2.Реакция овощных культур на условияч внешней среды.

ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ

Продуктивность овощных культур, качество продукции наряду с генетической природой растения в значительной степени определяются комплексом внешних условий, тем, в какой степени они обеспечивают реализацию генетического потенциала.

К условиям (факторам) внешней среды относится все то, что находится вне растения. Среди этого сложного комплекса обычно выделяют три группы факторов жизни растений:

абиотические: климатические - температура, свет (освещенность, спектральный состав света и длина дня), воздух (состав, движение, влажность), магнитное поле, механические воздействия (ветер и др.); почвенные (эдафические, от греческого слова edaphos - земля) - физические и химические свойства почвы, почвенный воздух и влага;

биотические - взаимовлияние культурных растений в посеве, сорные растения, полезная и вредная (болезни) микрофлора (грибы, бактерии, вирусы), полезные и вредные (вредители) представители животного мира;

антропогенные (созданные человеком, от греческого anthropos - человек) - методы культуры, хирургические приемы (пасынкование, прищипка, прививка и т. п.), воздействие на растения и их биоценозы машинами, химическими веществами и фи-зическими средствами.

Различают прямое и косвенное влияние фактора. Первое выражается в прямом действии данного фактора на растение (на фотосинтез, ростовые процессы, плодообразование и т. п.), второе - в изменении реакции растений на отдельные факторы при изменении напряженности одного из них (примеры: ослабление поглощения воды и фосфора теплолюбивыми культурами при снижении температуры почвы, усиление поглощения фосфора из трудноусвояемых соединений под влиянием микоризы, развитие грибных болезней при повышении влажности воздуха, снижении или повышении температуры).

Уровень реакции растений на воздействие факторов внешней среды определяют три значения: оптимум (наиболее благоприятное для растения), минимум и максимум - крайние (экстремальные) значения фактора, при которых возможна жизнь растения. Интенсивность фактора, находящаяся между максимумом и минимумом, называется зоной толерантности (выносливости). В мои зоне часто выделяют участки: оптимума, субоптимума и пессимума. Говоря о реакции растений на условия внешней среды, ограничиваются одним показателем - требовательностью. Однако этот показатель характеризует лишь одну из сторон отношения растений к данному фактору. Правильнее оценивать реакцию растений по трем показателям: требовательности, устойчивости и отзывчивости (рис. 1).

Требовательность оценивается по интенсивности (напряженности) и действию фактора, обеспечивающего получение урожая или прохождение межфазных периодов, нормальный ход жизненных процессов (цветение, плодообразование и др.). На-пример, оптимальное и субоптимальное значения температуры и сумма температур, влажность почвы и водопотребление, концентрация минеральных солей в почвенном растворе, вынос их в единицу времени и суммарные значения за вегетационный период.

Устойчивость - это способность растения переносить крайние (экстремальные) значения фактора. Она определяется течениями минимума (максимума), зонами пессимума (где наблюдается сильное угнетение растений из-за недостатка или избытка фактора) и продолжительностью их воздействия. В зоне пессимума при уровне действия факторов (напряженность х время), близком к летальному, часто возникают стрессовые ситуации, оказывающие сильное влияние (а иногда наблюдается и последей- вие) на рост, развитие и продуктивность культур.

Влияние стресса проявляется в задержке роста и развития и снижении их темпов в последующем, в расстройстве метаболизма, и повреждениях и гибели тканей и органов, а иногда и растений. Диапазон устойчивости растений к стрессам (толерантность) наряду с их генетической природой в значительной степени зависит от уровня напряженности фактора и комплекса условий внешней среды в период, предшествующий стрессу, а также от характера наступления стрессовой ситуации. Наиболее опасны пульсирующие стрессы, характеризующиеся быстрым неоднократным переходом от нормальных условий к стрессу и обратно.

4

В практике овощеводства для повышения устойчивости растений к стрессу практикуется создание относительно слабых стрессовых ситуаций (закалка).

Рис.1. Реакция овощных растений на факторы внешней среды:

1 - минимум; 2 - зона пессимума; 3 - зона

оптимума; 4 - оптимум; 5-"максимум /

Можно выделить три фазы стресса: первичная стрессовая реак ция, проявляющаяся в резком ослаблении жизненных процессов адаптация, когда процессы обмена сдвигаются в направленш приспособления растения к стрессовой ситуации; истощение ре сурсов надежности.

Устойчивость растений к стрессам меняется в течение онтоге неза; она значительно сильнее в фазе покоя, при замедленны: темпах роста. Относительно низкий диапазон толерантности име ют генеративные органы в периоды формирования гамет, опло дотворения и плодообразования. Низкая устойчивость отличав проростки и молодые растения. Действие стресса проявляется н клеточном, организменном и популяционном уровнях в неспеци фических (одинаковых для всех раздражителей) и специфически (присущих данному раздражителю) реакциях растений. В боль шинстве случаев стрессовые ситуации связаны с взаимодействие нескольких стрессов. Так, в условиях засухи наряду с недостатко воды наблюдается повышение концентрации почвенного раство ра, приводящее к осмотическому (солевому) стрессу, кальциевой и магниевой недостаточности, перегреву листьев. Переохлаждение почвы приводит к физиологической засухе, ослаблению или прекращению поглощения отдельных элементов.

Отзывчивость характеризуется уровнем реакции на повышение или понижение интенсивности действия (качества или количества) фактора. Пример - реакция растения (прибавка урожая) на повышение концентрации почвенного раствора, влажность почвы и количество внесенных удобрений.

Отношение растения к условиям внешней среды, зона толе- рантности, значения оптимумов и экстремумов меняются в тече- ние онтогенеза. Наибольшая отзывчивость наблюдается в периоды сильного роста, цветения и плодообразования. Эти фазы ха-рактеризуются наиболее узким диапазоном толерантности, а фаза плодообразования, кроме того, - наиболее узким диапазоном оптимума и субоптимума. В этот период растения наиболее чувствительны к недостатку или избытку фактора. Сильно различаются по устойчивости овощные растения разных сортов. Наиболее чувствительны к стрессам сорта с повышенной скороспелостью.

По характеру реакции на внешние условия (диапазону толерантности) культуры и сорта разделяют на эври- и стеноформы. Первые характеризуются широким диапазоном толерантности, вторые - узким (см. рис. 1). По отношению к температуре это будут эвритермные и стенотермные культуры и сорта, эври-, стеногидрические по отношению к воде, эври- и стеногалинные по отношению к засолению. Диапазон толерантности характеризует устойчивость, но недостаточен для оценки требовательности к фактору, определяемой оптимальными значениями (температура, влажность, содержание элементов минерального питания) и необходимым количеством фактора для получения урожая (сумма температур, суммарное водопотребление, вынос элементов минеральною питания и т. д.).

К практике и литературе часто путают понятия "требовательность" и "устойчивость". В некоторых случаях это вошло в терминологию. Например, мы говорим о теплотребовательных и холодоустойчивых (холодостойких) культурах и сортах, не учитывая, что холодоустойчивый сорт может быть одновременно и более (еплотребовательным, а относительно менее холодостойкий - менее теплотребовательным.

Уровень реакции растения (посева) на факторы внешней среды имеет важное значение для овощеводства и определяет возможности культуры, особенности технологии, затраты энергии и средств, темпы формирования, размеры и качество урожая, экономическую эффективность производства.

В овощеводстве всегда шла работа по двум направлениям: приспос обление внешних условий к требованиям растения и приспособление растения (посева) к этим условиям. Первое направление реализуется в макро- и микрозонировании производства, определении сроков, места и способов возделывапия культур, в комплексе мероприятий по мелиорации условии внешней среды вплоть до полного их контроля (защищенный грунт), в системе ведения хозяйства и технологии производства. Адаптация растения к условиям внешней среды достигается прямим и косвенным воздействием на него приемами, повышающими его адаптивный уровень, устойчивость к неблагоприятным ситуациям. К таким приемам относятся получение и использование высококачественного посевного и посадочного материала, повышение устойчивости и стимуляция жизнедеятельности растений за счет обработки семян и вегетирующих растений (закалка, протравливание и другие приемы предпосевной обработки, иммунизация, использование стимуляторов роста и т.п.), применение рассадной культуры и хирургических приемов (прищипка и пасынкование, нормирование урожайной нагрузки, прививочная культура), формирование агробиоценозов высокой продуктивности. Среди приемов адаптации растений к условиям внешней среды основное значение имеет повышение генетического потенциа их адаптивности селекционным.

Тепловой режим.

Одним из важнейших факторов жизни растений является температура воздуха и почвы. От неё во многом зависит ход всех процессов жизнедеятельности растительного организма. Имеется в виду испарение влаги, усвоение и транспорт воды и элементов минерального питания, фотосинтез и накопление органических веществ.

Температура влияет на активность микробиологических процессов в почве. А самое главное температурный фактор сказывается на урожае и сроках его поступления.

Повышение температуры ускоряет процессы фотосинтеза и накопления органических веществ, но увеличивает расход продуктов ассимиляции на дыхание. Когда эти процессы уравновешиваются, т.е. приток равен расходу, наступает так называемая компенсационная точка. Поэтому в открытом и защищенном грунте специальными агроприемами надо способствовать созданию такого теплового режима, который бы стимулировал накопление наибольшего количества продуктов ассимиляции.

Видовой состав овощных растений весьма разнообразен по отношению к температурным условиям окружающей среды. В зависимости от индивидуальных требований к теплу подбирают зональный видовой и сортовой составы, сроки сева и посадки рассады в поле, способы регулирования теплового

режима.

3. По требовательности к теплу профессор В.И. Эдельштейн подразделил овощные культуры на пять групп.

1. Морозо- и зимостойкие. К этой группе относятся многолетние луки (лук-батун, шнитт-лук, лук-слизун, многоярусный лук), спаржа, ревень, хрен, щавель, чеснок, эстрагон. Ростовые процессы у них могут начинаться при температуре 1-5°С. Оптимальная температура для роста и развития 15-20°С. Осенью и весной вегетирующие растения переносят заморозки -8 -10°С. Подземные органы (корни и корневища), при наличии снежного покрова, выдерживают зимние морозы.

2. Холодостойкие. К данной группе относятся двулетние капустные растения, корнеплоды, лук репчатый, лук порей, салат, шпинат, горох, бобы. Эти культуры могут длительно переносить температуру -1 -2°С, а в течение нескольких суток заморозки до 3-5°С. Оптимальная температура близка к 17-23°С. При повышении температуры выше 25°С наступает компенсационная точка, когда приток органического вещества равен расходу на дыхание. Температура выше 30° отрицательно сказывается на росте и развитии холодостойких растений.

3. Промежуточное положение между холодостойкими и требовательными к теплу растениями занимает картофель. Его нередко относят к полухолодостойкой культуре. Надземная часть гибнет при температуре 0°С, т.е. как у требовательных к теплу растений. А рост и клубнеобразование лучше всего происходит при температуре 17-20°С, что характерно для оптимума холодостойких культур. Рост ботвы у картофеля начинается при температуре 5-6°С, а при 30°С прекращается.

4. Требовательные к теплу растения. К этой группе относятся томат, перец, баклажан, огурец, кабачок, патиссон. Прорастание семян начинается при 15-16°С. Оптимальная температура для роста и развития - +20-30°С. Температура ниже 15°С и выше 30°С опасны для процессов опыления и завязывания плодов. При температуре ниже 0°С растения погибают. Компенсационная точка близка к 40°С.

5. Жаростойкие растения. К этой группе относятся арбуз, дыня, тыква, кукуруза, фасоль. Оптимальная температура для роста и развития у перечисленных культур около 30°С. Но при 40°С они способны накапливать органическое вещество. Компенсационная точка наступает при температуре выше 40°С. Понижение температуры до 0°С является губительной.

У овощных растений в ходе эволюции выработалась пониженная потребность в тепле в ночное время по сравнению с дневным оптимумом. Такая реакция растений на суточные и сезонные колебания температуры называется термопериодизмом. Это особенно важно учитывать при культуре овощей в защищенном грунте. Урожай получается более высокий, если строго поддерживается определенная разница между ночной и дневной температурой.

4. Овощным растениям в разные периоды роста и развития требуются различные температурные условия. Для быстрого прорастания семян желательна высокая температура (20-25°С) потому, что тепло ускоряет процессы обмена веществ и, как следствие, деление и рост клеток зародыша проходит более интенсивно.

После появления всходов, когда запасные питательные вещества семени израсходованы, процесс фотосинтеза только начинается, корневая система слаба, растениям нужен пониженный температурный фон. В этом случае растения будут меньше тратить углеводов на дыхание. Поэтому при выращивании рассады температуру снижают после появления всходов. Например, для рассады томата её снижают до 12-15°С днем и 8-10°С. При такой температуре всходы не вытягиваются и рассада получается высокого качества. Такую температуру поддерживают в течение 3-7 дней до образования двух настоящих листьев.

Когда образуется хорошо развитая корневая система, температура должна быть повышена до оптимальной. Это ускорит рост надземных органов и накопление органического вещества.

Во время цветения и плодообразования потребность растений в тепле еще более возрастает. А при созревании плодов желательна температура на 2-3° выше оптимальной.

Для двулетних и многолетних культур в период покоя необходима низкая положительная температура. Таковую и поддерживают во время хранения маточников, чтобы в точках роста образовались зачатки репродуктивных органов.