Холодоустойчивость растений и способы (агротехнические, селекционные) ее повышения

Учебные материалы по биологии / Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений / Холодоустойчивость растений и способы (агротехнические, селекционные) ее повышения

Страница 1

Под холодостойкостью понимают способность растений переносить положительные температуры несколько выше О0С. Холодостойкость свойственна растениям умеренной полосы (ячмень, овес, лен, вика и др.). Тропические и субтропические растения повреждаются и отмирают при температурах от 0 до 100С (кофе, хлопчатник, огурец и др.).

Для большинства же сельскохозяйственных растений низкие положительные температуры негубительны. Связано это с тем, что при охлаждении ферментативный аппарат растений не расстраивается, не снижается устойчивость к грибным заболеваниям и вообще не происходит заметных повреждений растений.

Степень холодостойкости разных растений неодинакова. Теплолюбивые растения сильно страдают при положительных пониженных температурах. Многие растения южных широт повреждаются холодом. При температуре 3°С повреждаются огурец, хлопчатник, фасоль, кукуруза, баклажан. Внешними симптомами страдания растений являются завядание листьев, появление некротических пятен. Первичный эффект пониженных положительных температур связан с повреждением мембран, увеличением их проницаемости. Показано, что меняется молекулярная архитектура мембран, расположение в них липидных молекул, происходят конформационные изменения белков мембран. Резко меняются свойства мембран митохондрий и хлоропластов.

В связи с этим нарушаются процессы окислительного и фотосинтетического фосфорилирования. Благодаря нарушениям обменных процессов в организме накапливаются промежуточные продукты метаболизма. В нормальных для данного вида растений температурных условиях все реакции, протекающие в организме, хорошо согласованы друг с другом, продукты одной реакции сейчас же перерабатываются. В том случае, если растения попадают в неблагоприятные температурные условия, эта согласованность нарушается. Дело в том, что различные биохимические реакции характеризуются разной зависимостью от температуры. Одни реакции при снижении температуры резко замедляются, другие - нет. Это приводит к нарушению обмена и к накоплению вредных продуктов. Так, резко тормозятся реакции цикла Кребса, благодаря чему накапливаются продукты гликолиза. При продолжительном воздействии пониженной температуры наступает гибель теплолюбивых растений.

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 оС. 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 18-20оС всходы у кукурузы появляются на 4-й день, а при 10-12оС - только на 12-й день. О холодостойкости растений 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 1200оС, раннеспелые - 1200-1600, среднераннеспелые - 1600-2200, среднеспелые - 2200-2800, среднепозднеспелые - 2800-3400, позднеспелые - 3400-4000оС.

Агротехнические приемы, способствующие повышению морозоустойчивости и холодостойкости, основаны на создании условий, при которых происходит накопление в тканях растений «защитных веществ»: сахаров, липоидов. К этим приемам относят подзимние посевы, предпосевную закалку семян, фосфорно калийные подкормки, выращивание рассады при нижнем уровне оптимальных температур перед высадкой в поле.