Причины зимних повреждений растений

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.