рослинництво

рослин у теплу пору року (весна – осінь) морозостійкість набувається постійною підготовкою рослин у холодну пору року – загартуванням. У теплу пору року рослини його не мають і пошкоджуються навіть при незначних зниженнях температури.

До початку загартування (в першій половині осінньої вегетації) для рослин найкращою є висока вологість ґрунту, що забезпечує дружні сходи і добре кущіння рослин, та середньодобова температура повітря +6...+12ºС. Переростання рослин і надмірне їх кущіння небажані.

Загартування рослин відбувається в дві фази:

перша – за сонячної погоди, середньодобової температури повітря +6ºС і великої добової амплітуди (вдень +10...+15 ºС, вночі -1...-2ºС);

друга – за середньодобової температури +2...+5 ºС.

У результаті проходження першої фази загартування, яка триває 1215 діб, у рослин у протоплазмі накопичуються цукри та інші захисні речовини, клітини обезводнюються, а центральна вакуоля розпадається на багато мілких вакуолей. В другу фазу, за рахунок часткового зневоднення тканин, підвищується концентрація клітинного соку, крохмал частково перетворюється на цукри. Ультраструктури і ферменти протоплазми перебудовуються таким чином, щоб клітини переносили обезводнення з утворенням льоду.

Зимостійкість залежить від вмісту в зимуючих органах рослин не тільки розчинних цукрів, але й інших захисних сполук. До них належать високоатомні спирти, глюкозиди та інші речовини. Максимальний вміст їх виявлений у всіх випадках в найбільш відповідальний період зимівлі, що свідчить про визначений напрямок метаболічних процесів. У менш зимостійких сортів ці речовини або відсутні, або виявляються в незначній кількості.

На загартування рослин позитивно впливають: достатнє забезпечення сонячною радіацією, знижена температура вночі, деякий дефіцит вологи в ґрунті і повітрі. Тепла хмарна погода менш сприятлива для проходження першої фази загартування, оскільки ріст рослин триває і цукри витрачаються інтенсивніше.

Після успішного проходження загартування рослини озимої пшениці на глибині вузла кущення можуть витримувати до -18 ºС, озимого жита – до – 28ºС, озимого ячменю до – 14 ºС. Рослини конюшини червоної переносять зниження температури до -13...-16ºС, люцерни – до -17...-19ºС.

Критичною для вимерзання рослин вважають температуру, за якої гине 50% рослин і більше, посіви при цьому потрібно пересівати

(табл. 14).

51

14.Стійкість сільськогосподарських культур до заморозків

урізні фази розвитку, ºС (за О.Ф. Смаглієм та ін., 2006)

	Початок пошкодження і часткова						Загибель більшості рослин
Культура	загибель рослин по фазах								по фазах
	сходи		цвітіння		стиглість		сходи		цвітіння	стиглість
			Найбільш стійкі
Яра пшениця	-9...	-10	-1...	-2	-2...	-4	-10...	-12	-2	-4
Овес	-8...	-9	-1...	-2	-2...	-4	-9...	-11	-2	-4
Ячмінь	-7...	-8	-1...	-2	-2...	-4	-8...	-10	-2	-4
Горох	-7...	-8	-3...	-4	-3...	-4	-8...	-10	-3...-4	-4
				Стійкі
Соняшник	-5...	-6	-3		-2...	-3	-7...	-8	-3	-3
Боби	-5...	-6	-2...	-3	-2...	-3	-6		-3	-3...-4
Льон	-5...	-6	-1..-3		-2...	-4	-7...	-8	-2...-3	-4
Цукрові буряки	-6...	-7	-2...	-3	-5		-8		-3	-6...-7
			Середньостійкі
Соя	-3...	-4	-2		-2...	-3	-4		-2	-3
				Малостійкі
Кукурудза	-2...	-3	-1...	-2	-2...	-3	-3		-2	-3
Просо	-2...	-3	-1...	-2	-2...	-3	-3		-2	-3
Сорго	-2...	-3	-1...	-2	-2...	-3	-3		-2	-3
				Нестійкі
Гречка	-1...	-2	-1		-1...	-2	-2		-1	-2
Рис	-0,5...	-1	-0,5		–		-1		-0,5	-2
Бавовник	-0,5...	-1	-0,5...	-1	-1		-1		-1	-2

Стабілізації морозостійкості сприяють помірні морози, а температура понад 10ºС призводить до її зниження. Похолодання забезпечує повторне загартування рослин, але дещо менше, ніж початкове. Весняне потепління призводить до незворотної втрати морозостійкості.

Висока зимостійкість сорту тієї чи іншої культури залежить від його пластичності. Ця властивість рослинного організму виражається в швидкому пристосуванні рослини до різних умов середовища. Завдяки цьому забезпечується нормальний ріст, висока продуктивність, навіть при несприятливих умовах посухи, морозів, ґрунтового засолення та інших факторів.

Одним із фізіолого-біохімічних показників зимостійкості є стан пластидного апарату та пігментної системи протягом зимівлі. В зимостійких сортів пластидний апарат піддається перетворенню. В кожній клітині міститься певна кількість хлоропластів, які розпадаються на велику кількість гранул. Виникнення їх не пов’язане з вицвітанням

52

хлорофілу, так як вони залишаються зеленими, внаслідок чого пігментна система у зимостійких сортів не вицвітає.

Способи захисту рослин від вимерзання: 1) снігозатримання

(оптимальна висота снігового покриву до 20 см) – здійснюють залишенням на зиму куліс із високостеблових рослин, стерні злакових рослин, створення полезахисних лісосмуг, влаштуванням снігових валків та ін.; 2) вчасна сівба та достатнє фосфорно-калійне удобрення для успішного кущіння й загартування; 3) оптимальна глибина заробки насіння; 4) використання зимостійких сортів озимих культур.

Морозостійкими можуть бути озимі та ярі форми. Такі рослини добре витримують осінні й весняні заморозки, перші морози. До них належать овес, горох зимуючий, багаторічні трави, з озимих – пшениця, ріпак, суріпиця, жито, тритикале. Слабкоморозостійкі рослини витримують нетривалі заморозки не нижче мінус 2...4 °С. Це кукурудза, цукрові і кормові буряки, сорго та ін. Серед них трапляються і більш холодостійкі сорти та гібриди.

На морозостійкість озимих зернових культур істотно впливає характер розвитку кореневої системи. При її пошкодженні процеси регенерації рослин озимої пшениці проходять слабше, так як вона безпосередньо приймає участь в обміні речовин і відіграє важливу роль в рості та розвитку рослин.

Відомо, що стійкість до низьких температур залежить від системи удобрення, зокрема калійного. При внесенні калійних добрив покращується забезпечення тканин рослин вуглеводами, які не тільки підвищують концентрацію клітинного соку, але знижують точку замерзання і є основним джерелом енергетичного матеріалу для дихання. В процесі окислення вуглеводів при диханні виділяється велика кількість енергії та тепла. Тому достатнє забезпечення рослин калієм сприяє вищому вмісту вуглеводів в тканинах. Такі рослини вимерзають при більш низьких температурах. Посилення азотного живлення сприяє підвищенню загибелі листяного апарату за зимовий період.

Позитивно впливає на стійкість рослин до низьких температур внесення органічних добрив. Відомий позитивний вплив мікроелементів на стійкість до низьких температур, зокрема марганцю, цинку та міді, які підвищують морозостійкість і врожайність озимої пшениці.

На посівах озимих культур спостерігаються ще такі екологічні явища як випрівання, вимокання, випирання.

Випрівання трапляється здебільшого на посівах озимих культур, часто також на посівах багаторічних трав, коли випадає багато снігу (понад 30 см) на незамерзлий ґрунт, та під час тривалих відлиг під

53

сніговим покривом (температура на глибині вузла кущення близько 0ºС). За цих умов посилюється дихання рослин без надходження органічної речовини (фотосинтез відсутній, а процеси живлення сповільнені або не відбуваються). Рослини гинуть від виснаження і грибкових хвороб (снігова плісень). Триває цей процес не менш як 3040 діб, а повністю рослини виснажуються за 80 діб. Відновлення фотосинтезу після сходження снігового покриву дає змогу зберегти посіви. Випрівання посилюється також при переростанні озимих культур восени.

Для захисту озимих від випрівання потрібно: ущільнювати сніг коткуванням для поліпшення теплообміну; мульчувати поверхню снігу темними речовинами для прискореного сніготанення (ґрунтом, торфом, золою); дотримуватися оптимальних строків сівби. При переростанні озимих культур необхідно проводити підкошування вегетативної маси; регулювати азотне живлення рослин на фоні фосфорно-калійного.

Вимокають рослини під час відлиг на ”блюдцях”, де протягом певного періоду їх підтоплює вода. На важких суглинкових ґрунтах рослини вимокають при затопленні їх протягом 18-20 діб і більше. За плюсових температур небезпека вимокання більша. Затоплення погіршує загартування рослин і знижує їх морозостійкість. Основним заходом боротьби є відведення зайвої вологи за допомогою щілювання, кротування тощо.

Випирання на посівах рослин спостерігається при чергуванні потепління із заморозками наприкінці зими і рано навесні. Крім того, причиною випирання може бути не дотримання часового інтервалу – 20-40 днів від оранки до посіву озимих культур. При цьому оголюються і розриваються кореневі системи, рослини погано відростають. Запобігти випиранню можна своєчасним обробітком ґрунту і сівбою в ущільнений грунт на достатню глибину.

Видування характерне за умов тривалих вітрів зі швидкістю понад 10-15 м/с і відсутності снігового покриву. При цьому верхня частина кореневої системи рослин і вузли кущіння оголюються, внаслідок чого вони гинуть. Заходи боротьби – створення лісосмуг, застосування кулісних та смугових посівів, ґрунтозахисний обробіток, снігозатримання та ін.

Шкодить посівам також льодяна кірка, появляється вона внаслідок замерзання води після танення снігу, під час тривалих відлиг або при випаданні дощів. Відповідно розрізняють висячу льодяну кірку, яка утворюється на поверхні рослин та притерту льодяну кірку, яка утворюється на поверхні ґрунту. Дія кірки різнобічна: механічне по-

54

шкодження рослин, випирання рослин на поверхню ґрунту, збільшення теплопровідності й пов’язане з цим посилення дії морозів, удушення, внаслідок порушення газообміну. Щоб запобігти їй, під час основного і передпосівного обробітку ґрунту, потрібно старанно вирівнювати поверхню поля та посипати її темними матеріалами (торф, грунт та ін.).

2.4. Методи визначення морозота зимостійкості озимих культур

Для визначення морозостійкості в озимих культур можна використовувати: вміст цукрів і сухої речовини, осмотичний тиск, в’язкість плазми, відношення до яровизації, відношення до тривалості дня, тип росту, розмір клітин, структуру і функції мітохондрій, величину електроопору, метод електрофорезу білків, розміри і ступінь диференціації колоса у період початку відростання.

Вивчаючи природу морозостійкості, необхідно звернути увагу на інтенсивність перетворення білкових речовин і активність протеолітичних ферментів. Показовим в цьому відношенні є утворення при дії морозів амінокислот, їх склад, динаміка утворення амідів. Захисне значення мають деякі амінокислоти, особливо пролін та аміди. Їх утворення залежить від активності та напрямку дії протеолітичних ферментів.

Інтенсивність перетворення і активність життєдіяльності у різних сортів неоднакова, а отже і енергетичні процеси виражаються різними величинами. Тому одним із показників стійкості організму до впливу морозу і заморозків є інтенсивність дихального процесу. В різних сортів вона може порушуватись при дії морозів як при поглинанні кисню, так і при виділенні вуглекислоти.

Вміст води та оводненість листка, вузла кущіння, кореневої системи і вплив динаміки води в ґрунті на протязі зими обумовлює особливості фізико-хімічних сполук протоплазми та її органоїдів, що в кінцевому результаті впливає на морозостійкість.

Оцінку зимостійкості сортів проводять на основі даних осіннього та весняного обліків стану посівів за дев’яти бальною шкалою. Якщо стан посівів за зимовий період не погіршився, то зимостійкість оцінюють балом 9.

Якщо ж стан посівів весною гірший, ніж перед настанням зими, то зимостійкість оцінюють відповідно до нижче наведеної схеми 1.

Середню оцінку зимостійкості сортів розраховують з точністю до 0,1 бала як середнє арифметичне цього показника у варіантах.

55

Схема 1

Стійкість посіву восени, балів

1	9
2	8	9
3	7	8	9				Зимостійкість, балів
4	6	7	8	9
5	5	6	7	8	9
6	4	5	6	7	8	9
7	3	4	5	6	7	8	9
8	2	3	4	5	6	7	8		9
9	1	2	3	4	5	6	7		8		9
	1	2	3	4	5	6		7	8		9

Стан посіву весною, балів

Оцінку стану посівів восени перед настанням зими та весною після початку відновлення вегетації проводять у балах: 1 – стан восени поганий, зійшло 31-50% від висіяного, рослини слабкі, весною залишилось не більше 30% від заданої густоти; 3 – рослин близько 50% від заданої густоти, кущіння восени не настало, сильний розвиток хвороб та шкідників; 5 – стан задовільний, густота рослин близько 70% від заданої, кущення слабке, або рослини восени перерослі, помірний розвиток хвороб та шкідників; 7 – стан хороший, густота рослин близько 80%, рослини не перерослі, кущення з осені не завершено, ознаки ураження хворобами та ушкодження шкідниками відсутні або слабкі; 9 – стан відмінний, посів заданої густоти, коефіцієнт кущення високий (3-4), пожовтіння листків відсутнє.

Якщо посіви після виходу з-під снігу мають строкатий вигляд внаслідок нерівномірного випадання рослин, слід застосовувати дробну візуальну оцінку для весняного обліку стану посівів.

Для визначення стану озимих посівів в зимовий період з поля періодично відбирають проби і ставлять їх в тепле приміщення для

відрощування.

Проби беруть 25 січня і 23 лютого. В тому випадку, коли умови перезимівлі посівів сприятливі і немає підстав очікувати значного їх пошкодження, проби не відбирають. За екстремальних метеорологічних умов, які можуть викликати пошкодження посівів, необхідно додатково взяти проби через 10 днів після дії несприятливого фактора.

Проби на відрощування беруть у вигляді монолітів завдовжки 2530 см, завширшки – двох суміжних рядків та глибиною не менше 20 см. Перед взяттям проб вимірюють товщину снігового покриву та крижаної кірки (за її наявності), після чого сніг обережно змітають і починають

56

вирубувати моноліт.

Для захисту рослин від морозу, укладені в ящики проби накривають мішковиною. Ящики з монолітами слід тримати перші 2-3 доби у приміщенні з температурою +5...+10 ºС. Після розмерзання моноліти переносять на 12 діб у світле приміщення з температурою +18...+20ºС.

Підраховують на 15 день після взяття проб зимостійкість. Для цього всі рослини відокремлюють від ґрунту, промивають водою, а потім окремо підраховують у кожному моноліті кількість живих (які утворили корінці та листочки) і загиблих рослин, що не відросли.

Характеризуючи моноліт, відмічають фазу розвитку рослин, зовнішній їх вигляд, пошкодження рослин сніговою пліснявою чи шкідниками. Визначають і записують основні причини загибелі рослин (вимерзання, вимокання тощо).

Для термінового визначення стану посівів озимих культур засто-

совують швидкісні методи відрощування.

Із застосуванням тетразолу – у визначені строки беруть проби рослин. Кількість рослин у пробі повинна бути близькою до їх кількості в моноліті. Проби рослин розморожують у холодній воді чи в приміщенні за температури 8-10ºС, після цього рослини відмивають, відрізають у них корінці і листки на відстані 3-5 мм від основи вузла кущіння. Обрізані вузли кущіння заливають 0,5% розчином тетразолу і переносять на годину в термостат з температурою 40ºС. За відсутності термостату дані вузли кущіння накривають темним не прозорим матеріалом і залишають у теплій кімнаті на 4 год. Після цього підраховують кількість живих і загиблих рослин та обчислюють відсоток останніх від загальної кількості рослин у пробі. В живих рослин конус наростання забарвлюється у вишнево-червоний чи червоний колір, а в загиблих – не забарвлюється.

Метод Донського НДІСТ – взяті моноліти в теплому приміщенні розморожують, відмивають рослини від ґрунту і на відстані 1 см від вузла кущіння зрізують листки та корінці. В скляну банку з водою кладуть вузли кущіння на вату, марлю чи фільтрувальний папір. Банку накривають для створення високої вологості і ставлять на 12-24 год. у тепле місце з температурою 24-26ºС. Через добу в живих рослин спостерігається помітний приріст стебла і корінців.

Питання для самоконтролю

1.Охарактеризуйте адаптивні властивості польових культур.

2.Класифікація посух та їх шкодочинність.

3.Посухостійкість та її значення.

57

4.Вкажіть основні способи боротьби з посухою і суховіями?

5.Дайте характеристику коефіцієнта в’янення?

6.Охарактеризуйте критичні періоди та періоди найбільшого поглинання вологи.

7.Вкажіть значення транспіраційного коефіцієнта та коефіцієнта водоспоживання при встановленні посухостійкості?

8.Гідротермічний коефіцієнт (ГТК), його значення.

9.Охарактеризуйте жаростійкість польових культур.

10.Які несприятливі умови можуть складатися для озимих культур протягом осінньо-зимового періоду?

11.Зимота морозостійкість їх значення. Загартування.

12.Вкажіть способи боротьби із основними причинами загибелі (вимерзання, випрівання, вимокання та ін.) озимих зернових культур у осінньо-зимовий період?

13.Методи визначення морозота зимостійкості озимих культур.

14.Обстеження та діагностика стану посівів озимих зернових культур.

58

РОЗДІЛ 3. БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ФОРМУВАННЯ

ВИСОКОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ КУЛЬТУР

3.1.Фотосинтетична діяльність рослин

Основою життя на планеті Земля є фотосинтез, який відбувається у зелених рослинах під дією світла. Фотосинтез – це процес утворення зеленими рослинами органічної речовини (С6Н12О6) з СО2 і Н2О за участю енергії сонячного світла. Як побічний продукт виділяється кисень, що є основним джерелом первинного синтезу органічних речовин і головним чинником біологічних колообігів у біосфері. Зелені рослини поглинають сонячну енергію, яка надходить у вигляді світла, і перетворюють її на енергію хімічних зв’язків органічної речовини.

Сонячне світло є практично єдиним джерелом енергії для Землі. Спектр випромінювання Сонця (сонячної радіації) поділяється на такі частини:

1.γ – випромінювання – довжина хвиль γ<10-5мкм;

2.рентгенівське випромінювання – 10-5 < γ<10-2мкм;

3.ультрафіолетове випромінювання – 10-2 < γ<0,39 мкм, в тому числі ближнє – 0,29 < γ<0,39 мкм;

4.видиме випромінювання (світло) – 0,39< γ<0,76 мкм;

5.інфрачервоне (теплове) випромінювання – 0,76< γ<3000 мкм;

6.радіохвильове випромінювання – γ>3000 мкм.

У процесі фотосинтезу використовується не весь спектр сонячної радіації, а лише та частина, яка знаходиться в інтервалі довжини хвиль 380-710 нм. Вона називається фотосинтетичною активною радіацією (ФАР). ФАР являється одним із важливих факторів продуктивності сільськогосподарських рослин.

Короткі промені (ультрафіолетові), які мають більшу енергію, здатні руйнувати структуру і порушувати функції складних біологічних молекул. Вони мають стерилізуючи, мутагенну і бактерицидну дію. Основний їх потік відбивається (екранується) киснем (О2) і озоном (О3) у високих шарах атмосфери. Під їх впливом у рослинних і тваринних організмах синтезується вітамін D. Дводольні рослини більш чутливі до ультрафіолетового випромінювання, ніж однодольні. Нижчі організми (гриби, бактерії, нематоди тощо) під впливом УФ – випромінювання гинуть за досить короткий час (наприклад бактерії – за 7 хв.). Летальна дія цього випромінювання посилюється за наявності кисню та з підвищенням кислотності субстрату.

59

Ближнє ультрафіолетове випромінювання майже не чинить негативного впливу на зелені рослини, оскільки тканини їхніх зовнішніх покривів адаптуються до нього в процесі розвитку, а в помірних дозах воно корисне і сприяє нормальному обміну речовин та росту рослин. Ультрафіолетове випромінювання з довжиною хвиль 0,29- 0,32 мкм (290-320 нм) за тривалої експозиції (понад 10 год.) шкідливе для рослин, особливо в умовах слабкої освітленості, а менш як 0,29 мкм – згубне.

Інфрачервоні промені мають теплову дію на організм. Вони сприяють посиленню синтезу органічної речовини рослинами. Під їх впливом рослини набувають компактнішої форми.

Іонізуюче випромінювання (γ – випромінювання) характеризується мутагенною, патогенною дією, але в енергетичному балансі Землі його частка невелика, оскільки випромінювання з довжиною хвилі менш як 0,28 мкм поглинає озон атмосфери, і воно не досягає земної поверхні.

Оптичне випромінювання чинить на живі організми енергетичну

(насамперед теплову), біосинтетичну (фотосинтез, синтез хлорофілу, вітаміну D), морфологічну (визначає величину фітоелементів – стебел, листків), інформативну (фотоперіодизм, морфогенез) і каталітичну (регулювання активності ферментів) дію.

Загальне рівняння фотосинтезу, як складова окислювальновідновної реакції, має наступний вигляд:

Сонячна енергія

6СО2+6Н2О С6Н12О6+6О2

Хлоропласт

Таке зображення фотосинтезу доцільне, коли утворюється одна молекула глюкози. У процесі фотосинтезу відбувається розщеплення (фотоліз) молекул води енергією світла, кисень якої виділяється у повітря, а водень використовується для відновлення вуглекислоти до первинного продукту фотосинтезу – простого вуглеводу, який потім перетворюється у цукри, крохмаль та інші органічні сполуки.

Одним із перших процес фотосинтезу дослідив і теоретично обґрунтував видатний фізіолог К.А. Тімірязєв. Сучасні ж уявлення про фотосинтез базуються на квантовій теорії світла. Поглинаючи кванти світла, хлорофіл набуває якості активного окислювача і відновлює вуглекислий газ за рахунок водню молекули води. Щоб здійснити фотоліз води та відновити одну молекулу СО2, хлорофіл рослини має поглинути 8-12 квантів світла. При цьому частина поглинутої енергії перетворюється у хімічну.

60