Зимостійкість рослин

Зимостійкість є стійкістю багаторічних і озимих рослин до всього комплексу несприятливих чинників осінньо-зимово-весняного періоду і здебільшого до негативних температур. Вона включає холодостійкість і морозостійкість рослин.

Адаптації рослин до знижених температур є відносними і не завжди ефективними. У певних умовах мають місце ушкодження рослин і навіть загибель, викликані низькими температурами. Основними формами таких явищ є:

• 1) ушкодження пізніми весняними і ранніми осінніми заморозками;
• 2) випинання, що полягають в оголенні в період зимівлі верхньої частини коренів, а в злаків і вузла кущіння;
• 3) висихання, обумовлене великими втратами води при зимовій транспірації у малосніжні сухі зими;
• 4) випрівання, що полягає в ушкодженні рослин паразитичними грибами при зимівлі під товстим шаром снігу;
• 5) вимерзання – безпосередня загибель рослин від холоду.

Існує кілька гіпотез, що пояснюють загибель рослин від морозу і холоду. Одна з них визначає як причину вимерзання рослин утворення кристалів льоду безпосередньо в протопласті, що призводить до руйнування мембран і органел клітин. Інші гіпотези вбачають причиною різке обезводнення протопласта, оскільки кристали льоду, що утворюються як у клітині, так і в міжклітинниках, відтягують на себе багато води. Фактично механізм вимерзання має комплексний характер. У першу чергу він пов'язаний з незадовільним проходженням у рослин природного загартовування, і залежно від умов зростання основною причиною вимерзання може бути то одна, то інша з розглянутих вище причин.

Випинання рослин засвідчується при особливому режимі погоди, коли кілька разів чергуються замерзання і відтавання ґрунту. Вологий ґрунт, замерзаючи, піднімається сам і піднімає рослини. При відтаванні ґрунт осідає, але рослини залишаються у піднятому стані. Це призводить до оголення верхніх частин коріння, вузлів кущіння, кореневих шийок. Залишаючись неприкритими ґрунтом, ці частини рослин у разі похолодання швидко ушкоджуються. Іноді має місце і пасивне випинання, пов'язане з неправильною підготовкою ґрунту перед посівом. Посів насіння в дуже розпушений шар ґрунту призводить до його подальшого осідання, а рослини при цьому залишаються дещо піднятими над його рівнем. Правильна технологія вимагає посіву “на тверду основу”, яка забезпечується передпосівною ку- льтивацієюна глибину передбачуваного посіву насіння. Доцільним є дотримання певного тимчасового розриву між обробкою ґрунту і посівом.

У деяких випадках причиною ушкодження і загибелі рослин в період зимівлі є зимова посуха. Вона полягає у висушенні рослин, яке є наслідком простих фізичних процесів: за негативних температур поглинання води коренями припиняється, а випаровування навіть замерзлої води з надземних частин рослин триває. Від зимових посух часто страждають посіви озимини у степовому регіоні, для якого характерні малосніжні зими із сонячною погодою і сильними морозами. Через зимові посухи нерідко ушкоджуються молоді пагони плодових дерев і кушів.

Випрівання рослин реєструється в багатосніжні м'які зими. Під шаром снігу в цьому разі створюється зона потепління, що сприяє розвиткові на рослинах різних паразитичних грибів. Найчастіше це Fusarium nivale і Sclerotinia graminearum. Вони нерідко розвиваються під снігом як сапрофіти, але якщо рослини ослаблені, гриби переходять до паразитизму і викликають загибель зернових культур.

У південних районах з м'якою зимою можлива застуда рослин. Застудою називаються зимові ушкодження рослин за низьких позитивних температур. Явище характерне для цитрусових, чайного куща, персиків. Причиною ушкодження і відмирання рослин через застуду є гідроліз і розпад складних органічних речовин з утворенням отруйних продуктів такого розпаду. Позначається і загальна розкоординированість обміну речовин за знижених температур. Помічено, що при застуді рослин мембрани не реалізують властивість вибіркової проникності і клітини втрачають багато корисних речовин.

Навесні і восени досить часто має місце зниження температури повітря до негативних значень увечері і вночі за позитивної температури вдень – заморозок. Він звичайний у тихі безхмарні ночі. Для рослин важливі і сила, і тривалість заморозку. Причиною ушкоджень рослин при заморозках є ті самі механізми, що й при вимерзанні. Однак при заморозках, на відміну від вимерзання, холодового ушкодження переважно зазнають частини рослин, що виступають над поверхнею. Часто до механізмів, які ушкоджують рослини при вимерзаннях, додається спровокований охолодженням розпад білків і амінокислот з утворенням вільного аміаку. Аміак отруйний для клітин і, мігруючи по рослині, отруює її в цілому. У селянській практиці ще в давнину було помічено, що якщо посів озимих або ярових хлібів, який був пошкоджений заморозком, не пізніше ніж через 2–3 доби підкосити (це видаляє з рослини аміак, що утворився в пошкоджених верхівках листя), то рослини добре відростають від вузла кущіння. Інакше всі рослини гинуть.

Різні частини рослин мають не однакову чутливість до заморозків. Наприклад, у ярої пшениці тичинки ушкоджуються при заморозках швидше і сильніше, ніж зав'язь. Завжди менш стійкі ті частини рослини, які знаходяться в стані активного росту.

У сільськогосподарській практиці розроблено велику кількість засобів запобігання ушкодженню й загибелі рослин від знижених температур в осінній, зимовий і весняний сезон. їхнє застосування залежить від умов росту рослин. Непоганим захистом від заморозків садів, клумб й овочевих ділянок є димлення, обігрівання вогнищами і спеціальними грілками (на плантаціях цитрусових культур), щедрий полив, штучний туман, іноді просте укриття рослин ковпаками з паперу. На полях позитивну роль у захисті рослин від низьких температур відіграє снігозатримання, кулісні культури, система лісових полезахисних смуг.

Передпосівна обробка насіння фітогормонами сприяє підвищенню не лише холодостійкості, а і морозостійкості. Ефективним є замочування насіння перед посівом у розчині проліну. За даними А.П. Стаценко і А.А. Орлова, це дає високий ефект (табл. 8.2).

Підвищують стійкість усіх рослин до знижених температур високі дози калійних добрив. У степових районах добрі результати дає посів озимини по стерні, яка затримує сніг і покращує зимівлю посі-

Таблиця 8.2. Вплив обробки насіння проліном і загартовування на зимостійкість проростків трьох сортів пшениці

ву. На плодово-ягідних ділянках корисним в аспекті запобігання занадто ранньому розпусканню бруньок, які можуть бути пошкоджені заморозками, є підгортання рослин снігом, торфом або перегноєм. Це уповільнює прогрівання ґрунту і кореневих систем.

Сучасні способи отримання особин, стійких до низьких температур, зводяться до створення високорезистентних трансгенних рослин, тобто рослин з введеним в геном стороннім геном, що надає їм нові властивості. Так, наприклад, ген betA з Esherichia coli підвищує холодостійкість тютюну і картоплі при його введенні в геном цих рослин. Ген CodA з Arthrobacter підвищує у культурних рослин не лише холодостійкість, а й стійкість до засолення ґрунту.

За влучним висловлюванням С.В. Чекаліна та ін. (2012), якщо “курчат рахують по осені”, то зимостійкість багаторічних рослин і зокрема озимих культур “рахують по весні”. Для підсумкової оцінки зимівлі існують різні шкали. В озимих культур просто підраховують відсоток рослин, що перезимували. Для оцінки зимівлі деревних плодових і декоративних видів зазвичай застосовують семибальну шкалу:

• 1 – рослина не обмерзає;
• 2 – обмерзає не більше ніж 50% довжини однорічних пагонів;
• 3 – обмерзає від 50 до 100% довжини однорічних пагонів;
• 4 – обмерзають старіші пагони;
• 5 – обмерзає надземна частина до снігового покриву;
• 6 – обмерзає уся надземна частина;
• 7 – рослина вимерзає повністю.

У цілому, для всіх багаторічних рослин – як деревних, так і трав – зимовий період є критичним з погляду можливості їх зростання в тому чи іншому регіоні земної кулі.