Поняття про зимостійкості рослин

Здатність рослин тривалий час переносити низькі позитивні температури (від 1 до 10 ° С) називається холодостійкістю. Вона властива рослинам помірної смуги. До холодостійких культур відносяться ячмінь, овес, льон, вика та ін. Тропічні і субтропічні рослини (незимуючі) при температурі трохи вище 0 ° С пошкоджуються і відмирають. Ступінь холодостійкості різних рослин, а також різних органів одного і того ж рослини неоднакова.

Підвищенню холодостійкості рослин сприяють внесення калійних добрив, підвищена вологість повітря і хороша освітленість. Ефективним методом загартовування рослин до низьких позитивних температур є загартовування проростає насіння (наприклад, овочевих культур) при температурі від 0 до --5 ° С по 12 год на добу протягом місяця, в решту часу доби пророслі насіння витримують при 15-20 ° С. Підвищити холодостійкість рослин можна також щепленням теплолюбних рослин (наприклад, кавуни, дині) на холодостійких підщепи (гарбуз).

Шляхом загартовування проростає насіння протягом ряду поколінь виведені холодостійкі сорти томата (І. І. Туманов). Цікаві дослідження А. В. Благовіщенського і В. П. Філатова, показали, що в живій тканині рослини або тварини організму в умовах низької температури (близько 1 ° С) накопичуються особливі речовини, названі ними біогенними стимуляторами, що володіють цілющими властивостями. Витяжка з листя алое, витриманих протягом 25 днів при 2-3 ° С, значно прискорює розподіл ембріональних клітин листа бузку. При обробці насіння ячменю такий витяжкою прискорюється розвиток рослин, підвищується врожайність зерна.

Природа біогенних стимуляторів ще не вивчена. Дослідження показали, що при несприятливих умовах існування в тканинах рослини можуть накопичуватися речовини, які в малій концентрації стимулюють, а у великій - отруюють протопласт рослин і тварин.

Здатність рослин переносити температуру нижче 0 ° С називається морозостійкістю. Різні рослини переносять зимові умови, перебуваючи в різному стані. У однорічних рослин зимують насіння, нечутливі до морозів; у багаторічних - захищені шаром землі і снігу бульби, цибулини і кореневища. У озимих рослин і деревних порід тканини під дією морозів можуть замерзнути і навіть промерзнути наскрізь, проте рослини не гинуть. Здатність цих рослин зимувати обумовлюється їх досить високою морозостійкістю.

У кожній клітині є своя межа зневоднення і стиснення. Перехід цих кордонів, а не тільки зниження температури і є причиною їх загибелі. Це явище слід розглядати не як безпосередня дія холоду на протопласт, а як дія, що викликає зневоднення протопласта внаслідок виморожування води. Переконливим доказом цього є стан переохолодження (без утворення льоду), яке рослини переносять без шкоди; при таких же температурах, але з утворенням льоду в тканинах рослини гинуть.

Не всі рослини в однаковій мірі пошкоджуються і гинуть через утворення льоду в тканинах. Наприклад, бульби картоплі, жоржини гинуть відразу; капуста, цибуля переносять помірне промороження; рослини північних широт, озимі злаки (жито, пшениця) витримують зниження температури до --15--20 ° С. Ще більш витривалими є зимуючі нирки листяних і голки хвойних дерев.

Сучасне вчення про морозостійкості рослин засноване на тому, що властивість це формується в процесі онтогенезу під впливом певних умов зовнішнього середовища відповідно до генотипом і пов'язане з явищем періоду спокою; морозостійкість не є постійною властивістю рослин. У вегетуючих рослин легко вимерзають ростуть і закінчили зростання органи. Витривалість рослин до низьких температур в цей період незначна. Ступінь морозостійкості клітин багато в чому залежить від плазмалемми, обміну речовин, утворення складних органічних сполук і маси цитоплазми. У клітинах внутрішні шари протоплазми пошкоджуються раніше, ніж плазмалемма; при пошкодженні остання здатна до швидкого новоутворення за рахунок молекул іншої маси цитоплазми. Недостатньо загартовані клітини виявляються нездатними швидко відновлювати плазмалему. На ступінь 'морозостійкості рослин великий вплив мають цукру, регулятори росту та інші речовини, які утворюються в клітинах.

І. І. Туманов розробив теорію загартовування рослин до дії низьких температур. Суть її полягає в тому, що у рослин під впливом низьких позитивних температур накопичуються цукру та інші сполуки - перша фаза загартовування. Подальше підвищення морозостійкості проходить вже при негативних температурах, але не ушкоджує клітини, - друга фаза загартовування. Вона проходить відразу ж після першої при температурі трохи нижче 0 ° С. У цю фазу спостерігається часткова втрата води клітинами. Під дією Сахаров, що накопичилися в клітинах, змінюються біоколлоідамі і зростає відносна кількість колоїдно-зв'язаної води. Ці зміни роблять біоколлоідамі стійкими до низьких температур.

Інгібітори росту типу АБК самі по собі не впливають на морозостійкість, але, послаблюючи і пригнічуючи ростові процеси, обумовлюють настання періоду спокою тканин і тим самим підвищують здатність у деревних рослин до загартовування.

Досліди показали, що стимулятори росту (гібереліни) не знижують здатність до загартовуванню у рослин, що знаходяться в стані глибокого спокою. Разом з тим вони можуть різко погіршувати цю здатність у рослин. Так, живці чорної смородини, оброблені гиббереллином після першої фази загартовування і поміщені потім в сприятливі умови для проходження другої фази загартовування, витримували зниження температури лише до --5 ° С, в той час як контрольні рослини - до --40 ° С.

На морозостійкість рослин впливає фотопериод. Встановлено, наприклад, що довгий день сприяє утворенню в листках чорної смородини стимуляторів росту, а короткий - накопичення інгібіторів. Фотоперіод є потужним фактором для переходу рослин у період спокою (біла акація, береза). У озимих злаків, які не мають періоду спокою, в першу фазу загартовування при відносно низькій температурі (до 10 ° С) і сонячній погоді накопичуються вуглеводи. Якщо восени погода ясна і холодна, озимі хліба добре перезимовують, так як перша фаза загартовування у них проходить в сприятливих умовах. Для загартовування озимих рослин світло необхідне не тільки для накопичення в клітинах захисних речовин в процесі фотосинтезу, а й для підтримки ультраструктури протопласта і ростових процесів. Рослини озимої пшениці можна загартувати і в темноті при 2 ° С, якщо їх коріння або вузли кущіння занурити в розчин сахарози. Такі рослини витримують морози до 20 ° С.

Холодостійкість зародка і рослини в цілому підвищується, якщо намочені і набряклі насіння протягом 5-10 днів загартовувати поперемінно температурами вище і нижче 0 ° С. Холодостійкість підвищується при намочуванні насіння кукурудзи в розчині алюмокалієвих квасцов; проростки з 4-5 листям, отримані з такого насіння, витримують температуру --5 ° С протягом доби. За даними Д. Ф. Проценко, холодостійкі сорти і гібриди кукурудзи відрізняються більш енергійним проростанням насіння і більш швидким розвитком пластидного апарату, більш високим рівнем вмісту хлорофілу і жовтих пігментів - каротиноїдів.

Отже, знаючи природу холодостійкості і морозостійкості, можна адаптацією до зовнішніх умов значною мірою підвищити стійкість рослин проти низьких температур.