходимых веществ для
клетки и запасных липидов (жиров), как компонента клеточных мембран. Очень
важно также для нормально старта ростовых и обменных процессов весной – наличие
запаса гормональных веществ, регулирующих транспортные потоки веществ в
растении. Гормоны растений вырабатываются в основном апикальными меристемами-то
есть точками роста побега и корня.
Для
переживания зимы растения высоких широт также выработали особое состояние,
называемое покоем. В таком состоянии растение не способно к росту даже в самых
благоприятных условиях. Это необходимо, чтобы растение не поддалось на
провокации кратковременных потеплений и не попало под возвратные морозы в
абсолютно неподготовленном состоянии – начале роста. Состояние покоя присуще как целому
растению, так и отдельным его частям – семенам, почкам, меристемам, и только
корни этим свойством не обладают. В минимальной степени будут повреждены те
растения, которые с осени хорошо подкормлены минеральными фосфорными и
калийными удобрениями, растения в возрасте, накопившие значительные запасы
пластических веществ, а самое главное – растения с более заглубленными корнями,
то есть растения на легких почвах, на почвах с глубоким уровнем грунтовых вод. Из
высаженных осенью растений, наилучшие шансы имеют те, которые высажены поздно,
и не успели осенью обзавестись молодыми активно растущим корнями. Исключением
из этого правила будут декоративные луковичные культуры. Здесь как раз все
наоборот.
Особенно важен уровень снега. Чем он больше – тем выше температура почвы под
ним, и соответственно, меньше повреждений корней. Это абсолютно показано, если
высота снежного покрова на участке не превышает 50 см. Слой снега, который
при этом можно навалить, не должен превышать 1,5 м – остальное уже совсем
не на пользу. Снег нужно хорошо уплотнить-утоптать у штамбов деревьев, особенно
это касается молодых плодовых, для предотвращения повреждения коры мышами. При
начале оттепелей обращайте внимание на образование ледяной корки и всячески
боритесь с ней. Ни в коем случае нельзя допустить, чтобы корни подвергались еще
и гипоксии. Соответственно – наблюдайте за сходом талых вод и примите все
возможные меры во избежание их застоя. Повреждение почек и молодых корней
приведет к определенному дефициту гормонов – ауксинов и цитокининов. Основные
неприятности при этом заключаются в снижении аттрагирующей способности
меристем, а значит – нарушении их
снабжения. В этом случае можно рекомендовать обработку ветвей при начале
распускания почек (стадия «голубого конуса») препаратом Эпин в удвоенной
концентрации, а через неделю – препаратом Циркон в рекомендованной
концентрации. Положительный эффект несомненно принесет и некорневая подкормка
гуматами. Ее стоит провести во второй декаде мая. Сроки приводятся для
Московской области.
Брассиностероид
в этом случае заменят собой недостающее аттрагирующее действие ауксина и
цитокинина и направит поток питательных веществ к меристемам, а иммуномодулятор
повысит неспецифическую устойчивость растений к стрессам и вредным организмам.
Гуматы мягко стимулируют обменные процессы, и окончательно нормализуют рост.