Зима и озимые

Производство озимой пшеницы в Украине

Производство озимой пшеницы в Украине

Аграрии ежегодно осенью озабочиваются вопросами относительно перезимовки этих культур: как перезимуют, какое их количество будет повреждено морозом, от чего зависит качество зимовки, как стимулировать к активному восстановлению растения ранней весной?
Эти вопросы очень важны, поскольку именно от того, как перезимует культура, зависят ее производительность в весенне-летний период и вообще благосостояние фермера. Растения озимой пшеницы и озимого ячменя хорошо выдерживают низкие положительные температуры, однако значительные морозы без наличия снежного покрова обычно негативно влияют на растения, а иногда вообще приводят к их гибели.
Известно, что на 42% территории земного шара снижение температуры до -20 ° С и ниже в зимний период – это вполне обычное явление. Поэтому исследование механизмов морозостойкости ключевых культур для этих регионов, куда входит и Украина, актуальны.
В нашей стране большое внимание изучению процессов закалки растений уделяли ученые И.И. Туманов и М.А. Максимов. Быстрое снижение температуры в экстремальных условиях всегда обуславливает образование кристаллов льда внутри клетки, что, как правило, приводит к разрыву внутренних мембран клетки и плазматической мембраны. Постепенное снижение температуры (0,5-1°С/ч), что происходит в естественных условиях, вызывает образование в межклетниках льда, который вытесняет из этого пространства воздух.
В оттепель межклетники заполняются водой, которую затем поглощают клетки, если они не погибли. Основными причинами гибели клеток при низких отрицательных температурах является обезвоживание и механическое повреждение кристаллами льда клеточных структур. Обезвоживание возникает из-за оттока воды из клеток в межклеточное пространство, где образуются кристаллы льда.
Такая способность льда обезвоживать клетки, особенно при длительном воздействии низких температур, похожа на обезвоживание, которое возникает в результате интенсивного испарения в период засухи. При длительном воздействии отрицательных температур кристаллы льда увеличиваются до значительных размеров и, кроме сжатия клеток, повреждают плазмолемму. Наиболее распространенными признаками повреждения клеток морозом являются потеря клетками тургора, инфильтрация межклеточного пространства водой и вымывание ионов из клеток.
Однако морозостойкие культуры обладают способностью предупреждать или снижать пагубное воздействие низких отрицательных температур. Такие культуры не допускают обезвоживания тканей и образования в клетках кристаллов льда.
Растения, которые могут без повреждений перезимовывать, обладают способностью быстро транспортировать свободную воду из клеток к местам внеклеточного образования льда. То есть, в условиях экстремального снижения температуры поддерживается высокая проницаемость мембран. Это обусловлено особенностями липидного состава мембран морозостойких растений. В таком случае в составе мембран преобладают ненасыщенные жирные кислоты, поэтому снижается температура фазового перехода из жидкого состояния в гель, которая у морозостойких культур находится ниже точки замерзания воды.
Благодаря усилению процессов синтеза веществ, защищающих ткани, с помощью криопротекторов повышают устойчивость растений к морозу. К этим соединениям прежде всего относятся полимеры, которые могут связывать значительное количество свободной воды. Это гидрофильные белки, моносахариды и олигосахариды.
Вода, которая связывается криопротекторами, не замерзает в клетках и из них не транспортируется. Благодаря этому клетки защищены от образования в них кристаллов льда и от обезвоживания. У морозостойких культур с понижением температуры усиливается гидролиз крахмала, в цитоплазме накапливаются сахара и одновременно возрастает интенсивность синтеза водорастворимых белков. Чем больше содержание этих соединений в тканях, тем больше способность клеток к выживанию в условиях отрицательных температур. Есть и другой тип полимеров-криопротекторов – молекулы гемицеллюлоз, которые выделяются в клеточную стенку. Они оборачивают кристаллы льда и тормозят их рост, благодаря этому образуются мелкие кристаллы льда не повреждают клетки.
Еще в середине предыдущего века Туманов разработал теорию, согласно которой морозостойкие растения для полной закалки должны были пройти несколько этапов: вхождение в состояние покоя, первая и вторая фазы закалки. Эти этапы актуальны как для злаковых культур, так и для других растений. При переходе в состояние покоя останавливается деятельность точек роста, рост тормозится и в конце концов прекращается. В этот период также происходит интенсивная реутилизация из листьев в зимующие органы ряда веществ – углеводов, белков, жиров и минеральных элементов. Все эти изменения тормозят интенсивность обмена веществ и блокируют процессы взаимодействия растения с окружающей средой, что снижает стрессоустойчивость посевов.
Первая фаза закаливания начинается осенью в солнечную погоду при дневной температуре – 5-10 ° С, и выше нуля – ночью. У озимых злаков этот период длится недолго – в течение нескольких дней. В этих условиях интенсивность дыхания у растений уменьшается гораздо быстрее по сравнению с процессами фотосинтеза. Это способствует значительному увеличению количества углеводов.

У пшеницы озимой, ячменя озимого обычно больше накапливается глюкозы и сахарозы. Кроме этого, в данный период ускоряется синтез высших жирных кислот (в основном ненасыщенных) и растворимых белков. Эти вещества способны связывать в форме гидратных оболочек значительное количество воды.

Избыток углеводов откладывается в виде крахмала в паренхимных клетках сердцевинных лучей. В течение зимовки содержание полисахаридов уменьшается вследствие их гидролиза и использования на процессы дыхания, а также они поддерживают высокую концентрацию сахаров в зимующих органах.
Для второй фазы характерны температуры ниже 0°С, наличие света в этот период обязательно.
На этом этапе происходит отток свободной воды из клеток в межклетники. Возрастает содержание низкомолекулярных гидрофильных белков, в результате чего увеличивается содержание связанной воды в цитоплазме. В этой фазе клетки способны выдерживать дегидратацию мембран и клеточной оболочки.

После таких двух фаз закалки растения лучше перезимовывают. Выход растений из состояния покоя сопровождается снижением содержания в тканях криопротекторов, влияние закалки и морозостойкость теряются. Поэтому весенние заморозки имеют пагубное воздействие на растения озимых.

[]
1 Step 1
ПОЛУЧАЙТЕ ЦЕНЫ НА СЕМЕНА ПРЯМО НА ВАШ EMAIL
keyboard_arrow_leftPrevious
Nextkeyboard_arrow_right

На устойчивость посевов озимой пшеницы или озимого ячменя влияют следующие факторы: сроки сева, погодные условия и количество внесенных минеральных удобрений осенью (особенно азотных), толщина снежного покрова зимой. Сроки высева озимых зерновых культур оказывают прямое влияние на будущую морозостойкость растений. Любые крайности в сроках посева обусловливают негативное влияние. Ранний посев (в начале сентября) обеспечивает формирование мощных растений еще в осенний период. Однако, если осенью длительное время сохраняется теплая погода с достаточным количеством осадков, это приводит к перерастанию растений в посеве. Такие растения поздно заканчивают вегетацию, мало накапливают криопротекторов в тканях и из-за форсированного роста становятся чувствительными не только к морозам, но и к возбудителям грибных болезней. Проведение посева в слишком поздние сроки также не способствует оптимальной устойчивости растений к отрицательным температурам, поэтому растения в зиму входят слишком слабыми.

Температурный режим осенью определяет, как интенсивно проходят последовательные фазы закалки растений. Длительная теплая погода стимулирует продолжение вегетации, таким образом задерживаются процессы перехода растения в режим подготовки к зимовке. Слишком быстрое снижение температуры также не позволяет растительному организму приспособиться к холоду. Оптимальными являются условия, при которых достаточно длительное время днем ​​сохраняется температура 3-8°С.
Известно, что зимой со стабильно низкими температурами и достаточным снежным покровом озимые лучше зимуют. Зато если в зимний период возникают длительные оттепели, которые чередуются с морозами, озимая пшеница и озимый ячмень часто вымерзают на значительных площадях. Это связано с восстановлением вегетации озимых в периоды длительной оттепели и расходом криопротекторов на процессы дыхания. Частые оттепели также приводят к образованию ледяной корки.
Способность озимых культур восстанавливать весной вегетацию в значительной степени зависит от влияния низких температур на узел кущения, который имеет для озимых очень важное значение, поскольку является точкой восстановления. Обычно в узлах кущения высокая концентрация углеводов, перед началом зимовки их количество может достигать 25-30% и более.

Глубина залегания узла кущения у озимых зерновых может колебаться от 1 до 6 см. Температура в зоне его залегания фактически будет определять, как перезимуют посевы. Даже хорошо закаленные посевы вымерзают при значительном снижении температуры. Так, критическими температурами почвы в зоне залегания узла кущения для ячменя озимого являются -12 …- 14°С, для озимой пшеницы – -16 … – 18°С. При температуре воздуха -30°С почва, не защищенная снегом, промерзает в зоне узла кущения до -20 …- 22°С. Такие условия приводят к повреждению узлов кущения и гибели значительной части озимых культур. Наличие снежного покрова на почве толщиной всего 15 см при той же минусовой температуре воздуха повышает температуру почвы в зоне узла кущения до -7 …- 10°С. При таких условиях не будут повреждены даже растения озимого ячменя.

Значительный ущерб озимым в отдельные годы способно нанести выпревание растений, которое возникает, когда толстый слой снега сохраняется в течение 2-3 месяцев. Под значительным слоем снега в не слишком морозные зимы образуется зона потепления, растительные ткани быстро используют запасы сахаров на дыхание, их содержание может уменьшиться с 20 до 2-5% и меньше. Это приводит к истощению растений, в тканях начинается распад органических веществ (белков), наконец такие растения легко повреждаются снежной плесенью и погибают. Для уменьшения вероятности выпревания озимых следует соблюдать оптимальные сроки посева, не допускать раннего посева, в случае которого формируется слишком густой стеблестой и почва трудно промерзает. При выпадении толстого слоя снега на непромерзлую почву его уплотняют катками, однако во время оттепели может образоваться ледяная корка, которую, возможно, тоже надо уничтожать. На переросших озимых практикуют также культивацию снега с использованием широко расставленных лап-окучников, что способствует более быстрому промерзанию почвы.
Выпирание озимых культур происходит, когда частые оттепели чередуются с промерзанием почвы. В этом случае промерзшая на 2-5 см почва поднимается над незамерзшей, что приводит к разрывам корневой системы. Кроме того, после оттаивания почвы обнаженными остаются узлы кущения, которые быстро повреждаются.

Выпирание также возникает, когда посев проводят в свежевспаханную почву. Со временем из-за оседания почвы повреждается корневая система и обнажается узел кущения. В случае выпирания растений применяют прикатывание посевов кольчато-шпоровыми катками, что способствует лучшему контакту растений с почвой которые скорее и лучше укореняются. Если возникает необходимость в проведении посева озимых культур в свежевспаханную почву, перед посевом ее обязательно уплотняют тяжелыми катками. К тому же следует глубже заделывать семена.

Значительный вред озимым зерновым культурам наносит вымокание растений. После снежных зим, когда посевы на полях заливаются водой, прекращается аэробное дыхание. При таких условиях доминируют анаэробные процессы, растения быстро истощаются и погибают, поскольку неэффективно используют резервные сахара. Гибель растений от вымокания начинается с мацерации меристематичных тканей листовой пазухи, а затем происходит разрушение воскоподобных веществ клеточных стенок, распад хлоропластов, потеря тургора и ослизнение.

Степень вымокания обусловлена этапом развития:
  • растения, которые хорошо раскустились, повреждаются меньше, чем слабые, которые успевают образовать только два-три листа;
  • хорошо закаленные растения и менее ослабленные в течение зимнего периода также отличаются большей устойчивостью к вымоканию.

Для уменьшения вероятности вымокания посевов озимых зерновых культур следует улучшать водно-физические свойства почвы, создав мелок закрытый дренаж, системы отводящих канав, провести известкование кислых почв, регулярно вносить органические и минеральные удобрения. Наряду с этими агротехническими мерами нужно обеспечивать повышение морозо- и зимостойкости растений.

В зимний период негативное влияние на посевы может вызвать и зимняя засуха. Это явление происходит вследствие того, что испарение воды листовой поверхностью продолжается даже зимой, однако корневая система воду поглощает.
Особенно большой вред посевам в годы с сильными морозами наносит ледяная корка. Она бывает притертой и висящей и по-разному негативно влияет на зимующие растения. Висящая корка при длительном ее сохранении может создавать парниковый эффект, что приводит к преждевременному росту растений и снижению их морозостойкости.

Если в течение продолжительной оттепели снег тает полностью, на посевах появляется слой воды, которая, замерзая, образует сплошную корку. Такая корка вмерзает в почву на глубину ее оттаивания, а узлы кущения и корни растений вмерзают в лед. Негативное влияние такой «притертой» ледяной корки гораздо сильнее. Лед механически повреждает растения, он в пять раз теплопроводнее, чем снег, и усиливает действие морозов, поэтому растения быстрее вымерзают. Под коркой нарушается газообмен, растения испытывают недостаток кислорода. В них преобладает анаэробное дыхание с образованием спиртов, которые токсично действуют на клетки. Вред корки повышается с увеличением ее толщины и времени пребывания на посевах. Лучше выживают под коркой хорошо развитые растения.

Для получения информации о посевах озимых в конце зимовки – перед началом вегетации используют различные методы оценки состояния перезимовки растений. В частности: монолитный и водный метод, и метод сахарного раствора и окраски тканей и т.д.

Монолитный метод предусматривает отбор почвенных монолитов в поле с последующим их проращиванием в теплом помещении и определением количества живых растений. Водный метод дает возможность быстрее получить данные о состоянии озимых, чем монолитный. Ему характерно развитие растений в воде.
Метод сахарного раствора – это предварительное выращивание растений в 2%-ном сахарном растворе, затем заменяют водой. Жизнеспособность растений определяют на четвертый-пятый день после начала отрастания.

Метод окраски клеток заключается в окрашивании срезов растений, сделанных через основания побегов и стеблевые конусы, 0,1% -м раствором кислого фуксина. У живых растений естественная окраска срезов и клеток конусов нарастания не меняется, у неживых – появляется розово-бурый цвет.

Уход за посевами озимых в весенне-летний период различен в зависимости от того, как растения вошли в зиму, а также – в каком состоянии они вышли из зимовки. Если в посевах осенью наблюдали недружные всходы, растения недостаточно раскустились, а негативные условия зимой обусловили гибель около половины растений, такие посевы стоит пересевать яровыми культурами.
Если возобновление весенней вегетации началось рано, такие посевы следует подкормить азотом и оставить для формирования урожая, поскольку при таких условиях даже изреженные посевы при достаточном азотном фоне способны обеспечивать неплохие урожаи. В условиях позднего возобновления вегетации изреженные посевы озимых не успевают в полной мере раскуститься, растения преждевременно выбрасывают колос, поэтому дальнейший уход за таким полем становится экономически нецелесообразным. При ранней вегетации озимых уменьшают количество азота, внесенного по мерзлоталой почве. И наоборот, при позднем возобновлении вегетации количество внесенного азота несколько увеличивают для стимуляции кущения и нарастания вегетативной массы.

Таким образом, на состояние перезимовки озимых культур влияют факторы окружающей среды, однако правильно выбранные сроки посева осенью и коррекция ухода за озимыми культурами весной способны свести негативные воздействия к минимуму.

В. Ходаницкий, канд. биол. наук

О. Ходаницкая, канд. с.-х. наук

Журнал «Пропозиція», №12, 2017 р.

Мы используем файлы cookie, чтобы подбирать для вас подходящий контент. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять