От чего зависит зимостойкость растений

ГРУППА РИСКА

Вызывает вопросы и оценка выживаемости зимой довольно многих растений, предлагаемых на рынке. Не секрет, что далеко не весь ассортимент отвечает требованиям зимостойкости, предъявляемым к посадочному материалу в наших климатических условиях.

Довольно часто в садовых центрах можно увидеть завозимые из южных регионов страны или из зарубежных питомников теплолюбивые виды, не переносящие наших зимних условий, а еще чаще -растения так называемого дополнительного ассортимента, объединяемые в своеобразную группу риска.

Однако Нечерноземье, несмотря на происходящие климатические изменения, остается зоной рискованного земледелия и садоводства. Не следует забывать и о таком явлении, как фотопериодизм растений.

Привезенные из теплых районов виды и сорта формируются в условиях короткого светового дня. При выращивании их в наших широтах с длинным днем они запаздывают в своем развитии и не заканчивают рост при наступлении холодных дней. В результате – не успевают подготовиться к зиме и поэтому чаще вымерзают.

В числе тех растений, о которых шла речь выше, можно назвать глицинии – китайскую и г. обильноцветущую, тую восточную и т. складчатую, падуб остролистный, фотинию Фразера, кииарисовик Лавсона, кампсис укореняющийся, самшит вечнозеленый, клены веерные, пиерис японский или аукубу японскую.

В условиях средней полосы России эти растения будут постоянно или периодически подмерзать зимой (или вымерзать выше уровня снега), и даже в самых благоприятных микрообитаниях они могут отличаться замедленным ростом, скудным цветением и не достигать максимальной декоративности, как например: гортензия крупнолистная, кольквиция прелестная, большинство завозимых магнолий.

Понятие зимостойкости растений

Прежде чем говорить о факторах зимостойкости, стоит определиться с терминологией, поскольку подавляющее большинство людей не различают термины «морозостойкость» и «зимостойкость», а каждый из них имеет свои нюансы.Итак, морозостойкость — это устойчивость растений к действию низких отрицательных температур, а зимостойкость — устойчивость зимующих растений против комплекса неблагоприятных условий зимовки в осенний, зимний и ранневесенний периоды их жизни.

Морозо- и зимостойкость — сложные физиологические состояния озимых, которые постоянно меняются в зависимости от возраста растений и условий их выращивания, которые формируются осенью, во время закалки посевов.Изучение вопросов вымерзания растений и приемов повышения их зимостойкости началось еще в XVIII в.

Одним из первых ученых, кто пытался объяснить причину гибели растений вследствие вымерзания, были Button и Du-Hummel (1737), которые утверждали, что растения погибают от образования льда в сосудах, который после оттаивания становился причиной разрыва и отмирания растительных тканей.Из современных работ отечественных и зарубежных ученых известно, что под влиянием морозов в результате обезвоживания за замерзания воды в растениях нарушается структура протоплазмы, повышается концентрация клеточного сока, меняются расстояние между макромолекулами и состояние митохондриального аппарата, происходит расстройство процессов энергообмена и аэробного дыхания, которое сменяется анаэробним, накапливаются токсические продукты обмена веществ, под действием которых протоплазма отмирает.

На современном этапе установлено, что вымерзания является результатом воздействия целого комплекса неблагоприятных факторов на растительную клетку, вредными из которых является механическое давление льда и обезвоживания.Сейчас уже достаточно четко установлены закономерности морозостойкости растений.

Прежде всего стало ясно, что морозостойкость — это явление, которое не всегда присуще даже достаточно устойчивым растениям. Чтобы выдержать все неблагоприятные условия зимой, растение должно перейти из активного вегетирующей в качественно другое, пассивное состояние, получившее название «закаленный».

РАЙОНИРОВАНИЕ

Работы подревокультурному районированию европейской части России для задач декоративного садоводства были начаты еще в начале прошлого века Э.Л. Вольфом, затем этими вопросами занимался И.И. Галактионов в Академии коммунального хозяйства РСФСР. В конце 70-х годов эту работу в масштабах всей территории СССР проводил А.И. Колесников.

Над схемой климатического районирования территории нашей страны работал также Б.П. Алисов. В ГБС РАН в это же время П.И. Лапиным был разработан метод интегральной оценки жизнеспособности и перспективности интродуцированных видов на основе семи разных показателей, в том числе и зимостойкости растений, определяемой по специальной шкале.

Сейчас об этих разработках знают в основном узкие специалисты, и на практике при подборе ассортимента посадочного материала для проектов озеленения они не учитываются. К тому же за прошедшие десятки лет их актуальность перестала быть очевидной, ведь климатические условия на территории Евразии существенно изменились. Наряду с регистрируемыми глобальными изменениями климата растет неравномерность регионального проявления различных климатических явлений.

Формирование зимостойкости озимых зерновых культур

Подготовка к зиме — комплекс многих сложных биохимических процессов, объединенных одним общим термином «закалки растений». Было установлено, что закалка растений озимых зерновых культур происходит в две фазы:I фаза — при температуре днем ​​около 8 … 10 ° С, а ночью — от нуля до 4 ° С;II фаза — при средней температуре от нуля до -5 ° С.

В первой фазе благодаря активной вегетации и процессам фотосинтеза, для которых особенно благоприятной является солнечная погода, в узлах кущения накапливаются сахара (углеводы), которые при ночной температуре от нуля до 4 °С практически не расходуются как на рост растений, так и на процессы их дыхания.

Вследствие ежедневного увеличения содержания сахаров, который под конец закалки достигает в узлах кущения до 30% и более от общего содержания сухого вещества, растения способны выдерживать понижение температуры на глубине залегания узла кущения до -10 … 12 ° С.Во второй фазе закаливания происходит обезвоживание клеток, в которых повышается концентрация растворимых сахаров, уменьшается содержание так называемой свободной воды, которая легко замерзает, и повышается содержание связанной воды, которая замерзает лишь при критически низких температурах.

Растения становятся еще более устойчивыми против низких температур: хорошо закаленная пшеница выдерживает понижение температуры у узла кущения до -18 … 20 ° С, рожь озимая — до -23 … 24 ° С, тритикале — до -19 … 21 ° С, ячмень озимый — до -14 … 15 ° С.Также следует различать понятия «вымерзание» и «замерзание».

Озимые всегда замерзают, потому что зимой температуры в районах их выращивания преимущественно минусовые, но от этого не погибает, то есть не вымерзает.Продолжительность прохождения первой и второй фаз закалки составляет в среднем 20-25 суток. Однако даже хорошо закаленные растения (при своевременном посеве отборных семян в хорошо подготовленную почву, внесение необходимых удобрений) не обеспечивают полной гарантии от вымерзания в случае перехода температуры через критический порог.

Вторая фаза закаливания в озимых происходит при незначительных отрицательных температурах — от -3 до -5 ° С. Но это повышение морозостойкости происходит только тогда, когда растения предварительно прошли закалку при температуре несколько выше 0 °С. Вторая фаза закаливания является обратным процессом:

морозостойкость растений

Для успешного закаливания растений как в полевых, так и искусственных условиях необходимо постепенное снижение температуры. Это связано с тем, что основные защитные процессы, развивающиеся в растении под влиянием отрицательных температур, интенсивно протекают при незначительных морозах — около -3 …

-6 ° С, с последующим постепенным их усилением.Исследованиями установлено, что в условиях Украины течение первой фазы закаливания приходится на вторую половину октября или на первую половину ноября. Продолжительность первой фазы закалки составляет около 20 суток. Снижение среднесуточной температуры воздуха до 5 …

6 °С осенью принято считать началом периода прохождения первой фазы закаливания растений, а переход температуры воздуха через 0 °С — по истечении этого периода. Морозостойкость озимой пшеницы в заключение первой фазы закаливания достигает -14 ° С.В фазе проростков или всходов растения озимых зерновых культур при температуре около 5 °С проходят так называемую стадию яровизации.

Растения, которые не прошли стадию яровизации, в дальнейшем не колосятся. Собственно, в этом и есть ответ на вопрос многих фермеров о том, могут ли переросшие посевы озимых зерновых создать колос осенью. Дело в том, что осенью в фазу колошения при определенных погодных условиях могут перейти только типичные яровые культуры или сорта-двухлетки, которые вовсе не нуждаются или нуждаются в «упрощенном» периоде яровизации.

С началом образования колосовых бугорков резко снижается морозостойкость пшеницы. Поэтому в годы, когда в осенний период условия способствуют полному завершению яровизации, пшеница озимая к весне теряет морозостойкость, из-за чего даже при снижении температуры наблюдается повреждение и гибель растений.

Поэтому у переросших с осени озимых зерновых культур может существенно снижаться степень закалки растений, а следовательно — и зимо-, и морозостойкость, но угрозы образованию колоса осенью не возникнет.От степени прохождения растениями стадии яровизации в значительной степени зависит зимостойкость озимых зерновых культур.

Исследованиями установлено, что важен не сам факт окончания яровизации осенью, а ход этого процесса в условиях без активных температур и связанных с ними ростовых процессов после его завершения.Таким образом, для формирования высокого уровня морозостойкости озимые зерновые культуры должны иметь достаточно длительный период яровизации, поскольку сорта с очень коротким яровизацийним периодом могут переходить в генеративный состояние в начале зимы и терять способность к закалке.

Поэтому нужно изучать продолжительность периода яровизации как составляющую зимостойкости вновь и интродуцированных сортов пшеницы и других озимых зерновых культур.От функционального состояния растений и интенсивности фотосинтеза зависят накопления органической массы, а затем и устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды, в конечном итоге влияет на урожайность и качество выращенной продукции.

Поэтому все элементы технологии выращивания сельскохозяйственных культур — сорта, сроки сева, нормы высева, предшественники, обработка почвы, система удобрения, меры защиты растений и т.д. — направлены на создание оптимальных условий для протекания фотосинтеза в растениях, а значит, и являются факторами повышения зимостойкости.

Самыми стойкими к условиям перезимовки считаются растения, которые к концу осенней вегетации образовали три-четыре, даже до пяти побегов кущения. Конус нарастания главного побега перед вхождением растений в зиму должен быть длиной 0,25-0,35 мм и находиться на втором этапе органогенеза, поскольку дифференциация конуса роста в осенний период, его вытягивания и переход к III этапу органогенеза резко снижает морозо- и зимостойкость растений .

Считается, что на формирование продуктивности новых сортов озимых зерновых культур в значительной степени влияют сроки сева. Оценка пластичности сортов в зависимости от сроков посева проводится по средней за несколько лет урожайности. Она считается высокой, если сорт имеет самую высокую среднюю урожайность за все сроки посева, а на ранних и поздних — снижается от максимального уровня стандарта не более чем на 10-15%.

Следует учитывать, что при ранних сроках сева посевы перерастают и больше повреждаются личинками гессенской, шведской, пшеничной и других мух, тлей, цикадки, подгрызающих совкок, корневыми гнилями, бурой листовой ржавчиной, мучнистой росой, вирусными болезнями и сильнее зарастают сорняками.Сроки сева имеют комплексное влияние, что в дальнейшем сказывается на процессах прохождения всех фаз органогенеза, их устойчивости к неблагоприятным условиям в зимний период, уровне поражения болезнями и вредителями как в начале, так и в последующие периоды вегетации озимых культур.

В зависимости от сроков сева и других факторов, пшеница и другие озимые зерновые могут иметь два периода кущения — осенний и весенний. Если сроки посева поздние и боковые побеги осенью не образовались, то кущение происходит только весной, в течение 30-40 дней. Коэффициент кущения в таком случае уменьшается.

При оптимизации сроков сева озимой пшеницы следует учитывать, что ее производительность уменьшается как на ранних, так и на поздних сроках посева. Так, в первом случае посевы пшеницы развивают чрезмерную вегетативную массу, растения сильно кустятся, становятся менее устойчивыми к неблагоприятным условиям, снижают зимостойкость и больше повреждаются вредителями и болезнями.

Растения поздних сроков посева дольше всходят, не успевают осенью раскуститься, развить достаточную корневую систему и надземную массу, накопить достаточное количество пластических веществ. Поэтому снижается зимостойкость и выживаемость растений и стеблей в весенне-летний период. Такие посевы формируют неполноценный урожай или даже погибают.

Лучшее приспособление к неблагоприятным условиям перезимовки у молодых растений связано с преобразованием сложных соединений на простые, которые имеют более высокие защитные свойства. Поздние сроки посева способствуют некоторому углублению узла кущения и повышают таким образом морозостойкость растений.

При ранних сроках посева глубина залегания узла кущения составляет 1,0-1,5 см, тогда как у растений поздних сроков она увеличивается до 3,5-4,0 см.Благоприятные условия для проведения посева наступают в том случае, когда среднесуточная температура воздуха устанавливается на уровне 14 … 16 °С, а осенняя вегетация посевов продолжается 45-55 дней с суммой среднесуточных температур в пределах от 45 до 55 °С.

От чего зависит зимостойкость растений

Оптимальные сроки посева пшеницы в условиях достаточной влагообеспеченности должны создать благоприятную основу для образования двух синхронно развитых побегов, что в дальнейшем позволит сформировать колосоность стебля.Вследствие глобальных и региональных климатических изменений, которые наблюдаются в последние годы, сроки посева озимых зерновых культур периодически смещаются в сторону поздних.

Так, анализ температуры воздуха на широте Харькова свидетельствует, что по сравнению с периодом 1910-1966 гг., в 1981-2000 гг. она повысилась на 1,1 °С, а за период 2001-2015 гг. — на 2,1 °С. По данным Харьковского гидрометцентра, на территории области за последние 20 лет, по сравнению с периодом 1950-1995 гг.

, среднесуточная температура выросла в среднем на 0,7 … 2,5 °С, что свидетельствует о значительном потеплении климата. Наибольшее повышение температуры присуще январю и феврале (на 2,5 … 3,0 °С), а также всем летним месяцам (на 1,5 … 2,5 ° С).Существенным по сравнению с среднемноголетней нормой стало повышение температуры именно во время подготовки к севу озимых и после него, то есть в августе — октябре.

ОЦЕНКА ЗИМОСТОЙКОСТИ РАСТЕНИЙ

В отсутствии общепризнанных отечественных критериев для оценки зимостойкости растений в практической работе стало принято опираться на карту зон морозоустойчивости растений (USDA Hardiness Zones and Average Annual Minimum Temperature Range), разработанную Департаментом сельского хозяйства США и адаптированную для территории Европы.

Территория центральной и северо-западной части России, в соответствии с принятой в Европе 11-зонной картой, главным образом попадает в зоны USDA 3-5 с температурными минимумами от -39,9 °С до-23,4 °С.

В зарубежных каталогах и справочниках для каждого растения указываются значения зон морозоустойчивости. При этом подразумевается, что отнесение того или иного растения к конкретному диапазону зон дает гарантию его успешной вегетации в этих условиях. Однако следует сразу отметить, что механическое использование данных карты при посадках приводит к существенным ошибкам, поскольку степень морозоустойчивости растения далеко не всегда является достаточным основанием для оценки возможности его успешного выживания зимой на той или иной территории.

Кроме того, для преобладающей части азиатской территории нашей страны карты зон просто не существует.

Гораздо объективнее успешность вегетации растений оценивается по их зимостойкости. Зимостойкость – это способность растений противостоять тяжелым условиям зимнего и ранневесеннего периодов. Данный термин имеет широкое наполнение, он включает в себя не только собственно морозоустойчивость, то есть способность того или иного вида или сорта выдерживать низкие температуры без повреждения тканей, но и воздействие многих других факторов, например выпревания растений поздней зимой во время оттепелей. В результате выпревания происходит прерывание вынужденного покоя растений и их углеводное истощение.

Кроме того, это влияние вымокания и выпирания растений из почвы, воздействие поздних весенних заморозков, резких скачков температуры с переходом через 0°С, негативная роль ледяной корки и других неблагоприятных зимних факторов. Зимостойкость растений меняется с возрастом, в зависимости от характера микроклимата, почвенно-экологических особенностей, в частности влажности почвы и обеспеченности ее калием и фосфором, а также условий вегетации.

Нелишне также напомнить что привитые на штамб растения и пестролистные формы обычно сильнее страдают во время зимы, так же, как молодые и недавно пересаженные растения. Практическое использование зональной карты осложняется также тем, что в пределах каждой зоны условия вегетации и зимовки растений могут существенным образом изменяться в зависимости от ряда местных факторов.

Среди них – высота местности над уровнем моря, положение участка в рельефе, экспозиция склона, направление, частота, периодичность и скорость преобладающих ветров, наличие и высота снежного покрова, продолжительность сильных морозов и зимняя температура почвы. Весьма важными для успешной зимовки растений являются условия их влаго- и теплообеспеченности в предшествующий вегетационный период, сумма активных температур и продолжительность периода вегетации.

Большую роль могут играть условия произрастания: близость крупных городов и промышленных центров, так называемых островов тепла, обширных водных пространств, смягчающих резкие перепады температур, а также защищенность участка с посадками растений. Это может быть стена леса, забор, строения или складки местности.

Большое значение имеет также ь надлежащий уход за культурами: своевременный полив, достаточное минеральное питание, борьба с болезнями и вредителями, зимнее укрытие, если это необходимо. С учетом всех этих обстоятельств многие растения из «группы риска»> могут достаточно успешно расти в защищенных экотопах. Кроме того, они могут использоваться в озеленении в качестве порослевой культуры, чему есть масса примеров.

Основыне показатели зимостойкости растений

Успешная зимовка сортов озимых культур зависит от их физиолого-биохимического состава и метаболических процессов. Кроме того, на зимостойкость того или иного сорта непосредственно влияет содержание в органах зимующих растений не только растворимых сахаров, но и других защитных соединений. Одним из физиолого-биохимических показателей зимостойкости озимых культур является состояние пластидного аппарата и пигментной системы растений в течение зимовки. В зимостойких сортов пластидный аппарат подвергается преобразованию.

Также одним из показателей устойчивости организма к воздействию низких температур является интенсивность дыхательного процесса растительных клеток. У разных сортов она может снижаться из-за действия морозов как во время поглощения кислорода, так и в процессе выделения углекислого газа.

Среди озимых зерновых культур наибольшую морозостойкость имеет рожь и тритикале, более низкую — пшеница, а наименьшую — ячмень. Кроме того, как упоминалось ранее, в пределах каждой культуры есть разница по зимостойкости между сортами. Она выражается в баллах и ее обязательно следует учитывать при планировании выращивания озимых в том или ином регионе.

Разница между сортами в динамике роста, формировании урожая, реакции на отдельные факторы технологии выращивания достаточно существенная. Поэтому при подборе оптимального сорта следует учитывать, какой из элементов комплекса его производительности в конкретных условиях хозяйства является решающим для достижения максимального потенциала.

Особое внимание стоит обратить на один из главных факторов для условий Украины — зимостойкость сорта.Для примера посмотрите в таблицу, где указывается зимостойкость распространенных сортов.Исследованиями установлено, что в отличие от современных древние сорта пшеницы озимой имеют больший период яровизации и высшую зимостойкость растений.

Так, в период исследований (2007-2010 гг.) период яровизации растений древних сортов составил от 90 до 105 дней. Зимостойкость была от 8,0 до 8,5 балла, тогда как продолжительность периода яровизации современных сортов — от 50 до 95 суток, а зимостойкость — от 1,5 до 7,5 балла.Cелекционеры создали новые высокопродуктивные сорта пшеницы озимой, которые обеспечивают высокие урожаи качественного зерна.

Но, к сожалению, в борьбе за производительность и качество часто остаются недоработанными такие важные вопросы, как морозо- и зимостойкость растений. Именно поэтому в стране зафиксированы факты, когда в отдельные годы вследствие неблагоприятных условий презимовки погибали до 70% растений в посевах озимых.

СПОРНЫЕ МОМЕНТЫ

Вполне вероятные в средней полосе 30-градусные морозы уже превышают планку, устанавливаемую для растений зоны USDA 4, а к их числу относят такие привычные для нас виды, как липа мелколистная, ясень обыкновенный, клен остролистный, к. серебристый и к. ясенелистныи, конский каштан обыкновенный, калина обыкновенная, лиственница европейская, сосна горная, многие рябины, яблони, спиреи, кизильники и сирени.

Породы, относящиеся к зоне 5 морозоустойчивости, будут в условиях суровой зимы испытывать еще больший температурный стресс. А это опять же вовсе не редкие экзоты. а хорошие всем знакомые можжевельники многих видов и сортов, туя западная, ель канадская, пихта корейская, вязы голый и мелколистный.

И даже – дубы черешчатый и красный, бузина черная, многие ивы, боярышники, чубушники, гортензии, форзиции и барбарисы, большинство плодовых деревьев и ягодных кустарников. Сказанное выше справедливо в том случае, если отнесение растении к тем или иным зонам морозоустойчивости не вызывает сомнений, но так бывает не всегда.

То же самое касается таких растений, как спирея острозазубренная, с. Тунберга, шелковица белая или барвинок малый. Очевидно, что и характеру градации зон, и к соответствию им тех или иных пород с точки зрения их зимней выносливости возникают вопросы.

В ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проблема выбора ассортимента зимостойких декоративных культур, как видим, является достаточно сложной и комплексной. Очевидно, на данном этапе за неимением других подходящих вариантов пока остается целесообразным пользоваться имеющейся картой зон морозоустойчивости, которая намечает определенные ориентиры для практиков – специалистов в области озеленения и опытных садоводов-любителей.

Однако к использованию карты следует подходить критически, опираясь на опыт выращивания конкретных растений в данном регионе. Кроме того, назрела необходимость в создании современной системы древокультурного районирования, охватывающего всю территорию России, на основании прежних разработок и фактических данных, отражающих сложившиеся местные особенности экотопических условий и современные данные по изменению климата.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Женский портал
Adblock
detector