Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние изученности вопроса
1.1 Температурный режим и условия перезимовки плодовых деревьев 8
1.2 Экстремальные температурные условия в саду 11
1.3 Влияние снежного покрова на условия перезимовки плодовых культур в Центрально-Черноземном регионе 17
1.4 Морфо физиологические факторы устойчивости растений к неблагоприятным условиям зимовки 27
1.5 Состояние покоя как фактор зимостойкости плодовых деревьев 30
1.6 Влияние условий питания на зимостойкость плодовых деревьев 34
1.7 Зимостойкость корневой системы 36
1.8 Регенерационные процессы поврежденных плодовых деревьев 39
1.9 Влияние подвоя на морозоустойчивость привоя 40
1.10 Влияние орошения на зимостойкость плодовых деревьев 40
1.11 Влияние влажности почвы на ростовые процессы плодовых деревьев 41
1.12 Направленность обмена веществ. Длительность глубокого покоя 43
Глава 2 Условия, объекты и методика проведения исследований
2.1 Распределение и формирование снежного покрова в плодовых насаждениях Центрально-Черноземного региона 47
2.2. Метеорологические условия проведения исследований 48
2.3 Объекты, программа и методика исследований 51
3 Особенности накопления снежного покрова в саду
3.1 Динамика накопления снега в саду 1998 г. посадки 57
3.2 Формирование снежного покрова в пределах междурядья и влияние снега на температурный режим в плодовых насаждениях 60
3.3 Влияние лесных полос на распределение снежного покрова 65
3.4 Глубина промерзания почвы в зависимости от типа сада 69
4 Реакция яблони в условиях имитации бесснежных зим
4.1 Минимальная температура почвы 71
4.2 Реакция корней яблони на отсутствие снежного покрова 75
4.3 Влияние снежного покрова и температурного фактора на г продуктивность плодовых растений 76
5 Влияние снега на режим влажности почвы в саду 83
6 Соотношение температуры воздуха и почвы в молодых и плодоносящих садах на слабо- и сильнорослом подвоях в теплый период года 88
7 Особенности роста корней в разновозрастных яблоневых садах
7.1 Условия увлажнения 93
7.2 Изменение активности корневой системы яблони в разновозрастных садах 94
8 Физическое воздействие снега на слаборослый сад 97
9 Возможности оптимизации гидротермического режима сада на слаборослых подвоях
9.1 Тепло как средство увеличения плотности снежного покрова 100
9.2 К вопросу о переводе талых вод во внутри почвенный сток 104
10 Технико-экономическая эффективность снежномелиоративных приемов 107
Выводы 109
Рекомендации производству 111
Использованная литература 112
- Влияние снежного покрова на условия перезимовки плодовых культур в Центрально-Черноземном регионе
- Влияние условий питания на зимостойкость плодовых деревьев
- Формирование снежного покрова в пределах междурядья и влияние снега на температурный режим в плодовых насаждениях
- Влияние снежного покрова и температурного фактора на г продуктивность плодовых растений
Введение к работе
В достаточно суровых климатических условиях средней зоны садоводства РФ создание промышленных садов на слаборослых подвоях стало возможным благодаря работам профессора В.И. Будаговского и его научной школы, выполненным па кафедре плодоводсгва Плодоовощного института им. И.В. Мичурина, в результате которых были выведены селекционным путем новые, наиболее морозостойкие (корневые системы выдерживают -15.. .-16 С) и зимостойкие клоповые подвои яблони.
Для слаборослых деревьев характерны более низкий рост и рациональная компактность крон привитых на них деревьев, чем у тех, которые бывают на силыюрослых подвоях или сеянцах. Деревья на слаборослых подвоях отличаются определенной морозостойкостью и менее глубоким расположением корневой системы, вследствие чего в отдельные бесснежные, морозные зимы возможно подмерзание корней, что заслуживает изучения.
Сведений о качественной стороне влияния температурного режима почвы на плодовые растения имеется несколько больше, чем сведений о количественной зависимости продуктивности растений от хода как отрицательных температур в зимний период, так и положительных в летний.
В зимний период снежный покров является важным фактором окружающей среды, оказывающим влияние на температурный режим почвы, а значит, и па сохранность плодовых насаждений. Однако в многоснежные зимы у слаборослых деревьев нижние скелетные сучья оказываются под снегом, а при оседании снега возможна их поломка.
Малогабаритные кроны и значительные расстояния между плодовыми деревьями снизили затенение почвы, что повлекло изменение величины вертикального температурного градиента, а в некоторых случаях и его знака в летний период.
По-видимому, крона яблони предназначена не только для образования максимальной листовой поверхности, способной усвоить больше солнечной радиации, но и для защиты корневой системы от перегрева в летний период. Крона яблони создаёт благоприятный температурный профиль, т.е. способствует защите от положительного вертикального температурного градиента. В этом отношении образование массивов дикой яблони лучше справляется с задачей сохранения отрицательного вертикального градиента.
Мы не оспариваем утверждения, что "основная причина формообразования деревьев и кустарников кроется не в особых климатических, почвенных или орографических условиях, так как многочисленные формы древесных и кустарниковых растений встречаются во всех климатических поясах, во всех орографических условиях и на различных почвенных типах и разностях. Главная причина возникновения древесных и кустарниковых растений кроется по преимуществу в биотических условиях, представленных мощными по силе роста разнообразными фитоценозами, которые сложились хотя и в разнообразных климатических, орографических и почвенных условиях, но в то же время благоприятствовавших сильному развитию соответствующих растительных форм, входивших в состав этих фитоценозов" (Шитт П.Г., 1940), но мы попытались сосредоточить внимание на изучении температурного режима в слаборослом саду в сравнении с силыюрослом.
Цель работы - оптимизировать гидротермический режим почвы в садах на слаборослом подвое, факторы его определяющие для обеспечения высокой жизнедеятельности плодовых растений и предотвращения водноэрозионных процессов.
В исследованиях решались следующие задачи:
1. Исследовать динамику температуры воздуха и почвы в
корнеобитаемом слое.
Изучить особенности формирования снежного покрова в садах различных по силе роста.
Определить динамику влажности корнсобитаемого слоя.
4. Установить состояние корней яблони в различных условиях
гидротермического режима.
5. Изучить урожайность яблони в различных условиях
снегонакопления.
6. Технико-экономическое обоснование приемов, оптимизации
гидротермического режима в садах на слаборослых подвоях.
Положения выносимые на защиту:
1. Температурный и водный режимы при условиях различного
снегоотложеиия.
2. Особенности формирования снежного покрова в садах на слабо- и
сильнорослом подвоях.
Технологические решения формирования плотности снежного покрова в условиях сада.
Зависимость урожайности яблони при различных условиях снегонакопления.
Научно-исследовательская работа выполнена в 2000-2005 гг. на основе наблюдений за гидротермическим режимом в садах, различных по силе роста. Схема размещения слаборослых деревьев 5x4 м, сильнорослых 8Х5 м. Слаборослый подвой 54-118, сильнорослый -сеянцы культурных сортов.
Стационарные опыты проводились в центральной части Воронежской области в плодовых насаждениях АОЗТ "Зареченское". Экспедиционные обследования проводили и в других плодовых
хозяйствах ЦЧР. Землепользование АОЗТ "Зареченское" расположено в юго-восточной части г. Воронежа.
8 1 Состояние изученности вопроса 1.1 Температурный режим и условия перезимовки плодовых деревьев
Нагревание и охлаждение почвы зависят от многих условий: разности температуры отдельных слоев почвы, ее теплопроводности и теплоемкости, а следовательно, и температуропроводности. Чем больше разность температуры поверхности почвы и ее глубоких слоев и чем больше теплоемкость и теплопроводность почвы, тем большее количество тепла поступает в почву или уходит из пес (Л.Ф. Чудно веки й, 1976).
Температурный режим в холодный период года и проблема устранения вымерзания плодовых культур являются исключительно значимыми в садоводстве. Поэтому температура является предметом постоянного изучения, и, прежде всего се экстремальные, оптимальные значения и пороги устойчивости для плодовых культур (А.Г. Дояренко, 1966).
Формирование состава плодовых культур и их сортимента в каждой садоводческой зоне всегда происходило с учетом показателя устойчивости их к неблагоприятным погодным условиям, главным из которых является сред немноголетняя температура в зимний период (В.Л. Грязев, 1999).
От среднемноголетних температур бывают существенные отклонения, которые приводят к установлению либо "мягкой зимы" либо "суровой" (Э. Кеммер, 1958).
В течение 10 веков (X - XIX) в России имели место 373 ранних и суровых зимы (табл. 1.1), после которых корчевали большие площади садов (В.А. Грязев, 1999).
Таблица 1.1. Суровые зимы за 1000 лет
За период с 1928 по 1994 годы прошлого столетия в средней полосе России сады тринадцать раз повреждались низкими температурами. После суровых зим 1938/39, 1939/40, 1945/46, 1949/50, 1952/53, 1953/54, 1955/56, 1956/57, 1959/60, 1962/63, 1968/69 гг. наблюдались , значительные повреждения плодовых. Из этих суровых зим, повторяющихся в среднем через 4-5 лет имели место и катастрофические, которые наносили большой ущерб сельскому хозяйству, и в частности садоводству (В.А. Грязев, 1999).
В Европе за последние две тысячи лет отмечено двадцать суровых зим. Отметим, что в климатологии понятия "суровая зима" нет.
В земледелии понятие "суровая зима" ассоциируется с зимой, во время которой произошли повреждения сельскохозяйственных культур.
Хельман (1917) разработал метод определения характера зимних температур, согласно которому суммы отрицательных среднесуточных температур за пять месяцев (с ноября по март ), т.е. за период в 151 день, являются показателем суровости зимы. С помощью этого метода он составил характеристики зим в Берлине за период с 1766 по 1915 год, а Кнох (1948) продолжил этот ряд до 1947 года. Эти авторы считают очень суровыми зимами такие, когда сумма отрицательных среднесуточных температур достигнет средней величины между минимальной и максимальной суммами температур за этот период.
Интересно отметить, что в зимы с умеренной температурой наблюдаются повреждения плодовых. Поэтому понятия "вредоносная" и "суровая" зима неравноценны.
Для того чтобы определить, является ли умеренная температура опасной, а низкая — безвредной, представляет ли опасность солнечная погода или отсутствие снежного покрова, необходимо знать сроки этих явлений. С этой целью зимние повреждения можно сгруппировать следующим образом:
1. Повреждения вслед за окончанием вегетационного периода, т.е. в
начале зимы (ноябрь — декабрь);
2. Повреждения в период зимнего покоя, т.е. в середине зимы
(январь - февраль);
3. Повреждения незадолго до начала вегетации, т.е. в конце зимы
(март).
Различают три варианта зим, опасных для плодоводства: суровые зимы, не вызвавшие особых повреждений; суровые зимы, вызвавшие тяжелые повреждения, и нормальные или даже мягкие зимы, сопровождавшиеся повреждениями плодовых растений (М. Hilborn, 1973).
Суровые зимы, не вызвавшие особых повреждений, как правило, характеризуются погодными условиями, стимулировавшими вызревание древесины в осенний период, а также облачностью и наличием снежного покрова в середине и конце зимы. Для суровых зим, сопровождающихся сильными повреждениями, характерны продолжительные средние и сильные морозы, временами при очень сильной инсоляции, особенно в конце зимы. Нормальные или мягкие зимы, вызывающие повреждения, отличаются сильными похолоданиями в начале и солнечной погодой в середине и конце зимнего периода, а также слабым снежным покровом. В начале зимы морозы действуют преимущественно на корневую систему, а в середине и конце зимы - на надземную.
Многостороннее проявление действия мороза, изменяющее
физиологическое состояние деревьев, трудности, возникающие при комбинации различных сортов с подвоями, а также различное воздействие
мороза на штамб и крону, с одной стороны, и на корни, с другой, - все это очень усложняет возможность выяснения характера действия отдельных суровых зим.
Первые опыты по имитации "суровых зим" принадлежат Вильгельму (Wilhelm, 1933). В 1933 году он испытывал одно - и трехлетние подвои и ветви семечковых и косточковых пород и при этом касался также общих вопросов техники проведения опытов, методов воздействия низкими температурами и способов оценки повреждений. Швехтен (1935) испытывал главным образом высаженные в сосуды яблоневые подвои, для замораживания которых использовал холодильные камеры.
Причины гибели плодовых растений при повреждении морозами следует искать не только в коллоидно-химических свойствах клетки, по и в структурных изменениях содержимого клетки и в энергетических процессах, происходящих в ней, рассматривая последние во взаимосвязи с физиологическим состоянием всего растения и условиями внешней среды (Л.А. Генкель, 1964).
Приспособление растений к внешней среде является одним из важнейших вопросов. Применительно к плодовым растениям это учение получило развитие в работах И. В. Мичурина, исследования которого значимы в создании морозоустойчивых сортов (И.В. Мичурин, 1948).
1.2 Экстремальные температурные условия в саду
Оптимальные условия среды обитания плодовых культур формируются из достаточно гармоничной и в определенной степени взаимно компенсирующейся системы всех основных факторов. Такая система достаточно гибка, но ограничена определенными пределами. А.С. Девятов (1985) подчеркивает, что быстрое нарастание урожайности возможно только путем применения мероприятий, оказывающих прямое воздействие на факторы жизни растений, находящиеся в первом
минимуме. Он отмечает, что, оказывая влияние на один фактор, не возможно полностью раскрыть продуктивность плодового дерева.
Изучение гидротермического режима связано, прежде всего, с проблемой размещения пород и сортов по регионам страны, с познанием порогов устойчивости различных органов к экстремальным значениям температуры и влажности (Г.Г. Белобородова, 1982). Это даёт возможность избежать ошибки при выборе места иод сад. Экологический подход к проблеме вынуждает иметь информацию о средпемпоголетних данных в целом по зоне, отдельным областям (И.М. Васильев, 1956; В.И. Виткевич, 1966). Велика роль именно максимальных и минимальных значений температуры. Поэтому при районировании сортов и пород учитывают не только уровень обеспеченности, но и критические пороги надземной части и корневой системы плодовых пород.
Вопрос вымерзания и гибели надземной части слаборослого сада изучен лучше, а температурный режим корневой системы освещен в меньшей степени.
Первые данные о температуре почвы в познавательном плане получены на метеорологических станциях. Первые наблюдения проведены в 1847 году в Кишинёве, а начиная с 1873г. они начали проводиться в Петербурге. За полтора столетия накоплен и обобщен обширный объем сведений о температуре, что нашло свое отражение в работах А. М. Шульгина (1972), В.Н. Димо (1972). Изучение температурного режима во многом связано с качеством термометрических данных, что, в свою очередь, определяется точностью аппаратуры, совершенством методики, правильностью выбора объекта исследований (К.III, Хайрурилип, 1969; И.Д. Копанев, 1971; Л.К. Константинов, 1985; Ю.А. Корнилов, 1976).
В садоводстве этот показатель является предметом постоянного изучения и, прежде всего, ее экстремальные, оптимальные значения и пороги устойчивости для плодовых пород.
Вопрос о пороге устойчивости рассмотрен И.А. Муромцевым (1969) в наиболее обобщенном виде с физиологическими выкладками. Однако эти данные получены в лабораторных условиях.
Схему вычленения зон - зоны адаптации, зоны повреждения, зоны летального исхода предложил А.И. Коровин (1961).
Из работ II.Н. Хвалина (1968) известно, что плодовые обладают высокой потенциальной морозостойкостью. При оптимальных условиях закалки среднерусские сорта яблони выносят понижения температуры до — 60 С, однако в природе такую морозостойкость не встретишь (В.В. Кичина, 1986).
Выяснению причин слабой морозоустойчивости корневой системы к морозам посвящена работа Н.Н. Хвалина (1968). Автор начал решение темы с разработки метода определения морозостойкости именно корней плодовых растений. Им было выяснено, что отрезки корней теряли свою морозостойкость до -5С, -7С , в то время как в единстве с надземной частью морозостойкость была па уровне миігус -12 С. Уровень морозостойкости корней зависит от подготовки растения к перезимовке. В этой связи Н.Н. Хвалин значительное внимание уделил вопросу изучения роста корней. Из результатов его наблюдений следует, что в мае — июне растущих корней было больше в верхних горизонтах, в июле-августе зона роста перемещается в более глубокие слои почвогрунта. Н.Н. Хвалин объясняет такое перемещение изменениями гидротермических условий. Он делает вывод, что в суровые зимы в результате сильного промерзания почвы идет повреждение более глубоко расположенных корней, так как именно эти корни позднее заканчивают рост, и процесс закалки у них менее стабилен. Н.Н. Хвалиным установлено, что для надёжной подготовки яблони к зиме необходимы промежуток времени в 1,5 месяца и температура почвы, равная 0 С. Н.Н. Хвалин подчеркивает, что для
получения нужного уровня морозостойкости корней необходим ранний срок прекращения их роста.
Температурный режим в холодный период года и проблема устранения вымерзания плодовых культур являются исключительно важной проблемой в садоводстве (М.Ф. Бугаевский, 1940; В.И. Будаговский, 1976; Г.В. Васильченко, 1978; В.К. Кошелев, 1971; Н.М. Круглов, 1978; И.А. Муромцев, 1955; Я.С. Нестеров, 1962; ГЛ. Самыгии, 1955, В.А. Потапов, И.П. Хаустович, 2004, М.Б. Грибанова 2004).
По теплолюбивости ягодные растения можно сгруппировать в возрастающей последовательности: 1) земляиика,2) малина, 3) смородина, 4) крыжовник; а плодовые: 1) яблоня, 2) вишня, 3) слива, 4) черешня.
По мнению И.И. Туманова (1979), плодовые растения должны успешно закончить вегетацию, только тогда достигается нужный уровень морозостойкости, т.е. рост и развитие целиком и полностью определяется названным параметром в теплый период года (И.М. Васильев, 1956; А.В. Капля, 1960; Метлицкий З.А., 1956; Д.Ф. Процепко, 1958). В средней полосе повышение температуры почвы до оптимума обуславливает лучшие показатели роста плодовых деревьев.
И. И. Туманов (1979) рассматривает процесс закаливания как своеобразную форму жизнедеятельности при достаточно низких температурах. Если дерево не вовремя заканчивает ростовые процессы, в том числе и из-за недостатка тепла, то оно крайне неустойчиво к морозам. Во многом показатель определяется и запасом питательных веществ.
И.И. Туманов (1979) пишет, что процесс закаливания следует рассматривать как переходный. Прекращение роста или его резкое ослабление необходимо для возникновения процесса закаливания.
Установлено, что период покоя яблони наступает не только под действием температуры, но на это влияет и продолжительность дня. Вероятно, что фотопериод может оказаться более мощным фактором, чем
пониженные температуры (И.И. Туманов, 1979). По И.И. Туманову, пониженные температуры прерывают период покоя лишь после завершения фотопериодической реакции.
Организму необходимо иметь определенный минимум продолжительности вегетации. Сокращения продолжительности вегетации, по мнению И.И. Туманова (1979), можно достичь и разными сроками посадки, в то же время это сокращение может быть и следствием засухи. Как влияет засуха па зимостойкость, показано в работе М.Л. Соловьевой (1967).
И. И. Туманов пишет о том, что фотопериоды воздействуют па морозостойкость растений за счет устранения роста, а не путем улучшения (под влиянием охлаждения) процесса накопления Сахаров в клетках.
Если исходить из точки зрения И.И. Туманова, то причиной гибели растений являются следующие факторы: 1) скорость оттаивания тканей, 2) конечная температура охлаждения, 3) наличие в межклетниках достаточного количества талой воды (Туманов, 1979).
Суть гибели растений после сильных морозов, по И.И. Туманову (1979), состоит в интенсивном впитывании обезвоженным протопластом воды, что, в свою очередь, определяется скоростью обогрева.
По И.И. Туманову (1979), основным фактором слабой морозоустойчивости корней у древесных пород зимой является степень физиологического состояния этих органов, а не плохие условия закаливания. Влажная почва, достаточная для роста корней температура способствуют тому, что корни находятся в фазе роста. В этой связи аэрация корней, снижение влажности способствуют остановке роста, тем самым повышается уровень морозостойкости.
Актуальность регулирования температурного режима сада очевидна и прежде всего в зимний период, когда возможно наличие низких
отрицательных температур на фоне бесснежья (Н.М. Круглов, 1978, В.К. Кошелев, 1971).
Среда и плодовое дерево взаимодействуют не только в трехмерном пространстве, но и во времени. Согласно гипотезе СИ. Радченко (1966), температуры тела растений и среды в горизонтальном направлении и во времени влияют друг на друга таким образом, что днем в солнечную погоду растения нагреваются за счет тепла и света окружающей среды, а ночью при затенении, наоборот, наблюдается излучение тепла растениями до температуры среды, а иногда и ниже. СИ. Радченко предполагает, что для некоторых культур произрастание при продолжительном положительном градиенте связано с преждевременным физиологическим старением.
Важен температурный режим не только отдельных частей дерева, но и самих тканей. Это прежде всего температура коры и листовой пластинки. Так, по мнению И.Н. Котовича, Г.Е. Пашснко (1968) выходит, что побелка дерева дает возможность сместить распускание почек на 4-7 дней позже почек, находящихся в естественных условиях.
Увеличения продуктивности яблони можно добиться, внедряя
мероприятия, оказывающие непосредственное влияние па факторы жизни растений, находящиеся в первом минимуме. Малая продуктивность связана с уменьшением напряженности от оптимума в сторону минимума одного или нескольких факторов. В этой связи М.Г. Голченко, А.С. Девятов, Г.Д. Лагун (1986), рассматривая условия естественного увлажнения и теплообеспечепности почв в связи с обоснованием потребности садов, приводят данные, которые говорят о неполном использовании плодовыми природных ресурсов.
По данным Г.Г. Белобородовой (1982), уменьшение сумм положительных температур в условиях Заилийского Алатау приводит к снижению урожая плодов на 20-40%.
Давая оценку производительной силы земли, К.А. Тимирязев (1957) отмечал, что предел использования растениями солнечной энергии
составляет 10%.
В.В. Докучаев (1952) для оценки биологической продуктивности земли ввел показатель, выражающий соотношение тепла и влаги.
В.Р. Вильяме (1949) показал, что скороспелые сорта менее урожайны, т.к. сокращение периода роста неминуемо влечет за собой и соответствующее сокращение периода инсоляции и фотосинтеза.
Районирование природных ресурсов хозяйственного значения является первой ступенью экономического районирования. Главные из них - тепло и влага.
Следующий фактор - это почва. В.II. Димо (1972) за критерий соизмерения качества земель принимает сравнительную их производительность па единицу площади за счет естественных факторов плодородия. Таким образом, биологическая продуктивность земли при других равных условиях зависит от количества поступающей солнечной энергии, с учетом географического расположения местности и соотношения тепла и влаги.
Д.Ф. Деркач, А.І-І. Татаринов (1972) показали, что в уплотненных насаждениях в ночное время температура воздуха несколько выше, что они объясняют результатом экранизации длинноволнового излучения почвы. Так, на высоте 2 м температура воздуха в саду на карликовых подвоях ниже по сравнению с открытыми участками на 1,2С в дневные часы, -0,8 С- в утренние, а после захода солнца- до -4,3С.
1.3 Влияние снежного покрова на условия перезимовки плодовых культур в Центрально-Черноземном регионе
В ЦЧР существенную роль при выращивании плодовых и ягодных
*
культур играет снежный покров. Ряд приемов агротехники как в саду, так
и в питомнике направлены на усиление его положительных свойств и ослабление отрицательных.
Первые наблюдения, касающиеся вымерзания древесных растений вообще, были приведены в литературе ботаником Bobart (1951) еще в XVII столетии. Он описал характер повреждений коры и ствола, веток и корней, возникающих у деревьев при сильных морозах, и установил неодинаковую чувствительность различных пород к морозам.
Ы.В. Дубенский (1853) пришел к выводу, что решающим фактором благополучной перезимовки сортов плодовых культур являются зимние и ранневесенпие морозы, а также оттепели, особенно в конце зимы и в начале весны. В своих опытах Дубенский установил, что морозостойкость одних и тех же растений зависит от ряда факторов: величины урожая в лето, предшествующее зиме, времени созревания плодов. Обильный урожаи и медленное созревание плодов снижают морозостойкость растений.
Во второй половине XIX века 1-І.И. Железное (1869), изучая особенности ростовых процессов и состояние осенне-зимнего покоя, пришел к выводу, что характер кроны плодового дерева имеет значение в перезимовке. Так, он отметил, что низкорослые деревья отличаются более высокой морозостойкостью, ранним плодоношением и лучшим качеством плодов.
Всестороннее изучение и рациональное использование снежного покрова началось после опубликования в 1885 году А. И. Воейковым своего труда "Снежный покров, его влияние на почву, климат и погоду и способы исследования".
Исследования в этом направлении получили дальнейшее развитие в капитальных работах Г.Д. Рихтера (1956, 1972), П.П. Кузьмина (1961).
В работе Г.Д. Рихтера (1972) "Роль снежного покрова в физико-географическом процессе" освещено влияние снежного покрова на
климат, гидрологические, почвообразовательные процессы, влияние снега на животный и растительный мир. Освещена роль снежного покрова в земледелии, способы снежной мелиорации и районирование территории СССР с целью выбора снежномелиоративных мероприятий.
Вопросу воздействия снежного покрова на плодовые и ягодные растения в средней полосе РФ, Поволжье и северо-западных областях уделено внимание в трудах П.Г. Шитта (1940), З.А. Метлицкого (1956), Н.Г. Жучкова (1954), В.А. Колесникова (1962), И.М. Рядновой, Г. В. Еремина (1950), А.Д. Бурмистрова (1967), В.Д. Лихопоса (1954), В.Н. Ефимова (1965), В.И. Егорова (1967), И. М. Васильева (1950), В.А. Потапова, Н.М. Круглова (1978).
А.Д. Бурмистров в Прибалтике занимался изучением снега в садах и выявил, что садозащитные полосы оказывают влияние на накопление снега до 30-50 см, а "в глубине сада решающее' значение на снегораспределение оказывают сами плодово-ягодные растения"(1966). Н.И. Калашникова изучила влияние загущенного размещения растений на снегонакопление в саду (1967).
Н.Н. Галахов (1961) выделил различные типы зим по двум признакам: по высоте снежного покрова и ее изменению в течение зимы. Малоснежной или, наоборот, многоснежной считается зима, если средние декадные высоты снежного покрова более чем па ±25% отклоняются от средних многолетних величин в течение двух третей зимы. При отклонении высоты снежного покрова меньше чем на 25% зима считается среднеснежной. К неустойчивым были отнесены зимы с резкими колебаниями высоты снежного покрова.
Тип малоснежной зимы подразделяется на два подтипа. К первому подтипу отнесены малоснежные зимы с ярко выраженным режимом антицикл опальной погоды, зимы с устойчивыми морозными днями. Циклонические образования не имеют доступа па территорию, занятую
антициклоном, и в ее пределах сколько-нибудь значительных осадков не выпадает.
Второй подтип малоснежных зим имеет иную динамико-климатологичсскуго основу. Это оттепельные зимы с явным преобладанием адвекции теплых воздушных масс.
В многоснежные зимы высота снежного покрова па протяжении всего зимнего периода или его большей части значительно превышает среднюю многолетнюю величину. При этом наблюдается неуклонное нарастание высоты снежного покрова с начала до конца сезона. Значительной силы снегопады, нередко с метелями, связанные с прохождением фронтальных разделов, при такой синоптической ситуации обычно чередуются с непродолжительными периодами сухой и морозной погоды. Оттепелей обычно не бывает. Все это приводит к непрерывному увеличению высоты снежного покрова, которая уже в первой половине зимы значительно превосходит среднемноголетнюю.
В зимы, неустойчиво снежные, высота снежного покрова претерпевает значительные колебания на всем протяжении, что связано с режимом неустойчивой погоды, со сменами антициклональных погод циклоническими.
Среднеснежные зимы характерны постепенным нарастанием снежного покрова, при этом увеличение его высоты по месяцам мало отличается от его среднего многолетнего распределения.
В зависимости от высоты снежного покрова условия перезимовки растений, даже в пределах небольшой территории, неодинаковы. Участки с малым снежным покровом или совершенно лишенные снега представляют собой крайне суровые места обитания для зимующих растений.
А.В. Яшина (1965) проводила морфологические, эмбриологические, а также визуальные наблюдения за ростом и развитием зимующих
органов у осок, злаков зимой и весной 1955 - 1958 гг. в районе восточного Приэльбрусья на дне долины и на склонах разной экспозиции.
По результатам ее исследований различия в ходе зимнего развития растений в неодинаковых условиях произрастания подтверждают, что одни и те же виды растений, активно реагируя на влияние внешних условий, обладают внутренним ритмом развития как наследственным признаком, выработавшимся в процессе длительного приспособления в современных климатических условиях.
Определяя ход температуры и влажности почвы в зимние месяцы, снежный покров способствует благоприятной перезимовке. Растения, зацветающие ранней весной, приурочены к местам с недлительно залегающим снежным покровом и не произрастают там, где снеготаяние начинается поздней. Растения летне цветущие, зимующие в виде вегетативных почек возобновления, располагающиеся в почве на некоторой глубине, более чувствительны к продолжительности снежного покрова, чем к его мощности. Рапневесенние растения .приурочены к участкам с высоким снежным покровом. Более поздние или ранние сроки снеготаяния обусловливают только растянутый фенологический спектр этих видов. Таким, образом, ритм развития весеннсцветущих растений складывается, в основном, под влиянием физико-географической среды, а зимний период относительного покоя является вынужденным, обусловленным неблагоприятным режимом температур и влажности почв. В период оттепелей эти виды сразу же выходят из состояния покоя и приступают к вегетации и цветению (Г.Д. Рихтер, 1956).
А. М. Шульгин (1972) отметил своеобразные' особенности почвенного климата, складывающегося под снежным покровом. Им разработаны и районированы способы мелиорации почвенного климата с учетом зональных особенностей распределения снежного покрова.
Под снежным покровом складывается особый почвенный климат, резко отличающийся от климата поверхностных слоев па участках, лишенных снежного покрова, а также от климата приземного слоя воздуха. Температурный режим почвы характеризуется: значительно меньшими абсолютными величинами отрицательной температуры, большей равномерностью температуры в зимний период, своеобразием хода температуры воздуха и температуры почвы на участках без снежного покрова (М.Е. Черепанов, В.Е. Ковтунов, 1976; Н.М. Круглов, 1978; СМ. Радченко, 1966).
Температура почвы зимой в саду во многом определяется временем установления снежного покрова, его высотой и плотностью и в меньшей степени зависит от температуры воздуха. В связи с этим была поставлена задача изучить особенности снегонакопления в слаборослом саду.
Особенности зимы и главным образом характер отложения снега накладывают отпечаток на температуру почвы и условия перезимовки плодовых и ягодных культур. На поверхности почвы, лишенной снега, температура зимой опускается до пределов, опасных для корней большинства растений.
По данным Г.В. Васильчепко (1978), в теплую малоснежную зиму 1958/59 г. температура почвы под снегом была ниже, чем в холодную многоснежную зиму 1965/66 г.
Отмечено, что в теплые, но малоснежные зимы наиболее сильно повреждаются корни плодовых и ягодных растений (Г.В. Васильченко, 1970). В зимы холодные, но с ранним выпадением снега, гибель корней наблюдается лишь в местах, где снег выдувается (А.В. Капля, 1960; Ю.А. Корнилов, 1978, В.В. Чекрыгин, 2000).
В.И. Будаговский (1953), СИ. Степанов (1963), Г.В. Трусевич (1964) проводили районирование подвоев с учетом характера и времени выпадения снежного покрова. Кроме того, С.Н. Степанов (1963) обращает
внимание на то, что при организации питомника необходимо обеспечить хорошую защиту его от ветра, который сдувает снег.
На бесснежном участке для корней опасны не только сами по себе низкие температуры, но и возникающие при этом трещины почвы. Они способствуют более глубокому проникновению отрицательных температур, механическому разрыву корней и их иссушению.
По данным П.П. Кузьмина (1961), разность температуры воздуха и почвы на 1 см снежного покрова составляет в среднем 0,5 С, с колебанием от 0,1 до 2,0 С.
Г.Д. Рихтер (1956) указывает, что при интенсивных,радиационных процессах почва под 5-8 -сантиметровом слоем снега выхолаживается значительно больше, чем оголенная с поверхности. В 5С - сантиметровом слое снега поглощается 50% поступающей на него радиации, таким образом при высоте слоя снега, не превышающей 5 см, до поверхности почвы доходит 15%» суммарной радиации, или 45 кал/см2 в сутки.
Альбедо поверхности почвы составляет в среднем 20%, следовательно, поверхность почвы под снегом поглощает в сутки 36 кал/см2, или 12% поступающей на поверхность снежного покрова радиации. В то же время свободная от снега поверхность по'чвы поглощает 80% суммарной радиации, что составляет 240 кал/см в сутки. Кроме того, в ночные часы излучение с поверхности снежного покрова происходит интенсивнее, чем с поверхности почвы. В результате этих процессов температура поверхности почвы под слоем снега, мощностью до 5 см, оказывается до 5 см ниже, чем на открытом участке (Г.Д. Рихтер, 1956).
В связи с изложенным представляется важным найти оптимальную высоту снежного покрова как для сильнорослого сада, так и для сада интенсивного типа.
Теплоизолирующая способность снега зависит от его физических характеристик (плотность, структура снежинок, влажность и длительност
лежания), высоты снежного покрова и температуры окружающей среды. Чем ниже температура и меньше снежный покров, тем больше разность температуры воздуха и почвы на 1 см снежного покрова (Шульгин, 1972).
Разность температуры почвы и воздуха при той или иной высоте снежного покрова обусловливается суммарным влиянием снежного покрова и поверхностных слоев почвы (М.И. Будыко, 1971; Г.В. Васильченко, 1968).
Различия в термическом режиме плодового дерева, создаваемые снегом, имеют большое биологическое значение. Если плодовые или ягодные растения покрыты снегом высотой 20-30 см, то они испытывают переменные плавные колебания температур. В таких условиях они быстро
проходят период покоя (Г.В. Васильченко, 1954).
Большой перепад температур между верхними и нижними границами снега существенно изменяет его структуру и плотность. Возникающая при этом большая разность в давлении водяных паров в нижних горизонтах разрушает часть кристаллов, а оставшиеся приобретают крупнозернистую структуру. Водяные пары из нижних горизонтов переносятся в верхние, где они конденсируются, приводя к увеличению их плотности и твердости. Имея мелкозернистую структуру, они прочно охватывают ветви. Рыхлый сыпучий снег внизу и плотный вверху способен оседать от малейших изменений нагрузки, вызывая сильную деформацию веток (Г.В. Васильченко, 1978).
На протяжении зимы плотность снега увеличивается. Наибольшее ее значение отмечено на наветренных склонах, где под действием ветра увеличивается плотность упаковки кристаллов. В Центральночерноземном регионе оседание снежного покрова обуславливается его подтаиванием. В первую очередь это наблюдается на южных склонах. При повышении плотности снега до 0,6 г/см3 его теплопроводность возрастает в 12 раз по сравнению со свежевыпавшим. Следует 'отметить, что
свежевыпавший снег в каждом случае совершенно различен по своим свойствам. Причина этих различий - форма снежинок (Кузьмин П.П., 1961).
Большие наносы плотного снега медленно тают. По данным В.Г. Васильченко (1978), после зимы 1963/64 г. в саду Шиповского совхоза таяние снега в плотных наносах среди насаждений яблони закончилось только в начале июня. Это привело к полной гибели яблони от неблагоприятного водного и воздушного режимов. Длительное таяние плотного снега сократило вегетационный период на 30 дней.
П.А. Костычев (1893) в работе "О борьбе с засухой в черноземной области" писал; " Для предохранения растений от засухи на черноземе мы должны... создать возможно большее накопление в почве воды в течение зимнего времени".
В общем плане - снег источник воды, в наибольшей степени приемлем как вещество, в вопросах управления и регулирования агромелиоративными и агротехническими методами. Смысловая нагрузка использования снега в интересах садоводства заключается в пополнении запасов продуктивной влаги.
Выявлено (Разумова, 1955), что значение снега как источника воды для увлажнения почвы существенно зависит от зональных особенностей. В районах, где длительная прохладная осень и выпадает много жидких осадков, значение талой воды в дополнительном увлажнении почвы невелико.
Следует заметить, что по вопросу об эффективности снегозадержания и задержания талых вод мнения ученых расходятся.
На основании работ A.M. Шульгина (1972) можно сделать вывод о прямой зависимости запасов продуктивной влаги в почве весной и урожайности зерновых от количества снега на полях и, как следствие, необходимости мероприятий по снегонакоплению.
В.И. Паршин (1974) отмечает, что работы по снегозадержанию талых вод могут иметь отрицательный эффект. Взломанная снегопахом поверхность снежного покрова испаряет почти втрое больше влаги, чем ровная, так как увеличивается испаряющая поверхность и продуваемость снежного покрова.
Согласно исследованиям О.И. Крестовского (1960), слабая зависимость влажности почвы в мае от зимних ресурсов определяется испарением с поверхности почвы в период снеготаяния. По его данным, за промежуток времени от даты схода снега 50% площади полей до даты конца раннего весеннего периода испарение составляет 22 мм. Потери влаги на испарение с поверхности почвы могут составлять до 20 % максимальных запасов воды в снеге.
Согласно выявленной Т.В. Покровской и Л.П. Спириной (1964) зависимости - после многоснежных зим наблюдается холодная поздняя весна, задерживающая оттаивание почвы, а следовательно, и проникновение талых вод в почву.
А.Ф. Колесов (1980) показал, что сток талых вод при одних и тех же запасах воды в снеге очень сильно зависит от осенней глубины промерзания почвы в период установления снежного покрова. По данным полевых наблюдений при большой глубине промерзания почвы (60 см) коэффициент стока весной оказался равным 0,71, а при малых глубинах промерзания почвы (порядка 10 см) коэффициент стока составил всего 0,09, т.е. вся накопленная в снеге вода впитывалась в почву (Г.А. Горюгин, 1954; В.И. Корзун, 1968).
В.И. Паршин (1974) пишет: "В годы, когда увлажнение почвы с осени составляет от 10 до 8% нормы, впитывание талых вод в почву весной составляет 90 - 95% общего количества воды, поступившей в бассейн. Подтверждается большая рациональность природных процессов пополнения почвенной влаги талыми водами, а именно, при очень сухой
мерзлой почве она способна впитывать почти все талые воды, а с увеличением начальной влажности - впитывать такое количество талых вод, которое восполняет имеющийся дефицит влагозапаса".
В литературе не обнаружено данных о низкой влажности почвы после схода снежного покрова или в бесснежную зиму после оттаивания почвы.
1.4 Морфофшиологические факторы устойчивости растений к неблагоприятным условиям зимовки
Физиологию морозоустойчивости изучал Н. А. Максимов (1952). Испытывая ряд растворов, оказывающих защитное действие на растительную клетку и затрудняющих замерзание, он пришел к выводу, что отмирание протоплазмы происходит вследствие образования на ее поверхности кристаллов льда, которые не только отнимают воду, но и вызывают коагуляцию обезвоженных коллоидов протоплазмы.
Гибель клетки от мороза в результате механического действия кристаллов льда на протоплазму отмечена в работах М.Ф. Бугасвекого (1940), Г.А. Самыгина (1955). По их данным, кристаллы льда повреждают протоплазму, не только обезвоживая ее, но и разрезая во многих направлениях. После оттаивания такие клетки оказываются мертвыми. Stiles (1930) считает, что при быстром промораживании образуются мелкие кристаллы, вызывающие гибель клеток, а при медленном - в клетках образуются крупные кристаллы, не вызывающие повреждений. Если скорость замораживания не очень высокая, то кристаллы льда образуются вне клетки.
Гибель растений может наступить вследствие физических изменений плазмы, связанных с образованием льда. А.В. Благовещенский (1949) полагает, что такая гибель может быть объяснена нарушением нормальной ферментативной деятельности клеток.
П. Г. Шитт (1940) высказал предположение, что при повреждении древесины ствола происходит нарушение водного режима, которое влечет за собой изменение направленной деятельности ферментных систем.
Н.М. Сисакян и Б. А. Рубин (1939) высказали предположение, что интенсивность и направленность биохимических процессов безусловно имеет решающее значение в перезимовке растений. Они отмечают: "Известно, что многие растения погибают при температурах, исключающих образование льда; поэтому концепция о 'ведущей роли механических повреждений плазмы кристаллами льда не охватывает полностью всех возможных причин смерти организма при пониженных температурах."
И. И. Тумановым (1955) установлено, что при быстром оттаивании сначала возникают локальные повреждения протоплазмы, ядер, хлоропластов, и повреждения при этом напоминают картину при замораживании. Причину гибели при быстром оттаивании Туманов связывает с быстрым оттоком воды из обезвоженного протопласта. Восстановление клеток, поврежденных при быстром оттаивании льда, лучше происходит при пониженных температурах. При быстром оттаивании льда, образовавшегося как внутри, так и вне клеток, происходит заполнение водой межмицелярного пространства и гидростатическое давление воды оказывает действие па связи между молекулами белка. При этом происходит разрыв образовавшейся водородной связи, обладающей меньшей энергией по сравнению с дисульфидной группой.
Ход отдельных физиологических процессов зависит не только от общего содержания воды в растении, но и от ее энергетического состояния и характера связи с частицами диспергированных в пей веществ (Л.А. Генкель, 1964).
Д.А. Сабинин (1955), М. М. Окунцев, Е.Н. Тарасова (1952), Н.Г. Васильева (1955) считают, что свободная вода является условным понятием, что следует рассматривать свободную воду как прочно- и слабо связанную воду.
Согласно взглядам Д. А. Сабинина (1955), протоплазма представляет собой коллоидную систему, ограниченно набухающую в воде. В такой системе вода является в той или иной мере связанной.
Физиологическая роль связанной и свободной воды неодинакова. Связанная вода определяет агрсгативиую устойчивость гидрофильных коллоидов протоплазмы и обуславливает стойкость растений против неблагоприятных факторов внешней среды.
Если в период вегетации в побегах, ветвях и листьях яблони, груши и других плодовых растений под влиянием ограниченной влажности почвы уменьшается содержание связанной воды, то в зимнее время содержание свободной воды в ветвях увеличивается (И.М. Васильев, 1956).
Повышенное содержание свободной воды зимой в ветвях плодового дерева может оказать неблагоприятное влияние па его перезимовку, так как эта вода замерзает при более высоких температурах и возможность повреждения протоплазмы образовавшимися кристаллами льда увеличивается.
По И.И. Туманову (1979), основным фактором слабой морозоустойчивости у древесных пород зимой является степень физиологического состояния этих органов, а не плохие условия закаливания, как это подчас представляют. Так, в практике обычно принято считать особенно благоприятными для плодоводства те климатические области, в которых вызревание древесины заканчивается в начале осени, т.к. хорошо вызревшие побеги могут лучше противостоять холодам, чем не вызревшие и содержащие относительно много воды. Бич
и Аллен считают, что фактический переход от вегетационного периода к зимнему покою, т.е. появление устойчивости, характеризуется обычно постоянным уменьшением содержания воды.
В зимний период вследствие испарения содержание воды в растениях опускается ниже допустимого предела, что вызывает повреждения от высыхания. Иссушение является следствием морозов, затрудняющих поступление воды из почвы. Бейли (1932) установил, что восьмилетняя яблоня в зимний период испаряет ежедневно около 300 г воды, следовательно, за всю зиму около 40 л. Гарднер (1939) показал на виноградной лозе, насколько древесные растения при известных условиях оказываются чувствительными к замедленному притоку воды.
1.5 Состояние покоя как фактор зимостойкости плодовых
деревьев
Одной из ответных реакций растений при закаливании является прекращение роста и переход в состояние покоя. Высокая морозоустойчивость несовместима не только с активным ростом, но и с высокой жизнедеятельностью.
Различают три фазы в состоянии покоя у растений, а именно: 1) органический покой; 2) глубокий покой; 3) вынужденный покой (Я.С. Нестеров, 1962).
Под органическим покоем мы понимаем фазу, когда растение остается в состоянии покоя под влиянием факторов, вызывающих выход растений из состояния покоя. Этот период связан с глубокими изменениями белкового и нуклеинового обмена и с подготовкой к весеннему росту.
Глубокий покой связан с обособлением протоплазмы и в значительной степени обусловливает морозоустойчивость растений.
Вынужденный покой зависит от неблагоприятных окружающих условий, и растения могут легко из него выйти при их изменении.
Переход древесных растений в состояние покоя происходит постепенно в соответствии с уменьшением длины дня. Подготовка к покою начинается в летне-осенний период. После прекращения роста растение накапливает питательные вещества в труднорастворимой форме.
В литературе встречаются сведения о том, что при ограниченной влажности почвы в осеннее время происходит более раннее вступление растений в покоящееся состояние (З.А. Метлицкий, 1956; С. Пирс, 1969).
Соловьева М.А. (1988) при изучении продолжительности и глубины периода покоя древесных растений большое внимание уделила изучению продолжительности периода покоя в зависимости от предшествующих летних условий (режим питания, влажность). Ею для выяснения влияния влажности почвы па продолжительность и глубину периода покоя были проведены опыты, в которых растения выращивали в условиях оптимальной (60 - 70% от полной влагоемкости), ограниченной (40-30% от наименьшей влагоемкости) и неравномерной (от коэффициента завядания до оптимальной) влажности. Растения с ограниченной и неравномерной влажностью характеризовались менее глубоким покоем, чем в вариантах с оптимальной влажностью.
Растения, которые росли в условиях недостаточной и особенно неравномерной влажности, не вступили в период глубокого покоя. Листья у таких растений не опадали. По мнению М. А. Соловьевой, у них не образовался отделительный слой.
Покой растений, выращенных в условиях неравномерной влажности, имеет условный характер. При благоприятных условиях он быстро прерывается, почки начинают распускаться, что в зимнее время неизбежно приводит к их гибели. Этот же автор отмечает, что не все сорта яблони одинаково реагируют на различный водный режим. Влияние
ограниченной влажности на продолжительность периода покоя летних и осенних сортов выражено в меньшей степени на продолжительность периода покоя зимних сортов (М.А. Соловьева, 1967).
Примером влияния влажности почвы на продолжительность и глубину покоя у взрослых деревьев может служить цветение плодовых деревьев (яблони, вишни и абрикоса) в декабре 1960 г. в некоторых садах Крымской и Закарпатской областей. Первая половина лета была жаркой и сухой, а со второй половины начали выпадать обильные осадки.
Наблюдения, проведенные И.И. Тумановым (1956), П.К. Урусленко (1944), показали, что после летней засухи зимостойкость плодовых деревьев значительно понижается.
При ограниченной влажности почвы наблюдается подавление ростовых процессов, изменение окраски листьев, уменьшение листовой поверхности, уменьшение прироста диаметра ствола и угнетение роста корневой системы. Отрицательное влияние ограниченной влажности почвы на ростовые процессы проявляется в период интенсивного роста растений.
Остановка роста при засухе не дает возможности плодовым деревьям нормально закончить вегетацию и, как следствие, оказывает отрицательное влияние на процессы закаливания плодовых деревьев и приобретение последующей высокой морозоустойчивости (П.К. Урусленко, 1956).
При уменьшении влажности почвы содержание сухого вещества в различных органах яблони снижается.
Размер листовой пластинки и фото синтетическая активность листьев оказывает влияние на степень морозоустойчивости плодовых деревьев.
По данным A.M. Соловьевой (1969), в садах Крыма при анализе состояния взрослых подовых деревьев яблони сорта Ренет Симиренко, произрастающих на участке, где грунтовые воды залегали на глубине
около 3 м, оказалось, что последние не имели морозных повреждений и отличались хорошим развитием. Деревья на участках с глубоким залеганием грунтовых вод имели повреждения коры ствола и ветвей морозобоинами, ожогами.
Однако на сырых местах плодовые деревья сильнее подмерзают, чем на участках с нормальной влажностью.
Ханстен-Краинер (1922) предполагает, что состояние покоя связано с уплотнением поверхностных фосфатидных слоев протоплазмы, а выход из состояния покоя — с их разжижением.
Для роста и развития организма необходима и существует строгая согласованность всех физиологических процессов.
Плодовому дереву необходимо иметь определенный минимум безморозного периода, который, в свою очередь, определяется и температурным режимом вегетационного периода. По мере сокращения последнего все меньшая доля растений выживает после промораживания. Таким образом, как с теоретической, так и с практической стороны представляет интерес - до какой продолжительности уменьшение времени вегетации является безвредным для растения, а дальнейшее уменьшение срока начинает отрицательно сказываться па количестве и качестве урожая.
Выяснению причин слабой устойчивости корневой системы к морозам посвятена работа Н.Н. Хвалипа (1968). Автор начал решение темы с разработки метода определения морозостойкости, именно корней плодовых растений. Им было выяснено, что отрезки корней теряли свою морозостойкость до —5, -7 С, в то время как в единстве с надземной частью морозостойкость была на уровне минус 12 С.
Уровень морозостойкости корней зависит от подготовки растения к перезимовке, в этой связи Н.Н. Хвалип (1968) значительное внимание уделил изучению роста корней. Из результатов его наблюдений следует,
что в мае - июне растущих корней было больше в верхних слоях, июле -августе зона роста перемещается в более глубокие слои почвогрунта. Безусловно, температура почвы в этом играет свою доминирующую роль.
1.6 Влияние условий питания на зимостойкость плодовых
деревьев
Чем лучше обеспечены плодовые деревьев запасными веществами, тем успешнее переносят они морозные зимы. Поэтому молодые деревца имеют некоторое преимущество перед взрослыми, уже плодоносящими деревьями. Чувствительность плодоносящих деревьев значительно выше, чем молодых. Поэтому для пополнения запасных питательных веществ вносят минеральные удобрения, которые оказывают влияние на содержание растворимых веществ в ветвях и стволе.
Под влиянием минеральных удобрений количество воды в тканях растений изменяется. Азотные удобрения, особенно внесенные во второй половине вегетационного периода, приводят к увеличению содержания воды в тканях побегов, ветвей и ствола, что в зимнее время оказывает вредное действие на зимостойкость дерева.
В работах Н.А. Максимова (1913), И.И. Туманова (1940), Д.Ф. Проценко (1958) было показано защитное действие Сахаров при низких температурах, роль Сахаров в процессах закалки и распределение их внутри клетки. Так, внесение азота приводит к уменьшению количества углеводов в коре, древесине.
При внесении азотных удобрений во второй половине вегетационного периода морозоустойчивость растений снижалась.
Внесение фосфорпо-калийных удобрений во второй половине вегетационного периода по фону полного минерального удобрения обеспечивало повышение морозоустойчивости растений. Лучшим сроком
дополнительного внесения фосфорпо-калийных удобрений является первая декада августа.
Высокие дозы азотных удобрений, внесенные совместно с фосфорно-калийными или без них как в начале, так и во второй половине вегетационного периода, приводили к резкому снижению морозостойкости молодых деревьев яблони.
М.А. Соловьева (1967) отмечает, что у растений, под которые вносили азотные удобрения во второй половине вегетации, резко снижается морозоустойчивость живых элементов коры и камбия, у растений, где вносили фосфорно-калийиые удобрения, - клеток древесины.
Считается, что с увеличением в почве калия в клетках растений также увеличивается количество калия, повышается концентрация клеточного сока и водоудерживающая способность клеток, увеличивается накопление запасных питательных веществ и, как следствие, повышается морозоустойчивость растений.
Большое влияние па степень морозоустойчивости растений оказывает форма удобрений. Калийные удобрения в форме хлористого калия имеют преимущество перед азотнокислым и сернокислым калием.
В полевых опытах С.С. Рубина (1958) иод влиянием удобрений уменьшилось повреждение стволов саженцев яблони морозом.
С.С. Рубин (1958) отмечает, что опыты с удобрениями в садах должны быть обязательно многолетними. В его опытах удобрения вносили глубоко в первые годы опыта в кольцевые канавки, а затем в скважины в растворенном виде. Первый срок внесения — весна, второй — вторая половина вегетационного периода (первая декада августа ).
Лучшее состояние растений обеспечило меньшее повреждение их в зимнее время.
Снижение морозоустойчивости плодовых деревьев наблюдалось при внесении азотно-фосфорпых удобрений и фосфорпо-калийных. Снижение
морозоустойчивости в варианте NP можно объяснить (тсм, что при недостатке калия в растении происходят процессы накопления растворимых форм азота, а процессы синтеза белковых веществ и накопления углеводов замедляются, происходит также нарушение фосфорного обмена.
Согласно схеме А.Л. Курсанова (1962), калий участвует в реакциях образования амидов, переаминировании и в активировании аминокислот при синтезе белка; он принимает участие в реакциях, связанных с синтезом и распадом АТФ, а также со степенью напряженности фосфорного метаболизма, интенсивностью фотосинтеза и дыхания. Изменения в процессах обмена приводят к пониженной морозоустойчивости растений.
Усиление азотного питания влечет за собой увеличение потребности в калии, а недостаток калия понижает способность растения к усвоению азота.
Минеральные и органические удобрения оказывают влияние на морозоустойчивость не только надземной части плодовых деревьев, но и корневой системы.
По данным А. В. Капли (I960), минеральные удобрения способствуют повышению морозоустойчивости корневой системы, особенно корней первого порядка. У корней морозоустойчивых растений зимой происходит десорбция электролитов и снижение удельной электропроводности водной вытяжки, снижается набухаемость коллоидов.
1.7 Зимостойкость корневой системы
Гибель многих сортов происходит не только при вымерзании надземной части, но и вследствие повреждении корневой системы.
Корневая система сильнорослых плодовых находится в более благоприятных условиях зимой, чем надземная часть, так как она в
почвенных слоях защищена от губительного действия морозов.
Эволюционно сложившиеся условия развития корневых систем плодовых, как и древесной растительности вообще, способствовали тому, что приспособленность корней к низким температурам значительно меньше, чем надземной части.
Замечено, что морозостойкость корневых систем в октябре и ноябре значительно меньшая, чем в феврале и марте (Кэррик, 1920). Поттер (1923) установил, что при одной и той же температуре повреждение корней морозом бывает сильнее во влажной почве, чем в сухой.
Чендлер (1951), изучая морозоустойчивость корневой системы яблони в лабораторных условиях, установил, что критические температуры колеблются от - 3 С летом до - 12 С зимой. Он отмечал, что осенью корни особенно нежны, в то время как ткани надземных частей уже начали быстро повышать свою морозоустойчивость.
В почве понижение температуры осенью и в первый период зимы значительно меньше, чем в надземной части. Поэтому период покоя в корне возникает значительно позже, особенно в более глубоких слоях почвы.
В зиму 1955/56 г. особенно сильно пострадали саженцы в питомниках и молодые деревья в садах. Повреждение корневой системы явилось следствием резкого снижения температуры воздуха в конце января — первой декаде февраля при отсутствии снежного покрова (М.А. Соловьева, 1967).
Характер повреждения корневой системы в разные годы бывает неодинаковый. У сеянцев, саженцев и взрослых деревьев может быть повреждена древесина корней при полной сохранности коры и клеток камбиальной зоны. Чем тоньше пробковый слой па корнях, тем сильнее
они повреждаются. Когда повреждена древесина корней, а кора и камбий не повреждены, растения распускаются позже, листья в первый год после повреждения имеют светло-зеленую окраску, часто они бывают меньше по размеру, рост ослаблен. У плодоносящих деревьев наблюдается осыпание завязавшихся плодов. При сильном повреждении древесины корней растения плохо восстанавливаются (Г.А. Самыгип, 1955).
Характер повреждения корней зависит от скорости снижения температуры и времени воздействия низкой температуры на корневую систему. При резком снижении температуры наблюдается, прежде всего, сильное повреждение коры и камбия, даже в тот период, когда клетки этих тканей более устойчивы, чем клетки древесины.
Степень повреждения корней плодовых растений морозами зависит от ряда причин. На степень повреждения корневой системы плодоносящих деревьев, так же как и надземной части, большое влияние оказывает урожай в предшествующий суровой зиме год (Продепко, 1958).
Известно, что на легких почвах корни плодовых деревьев повреждаются сильнее, чем на более тяжелых (В.К. Кошелев, 1971). Песчаные почвы имеют большую теплопроводность, быстрее и на большую глубину промерзают, чем суглинистые. Влажные почвы промерзают медленнее, чем сухие (В.И. Виткевич, 1966; А.Ф. Чудновский, 1976).
Морозоустойчивость корней в середине зимы значительно ниже, чем морозоустойчивость надземной части. Видимо, не у всех растений корни проходят вторую фазу закаливания (В.И. Будаговский, 1976).
По Чендлеру (1957), длинные корни менее зимостойки к более тонкому концу, чем к более толстому; наименьшая стойкость характерна для мелких разветвлений.
1,8 Регеперациопные процессы поврежденных плодовых
деревьев
Важнейшим признаком, по которому можно судить о состоянии дерева независимо от его наружного вида, является активность камбия. При энергичной вегетации по всей длине стебля имеется активный камбий. Деятельность его у неповрежденных деревьев начинается весной, а затухание происходит на разных участках дерева и в разные сроки. Затухание деятельности камбия распространяется от верхушек побегов до основания ствола. Ко времени затухания работы камбия меристематическая ткань дифференцируется в элементы ксилемы и флоэмы. При отсутствии вторичного прироста эта дифференциация оканчивается обычно в июле, а на молодом приросте — несколько позже. Это объясняется тем, что происходящие регенеративные процессы, связанные с восстановлением поврежденных участков, требуют наличия питательных веществ, что задерживает ростовые процессы. Восстановление возникает из различных клеток: клеток камбия, живых клеток постоянных тканей — древесной паренхимы, сердцевинных лучей. При этом происходит своеобразное омоложение некоторых тканей. Клетки этих тканей превращаются в меристематические, усиленно делятся и замещают поврежденные участки.
У яблонь регенеративные процессы происходят за счет меристем, возникающих из постоянных клеток сердцевинных лучей, древесной
паренхимы и новообразования из камбия.
Условия почвенной среды подвержены колебаниям температуры, влажности в меньшей степени, чем окружающая надземную часть атмосфера. Поэтому те приспособительные функции, которые характерны для надземной части, в корне не возникали. Корни отмирают при значительно меньших повреждениях, чем стебли (Соловьева, 1969).
По данным М.А. Соловьевой (1982), если зимой корни начинали повреждаться при температуре -10 С, то в зимне-весенний период корни повреждались при температуре минус 7,5-8,0 С. Зимой у корневой системы были повреждены, прежде всего, клетки древесины, а в зимне-весенний период - клетки коры и камбия.
1.9 Влияние подвоя на морозоустойчивость привоя
И. В. Мичурин отмечал несколько случаев повышения зимостойкости плодовых деревьев при прививках их на устойчивый подвой. Повышение устойчивости И.В. Мичурин (1948) объяснял следующим образом; "Устойчивость к морозу подвой из местных видов дает более нежному виду привоя, отнюдь не перестройкой структуры организма привоя. Большая выносливость происходит вследствие более короткого вегетационного срока роста подвоя, а следовательно, раннего окончания сокодвижения в привитом сорте и его более полного вызревания осенью".
В различных почвенно-экологических условиях деревья яблони, привитые на карликовых и полукарликовых подвоях, характеризуются неодинаковой морозоустойчивостью (В.В. Чекрыгин, 2000).
Деревья, привитые на карликовые и полукарликовые подвои, чаще повреждаются морозами в суровые зимы, чем деревья, привитые на сильнорослых подвоях (В.И. Будаговский, 1976).
1.10 Влияние орошения на зимостойкость плодовых деревьев
Зимнее испарение воды у некоторых древесных растений изучали Л.А. Иванов (1925), А.Я. Гордягин (1935), А.В. Рязапцев (1978), у плодовых растений зимнюю транспирацию изучали П.И. Васильев (1950), Т.И. Горин (1958), Д.Ф. Проценко (1958).
Л.А. Иванов (1925) на основании своих экспериментальных работ пришел к выводу, что как бы ни была мала потеря воды зимой в абсолютных величинах, она может быть опаснее, чем летом, вследствие затруднения или даже полного прекращения поступления воды из замерзшей почвы в ствол и из промерзшего ствола к побегам.
Д.Ф. Проценко (1958), анализируя интенсивность зимней транспирации у различных по морозоустойчивости пород и сортов яблони, установил, что более морозостойкие сорта характеризуются менее интенсивной транспирацисй.
Неодинаковая интенсивность транспирации наблюдается также у ветвей разного возраста (П.И. Васильев, 1962). По данным Т.Н. Горина (1958), с возрастом ветвей интенсивность зимней транспирации уменьшается.
Растения, отличающиеся интенсивной зимней транспирацисй, подвержены более сильному зимнему иссушению. Под влиянием засухи снижается морозоустойчивость плодовых культур (И.М. Васильев, 1956).
Неодинаковой остается морозоустойчивость виноградных растений, которые выращивают в различных условиях водного режима. Так, в опытах И.Н. Кондо (1960), проведенных в засушливом климате Средней Азии, растения винограда, культивируемые на богаре, в условиях длительной интенсивной почвенной и атмосферной засухи проявляли меньшую морозоустойчивость, чем на орошаемых участках.
1.11 Влияние влажности почвы на ростовые процессы
плодовых деревьев
Интенсивность и продолжительность ростовых процессов имеет большое значение для жизнедеятельности плодового дерева, и прежде всего для его успешной перезимовки.
Интенсивность роста, характер образования новых тканей, увеличение размера и массы растений зависят от влажности почвы в течение всего вегетационного периода (Л.А. Гончарова, 1969).
Повышенная влажность почвы отрицательно сказывается на ростовых процессах и общем состоянии растений как в начале вегетационного периода, так и во второй половине его. При переувлажнении происходит, прежде всего, повреждение первичных корешков и их отмирание в результате ухудииения воздушного режима почвы и обеднения ее кислородом (М.Ф. Бугаевский, 1940).
О том, что угнетение ростовых процессов у растений, произрастающих в условиях повышенной влажности почвы, зависит не от избытка воды, а от уменьшения количества кислорода и накопления углекислоты в почве, свидетельствуют опыты с плодовыми культурами. Плодовые растения, как показали опыты И.А. Муромцева (1955), можно выращивать в воде, регулируя содержание кислорода в ней.
На значение аэрации для жизнедеятельности корневой системы плодовых деревьев указывали многие исследователи. Содержание кислорода в почве предопределяет ход основных процессов жизнедеятельности корневой системы, так как поступление воды, поглощение минеральных веществ и рост корней осуществляется за счет энергии дыхания (В.И. Будаговский, 1953; Д.А. Сабинин, 1955; П.А. Максимов, 1952).
Переувлажнение приводит не только к угнетению роста плодовых растений, но и к нарушению целого ряда физиологических процессов. Листья начинают желтеть, преждевременно опадать, па верхних листьях побегов появляется хлороз. При оптимальной влажности почвы растения характеризуются интенсивным ростом, хорошей облиствешюстыо и мощным развитием корневой системы.
При ограниченной влажности почвы наблюдается подавление ростовых процессов, уменьшение листовой поверхности, уменьшение прироста диаметра ствола и угнетение роста корневой системы.
По данным Гончаровой Л. А. (1969), растения яблони, которые выращивали при переменной влажности почвы, имели еще более слабый и неравномерный рост, чем те, которые выращивали при ограниченной влажности.
Часто у растений, выращиваемых в условиях недостаточной и переменной влажности, наблюдается несколько волн роста. При снижении влажности почвы и относительной влажности воздуха рост приостанавливается. В большинстве случаев растения вступают в зиму с неоконченным ростом. При повышении относительной влажности воздуха растения вновь могут тронуться в рост и продолжать его до наступления заморозков.
Остановка роста при засухе не дает возможности плодовым деревьям нормально закончить вегетацию и, как следствие, оказывает отрицательное влияние на процессы закаливания плодовых деревьев и приобретения последующей высокой морозоустойчивости.
У растений, произрастающих в условиях недостаточной влажности, всегда уменьшается листовая поверхность.
Размер листовой пластинки и фотосиптетическая активность листьев оказывают влияние на степень морозоустойчивости плодовых деревьев.
1.12 Направленность обмена веществ. Длительность
глубокого покоя
Морозостойкость различных растений в значительной степени определяется направленностью и интенсивностью процесса обмена веществ не только в летний, но и в зимний период.
После прекращения ростовых процессов и созревания плодов образующиеся пластические вещества частично расходуются на дыхание, а вся остальная масса подвергается сложным превращениям и расходуется в течение осенне-зимнего периода на жизненные процессы, протекающие в растении (А.Л. Курсанов, 1968).
К. И. Перетолчин (1913), исследуя изменение запасных питательных веществ у древесных пород, показал, что определенному моменту состояния покоя соответствует вполне определенный момент в ходе превращения запасных веществ.
Факторами, обусловливающими изменения запасных веществ, Д.Ф. Проценко (1958) считает температуру и степень пробуждения дерева от зимнего покоя. Так, образование масел из крахмала происходит при низкой температуре. Чем она ниже, тем больше получится масел. В то же время при этом процессе дерево находится в фазе самого глубокого покоя. Повышение морозостойкости растений в холодную пору года в основном зависит от влияния накопления Сахаров, масел, обезвоживания клеток. Превращение крахмала в масла и сахара происходит при температуре -3... - 5С. При резком понижении температуры, до —15 ...- 16 С превращение крахмала не происходит и растения погибают.
Прекращение ростовых процессов является одной из фаз подготовки растения к зиме. После прекращения прироста у плодовых деревьев формируются верхушечные почки, внешние признаки ростовых процессов незаметны. Прекращение ростовых процессов зависит от условий среды. Оно вызывается, прежде всего, нарушением водоснабжения, снижением температуры, причем в корневых системах прекращение роста возникает значительно позже, чем в надземной части.
Глубина покоя зависит от хода биохимических процессов и общей жизнедеятельности клеток и тканей в тот или иной период, причем наибольшему периоду покоя соответствует определенное состояние
запасных веществ, имеющихся в организме (Л.А. Генксль, Е.З. Окнина, 1964).
Многочисленные исследования по вопросу превращения запасных веществ у зимующих растений дали возможность установить, что основное запасное вещество крахмал является источником образования разнообразных соединений, образующихся в осенне-зимний период, причем глубокие превращения носят обратимый характер. Вещества, образующиеся при превращении крахмала, разнообразны. К ним относятся: растворимые сахара, жиры, гемицеллюлоза, глюкозиды, смолы, сложные спирты - маинит, дульцит, сорбит, пектиновые вещества и др.
Превращения крахмала связаны также с утолщением клеточных оболочек у древесных пород и так называемым процессом вызревания древесины. При этом процессе происходит отложение на внутренней поверхности клеточных оболочек в летний период лигнина, а в осенний -гемицеллюлоз, которые к весне растворяются и исчезают, а толщина клеточных оболочек уменьшается (Я.С. Нестеров, 1962).
Интересны некоторые структурные особенности сортов уральской, сибирской и алтайской селекции. Количество паренхимпой ткани в стебле занимает незначительный объем в древесине, в которой преобладают либриформ, трахеи и трахеиды.
Северные морозостойкие сорта характеризуются медленным ростом, небольшим приростом за вегетационный период, кратковременным периодом самого процесса роста. У них быстро проходит вызревание древесины даже при неблагоприятных условиях. При этом процессе большинство клеток древесной паренхимы отмирает. Живые клетки занимают небольшое место и сосредоточены, главным образом, в меристемах - камбии, сердцевинных лучах и только частично в древесине. Таким образом, важнейшей особенностью морозостойких сортов является
сведение до минимума количества живых клеток, что способствует экономному расходованию ими пластических веществ в течение зимы.
Количественное преобладание важнейших пластических веществ у морозостойких пород подтверждается более высокой интенсивностью фотосинтеза у них, что является основой накопления большого количества
энергии, необходимой для жизнедеятельности организма, особенно в неблагоприятных условиях (М.А. Соловьева, 1982).
Подверженность подмерзанию может быть следствием отличий в формировании и развитии почек. Ввиду высокой скороспелости почек некоторые насаждения из сортов, обладающих высокой зимостойкостью, сильно подмерзали в суровые зимы (П.Г. Шитт, З.А. Метлицкий, 1940).
За годы промышленного садоводства изучено формирование снега в сильнорослом саду и его влияние на продуктивность силыюрослых плодовых деревьев. Количественные зависимости продуктивности яблони на слаборослом подвое от отрицательных температур мало изучены.
Из проведенного анализа литературы следует, что специальных исследований по формированию снега в слаборослом саду проведено недостаточно. Малочисленны исследования гидротермического режима слаборослого сада.
Влияние снежного покрова на условия перезимовки плодовых культур в Центрально-Черноземном регионе
В ЦЧР существенную роль при выращивании плодовых и ягодных культур играет снежный покров. Ряд приемов агротехники как в саду, так и в питомнике направлены на усиление его положительных свойств и ослабление отрицательных. Первые наблюдения, касающиеся вымерзания древесных растений вообще, были приведены в литературе ботаником Bobart (1951) еще в XVII столетии. Он описал характер повреждений коры и ствола, веток и корней, возникающих у деревьев при сильных морозах, и установил неодинаковую чувствительность различных пород к морозам. Ы.В. Дубенский (1853) пришел к выводу, что решающим фактором благополучной перезимовки сортов плодовых культур являются зимние и ранневесенпие морозы, а также оттепели, особенно в конце зимы и в начале весны. В своих опытах Дубенский установил, что морозостойкость одних и тех же растений зависит от ряда факторов: величины урожая в лето, предшествующее зиме, времени созревания плодов. Обильный урожаи и медленное созревание плодов снижают морозостойкость растений. Во второй половине XIX века 1-І.И. Железное (1869), изучая особенности ростовых процессов и состояние осенне-зимнего покоя, пришел к выводу, что характер кроны плодового дерева имеет значение в перезимовке. Так, он отметил, что низкорослые деревья отличаются более высокой морозостойкостью, ранним плодоношением и лучшим качеством плодов.
Всестороннее изучение и рациональное использование снежного покрова началось после опубликования в 1885 году А. И. Воейковым своего труда "Снежный покров, его влияние на почву, климат и погоду и способы исследования". Исследования в этом направлении получили дальнейшее развитие в капитальных работах Г.Д. Рихтера (1956, 1972), П.П. Кузьмина (1961). В работе Г.Д. Рихтера (1972) "Роль снежного покрова в физико-географическом процессе" освещено влияние снежного покрова на климат, гидрологические, почвообразовательные процессы, влияние снега на животный и растительный мир. Освещена роль снежного покрова в земледелии, способы снежной мелиорации и районирование территории СССР с целью выбора снежномелиоративных мероприятий. Вопросу воздействия снежного покрова на плодовые и ягодные растения в средней полосе РФ, Поволжье и северо-западных областях уделено внимание в трудах П.Г. Шитта (1940), З.А. Метлицкого (1956), Н.Г. Жучкова (1954), В.А. Колесникова (1962), И.М. Рядновой, Г. В. Еремина (1950), А.Д. Бурмистрова (1967), В.Д. Лихопоса (1954), В.Н. Ефимова (1965), В.И. Егорова (1967), И. М. Васильева (1950), В.А. Потапова, Н.М. Круглова (1978). А.Д. Бурмистров в Прибалтике занимался изучением снега в садах и выявил, что садозащитные полосы оказывают влияние на накопление снега до 30-50 см, а "в глубине сада решающее значение на снегораспределение оказывают сами плодово-ягодные растения"(1966). Н.И. Калашникова изучила влияние загущенного размещения растений на снегонакопление в саду (1967). Н.Н. Галахов (1961) выделил различные типы зим по двум признакам: по высоте снежного покрова и ее изменению в течение зимы. Малоснежной или, наоборот, многоснежной считается зима, если средние декадные высоты снежного покрова более чем па ±25% отклоняются от средних многолетних величин в течение двух третей зимы. При отклонении высоты снежного покрова меньше чем на 25% зима считается среднеснежной. К неустойчивым были отнесены зимы с резкими колебаниями высоты снежного покрова. Тип малоснежной зимы подразделяется на два подтипа. К первому подтипу отнесены малоснежные зимы с ярко выраженным режимом антицикл опальной погоды, зимы с устойчивыми морозными днями. Циклонические образования не имеют доступа па территорию, занятую антициклоном, и в ее пределах сколько-нибудь значительных осадков не выпадает. Второй подтип малоснежных зим имеет иную динамико-климатологичсскуго основу. Это оттепельные зимы с явным преобладанием адвекции теплых воздушных масс. В многоснежные зимы высота снежного покрова па протяжении всего зимнего периода или его большей части значительно превышает среднюю многолетнюю величину. При этом наблюдается неуклонное нарастание высоты снежного покрова с начала до конца сезона. Значительной силы снегопады, нередко с метелями, связанные с прохождением фронтальных разделов, при такой синоптической ситуации обычно чередуются с непродолжительными периодами сухой и морозной погоды. Оттепелей обычно не бывает. Все это приводит к непрерывному увеличению высоты снежного покрова, которая уже в первой половине зимы значительно превосходит среднемноголетнюю. В зимы, неустойчиво снежные, высота снежного покрова претерпевает значительные колебания на всем протяжении, что связано с режимом неустойчивой погоды, со сменами антициклональных погод циклоническими. Среднеснежные зимы характерны постепенным нарастанием снежного покрова, при этом увеличение его высоты по месяцам мало отличается от его среднего многолетнего распределения. В зависимости от высоты снежного покрова условия перезимовки растений, даже в пределах небольшой территории, неодинаковы. Участки с малым снежным покровом или совершенно лишенные снега представляют собой крайне суровые места обитания для зимующих растений.
Влияние условий питания на зимостойкость плодовых деревьев
Чем лучше обеспечены плодовые деревьев запасными веществами, тем успешнее переносят они морозные зимы. Поэтому молодые деревца имеют некоторое преимущество перед взрослыми, уже плодоносящими деревьями. Чувствительность плодоносящих деревьев значительно выше, чем молодых. Поэтому для пополнения запасных питательных веществ вносят минеральные удобрения, которые оказывают влияние на содержание растворимых веществ в ветвях и стволе. Под влиянием минеральных удобрений количество воды в тканях растений изменяется. Азотные удобрения, особенно внесенные во второй половине вегетационного периода, приводят к увеличению содержания воды в тканях побегов, ветвей и ствола, что в зимнее время оказывает вредное действие на зимостойкость дерева. В работах Н.А. Максимова (1913), И.И. Туманова (1940), Д.Ф. Проценко (1958) было показано защитное действие Сахаров при низких температурах, роль Сахаров в процессах закалки и распределение их внутри клетки. Так, внесение азота приводит к уменьшению количества углеводов в коре, древесине. При внесении азотных удобрений во второй половине вегетационного периода морозоустойчивость растений снижалась. Внесение фосфорпо-калийных удобрений во второй половине вегетационного периода по фону полного минерального удобрения обеспечивало повышение морозоустойчивости растений. Лучшим сроком дополнительного внесения фосфорпо-калийных удобрений является первая декада августа. Высокие дозы азотных удобрений, внесенные совместно с фосфорно-калийными или без них как в начале, так и во второй половине вегетационного периода, приводили к резкому снижению морозостойкости молодых деревьев яблони. М.А. Соловьева (1967) отмечает, что у растений, под которые вносили азотные удобрения во второй половине вегетации, резко снижается морозоустойчивость живых элементов коры и камбия, у растений, где вносили фосфорно-калийиые удобрения, - клеток древесины.
Считается, что с увеличением в почве калия в клетках растений также увеличивается количество калия, повышается концентрация клеточного сока и водоудерживающая способность клеток, увеличивается накопление запасных питательных веществ и, как следствие, повышается морозоустойчивость растений. Большое влияние па степень морозоустойчивости растений оказывает форма удобрений. Калийные удобрения в форме хлористого калия имеют преимущество перед азотнокислым и сернокислым калием. В полевых опытах С.С. Рубина (1958) иод влиянием удобрений уменьшилось повреждение стволов саженцев яблони морозом. С.С. Рубин (1958) отмечает, что опыты с удобрениями в садах должны быть обязательно многолетними. В его опытах удобрения вносили глубоко в первые годы опыта в кольцевые канавки, а затем в скважины в растворенном виде. Первый срок внесения — весна, второй — вторая половина вегетационного периода (первая декада августа ). Лучшее состояние растений обеспечило меньшее повреждение их в зимнее время. Снижение морозоустойчивости плодовых деревьев наблюдалось при внесении азотно-фосфорпых удобрений и фосфорпо-калийных.
Снижение морозоустойчивости в варианте NP можно объяснить (тсм, что при недостатке калия в растении происходят процессы накопления растворимых форм азота, а процессы синтеза белковых веществ и накопления углеводов замедляются, происходит также нарушение фосфорного обмена. Согласно схеме А.Л. Курсанова (1962), калий участвует в реакциях образования амидов, переаминировании и в активировании аминокислот при синтезе белка; он принимает участие в реакциях, связанных с синтезом и распадом АТФ, а также со степенью напряженности фосфорного метаболизма, интенсивностью фотосинтеза и дыхания. Изменения в процессах обмена приводят к пониженной морозоустойчивости растений. Усиление азотного питания влечет за собой увеличение потребности в калии, а недостаток калия понижает способность растения к усвоению азота. Минеральные и органические удобрения оказывают влияние на морозоустойчивость не только надземной части плодовых деревьев, но и корневой системы. J По данным А. В. Капли (I960), минеральные удобрения способствуют повышению морозоустойчивости корневой системы, особенно корней первого порядка. У корней морозоустойчивых растений зимой происходит десорбция электролитов и снижение удельной электропроводности водной вытяжки, снижается набухаемость коллоидов.
Формирование снежного покрова в пределах междурядья и влияние снега на температурный режим в плодовых насаждениях
Исследованием формирования снежного покрова в сильнорослых садах занимались: в условиях Алтая Г.В. Васильченко (17, 18, 19), а в условиях ЦЧО - Н.М. Круглое (83), В.А. Потапов (114). Многократно проведенные нами снегомерные съёмки позволили выявить определенные закономерности распределения снега в садах. Характер залегания снежного покрова в садах специализированного хозяйства Зареченское" Воронежской области определяли по следующим признакам: равномерный (без сугробов), умеренно неравномерный (большие сугробы), с проталинами, лежит только местами. Особенности зимы и характер снегоотложения снежного покрова накладывают существенный отпечаток на температуру почвы и складывающиеся при этом условия перезимовки плодовых.
Принимая во внимание различие в снегонакоплении в садах на слабо- и силыюрослом подвоях, можно предположить о различном тепловом режиме почвы в этих садах. Для Деревьев на слаборослом подвое характерно менее глубокое расположение корневой системы, и как, следствие, температурный режим в слоях почвы наиболее плотного расположения корневой системы слаборослого сада отличается от такового в силыюрослом. Нам важно было выяснить: существенно ли влияние различий в высоте снежного покрова, в пределах междурядья, на температуру корнеобитаемого слоя слаборослого сада. Мы также поставили задачу исследовать тепловой режим корнеобитаемого слоя каждого из изучаемых садов (табл. 3.2.1 ). Исследования распределения снежного покрова в сильно- и слаборослых садах выявили наличие различий в высоте снега в ряду и междурядье. Начиная с середины междурядья в направлении к линии ряда идет снижение высоты снежного покрова, уменьшаясь до минимума вокруг штамба. Увеличение различий происходит пропорционально накоплению снега. При условии отсутствия ветрового переноса снега при его высоте до 15 см различия либо несущественны, либо отсутствуют (например, декабрь 2002 г. и январь 2003 г.).
При условии выпадения снега в сопровождении ветра различия в снегоотложсиии наблюдаются даже при небольшом количестве осадков (январь 2002 г.). В условиях многоснежной зимы 2004/2005 г. с частыми ветрами высота снега в январе в центре междурядья сильнорослого сада была на 50 см выше, чем вблизи штамба, а в слаборослом саду эта разница составила всего 25 см. За годы исследований среднее превышение высоты снега в силыюрослом саду в центре междурядья над высотой снега вблизи штамба составляло 22см, или 216%, а превышение первого показателя над высотой снега в 2,5 м от штамба вдоль линии ряда - на 13,5 см, или 140%. В слаборослом саду эти различия составили соответственно 13 см (130%) и 6 см (187%). Высота снега на расстоянии 2,5 м в силыюрослом и 2 м в слаборослом, превышала высоту снега в обоих садах на 9 см (140-150%). Различия в высоте снежного покрова обусловили разнородное тепловое поле в пределах междурядья (табл. 3.2.1). Температура почвы в слаборослом саду в среднем за годы исследований на глубине почвы 40 см холоднее на 0,5 С. Температура в центре междурядья сильнорослого сада превышала этот показатель слаборослого сада на 0,3 С, а температуру почвы вблизи штамба и на расстоянии 2,5 м от пего - соответственно на 0,7 С и 0,5 С. На глубине 20 см температура в слаборослом саду была ниже на 1,1 ±0,2 С. В малоснежные зимы 2000/2002 гг. различия в температуре почвы были более существенны, чем в среднсснсжиые зимы 2002/2004 гг. Минимальная разница наблюдалась в многоснежную зиму 2004-2005 гг. Сказывается эффект уменьшения термоизоляционного действия снежного покрова, в расчете на один сантиметр снежной толщи, с увеличением его высоты. Характер залегания снежного покрова в зимы 2000-2003 гг. наблюдали и в карликовом саду ОПХ ВНИИС им. И.В. Мичурина. Из результатов снегомерных съемок следует, что карликовые плодовые деревья оказывают существенное влияние на снегонакопление, основные тенденции которого сходны с распределением снега в средне- и сильнорослом саду (табл. 3.3.2).
Влияние снежного покрова и температурного фактора на г продуктивность плодовых растений
Разработка приемов агротехники должна строиться на основе учета наследственности сорта и экологии его родопачальных форм. Без учета современного ареала того или иного вида плодовых невозможно осуществить правильное районирование пород и сортов и наметить агротехнические мероприятия. В достаточно суровых климатических условиях средней зоны садоводства России создание промышленных садов на слаборослых подвоях стало возможным благодаря работам профессора В.И. Будаговского и его научной школы, выполненным на кафедре плодоводства Плодоовощного института им. И В. Мичурина, в результате которых были выведены селекционным путем новые, наиболее морозостойкие (корневые системы выдерживают -16 -17"С) и зимостойкие клоновыс подвои яблони и разработаны технологии их размножения и возделывания интенсивных слаборослых садов. Мы предприняли попытку рассмотреть влияние снега главным образом на зимостойкость и урожайность по отдельным сортам в зависимости от их происхождения, высоты снега и хода отрицательных температур в различные периоды зимы. Отметим, что семенные подвои, полученные от свободного опыления, обладают большой разнокачественностыо по многим признакам, в том числе и по морозостойкости. Выравнешюстыо последнего показателя отличаются клоповые подвои. Слаборослый подвой 54-118 получен от скрещивания нарадизки Будаговского, привитой в крону подвоя МЗ, с подвоем 13-14. Отличается высокой морозостойкостью корневой системы, корни сохраняются при -16, -17 С.
Исследования показывают, что снег в сочетании с отрицательными температурами воздуха оказывает влияние на продуктивность яблони. Биометрические показатели за первые два года исследований оказались примерно одинаковыми (табл. 4.3.1, 4.3.2). Из представленных данных можно сделать вывод, что пониженный температурный режим, сложившейся в 2002/2003, год повлиял на биометрические показатели средиерослых деревьев. Длина годичного прироста на деревьях, размещенных на открытой от снега площадке, составила в среднем по сортам 38,7 см, при 18 листьях, в то время как у контрольных деревьев данный показатель составил 41,5 см при 19 листьях (табл.4.3.1). Учет плодов, проведенный 26 июля 2003 г., выявил следующее: в среднем па дерево на открытой площадке количество плодов, по сравнению с естественным снегоотложением, меньше: сорт Лобо - на 7 шт., сорт Орлик банановый - на 9 шт., сорт Богатырь - на 5 шт., сорт Спартан - на 6 шт. В среднем за пять лет исследований эта разница составила: сорт Орлик банановый - 7 шт., сорт Богатырь - 5 шт., сорт Спартан - 6 шт. У сорта Лобо на открытой площадке количество плодов было больше на 5 шт., но средняя масса одного плода существенно ниже.
Масса плода на контрольном участке также оказалась большей и по сортам разница составила: сорт Лобо - 28 г, сорт Орлик банановый 19 - г, сорт Богатырь - 29 г, сорт Спартан - 4 г, а в среднем за пять лет -соответственно 22,8 г, 15,6 г, 18,2 г, 0,8 г. Средний урожай с контрольных деревьев превысил урожай с испытуемых деревьев по сортам: сорт - Лобо 1,3 кг, сорт Орлик банановый - 4,3 кг, сорт Богатырь - 4,7 кг, сорт Спартан - 1,7 кг, а в среднем за пять лет - 3 кг, 2,3 кг, 4 кг, 0,8 кг (4.3.2). В 2003 году по некоторым показателям деревья, размещенные на открытой от снега площадке, оказались ниже, чем деревья на контрольном участке. Таким образом, на бесснежном участке прослеживается тенденция к уменьшению продуктивности деревьев. Однако с увеличением возраста сада пагубное действие низких температур снижается.
