Холодоустойчивые растения для высадки ранней весной. Растения холодоустойчивые
Холодоустойчивые растения для высадки ранней весной
Даже самые фанатичные огородники успели перейти на зимний ритм и образ жизни, наслаждаются собранным урожаем и строят планы на будущий дачный сезон. Одним из самых важных пунктов этого планирования является правильный выбор времени посевов в разные периоды весны, лета, а иногда и осени.
Что можно посадить ранней весной
Теоретически заняться посадкой можно прямо с ранний весны, то есть буквально тогда, когда с земли только сошел последний снег. Но что можно посадить в этих неблагоприятных для большинства культур условиях? Именно о таких, особо стойких растениях, наша сегодняшняя статья.
Редька и редис
Эти две культуры похожи не только по уровню холодоустойчивости, но возможностью получать урожай на протяжении всего сезона. Хотите видеть в своем салате свежую редиску на протяжении лета? Тогда организуйте систему непрерывной посадки.
После окончательного схода снега, позаботьтесь о том, чтобы почва была рыхлой, легкой и влажной — в этих условиях редька и редис с большой вероятностью принесут богатый урожай. После того как заметили первые ростки, садите вторую грядку. Принцип такой: окончательный сбор урожая с первой грядки будет соответствовать началу сбора на второй. Таким образом, редис или редька (по необходимости) всегда будут под рукой.
Полезный совет: при выборе семян редиса обратите внимания на их размер — чем они крупнее, тем лучше. Чтобы быть уверенным в качестве, замочите их в некрепком растворе соли. Слишком мелкие обязательно всплывут, а те, что останутся на дне можно смело высаживать на расстоянии двух сантиметров друг от друга.
Уровень устойчивости к холоду: +1-2 гр. по Цельсию.
Щавель
Щавель – растение неприхотливое, и если вы еще не обзавелись им на своем участке, можете сделать это в любое время дачного сезона. Однако его главным плюс – рекордная холодоустойчивость. Высаживать его можно еще в холодную почву, главное хорошо пролейте ее водой – щавель развивается только при постоянном поддержании высокого уровня влажности.
Полезный совет: опытные огородники при первой высадке щавеля также рекомендуют не жалеть органических удобрений.
Уровень холодоустойчивости: +1 гр. по Цельсию.
Салат
По правилам салат сеют «под зиму», то есть поздней осенью. Его устойчивость к морозам позволяет сохраниться семенам до весны. Но если по каким-то причинам вы не смогли этого сделать, тогда высаживайте одним из первых. Причем речь идет как о листовом салате, так и о качанном.
Полезный совет: если есть потребность в урожае салата в течение всего сезона (без перерывов), то повторяйте посев каждые две недели.
Уровень холодоустойчивости: семена выдерживают морозы до -6 гр. по Цельсию, а уже взошедшие ростки – до -2-ух.
Морковь
В отличие от растений, которые мы уже описали, морковь хоть и не притязательна по части высоких температур, однако прорастает долго. Этот факт стоит учитывать, чтобы не оставить будущий корнеплод в пересушенной почве. Всегда регулярно поливайте как еще не взошедшие семена, так и уже образовавшиеся ростки.
Полезный совет: лучше место для моркови – открытое и солнечное.
Уровень холодоустойчивости: выдерживает температуру до +3 гр. по Цельсию.
Сельдерей
Сельдерей уникален тем, что высаживает его в грунт рассадой, при этом в отличие от большинства растений такого типа, он, как и салат, способен выдержать заморозки до минус шести. О рассаде для сельдерея следует позаботиться примерно за два месяца до предполагаемых посадок.
Полезный совет: при формировании грядки с сельдереем стоит учитывать, что растению необходимо больше пространства чем другим, поэтому расстояние между кустами должно быть не менее 35 см. Оставляйте на поверхности лишь листву, то есть глубина лунки будет зависеть от размера каждого куста. При подготовке земли можно добавить навоз и опилки.
Уровень холодоустойчивости: -4-5 гр. по Цельсию.
Укроп
Как и другая зелень, укроп относительно неприхотлив к температурным условиям и может выдержать небольшие заморозки. Полезный совет: чтобы всегда иметь в наличии пучок свежего укропа, планируйте обновление посадок примерно каждые 10-12 дней.
Уровень холодоустойчивости: -2-3 гр. по Цельсию
Петрушка
Устойчивость петрушки к холодам позволяет производить высадку два раза в год – после таяния снега и ранней осенью.
Полезный совет: эта культура любит теневые места и влажную почву. Если речь идет об осенней посадке, то идеальное место – почва после выкапывания капусты.
Уровень холодоустойчивости: -2-3 гр. по Цельсию.
Бобы
Сеять бобы можно сразу, как только позволит твердость грунта. Обычно с середины апреля в теплых регионах, и в начале мая в более холодных. Что касается заморозков, то эта культура не выдерживает минусовую температуру, зато способна развиваться при температуре от +3 до +5 градусов.
Полезный совет: чтобы увеличить количество всходов, семена бобов следует подготовить к посадке: замочите их на ночь в теплой воде, а затем оставьте для образования небольших ростков во влажной марле.
Уровень холодоустойчивости: до -4 гр. по Цельсию.
Надеемся, что эти советы помогут вам удачно начать дачный сезон. опубликовано econet.ru Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.
Автор: Нина Телицына
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet
Холодостойкость растений
Устойчивость растений к низким температурам подразделяют холодостойкость и морозоустойчивость. Под холодостойкостью понимают способность растений переносить положительные температуры несколько выше О °С. Холодостойкость свойственна растениям умеренной полосы (ячмень, овес, лен, вика и др.). Тропические и субтропические растения повреждаются и отмирают при температурах от О до 10 °С (кофе, хлопчатник, огурец др. . Для большинства же сельскохозяйственных растений низкие положительные температуры не губительны. Связано это с тем, что при охлаждении ферментативным аппарат растений не расстраивается, не снижается устойчивость к грибным заболеваниям и вообще не происходит заметных повреждений растений.
Степень холодостойкости разных растений неодинакова.
Многие растения южных широт повреждаются холодом. При температуре 3 °С повреждаются огурец, хлопчатник, фасоль, кукуруза, баклажан. Устойчивость к холоду у сортов различна. Для характеристики холодостойкости растений используют понятие температурный минимум, при котором рост растений прекращается. Для большой группы сельскохозяйственных растений его величина составляет 4 °С. Однако многие растения имеют более высокое значение температурного минимума и соответственно они менее устойчивы к воздействию холода.
Накопление зеленой массы кукурузой не происходит при температуре ниже 10 С. Устойчивость растений к холоду зависит от периода онтогенеза. Разные органы растений также различаются по устойчивости к холоду. Так, цветки растений более чувствительны, чем плоды и листья, а листья и корни чувствительнее стеблей. Наиболее холодостойкими являются растения раннего срока посева.
Для сравнения рассмотрим особенности прорастания малоустойчивой к холоду кукурузы. При температуре 18-20 °С всходы у кукурузы появляются на 4-й день, а при 10-12 °С - только на 12-й день. О холодостойкости растении косвенно можно судить по показателю суммы биологических температур. Чем меньше эта величина, тем быстрее растения созревают и тем выше их устойчивость к холоду Показатели суммы биологических температур соответствуют скороспелости растений: очень раннеспелые имеют сумму биологических температур 1200 °С, раннеспелые 1200-1600, среднераннеспелые - 1600-2200, среднеспелые 2200-2800, среднепозднеспелые - 2800-3400, позднеспелые 3400-4000 °С Физиолога-биохимические изменения теплолюбивых растений яри пониженных положительных температурах. Повреждение растений холодом сопровождается потерей ими тургора и изменением окраски (из-за разрушения хлорофилла), что является следствием нарушения транспорта воды к транспирирующим органам. Кроме того, наблюдаются значительные нарушения (физиологических функций, которые связаны с нарушением обмена НК и белков. Нарушается цепь ДНК - РНК - белок -> признак.
У некоторых видов растений наблюдаются усиление распада белков и накопление в тканях растворимых форм азота. Из-за изменения структуры митохондрий и пластид аэробное дыхание и фотосинтез снижаются. Деградация хлоропластов, разрушение нормальной структуры пигментно-липидного комплекса приводят к подавлению функции запасания энергии этими органоидами? что способствует нарушению энергетического обмена растений в целом. Основной причиной повреждающего действия низкой температуры на теплолюбивые растения является нарушение функциональной активности мембран из-за перехода насыщенных жирных кисло г из жидкокристаллического состояния в состояние геля а также общие изменения процессов обмена веществ. Процессы распада преобладают над процессами синтеза, происходят нарушение проницаемости цитоплазмы (повышение ее вязкости), изменения в системе коллоидов, снижается (падает) осевой градиент потенциалов покоя (ЦП). активны транс порт веществ против электрохимического градиента.
Изменение проницаемости мембран приводит к тому, что нарушаются поступление и транспорт веществ в растения я отток ассимилятов, токсичных веществ из клеток. Все эти изменения существенно снижают жизнеспособность растении и могут привести к их гибели. Кроме того, в этих условиях растения более подвержены действию болезней и вредителей, что также приводит к снижению качества и количества урожая.
Приспособление растений к низким положительным температурам. У растений более холодостойких отмеченные нарушения выражены значительно слабее и не сопровождаются гибелью растения (табл.). Устойчивость к низким температурам - генетически детерминированный признак. Изменение уровня физиологических процессов и функций при действии низких положительных температур может служить диагностическим показателем при сравнительной оценке холодостойкости растений (видов, сортов). Холодостойкость растении определяется способностью растений сохранять нормальную структуру цитоплазмы, изменять обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры на до статочно высоком уровне.
Для оценки холодостойкости растении используют различные методы диагностики (прямые и косвенные). Это
холодный метод проращивания семян,
сверхранние посевы в сырую и непрогретую почву,
учет интенсивности появления всходов темпов рост накопления массы,
содержание хлорофилла,
соотношение количества электролитов в надземной и подземной частях растений,
оценка изменчивости изоферментного состава и др.
Минимальные температуры роста вегетативных и генеративных органов различных растений, °С
| Культуры по степени устойчивости к холоду | Всходы и вегетативные органы | Генеративные органы |
| Устойчивые. яровая пшеница, ячмень, овес, горох, чина, сах. свекла | 4-5 | 8-10 |
| Среднеустойчивые. люпин однолетний, бобы, лен, подсолнечник, гречиха | 5-6 7-8 | 10-12 12-15 |
| Малоустойчивые. просо, кукуруза, соя, сорго, фасоль | 11-13 | 15-18 |
| Неустойчивые. рис, хлопчатник, бахчевые, арахис | 14-15 | 18-20 |
Способы повышения холодостойкости некоторых растений. Холодостойкость некоторых теплолюбивых растений можно повысить закаливанием прорастающих семян и рассады, которое стимулирует защитно-приспособительную перестройку метаболизма растений.
Наклюнувшиеся семена или рассаду теплолюбивых культур (огурец, томат, дыня и др.) в течение нескольких суток (до месяца) выдерживают при чередующихся (через 12 ч) переменных температурах: от О до 5 °С и при 15-20 °С.
замачиванием семян в 0,25%-ных растворах микроэлементов.
прививкой теплолюбивых растений (арбуз, дыня) на более холодоустойчивые подвои (тыква).
Положительное влияние эти приемов связано со стабилизацией энергетического обмена и упрочением структуры веточных органоидов у обработанных растений. У закаленных растений увеличение вязкости протоплазмы при пониженные температурах происходит медленнее.
Заморозки. Большой ущерб сельскому хозяйства наносят кратковременные или длительные заморозки, отмечаемые в весенний и осенний периоды, а в северных широтах и летом. Заморозки - снижение температуры до небольших отрицательных величин, могут быть во время разных фаз развития конкретных растений. Наиболее опасны летние заморозки, в период наибольшего роста растений. Устойчивость к заморозкам обусловлена видом растения, фазой его развития, физиологическим состоянием, условиями минерального питания, влажностью, интенсивностью и продолжительностью за заморозков, погодны условиями, предшествующими заморозкам).
Наиболее устойчивы к заморозкам растения раннего срока посева (яровые хлеба, зернобобовые культуры), способные выдерживать в ранние фазы онтогенез кратковременные весенние заморозки до -7...-10 С.
Растения позднего срока посева развиваются медленнее и не всегда успевают подготовиться к низким температурам. Корнеплоды, большинство масличных культур, лен, конопля переносят понижение температуры до -5..-8 °С, соя, картофель, сорго, кукуруза - до -2...-3, хлопок - до -1.5...-2. бахчевые культуры - до -0,5...-1,5 °С.
Существенную роль в устойчивости к заморозкам играет фаза развития растении. Особенно опасны заморозки в фазе цветение - начало плодоноц-1ения. Яровые хлеба в фазе всходов переносят заморозки до -7...-8 С, в фазе выхода в трубку до -3, а в фазе цветения - только 1-2 С.
Устойчивость растений зависит от образования при заморозках льда в клетках и межклеточниках. Если дед не образуется, то вероятность восстановления растением нормального течения функции возрастает. Поэтому первостепенное значение имеет возможность быстрого транспорта свободной воды из клеток в межклеточники, что определяется высокой проницаемостью мембран в условиях заморозков. У устойчивых к заморозкам культур при снижении температур в составе липидов клеточных мембран увеличивается содержание ненасыщенных ЖК, снижающие температуру фазового перехода липидов из жидкокристаллического состояния в гель до уровня О °С. У неустойчивых растений этот переход имеет место при температурах выше О С. В целях максимального снижения повреждения растений заморозками необходимо проводить посев их в оптимальные сроки, использовать рассаду овощных и цветочных культур. Защищают от заморозков дымовые завесы и укрытие растений пленкой, дождевание растений перед заморозками или весенний полив. Для вертикального перемещения воздуха около плодовых деревьев используют вентиляторы.
studfiles.net
Устойчивость сельскохозяйственных растений к низким температурам
Холодостойкость
Устойчивость растений к низким температурам подразделяют на холодоустойчивость и морозоустойчивость.
Под холодостойкостью понимают способность растений переносить низкие положительные температуры — несколько выше 0°С. Холодостойкими называют растения, которые не повреждаются и не снижают своей продуктивности при понижении температуры до 0…+10°С. Растения умеренного климата холодостойки. Наиболее холодоустойчивыми являются ранние яровые культуры: яровая пшеница, ячмень, овес, горох, которые высевают рано весной. Растения же южного происхождения (древесные родом из тропиков и субтропиков, соя, хлопчатник, огурцы) при низкой температуре сильно страдают и могут погибнуть в течение нескольких дней. Кукуруза, рис, томаты, фасоль, огурцы, хлопок останавливаются в росте при температуре 10-15°С, а при более низкой температуре начинают повреждаться. Например, дерево какао погибает при +8°, а огурцы — при +3°.
Неблагоприятные для растений внутренние изменения под влиянием холода связаны, в первую очередь, с повреждением мембран и увеличением их проницаемости. Калий выходит из цитоплазмы. Из-за нарушения мембран хлоропластов и митохондрий угнетаются процессы фотосинтеза и дыхания, окислительного и фотосинтетического фосфорилирования. Степень нарушений при этом зависит от липидного состава мембран — содержания насыщенных и ненасыщенных жирных кислот.
Холодоустойчивость растений умеренного климата в значительной мере связана с преобладанием в жирах ненасыщенных жирных кислот (олеиновая, линолевая, линоленовая). Они имеют низкую температуру плавления, поэтому при охлаждении не отвердевают, и мембраны клетки даже при сильном охлаждении сохраняют свою структуру и проницаемость для воды и растворенных в ней веществ. Для холодостойких растений также характерны ферменты, которые сохраняют высокую активность при низких температурах. У таких растений в условиях похолодания возможно переключение дыхания с гликолитического на пентозофосфатный путь.
У растений южного происхождения липиды в мембранах отличаются большим количеством насыщенных жирных кислот (пальмитиновая, стеариновая). При низких температурах они из жидкого состояния переходят в состояние геля и мембраны утрачивают функциональность, снижается их подвижность, нарушается транспорт веществ и энергетические процессы. Проницаемость мембран резко увеличивается и через плазмалемму ионы из клетки выходят наружу. Из вакуоли через тонопласт органические кислоты проникают в цитоплазму и, поступая в хлоропласты, разрушают хлорофилл, превращая его в феофитин, соединение оливкового цвета. В результате на листьях появляются бурые пятна, свидетельствующие о наступивших повреждениях. Из-за разрушения хлорофилла прекращается фотосинтез.
У неустойчивых растений изменяется дыхание. Это сопровождается торможением реакций цикла Кребса и накоплением токсических веществ (уксусный альдегид, этанол и др.). У большей части растений в условиях ослабленного дыхания и недостатка энергии подавляется поглотительная активность корней.
Одновременно происходит нарушение работы ферментов, синтеза белка. Процессы распада начинают преобладать над процессами синтеза, что приводит к накоплению вредных продуктов распада, в частности аммиака.
Происходит увеличение содержания супероксидных радикалов и других агрессивных форм кислорода в тканях растений.
При низкой температуре почвы нарушается поступление воды в корни. Поэтому растения утрачивают тургор и увядают. Из-за снижения интенсивности дыхания в клетках корней подавляется поступление питательных веществ из почвы.
Наиболее общими видимыми признаками повреждения теплолюбивых растений холодом являются утрата тургора, белесая или буровато-оливковая окраски листьев, появление на них некротических пятен.
При продолжительном воздействии пониженной температуры наступает гибель теплолюбивых растений.
Адаптация растений к низким положительным температурам обеспечивается различными генетически закрепленными механизмами. Устойчивые растения, по сравнению с неустойчивыми, отличаются большей долей полиненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов мембран (таких как линолевая, линоленовая). Это сохраняет подвижность мембран при низкой температуре и предохраняет от разрушений. В работе данного приспособления большое значение имеют ферменты ацетилтрансферазы и десатуразы, отвечающие за образование двойных связей в насыщенных жирных кислотах.
Опытами показано, что мутанты растений, у которых эти ферменты отсутствуют, не выдерживают пониженных температур.
Устойчивость физиологических процессов достигается также более широким температурным диапазоном работы ферментов, синтезом протекторных соединений. У устойчивых растений возрастает роль пентозофосфатного дыхания. Повышается активность альтернативного пути дыхания. При этом пути дыхания энергия в основном не аккумулируется в АТФ, а рассеивается в виде тепла. В результате повышается температура растительных тканей, а это имеет положительное значение для выживания растений в условиях низкотемпературного стресса. У устойчивых растений выше эффективность работы антиоксидантной системы, синтезируются стрессовые белки.
Меры повышения холодостойкости растений. Холодостойкость растений можно повысить путем их закаливания. Для этого наклюнувшиеся семена теплолюбивых культур (огурец, томаты, дыня и др.) в течение нескольких суток выдерживают в чередующихся (через 12 часов) условиях низких положительных температур (1-5°С) и более высоких температур (10-20°С). Таким же образом можно закаливать рассаду в теплицах и парниках путем открывания рам днем. Например, картофель после закаливания низкими положительными температурами в течение 15 дней впоследствии хорошо переносят даже слабые заморозки.
Холодостойкость повышается при замачивании семян перед посевом в растворе азотнокислого аммония или в слабых растворах (0,25 %) микроэлементов. Эффективными и в этом отношении являются цинк, марганец, медь, бор, молибден. Для замачивания семян используют растворы борной кислоты, сульфата цинка или сульфата меди. Например, обработка томатов солями цинка способна предохранить растения от повреждений при температуре около -5°С. О положительной роли микроэлементов в формировании устойчивости растений к низким температурам свидетельствует и тот факт, что при продвижении к северу в растениях повышается содержание меди, марганца и цинка. Содействует повышению холодостойкости растений внесение калийных удобрений.
Важным путем повышения холодостойкости сортов различных культур является целенаправленная селекция, которая особенно важна для культур, выращиваемых в северных районах страны.
В последние годы изучается возможность создания трансгенных растений, обладающих повышенной холодостойкостью. В частности у табака ученым удалось получить трансгенные растения, в клетки которых введены гены сине-зеленых водорослей, кодирующие синтез фермента десатуразы. Десатураза катализирует образование двойных связей, превращая насыщенные жирные кислоты в ненасыщенные. У полученных трансгенных растений отмечалась повышенная активность этого фермента, и увеличивалось количество ненасыщенных жирных кислот в мембранах. В результате семена, полученные от этих генетически модифицированных растений табака, прорастали при более низких температурах, чем семена исходных форм.
В мировой науке известны примеры трансгенных технологий, при помощи которых в геном картофеля вводили гены белков рыб, идентичных растительным антифризам, в результате чего у растений повышалась устойчивость к действию низких температур (Fietcher et al., 1999).
Морозоустойчивость
Морозоустойчивость — это способность растений переносить температуру ниже нуля. На значительной территории России температура воздуха в зимний период — 20°С и ниже является обычным явлением. В Восточной Сибири морозы достигают иногда -70°С. Тем не менее, многие двулетние и многолетние растения благополучно перезимовывают в этих условиях. Семена не погибают в почве в самые суровые зимы. Даже на полюсе холода, в якутском Верхоянске, имеется несколько сот видов семенных растений. На острове Гренландия, почти сплошь покрытом огромным ледовым слоем, на побережье найдено около 400 видов семенных растений
В изучение морозоустойчивости растений большой вклад внесли отечественные ученые Н.А. Максимов, И.И. Туманов, Г А. Самыгин.
Н.А. Максимовым установлено, что основной причиной повреждений при замерзании растений является образование льда в межклетниках, который оттягивает воду из цитоплазмы и обезвоживает ее. Все больше увеличиваясь в объеме, лед затем механически повреждает клеточные структуры.
В дальнейшем, вследствие обезвоживания цитоплазмы, происходит изменение pH, денатурация белков, увеличение концентрации веществ, в том числе неорганических ионов, обладающих токсическим действием. Нарушаются мембраны и механизмы активного транспорта веществ через мембраны, происходит пассивная утечка сахаров и калия из клеток. При нарушении мембран митохондрий, хлоропластов и других органелл нарушаются функций этих структур и последующее разрушение.
После оттаивания льда клетки и ткани полностью утрачивают тургор и отмирают. Листья буреют и засыхают. Такие растения имеют вид «вареных». Промороженные клубни картофеля, яблоки после оттаивания «текут»: вода и растворенные в ней вещества легко выходят из тканей в результате разрушения мембран клеток.
В том случае, если льда образуется в межклетниках немного, после оттаивания растения могут сохранить жизнеспособность. Благодаря этому листья капусты выдерживают мороз до -6°С. После оттаивания межклетники заполняются водой, которая поглощается затем клетками. Лист возвращается в нормальное состояние. Таким температурам капуста белокочанная нередко подвергается в сентябре- октябре, но с возвращением теплых дней продолжает вегетацию интенсивно наращивает большую массу урожая.
Ствол древесного растения обладает высокой устойчивостью к морозу, но в отдельных случаях очень низкие отрицательные температуры приводят к образованию так называемых морозобойных трещин. Они возникают в результате расширения ствола растущей массой льда. Трещины образуются вдоль волокон и могут иметь протяженность в несколько метров; в глубину она идет обычно на 1-3 см, а иногда и до сердцевины. Менее морозоустойчивы у деревьев корневые системы, и в суровые зимы случается их повреждение у плодовых культур. Цветочные почки более чувствительны к морозам, по сравнению с листовыми почками.
Лед может образовываться не только в межклетниках, но и в протопластах клеток, однако это происходит тогда, когда температура воздуха понижается очень быстро, например, со скоростью 20°С/мин. Но такой скорости промерзания в природных условиях не бывает.
В экспериментальной физиологии растений одним из главных показателей морозоустойчивости является способность растения переносить низкую температуру в специально подобранных условиях в течение определенного срока.
В связи с тем, что мороз изменяет водный статус растения, его последствия зависят от содержания воды в тканях. Ткани, насыщенные водой, легко повреждаются, а созревшие сухие семена сохраняют жизнеспособность даже после выдерживании их в жидком азоте, который имеет температуру -196°С. Способность семян выдерживать без утраты всхожести очень низкие отрицательные температуры лежит в основе современных технологий сохранения генетических ресурсов растений в специальных хранилищах (криобанках) при сверхнизких отрицательных температурах (-196°С). При таком режиме можно сохранять семена в течение практически неограниченного времени. Это имеет очень большое значение для сохранения редких, исчезающих растений и в тех случаях, когда семена не хранятся.
Криобанк семян существует в Институте физиологии растений РАН. В нем хранятся семена многих редких охраняемых видов растений, а также проводятся опыты по сохранению меристем картофеля, клубники, малины, черной смородины и некоторых лекарственных растений. Из клеток меристем клубники, после их хранения в течение 25 лет при температуре -196°С были получены целые растения, давшие плоды.
В природе устойчивость растений к морозам в течение года изменяется очень сильно. У многолетних древесных растений она наименьшая летом и наибольшая зимой. Береза повислая зимой выдерживает мороз до -65°С, а весной при начавшемся росте может погибнуть при -5°С.
Морозоустойчивость и активная жизнедеятельность несовместимы. Растения наиболее морозостойки зимой, когда находятся в состоянии покоя и физиологические процессы сильно заторможены.
Относительно более морозоустойчивы ткани, прекратившие свой рост. Молодые, растущие ткани сильно повреждаются морозом. Наименьшей морозоустойчивостью отличаются клетки, находящиеся в фазе растяжения.
Морозоустойчивость обусловлена рядом приспособлений, в первую очередь физиологическими и биохимическими перестройками, которые уменьшают обезвоживание цитоплазмы и стабилизируют системы активного транспорта через мембраны.
Повышению морозоустойчивости растений способствует накопление сахаров, свободных аминокислот и неорганических кислот. Они понижают точку замерзания цитоплазмы, уменьшают объем образующегося льда, связывают молекулы воды своими гидрофильными группами и поэтому уменьшают количество свободной воды, способной пойти на образование льда. Очень велика роль сахаров в этом процессе. В хороших посевах озимой пшеницы в листьях в декабре содержание растворимых углеводов достигает 18-24 %, а в узлах кущения — 39-42 %. Более морозоустойчивые сорта расходуют сахара в зимний период более экономно. В опытах более морозоустойчивый сорт озимой пшеницы Мироновская 808 расходовал за зиму всего 10 % углеводов, а менее устойчивый сорт Безостая 1-23 % углеводов.
У ряда видов растений установлено образование антифризных белков, которые уменьшают рост кристаллов льда.
К перенесению зимних морозов растения готовятся постепенно. Этот процесс называется закаливанием. Оно происходит под влиянием определенных внешних условий и имеет обратимый характер. Пусковым сигналом к началу закаливания является уменьшение длины дня.
Озимые культуры проходят достаточную закалку при солнечной погоде с пониженными температурами в осенний период. Если озимая пшеница с осени хорошо раскустилась, при благоприятных условиях прошла закаливание, то она способна в зимний период (при наличии снежного покрова) выдерживать морозы до 30-35°С и ниже, и на глубине узла кущения до 16-17°С.
Закаливанию растений способствует накопление ингибиторов роста, а ослабляет процесс закаливания увеличение концентрации гиббереллинов.
Определенное влияние на проявление морозоустойчивости растений оказывает фотопериод, например, длинный день содействует накоплению стимуляторов роста, а короткий день — ингибиторов роста.
И.И. Туманов выделил у древесных растений две фазы закаливания. Впоследствии разработанная этим ученым теория закаливания получила дальнейшее развитие.
Первая фаза закаливания начинается осенью, когда растения находятся еще в облиственном состоянии и активно фотосинтезируют. В этот период температура днем составляет около 10°С и ночью около 2°С. Примерно в течение месяца ткани накапливают большое количество сахаров, аминокислот, водорастворимых белков и других криопротекторов (от лат. protector — защитник, покровитель), снижается содержание воды, не связанной с химическими соединениями (свободной воды), повышается водоудерживающая способность клеток.
Погодные условия во время первой фазы закаливания имеют большое значение. Очень влажная дождливая осень мешает процессу закаливания, так как в клетках повышается содержание свободной воды, способной пойти на образование льда. И, напротив, недостаточное увлажнение осенью иногда может быть даже полезным.
В годы с избыточным увлажнением может наблюдаться запоздалый рост древесных растений. Это отрицательно сказывается на развитии их морозостойкости. Сильный рост молодых побегов осенью может понизить морозостойкость и более взрослых ветвей.
При солнечной погоде осенью процесс закаливания протекает более успешно, так как в ходе фотосинтеза образуется больше сахаров, понижающих точку замерзания цитоплазмы. Кроме того, свет оказывает регуляторное действие, он активизирует гены, участвующие в переходе в покоящееся состояние. Свет сильно влияет и на дифференциацию клеток. На интенсивном и прямом солнечном свету вырастают более мелкие с утолщенными оболочками клетки, покровные ткани развивают более мощную кутикулу и пробку.
Во время первой фазы закаливания уменьшается количество стимуляторов роста и увеличивается количество ингибиторов роста, в первую очередь абсцизовой кислоты, которая регулирует переход растений в состояние покоя. В клетках под воздействием холода синтезируются специальные стрессорные белки и ферменты — десатуразы, дегидрины, белки холодового шока. Они повышают стабильность мембран, тормозят рост кристаллов льда, способствуют повышению температуры органов, по сравнению с температурой окружающего воздуха.
В конце первой фазы закаливания деревья уже могут выдерживать морозы до -12°С.
Вторая фаза закаливания протекает при небольшой отрицательной температуре (до -5°С) после листопада и не требует света. В это время продолжается накопление сахаров, аминокислот, липидов. Изменяется структура белковых молекул, благодаря чему они лучше связывают молекулы воды. В результате этого уменьшается количество свободной воды, способной превратиться в лед. Происходят перестройки в ультраструктуре цитоплазмы и мембран. Вода, оставшаяся в свободном состоянии, почти полностью выходит из протопласта в межклетники. Обезвоживание цитоплазмы приводит к увеличению вязкости гиалоплазмы, снижению активности обмена веществ. Впоследствии в клетках исчезают плазмодесмы, и протопласты обособляются. В результате всех перестроек, по окончании второй фазы закаливания растения выдерживают температуру до -40°С.
Австрийский физиолог В. Лархер выделил третью фазу закаливания. Она протекает при температуре от -10 до -15°С. В конце этой фазы закаливания растения могут выдерживать сверхнизкую температуру (до -196°С).
Закаливание растений — процесс обратимый и устойчивость к морозам формируется в определенных условиях среды. Повышение температуры весной сопровождается выходом растений из состояния покоя и утратой способности противостоять губительному действию отрицательных температур. Поэтому растения, устойчивые к морозу в зимний период, весной могут погибнуть при небольших заморозках.
Самые морозоустойчивые сорта и породы среди ягодных культур — смородина и крыжовник, среди плодовых — сибирские сорта яблони, войлочная вишня, облепиха, ирга, рябина, арония.
Таким образом, приспособительные механизмы, позволяющие растениям выживать в условиях отрицательных температур, можно суммировать следующим образом:
- накопление сахаров, которые понижают точку замерзания цитоплазмы;
- изменение состава липидов мембран за счет увеличения доли ненасыщенных жирных кислот;
- глубокое переохлаждение и постепенная дегидратация протопласта;
- синтез стрессорных белков холодового ответа;
- изменение гормонального баланса и переход растений в состояние покоя.
Морозоустойчивость следует отличать от заморозкоустойчивости — способности растений переносить отрицательные температуры в теплое время года. Весенние заморозки часто наблюдаются в период активной жизнедеятельности. Одно и то же растение может быть устойчивым к суровым морозам зимой и неустойчивым к кратковременным заморозкам. Многие плодовые растения очень чувствительны к заморозкам.
Заморозки приносят наибольший вред, если по времени совпадают с началом цветения деревьев. Перед раскрыванием цветочных почек критические температуры для яблони колеблются в пределах от -2,7 до -3,8 С. Некоторые сорта груши страдают в этой фазе при температуре -1,6 С, а наиболее выносливые — при -3,8 С. Еще более широкий диапазон у сливы: от -1,1 до -5 С. Во время цветения цветки растения еще более уязвимы. Уже температура от -1,6 до — 2,2 С является критической для яблони и груши. Отдельные сорта сливы страдают в этой фазе при температуре -0,5 С, более устойчивые выдерживают до -2,7 С. Наиболее чувствительны и в первую очередь вымерзают пестики, без которых плоды не завязываются.
Полевые культуры наиболее сильно страдают от заморозков на этапе всходов, и в процессе последующего развития их устойчивость повышается. Конкретные виды сельскохозяйственных растений очень сильно различаются по устойчивости к заморозкам (табл.4). Эти различия обусловлены географическим происхождением видов. Центрами происхождения большинства неустойчивых к заморозкам культур (огурец, томат, гречиха, хлопчатник, рис, арбуз, дыня и др.) являются тропические страны Азии, Африки, Америки.
Ранние осенние заморозки вызывают явление морозобойности зерна. Оно чаще наблюдается в северных районах, но в отдельные годы может быть даже в южных степных и лесостепных районах. Массовая морозобойность наблюдается редко, но повреждение зерна из отставших в созревании колосьев встречается довольно часто. Для зерновых культур опасны заморозки силой более -2,5°С при влажности зерна выше 25 %. Чем раньше по состоянию спелости наступает заморозок, тем больше снижается урожайность, крупность зерна, его технологические и семенные качества. Особенно сильно повреждается заморозком незрелое зерно при влажности его выше 40 %.
Устойчивость сельскохозяйственных культур к заморозкам в разные фазы развития
| Культура | Начало повреждений и частичная гибель | ||
| всходы | цветение | созревание | |
| Наиболее устойчивые к заморозкам | |||
| Пшеница | -9…-10 | -1…-2 | -2…-4 |
| Ячмень | -7…-8 | -1…-2 | -2…-4 |
| Горох | -7…-8 | -3 | -3…-4 |
| Устойчивые | |||
| Вика яровая | -6…-7 | -3 | -2…-4 |
| Бобы | -5…-6 | -2…-3 | -3 |
| Подсолнечник | -5…-6 | -2…-3 | -2…-3 |
| Сахарная свекла | -6…-7 | -2…-3 | — |
| Морковь | — | — | |
| Среднеустойчивые | |||
| Люпин желтый | -4…-5 | -2…-3 | — |
| Соя | -3…-4 | -2 | -2…-3 |
| Малоустойчивые | |||
| Кукуруза | -2…-3 | -1…-2 | -2…-3 |
| Просо, сорго | -2…-3 | -1…-2 | -1…-2 |
| Картофель | -2…-3 | -1..-2 | — |
| Неустойчивые | |||
| Огурец | 0…-1 | 0…-1 | 0…-1 |
| Томат | 0…-1 | 0…-1 | 0…-1 |
| Гречиха | -1…-2 | -1 | -1,5…-2 |
| Хлопчатник | -0,5…-1 | -0,5…-1 | -1 |
| Рис | -0,5…-1 | -0,5 | — |
| Бахчевые | -0,5…-1 | -0,5…-1 | -0,5…-1 |
Первым признаком возможного повреждения зерна кукурузы, не достигшего восковой спелости, служит изменение цвета листьев обертки: после оттаивания они быстро теряют зеленую окраску и засыхают, а поврежденное зерно теряет упругость.
У пшеницы и ячменя, не закончивших налив зерна, поврежденные заморозком листья и колосья желтеют. По внешнему виду это похоже на признаки созревания. Но зерно при этом не желтеет, а при высыхании оказывается сморщенным, щуплым, при сильном повреждении — покрытым морщинами. Щуплость может быть выражена в разной степени, это зависит от того, на каком этапе формирования зерно было повреждено заморозком.
Различают три степени морозобойности зерна яровой пшеницы, их определяют по следующим признакам.
При первой степени морозобойности зерно имеет нормальные размер и форму, но с тусклым блеском. На всей поверхности зерна или только на спинке имеется мелкая поперечная морщинистость.
При второй степени зерно также сохраняет нормальный размер, но без блеска, с несколько измененной окраской, поперечная морщинистость хорошо заметна по всей поверхности зерна; при перетирании зерна между пальцами слой оболочки иногда стирается.
Третья степень морозобойности соответствует самому сильному повреждению зерна: оно недоразвитое, щуплое, окраска резко меняется. По всей поверхности зерна наблюдается резкая морщинистость, переходящая в складчатость. При перетирании зерна между пальцами оболочки легко отделяются.
Морозобойность очень опасна для семенного зерна, так как сопровождается снижением всхожести. По данным Сибирского НИИ сельского хозяйства, у яровой пшеницы, поврежденной заморозком в начале восковой спелости, всхожесть семян составила 94 %, а в молочной спелости — только 31 %. У ячменя, поврежденного заморозком в восковой, в начале восковой и в молочной спелости всхожесть составляла, соответственно, 88 %, 81 и 52 %. У овса, зерно которого попало под заморозок в начале восковой и молочной спелости, всхожесть составила соответственно 98 и 60 %.
Действие ранних заморозков, когда еще зерно находится в восковой спелости, влияет на клейковинный комплекс, снижая количество клейковины и ухудшая ее качество.
Морозобойное зерно также плохо хранится.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Холодоустойчивые растения для высадки ранней весной
Даже самые фанатичные огородники успели перейти на зимний ритм и образ жизни, наслаждаются собранным урожаем и строят планы на будущий дачный сезон. Одним из самых важных пунктов этого планирования является правильный выбор времени посевов в разные периоды весны, лета, а иногда и осени.
Теоретически заняться посадкой можно прямо с ранний весны, то есть буквально тогда, когда с земли только сошел последний снег. Но что можно посадить в этих неблагоприятных для большинства культур условиях? Именно о таких, особо стойких растениях, наша сегодняшняя статья.
Эти две культуры похожи не только по уровню холодоустойчивости, но возможностью получать урожай на протяжении всего сезона. Хотите видеть в своем салате свежую редиску на протяжении лета? Тогда организуйте систему непрерывной посадки.
После окончательного схода снега, позаботьтесь о том, чтобы почва была рыхлой, легкой и влажной — в этих условиях редька и редис с большой вероятностью принесут богатый урожай. После того как заметили первые ростки, садите вторую грядку. Принцип такой: окончательный сбор урожая с первой грядки будет соответствовать началу сбора на второй. Таким образом, редис или редька (по необходимости) всегда будут под рукой.
Полезный совет: при выборе семян редиса обратите внимания на их размер — чем они крупнее, тем лучше. Чтобы быть уверенным в качестве, замочите их в некрепком растворе соли. Слишком мелкие обязательно всплывут, а те, что останутся на дне можно смело высаживать на расстоянии двух сантиметров друг от друга.
Уровень устойчивости к холоду: +1-2 гр. по Цельсию.
Щавель
Щавель – растение неприхотливое, и если вы еще не обзавелись им на своем участке, можете сделать это в любое время дачного сезона. Однако его главным плюс – рекордная холодоустойчивость. Высаживать его можно еще в холодную почву, главное хорошо пролейте ее водой – щавель развивается только при постоянном поддержании высокого уровня влажности.
Полезный совет: опытные огородники при первой высадке щавеля также рекомендуют не жалеть органических удобрений.
Уровень холодоустойчивости: +1 гр. по Цельсию.
Салат
По правилам салат сеют «под зиму», то есть поздней осенью. Его устойчивость к морозам позволяет сохраниться семенам до весны. Но если по каким-то причинам вы не смогли этого сделать, тогда высаживайте одним из первых. Причем речь идет как о листовом салате, так и о качанном.
Полезный совет: если есть потребность в урожае салата в течение всего сезона (без перерывов), то повторяйте посев каждые две недели.
Уровень холодоустойчивости: семена выдерживают морозы до -6 гр. по Цельсию, а уже взошедшие ростки – до -2-ух.
Морковь
В отличие от растений, которые мы уже описали, морковь хоть и не притязательна по части высоких температур, однако прорастает долго. Этот факт стоит учитывать, чтобы не оставить будущий корнеплод в пересушенной почве. Всегда регулярно поливайте как еще не взошедшие семена, так и уже образовавшиеся ростки.
Полезный совет: лучше место для моркови – открытое и солнечное.
Уровень холодоустойчивости: выдерживает температуру до +3 гр. по Цельсию.
Сельдерей
Сельдерей уникален тем, что высаживает его в грунт рассадой, при этом в отличие от большинства растений такого типа, он, как и салат, способен выдержать заморозки до минус шести. О рассаде для сельдерея следует позаботиться примерно за два месяца до предполагаемых посадок.
Полезный совет: при формировании грядки с сельдереем стоит учитывать, что растению необходимо больше пространства чем другим, поэтому расстояние между кустами должно быть не менее 35 см. Оставляйте на поверхности лишь листву, то есть глубина лунки будет зависеть от размера каждого куста. При подготовке земли можно добавить навоз и опилки.
Уровень холодоустойчивости: -4-5 гр. по Цельсию.
Укроп
Как и другая зелень, укроп относительно неприхотлив к температурным условиям и может выдержать небольшие заморозки.Полезный совет: чтобы всегда иметь в наличии пучок свежего укропа, планируйте обновление посадок примерно каждые 10-12 дней.
Уровень холодоустойчивости: -2-3 гр. по Цельсию
Петрушка
Устойчивость петрушки к холодам позволяет производить высадку два раза в год – после таяния снега и ранней осенью.
Полезный совет: эта культура любит теневые места и влажную почву. Если речь идет об осенней посадке, то идеальное место – почва после выкапывания капусты.
Уровень холодоустойчивости: -2-3 гр. по Цельсию.
Бобы
Сеять бобы можно сразу, как только позволит твердость грунта. Обычно с середины апреля в теплых регионах, и в начале мая в более холодных. Что касается заморозков, то эта культура не выдерживает минусовую температуру, зато способна развиваться при температуре от +3 до +5 градусов.
Полезный совет: чтобы увеличить количество всходов, семена бобов следует подготовить к посадке: замочите их на ночь в теплой воде, а затем оставьте для образования небольших ростков во влажной марле.
Уровень холодоустойчивости: до -4 гр. по Цельсию.
Источник:econet.ru
o-landshafte.ru
Морозостойкость и зимостойкость растений. Закаливание растений. — Biosfera Wiki
Закаливание растений
Холодоустойчивость - способность растений длительное время переносить низкие положительные температуры (от 1 да 10°С). Она свойственна растениям умеренной зоны. К холодоустойчивым культурам относятся ячмень, овес, лен, вика и др.
Степень холодоустойчивости разных растений, а также разных органов одного и того же растения неодинакова. Основная причина гибели теплолюбивых растений от действия низких положительных температур связана прежде всего с дезорганизацией обмена нуклеиновых кислот и белков, нарушением проницаемости цитоплазмы (повышением ее вязкости), прекращением тока ассимилятов и накоплением токсических веществ в клетке.
Холодоустойчивость определяется способностью растений сохранять нормальную структуру цитоплазмы и изменять обмен веществ в период охлаждения и последующего повышения температуры.
Морозоустойчивость - способность растений переносить температуру ниже 0°С. Разные растения переносят зимние условия, находясь в различном состоянии. У однолетних растений зимуют семена, нечувствительные к морозам, у многих - защищенные слоем земли и снега клубни, луковицы и корневища. У озимых растений и древесных пород ткани под действием отрицательных температур могут замерзнуть и даже промерзнуть насквозь, однако растения не погибают. Способность этих растений перезимовывать обусловливается их достаточно высокой морозоустойчивостью.
Поврежденные морозом растения имеют вид как бы обваренных, они утрачивают тургор, листья их буреют и засыхают. При оттаивании клубней картофеля или корнеплодов сахарной свеклы вода легко вытекает из тканей. Такое явление длительное время объясняли разрывом клеточных стенок под влиянием льда, образующегося в тканях растений. Однако установлено, что лед образуется главным образом в межклетниках и клеточные стенки остаются неповрежденными. Гибель растений под влиянием морозов обусловливается изменениями, происходящими в протопласте, его коагуляцией. Физико-химические преобразования в протопласте происходят вследствие оттягивания воды образующимися в межклетниках кристаллами. Кроме того, протопласт подвергается сжатию со стороны растущих в межклетниках кристаллов. В результате наступает необратимая денатурация коллоидов протопласта клеток и отмирание тканей. Если льда образуется немного, то после оттаивания растение может остаться живым.
Однако образование льда в межклетниках неопасно, и после оттаивания листья возвращаются в нормальное состояние. Каждая клетка имеет свою границу обезвоживания и сжатия. Переход этих границ, а не только снижение температуры - причина гибели клеток. Такое явление следует рассматривать не как непосредственное влияние холода на протопласт, а как действие, вызывающее обезвоживание протопласта вследствие вымораживания воды. Убедительным доказательством этого служит состояние переохлаждения (без образования льда), которое растения переносят без вреда; при тех же температурах, но с образованием льда в тканях растения гибнут.
Нечувствительность к морозам достигается физико-химическими изменениями в клетках. В зимующих листьях и других частях растения накапливается много сахара, а крахмала в них почти нет. Сахар защищает белковые соединения от коагуляции при вымораживании, и поэтому его можно назвать защитным веществом. При достаточном количестве сахара в клетках повышаются водоудерживающие силы коллоидов протопласта, увеличивается количество прочносвязанной и уменьшается содержание свободной воды. Связанная с коллоидами вода при действии низких температур не превращается в лед. У ряда древесных пород в результате преобразования углеводов в коровой паренхиме накапливаются жиры и липоиды, которые не замерзают и проявляют защитное действие в зимний период. Кроме того, белковые вещества, частично гидролизуясь, переходят из менее устойчивой в более устойчивую форму азотсодержащих веществ-аминокислоты, которые при замерзании в меньшей мере подвергаются денатурации.
Степень морозоустойчивости клеток во многом зависит от состояния плазмалеммы, обмена веществ, образования сложных органических соединений и массы цитоплазмы. В клетках внутренние слои цитоплазмы повреждаются раньше, чем плазмалемма, которая способна к быстрому новообразованию за счет молекул остальной массы цитоплазмы. Недостаточно закаленные клетки не могут быстро восстанавливать плазмалемму. На степень морозоустойчивости растений большое влияние оказывают сахара, регуляторы роста и другие вещества, образующиеся в клетках.
Теория закаливания растений, повышающего их устойчивость к действию низких температур.
Сущность ее заключается в том, что у растений под влиянием низких положительных температур накапливаются сахара и другие соединения - первая фаза закаливания. Дальнейшее повышение морозоустойчивости происходит уже при отрицательных температурах, но не повреждающих клетки, - вторая фаза закаливания. Она идет сразу же после первой при температуре немного ниже 0°С. В этой фазе наблюдается частичная потеря воды клетками. Под действием сахаров, накопившихся в клетках, изменяются биоколлоиды и возрастает относительное почек узла кущения, что свидетельствует о приспособленности к прохождению озимыми растениями так называемого зимнего покоя. При этом глубина залегания узла кущения и мощность его развития зависят от качества семян, способа посева, обработки почвы и оказывают большое влияние на перезимовку озимых. Обычно, когда узел кущения находится близко от поверхности (1,5 см}, такие растения менее зимостойки, чем растения с более глубоким залеганием узла кущения (3-4 см).
Существует связь зимостойкости озимой пшеницы с содержанием сахаров в узлах кущения. Отмечено интенсивное использование растворимых углеводов во второй половине зимы. Узел кущения - своеобразная кладовая энергетических ресурсов растения в зимний период. Морозостойкость сортов озимой пшеницы определяется как количеством сахаров, накопленных в осенний период, так и экономным расходованием их в течение зимы.
biosfera.wiki
