Морозоустойчивость растений

Морозоустойчивость – это способность растений переносить низкие отрицательные температуры. Разные растения переносят зимние условия, находясь в различном состоянии. У однолетних культур зимуют семена (яровые растения) нечувствительные к морозам или раскустившиеся растения (озимые). У двулетних и многолетних культур зимуют клубни, корнеплоды, луковицы, корневища, взрослые растения. Ткани этих растений могут замерзать, однако растения не погибают.

Морозоустойчивость определяется наследственностью и условиями, предшествующими наступлению морозов. Вода превращается в лёд как в протопласте клетки, так и в межклетниках. Постепенное снижение температуры приводит к образованию льда в межклеточном пространстве и не вызывает гибели клеток. При быстром понижении температуры лёд образуется в протопласте клетки. Происходит коагуляция белков протоплазмы, кристаллы льда повреждают клеточные структуры и клетка погибает.

Если льда образуется немного, и клетки механически не повреждаются его кристаллами, то при оттаивании растения сохраняют жизнеспособность. Так листья капусты выдерживают -6 ⁰С. Образование большого количества льда может вызвать гибель клеток. Образующиеся кристаллы льда вытягивают воду из клеток, вызывая их обезвоживание. Растущие кристаллы льда сжимают клетки. Каждая клетка имеет свою границу обезвоживания и сжатия. Переход этих границ – причина гибели клеток. Морозоустойчивость растений зависит от оводнённости тканей. Насыщенные водой ткани легко повреждаются, а например, сухие семена могут выносить глубокие низкие температуры (до – 196 ⁰С).

Разные культуры обладают различной морозоустойчивостью. Клубни картофеля и георгина, корнеплоды сахарной свеклы погибают сразу. При оттаивании из поврежденных клеток вытекает вода. Капуста и лук переносят умеренное промораживание до -6 ⁰С, рожь и пшеница на уровне узла кущения до -20 ⁰С. Наиболее устойчивы к морозам зимующие почки лиственных и иглы хвойных деревьев.

Нечувствительность к морозам достигается физико-химическими изменениями в клетке. У морозоустойчивых растений отмечается повышенное содержание сахаров, полярных липидов и других веществ (криопротекторов), защищающих ткани от обезвоживания, а количество крахмала снижается. Сахара увеличивают количество связанной воды, защищают белки от коагуляции, повышают осмотическое давление и снижают температуру замерзания цитоплазмы. Криопротекторы не допускают образование крупных кристаллов льда, повреждающих клетку. В тканях морозоустойчивых растений осенью накапливаются запасные питательные вещества, используемые весной для возобновления роста.

Повышение морозоустойчивости растений тесно связано с закаливанием. Закаливание - это обратимая физиологическая устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Способностью к закаливанию обладают не все растения. По Туманову процесс закаливания проходит в две фазы, которым предшествует замедление роста и переход растений в состояние покоя. Первая фаза закаливания происходит на свету и при низких положительных температурах. В растениях накапливаются сахара, растворимые белки, ненасыщенные жирные кислоты. Замедляется дыхание и процессы роста. Уменьшается количество свободной воды в клетках, увеличивается концентрация АБК. К концу первой фазы растения переходят в состояние покоя. Озимые злаки проходят первую фазу за 6-9 дней, древесные за 30 дней. Вторая фаза закаливания происходит при небольших отрицательных температурах. Постепенное снижение температуры на 2-3 градуса в сутки приводит к частичному обезвоживанию клеток и витрификации (переходу воды в стеклообразное состояние). Перестройка белков цитоплазмы увеличивает количество связанной воды и делает клетку более устойчивой к механическому давлению.

Не у всех растений закаливание проходит в две фазы. У некоторых древесных сразу протекают процессы, свойственные второй фазе. Есть растения неспособные к закаливанию (теплолюбивые). На морозоустойчивость с-х культур влияют сроки и способы посева, условия почвенного питания (повышает морозоустойчивость известкование почв, внесение калийно-фосфорных удобрений и микроэлементов).