Фазы закаливания растений по туманову
Обновлено: 07.07.2024
Для успешной перезимовки недостаточно вступления растения в состояние покоя. Необходимо, чтобы, будучи в состоянии покоя, растение прошло закаливание к низким температурам.
Основываясь на собственных физиологических исследованиях и на литературных данных, И. И. Туманов построил теорию закаливания и морозостойкости растений. Согласно этой теории закаливание растений обусловливается прежде всего накоплением в них в течение осенне-зимнего периода сахаров, которые служат энергетическим материалом и главным веществом, защищающим протоплазму от вымерзания.
Накопление сахаров тесно связано с фотосинтезом и ростом: чем интенсивнее фотосинтез и чем меньше сахаров затрачивается на рост, тем большее их количество откладывается в запас. По И. И. Туманову, накопление сахаров составляет первую фазу закаливания растений, которая протекает при низких, но положительных температурах.
Вторая фаза закаливания протекает при небольших, но отрицательных температурах (—2—5°). Наиболее высокая морозостойкость, присущая данному растению, приобретается именно во время закаливания. В этот период происходят обезвоживание протоплазмы клеток и распределение защитных веществ протопласта, осуществляются особо важные для растений изменения наружного слоя протоплазмы, которые предупреждают проникновение в клетку образовавшихся в межклетниках кристалликов льда. После обезвоживания в клетках во второй фазе закаливания при наличии защитных веществ на фоне низкой температуры происходят сложные биохимические процессы и превращения, которые делают протопласт весьма устойчивым к последующим сильным морозам. Сложность явления видна из того, что не всякая клетка при этих условиях будет закаливаться. Необходимо, чтобы она пришла предварительно в надлежащее физиологическое состояние. И. М. Васильев (1956) подчеркивал, что процесс закаливания теснейшим образом связан с коллоидно-химическими изменениями протоплазмы. Повышение морозостойкости растений обусловлено повышением гидрофильности и вязкости протоплазмы, увеличением активности ферментов и нарастанием окислительно-восстановительного потенциала. Протоплазма в процессе закаливания становится более жизненной.
В последнее время морозостойкость растений связывают с изменением структурно-физических свойств протоплазмы под влиянием низких температур. Так, И. Г. Сулейманов (1960) выдвинул предположение о том, что в протоплазме в зимний период образуется иная, чем летом структура. Он считает, что возникновение относительно плотной и прочной структуры зимой является одним из главных факторов повышения устойчивости протоплазмы.
Как и другим древесным растениям, виноградной лозе для приобретения максимальной устойчивости к морозу необходимо пройти две фазы закаливания. Установлено, что оптимальными условиями для первой фазы является градиент 0+2° продолжительностью 14—20 дней. После этого условия второй фазы воспринимаются более полно. Для успешного прохождения второй фазы закаливания и развития высокой морозостойкости существенную роль играет степень и скорость снижения температуры. Высокую морозостойкость растения приобретают при разной скорости снижения температуры: более морозостойкие быстрее закаливаются (И. И. Туманов, О. А. Красавцев, 1960; A. Sakai, 1962). Так, в опытах, проведенных в Институте физиологии растений АН СССР, ветки березы приобретали устойчивость к —195° за 36 часов при снижении температуры от — 5° до —60° со скоростью 5° за 3 часа. Для сосны необходимо было уже 12, а для плодовых — около 24 суток.
Скорость и длительность снижения отрицательных температур при прохождении второй фазы закаливания также является существенным фактором. Экспериментально показано, что быстрое охлаждение черенков даже такого устойчивого сорта, как Амурский, со скоростью 40—50° в минуту резко снижает их морозостойкость и гибель глазков наблюдается уже при — 15°. Медленное снижение температуры при закаливании (5° за час) вызывает незначительное повышение морозостойкости — сорта Витис винифера с трудом выдерживают—18°. Установлено, что виноградное растение в отличие от других древесных приобретает высокую морозостойкость только в результате длительного ступенчатого охлаждения при отрицательных температурах. Оптимальным условием второй фазы закаливания для винограда является действие температуры в интервале от— 1 до— 16° с экспозицией 12— 16 дней. При этом подчеркивается, что ступенчатое понижение температуры в интервале от — 4 до — 7° имеет особое значение, так как в этой области температур в тканях побегов происходит первоначальное образование льда в межклетниках, способствующее интенсивному обезвоживанию клеток и повышению их устойчивости к низким температурам.
Оттепели зимой нарушают процессы закаливания, в результате чего виноградное растение, как и многолетние культуры, не в состоянии достигнуть той высокой морозостойкости, которой можно добиться в лаборатории путем медленного ступенчатого падения температуры (И. И. Туманов, 1931; О. А. Красавцев, 1960; К. С. Погосян, 1960).
Препятствуя развитию высокой морозостойкости, кратковременные смены холода теплом, которые чаще всего наблюдаются на юге Украины, не лишают многолетние культуры их закалочного состояния. В то время как озимым достаточно одного-двух дней для израсходования запаса сахаров н потери морозостойкости, для многолетних культур требуется более продолжительный период теплой погоды (около 15—20 дней), чтобы перевести защитные вещества снова в крахмал (И. И. Туманов, 1931).
Кроме температурных факторов, на успешное закаливание и развитие высокой морозостойкости влияет состояние растения, предшествующее закаливанию. В этом смысле вызревание побегов винограда существенно влияет на их закаливание. Экспериментально показано, что наиболее вызревшие побеги обнаруживают наилучшую способность закаливаться (В. В. Архангельская, 1958).
Различные сорта винограда имеют свои особенности закаливания и развития морозостойкости. Так, у более морозостойких американских сортов закалка глазков и однолетних побегов с осени проходит быстрее, чем у европейских. Это позволяет американским сортам без повреждения переносить внезапные ранние осенние морозы, от которых в значительной степени повреждаются европейские сорта.
Известно, что виноград довольно богат запасными питательными веществами — крахмалом и сахаром. Однако для нормальной благополучной перезимовки важен не высокий уровень содержания углеводов, а степень динамичности углеводного комплекса: у более морозостойких сортов гидролиз
крахмала начинается раньше и проходит интенсивнее и глубже.
Таким образом, при подготовке к суровым условиям зимы в период закаливания у винограда проходят весьма сложные биохимические и физиологические процессы, связанные с перестройкой структуры и свойств протоплазмы. Рассмотрим важнейшие из них.
Читайте также: