В настоящее время считают, что наибольшее повреждающее действие на растения зимой оказывают низкие температуры. Это действительно так, и многие растения страдают именно от вымерзания. Однако наряду с низкой температурой на растения влияют многие другие факторы: резкие колебания температуры, глубина и продолжительность залегания снежного покрова, обеспеченность растений кислородом и содержание углекислого газа под снегом, застаивание воды и образование ледяной корки, иссушение в бесснежную зиму. Поэтому под зимостойкостью растений понимают устойчивость растений к комплексу неблагоприятных факторов зимнего периода, а ее исследование представляет собой комплексную проблему.
Эта проблема очень актуальна для нашей страны с ее континентальным климатом. Причем она важна не только на севере, но нередко на юге, ще растения погибают от снижения температуры и отсутствия снежного покрова. Многие страны с континентальным климатом несут от зимних повреждений и гибели растений огромные потери, истинные размеры которых трудно установить. Так, известны средние статистические данные за 1927 — 1932 гг., когда на территории СССР озимая пшеница погибла на 13,4 % площади всех посевов (Туманов, 1940). Подобные же данные за 1?63 — 1972 гг. показывают, что погибло20 — 30 % посевов озимых (Моисейчик, 1975). Причиной увеличения гибели посевов является введение более продуктивных сортов, которые, как правило, менее устойчивы к зимним условиям. В отдельные годы (например, в 1939 и 1976 гг.) в нашей стране вымерзли многие плодовые деревья. Подобные примеры гибели растений зимой известны и для других стран. Все это указывает на высокую значимость проблемы зимостойкости, поэтому необходимо проведение исследований в направлении повышения устойчивости растений к комплексу факторов зимнего периода.
Выпревание озимых
В теплую зиму или при выпадении снега на недостаточно промерзшую почву под толстым снеговым покровом наблюдается гибель озимых злаков — выпревание. Первоначально причиной гибели растений от выпревания считали недостаток кислорода и избыток углекислого газа, но снег хорошо проницаем для этих газов. Работами И. И. Туманова и А. С. Кружилина было доказано что главной причиной является истощение растений. Под снегом температура держится на уровне 0 °С, а нередко поднимается и выше, свет не проникает, поэтому фотосинтез не происходит. В этих условиях растения интенсивно дышат, вследствие чего в них расходуются запасы питательных веществ, прежде всего Сахаров и белков. Это и приводит к истощению растений и поражению их грибами, которые вызывают заболевания и гибель. В наших условиях широко распространен гриб склеротиния, а в западных регионах — требующий много воды гриб фузариум. Если грибы не поражают растения, то они выживают, но выходят из-под снега ослабленными, а урожай их значительно снижается. Для предотвращения выпревания там, ще оно бывает часто, необходимо избегать ранних сроков посева, с тем чтобы не было сильного нарастания зеленой массы; рекомендуется также применять раннее весеннее боронование и подкормки. При сильном развитии зеленой массы осенью возможно ее подкашивание. Вымокание При сильных затяжных дождях осенью или весной и при потеплении в середине зимы в пониженных местах рельефа происходит накопление воды, которая затопляет растения. Застаивание воды бывает сильнее на тяжелых суглинистых почвах. При этом происходит повреждение и гибель растений. Причиной является недостаток кислорода. Устойчивость зеленых растений к застою воды значительно выше, чем прорастающих семян, поскольку фотосинтезирующие растения выделяют кислород. Более устойчивы также не полностью затопленные растения, так как у них происходит снабжение кислородом за счет его передвижения по межклетникам из верхних частей растения. Затопление растений осенью и зимой менее вредно, поскольку температура воды в это время низка. Значительно более вредно затопление растений весной, когда температура воды достигает 10 — 15 °С. При весеннем застое воды перезимовавшие растения, как - правило, погибают. Вымокание озимых может происходить при весеннем разливе рек, коща растения находятся в фазе выхода в трубку и температура достигает 11 — 22 °С, При однодневном затоплении урожай озимой пшеницы снижается на 1/3, двухдневном — на 1/2, шестидневном — на 3/4, а при десятидневном наступает полная гибель растений. При затоцлении растения находятся в анаэробных условиях, поэтому дыхание у них идет по пути гликолиза и брожения с образованием молочной кислоты, спиртов и альдегидов. В этом случае освобождается мало энергии при больших затратах питательных веществ. Образующиеся недоокисленные продукты (спирты, альдегиды) вызывают отравление растительного организма. С повышением температуры дыхание усиливается, что еще более ускоряет гибель растений.
В качестве мер борьбы с вымоканием можно рекомендовать дренирование и бороздование полей, а также улучшение структуры почвы.
Выпирание Коща осенью при заморозках происходит попеременное замерзание и оттаивание воды, озимые растения повреждаются вследствие выпирания. В почве под растениями образуются линзы льда, которые, притягивая к себе воду, увеличиваются в размерах и выталкивают растения. При этом обрываются корни или растение остается на корнях как на ходулях. Выпирание может проявляться и иначе. При небольших морозах, не превышающих -7 °С, вода по капиллярам из незамерзшего слоя поднимается к поверхности почвы, образуя ледяную корку. Снизу она нарастает, при этом формируется мощный ледяной Ъюй. Лед примерзает к корневой шейке или к трубке листьев. Последующие слои льда выталкивают корку выше. Растение поднимается из почвы на высоту корки, как бы повисая над ней (иногда до 12 см). Лед может образоваться и между слоями почвы. В том случае, коща верхний слой почвы толщиной 2,5 — 5 см замерзает, а из глубины почвы по капиллярам продолжает поступать вода, ледяная прослойка приподнимает верхний слой почвы с растениями, разрывая корни. Когда при последующем потеплении и таянии льда почва возвращается в первоначальное положение, растения остаются над почвой. Обнаженные корни высыхают при повышении температуры или замерзают при заморозках. Распределение и толщина ледяных прослоек зависят от влажности и структуры почвы, скорости ее замерзания и оттаивания. На торфяных и болотных почвах выпирание наблюдается редко. Размеры выпирания зависят и от сопротивления корневой системы, прочности примерзания льда к растению. Ранние посевы озимых, обладая хорошо развитой корневой системой, меньше страдают от выпирания.
Мерами борьбы с выпиранием являются ранний посев и внесение удобрений, усиливающих развитие корней, а также снегозадержание, ослабляющее колебания температуры почвы.
Кроме описанного выше активного выпирания существует еще пассивное. Оно проявляется осенью, особенно после дождей, когда посев озимых производится сразу после вспашки в,рыхлую не- осевшую почву. Оседая, почва обнажает узлы кущения и верхнюю часть корневой системы, которые засыхают. Для предотвращения этого необходимо проводить посев спустя 2 — 3 недели после последней обработки. Ледяная корка При замерзании воды на поверхности снежного покрова или почвы поздней осенью, зимой или ранней весной образуется ледяная корка, которая бывает двух типов: притертая и висячая. В первом случае она плотно прилегает к почве, а во втором между почвой и коркой остается свободное пространство. Это зависит от микрорельефа участка. Более сильно повреждает растения притертая корка. Они вмерзают в лед, сжимаются и сминаются. Ледяная корка создает анаэробные условия, не пропуская кислород из атмосферы и углекислый газ, выделяющийся при дыхании растения. При этом происходит отравление растений углекислотой. Для предохранения растений от действия ледяной корки не следует допускать накопления воды в понижениях рельефа (блюдцах). Образующуюся корку дробят тракторными катками. Весной ускоряют ее таяние присыпкой поверхности поля черным материалом (сажей, фосфоритной мукой, золой, торфяной крошкой).
Зимняя засуха Растения могут страдать зимой и от недостатка воды. Поглощения воды из глубоких слоев замерзшей корневой системой не происходит. Интенсивность транспирации растений зимой значительно ниже, чем летом, но она все-таки есть, особенно в конце зимы, когда стоит ясная солнечная погода и солнце уже сильно пригревает. Происходит постепенное обезвоживание растения, особенно молодых тонких побегов, которые теряют воду раньше крупных ветвей и часто погибают. Чаще от зимней засухи страдают деревья и кустарники, не защищенные снегом. Более 100 лет назад исследователь Сибири академик А. С. Миддендорф пришел к выводу, что распространение древесных растений на север и в горы в значительной мере ограничено действием зимней засухи. Озимые культуры повреждаются зимней засухой только в тех случаях, коща они не укрыты снеговым покровом. Это наблюдается чаще в степных открытых местах.
Растения в процессе эволюции выработали некоторые приспособления против зимней засухи. Многие из них сбрасывают на зиму листья. У вечнозеленых растений устьица на зиму закупориваются, защитой служит и толстая кутикула. Почки деревьев зищищены почечными чешуями, а остальная часть деревьев покрыта пробкой. Мерами борьбы против зимней засухи являются приемы, ускоряющие осеннее вызревание побегов у древесных растений: фосфорно-калийноё удобрение, создание ветрозащитных полос. Для защиты озимых применяют снегозадержание. В Восточной Сибири плодовым деревьям и кустарникам придают стелющуюся форму.
