Совершенствование растений: противостояние вымерзание
Технология выращивания сельскохозяйственных культур имеет большое количество элементов и при условии строгого соблюдения гарантирует реализацию генетического потенциала, заложенного самой природой. И на практике не все так просто, ведь в реальной ситуации существует много факторов, которые не дают культуре возможности полностью отблагодарить хозяина за заботу. Один из таких факторов — неблагоприятные погодные условия, из-за которых растение часто подвергается стрессу.
Основные погодные стрессовые факторы, которые снижают урожайность озимых культур
• Засуха в период прорастания семян
• Негативное воздействие почвенных патогенов или систем обработки почвы на развитие первичной корневой системы
• Сложные погодные условия в период зимовки, особенно для сортов с низкой зимостойкостью
• Засуха в период налива зерна
• Сброс продуктивных побегов через физиологический стресс
Учитывая эти факторы, главная задача в период осенней вегетации — создать благоприятные условия для успешной зимовки посевов, что обеспечит дружные всходы, чистоту поля от конкурентов (сорняков), защита от болезней и вредителей, удобрения и т.п..
От чего зависит успешная зимовка i почему растения вымерзают зимой, или Немного теории о морозостойкость растений
Выяснено, что влияние низких температур на растения зависит от их состояния и оводненности тканей. Скажем, сухие семена может выдерживать понижение температуры до -196 ° С (температура жидкого азота).
Это свидетельствует, что пагубное влияние низкой температуры принципиально отличается от воздействия высокой температуры, которая вызывает разрушение белков.
общем повреждения от мороза — это не результат воздействия низкой температуры , а скорее следствие дегидратации, вызванной внеклеточной кристаллизации льда. Морозостойкость определяют как способность растений выдерживать образования льда во внеклеточном пространстве без существенных повреждений мембран или других клеточных компонентов. Химический потенциал внутриклеточного раствора должно быть эквивалентно химическому потенциала внешнего раствора или льда.
Морозостойкость — результат физиологических, химических и физических реакций и изменений клеточных структур, которые происходят на определенных стадиях при благоприятных внешних условий. Этот процесс называют закаливанием или акклиматизацией.
Низкая температура сама по себе или вторичные факторы (абсцизовая кислота, сахароза, жирные кислоты, водный статус, др..) могут вызывать изменения в мембранах и / или белках.
На стадии, предшествующей закаливанию, в протоплазме накапливаются сахара и другие защитные вещества. Клетки обедняются на воду, а центральная вакуоль распадается на множество мелких вакуолей. Благодаря этому протоплазма становится готовой к следующей фазе, которая происходит во время слабых заморозков. При этом структуры и ферменты протоплазмы перестраиваются таким образом, что клетки выдерживают обезвоживание, связанное с образованием льда. Следует помнить, что в клетках есть свободная и упорядоченная вода, которая входит в состав коллоида. Именно последняя обуславливает высшую зимостойкость, потому что не может образовывать крупные кристаллы, которые вызывают гибель клеток.
И только после этого растения могут вполне безопасно вступать в завершающую стадию процесса закаливания, которая делает протоплазму стойкой к длительным низких температур.
Влияние содержания сахаров в корневой системе на морозостойкость
Накопление сахаров имеет особое значение в развитии морозостойкости перед переходом в состояние зимнего покоя. При понижении температуры и при наличии света образования сахаров происходит достаточно эффективно. То же время снижение температуры уменьшает расходование сахаров на процессы дыхания и роста. Для устойчивых сортов характерна высшая способность образовывать сахара именно при пониженной температуре. Накапливаясь в клетках, сахара повышают концентрацию клеточного сока, снижают водный потенциал. Чем выше концентрация сока, тем ниже точка его замерзания, поэтому накопление сахаров стабилизирует клеточные структуры, в частности хлоропласты, что позволяет им функционировать при температурах, близких к 0 ° С. Кроме того, возрастает устойчивость клеточных оболочек к обезвоживанию и механического давления. Процесс фотофосфорилирование продолжается даже при отрицательных температурах. Особое значение имеет защитное влияние сахара на белки, сосредоточенные в поверхностных мембранах клетки. Защитное действие сахаров проявляется, только если она происходит одновременно со снижением температуры. Есть данные, что сахара повышают устойчивость именно специфических белков, которые образуются при пониженной температуре.
Гибель растений в результате воздействия температуры ниже 0 ° С зависит от генетической природы растения и условий, в которых она находилась перед морозами. Поэтому одна и та же растение может погибнуть при температуре -5 ° С, а может выдержать температуру до -40 … -50 ° С.
Закаливание — это обратное физиологическое приспособление к неблагоприятным погодным условиям, в результате которого морозостойкость растения резко возрастает. Чрезвычайно важно в процессе закаливания надлежащее функционирование корневой системы, роль которой не стоит сводить только к резервуару продуктов обмена и гормонов, способствующих ростовым процессам. Немалое значение имеет и то, что клетки корня производят вещества, которые повышают морозостойкость.
Избыточная влажность почвы и высокий фон азота препятствуют нормальному закаливанию. Чем меньше в клетках воды, тем меньше образуется льда и тем выше шансы успешной зимовки. В закаленных растений лед образуется не в клетках, а в межклеточном пространстве, и в гораздо меньшем количестве, чем в незакаленных растений.
Для повышения морозостойкости растений важно правильно организовать их развитие и питание в осенний период. Как уже сказано, высокая и несбалансированная количество азота может негативно сказаться на зимостойкости растений через продольное вытягивание клеток, поэтому усиление фосфорного компонента в осенний системе удобрения способствует повышению зимостойкости. Нехватка серы перед зимовкой также снижает зимостойкость растений (не образуются специфические белки-протекторы), а в ранневесенний период это приводит к неполному усвоению азота. Наличие микроэлементов (кобальта, цинка, молибдена, меди, ванадия, др..) Тоже влияет на морозостойкость и холодостойкость растений. Например, цинк повышает содержание связанной воды, усиливает накопление сахаров, а молибден способствует повышению содержания общего и белкового азота.