Загартовування рослин

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

Бузулуцькому ГУМАНІТАРНО - ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ (філія) державної освітньої установи вищої професійної освіти «Оренбурзька ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»
Факультет «Природничо»
Кафедра «Біологія»

Курсова робота


з дисципліни «Фізіологія рослин»
Тема: Загартовування рослин
БГТІ (Ф) ГОУ ОДУ 011600 50040 100
Керівник роботи: Мезенкова І.А.
«___»_____________ 2005
Виконавець: студент групи 02 БІО (д) Алейникова Є.П.
«___»_____________ 2005
Бузулук 2005
Зміст
 
"1-3" Анотація ............................................ .................................................. .......... 3
Введення ................................................. .................................................. ....... 4
1. Загартовування рослин ................................................ ................................. 5
1.1 Сутність загартовування рослин та його фази ........................................... 5
1.2 Гарт насіння ............................................... ............................................. 7
1.3 Загартовування розсади ............................................... ............................... 11
1.4 Реакція адаптації кореневих систем, впливаючи на них температурами загартовування ....................................... .................................................. ............................... 12
2. Холодостійкість рослин ................................................ ....................... 16
3. Морозостійкість рослин ................................................ ................. 20
Практична частина ................................................ ....................................... 28
Висновок ................................................. .................................................. . 29
Список використаної літератури ............................................... ................ 30
 

Анотація

У даній курсовій роботі на тему: «Загартовування рослин» були розглянуті питання про сутність загартовування та її фази, загартовуванні насіння, загартовування розсади, реакції адаптації кореневих систем, холодостійкості рослин, морозостійкості рослин і був проведений експеримент по гартуванню рослин. Курсова робота виконана 30 сторінок, конкретизує і доповнюють зміст фотографії.

Введення

Загартовування - це процес, в результаті якого підвищується здатність рослин переносити несприятливі фактори зовнішнього середовища.
Проводиться перед висадкою розсади, вирощеної в закритому грунті. Досягається воно шляхом зниження поливів і пониження температури повітря. Розсада за час загартовування стає приосадкуватої, міцною і значно легше переносить висадку на нове місце. Минулі загартування рослини зазвичай більш темного забарвлення, на листі характерний наліт.
Один лише приклад. При роботі на дослідному ділянці незагартована розсада капусти гинула при заморожуванні -2 о, а загартована витримувала температуру -5 о. У деяких рослин (наприклад, томатів) холодостійкість від загартування істотно не зростає, але покращується їх приживлюваність в несприятливих умовах.
Однак загартовуванням не слід захоплюватися, тому що воно тягне за собою стійкі необоротні несприятливі зміни в рослинах. Щоб загартування не пошкодила вашій рослині її досить починати за 3-5 днів до висаджування розсади.
Метою даної курсової роботи вивчити, узагальнити і систематизувати теоретичні і практичні відомості про загартовування рослин.
Завдання:
- Проаналізувати літературу з даного питання;
- Узагальнити теоретичні та практичні відомості;
- Провести експеримент.
Дана робота складається з трьох теоретичних і однієї практичної частини. Теоретична частина включає в себе загальний опис процесу загартовування рослин, а також характеристика холодостійкості і морозостійкості рослин.
Для досягнення поставленої мети використовувалися наступні методи: бібліографічний, метод аналізу та синтезу, експеримент і моніторинг.

1. Загартовування рослин

1.1 Сутність загартовування рослин та його фази


Фізіологічна природа процесу загартовування була розкрита завдяки роботам І. І. Туманова та його школи.
Загартовування - це оборотне фізіологічне пристосування до несприятливих впливів, що відбувається під впливом певних зовнішніх умов. У результаті процесу загартовування морозостійкість організму різко підвищується. Здатністю до загартовування володіють не всі рослинні організми, вона залежить від виду рослини, його походження. Рослини південного походження взагалі до загартовування не здатні. У рослин північних широт, переживають значне зниження температури, процес загартовування приурочений лише до певних етапів розвитку. Так, для придбання здатність до загартовування деревині рослини повинні закінчити процеси росту. Одночасно повинен відбутися відтік різних речовин із надземних органів у кореневі системи. Якщо протягом літа у деревних рослин процеси зростання не встигли закінчитися, то це може викликати масову загибель рослин взимку. Так, часто зимова загибель викликається літньою посухою. Засуха призупиняє зростання влітку, не дозволяє деревним культурам завершити ростові процеси до осені. У результаті рослини виявляються не здатні пройти процеси загартування і гинуть навіть при невеликих морозах. Рослини, вирощені при невідповідному фотоперіоду, не встигають завершити річний ріст і не здатні до загартовування. Дослідження показали, що ярові злаки в порівнянні з озимими ростуть при більш знижених плюсових температурах, через це в осінній період вони майже не знижують темпів зростання і не здатні до загартовування. Здатність до загартовування втрачається навесні у зв'язку з початком ростових процесів. Таким чином, стійкість рослин до морозу, здатність пройти процеси загартовування тісно пов'язані з різким зниженням темпів зростання, з переходом рослин у покоїться стан.
Показано, що до загартовування здатний лише організм в цілому, за обов'язкової наявності кореневої системи. Будь-яке порушення процесів відтоку (кільцювання) перешкоджає загартовуванню. Роль коренів не зводиться тільки до того, що туди оттекают продукти обміну гормони, що сприяють ростовим процесам. Важливе значення має те, що клітини кореня виробляють речовини, що підвищують стійкість організму проти морозу.
Власне процес загартовування вимагає певного комплексу зовнішніх умов і проходить у дві фази.
Перша фаза загартовування проходить на світлі при кілька знижених плюсових температурах (вдень близько 10 ° С, вночі близько 2 ° С) і помірної вологості. У цю фазу триває подальше уповільнення і навіть повна зупинка ростових процесів. Особливе значення у розвитку стійкості рослин до морозу в цю фазу має накопичення сахарози і деяких інших олігосахаров. Показано, що накопичуються в процесі заколювання цукру локалізуються в різних частинах клітини: у клітинному соку, цитоплазмі, органелах (особливо хлоропластах). Завдяки такому розподілу частина цукрів міцно утримується у клітинах.
Вплив цукрів на підвищення морозостійкості рослин багатосторонньо. Накопичуючись в клітинах, цукру підвищують осмотичний тиск. Чим вище концентрація розчину, тим нижче його точка замерзання, тому накопичення цукрів оберігає від замерзання велику кількість води, отже, помітно зменшує кількість що утворюється льоду. Накопичення цукрів стабілізує клітинні структури, зокрема хлоропласти, завдяки чому вони продовжують функціонувати.
Є дані, що при накопиченні цукрів процес фотофос-форілірованія продовжується навіть при негативних температурах. Особливе значення має захисний вплив цукрів на білки, зосереджені в поверхневих мембранах клітини. Умови, необхідні для проходження першої фази загартовування, знижена плюсувати температура і достатня кількість світла сприяють накопиченню цукрів. У цих умовах утворення цукрів у процесі фотосинтезу йде з достатньою інтенсивністю. Разом з тим знижена температура скорочує їх витрату як в процесі дихання, так і в процесах росту. Більш морозостійкі види і сорти характеризуються більшою здатністю до накопичення. цукрів саме при зниженій температурі. Захисна дія цукрів виявляється тільки в тому випадку, якщо воно відбувається при одночасному зниженні температури і помірної вологості. У першу фазу загартовування відбувається зменшення вмісту вільної води. Саме тому зайва вологість грунту (дощова осінь) перешкоджає проходженню процесу загартовування. Чим менше в клітинах і тканинах вміст води, тим менше утворюється льоду і тим менше небезпека ушкодження. До кінця першої фази загартовування клітини рослин переходять в покоїться стан. Відбувається процес відокремлення цитоплазми, що, у свою чергу, знижує можливість її ушкодження утворюються в межклетниках кристалами льоду. У цю фазу починається також перебудова процесів обміну речовин. Особливо інтенсивно ця перебудова відбувається у період другої фази загартовування.
Друга фаза загартовування протікає при подальшому зниженні температури (близько 0 ° С) і не вимагає світла. У зв'язку з цим для трав'янистих рослин вона може протікати і під снігом. Протягом другої фази відбувається перебудова білків цитоплазми. Відбувається новоутворення специфічних білків. У відносно великих кількостях накопичуються водорозчинні білки, що відрізняються менш великими молекулами, але більшою стійкістю до зневоднення.
Важливе значення має зміна міжмолекулярних зв'язків білків цитоплазми. При зневодненні, що відбувається під впливом льодоутворення, відбувається зближення білкових молекул. Зв'язки між ними рвуться і не відновлюються в колишньому вигляді через занадто сильного зближення в деформації білкових молекул. У зв'язку з цим велике значення має наявність сульфгідрильних і інших гідрофільних угруповань, які сприяють утриманню води перешкоджають зближенню молекул білка. Встановлено паралелізм між змістом сульфгідрильних груп і морозостійкістю.
У результаті зміни властивостей білків, міжмолекулярних зв'язний між ними поступове зневоднення призводить до того, що в процесі загартовування цитоплазма переходить із стану золя в гель. Перебудова цитоплазми сприяє збільшенню її проникності для води. Завдяки більш швидкому відтоку води зменшується небезпека внутрішньоклітинного льодоутворення.
Не для всіх рослин необхідно протікання процесів загартовування у дві фази. У деревних рослин, що володіють достатньою кількістю цукрів, відразу протікають зміни, відповідні другій фазі загартовування.
Таким чином, у процесі загартовування виникає морозостійкість, яка визначається низкою змін. У загартованих рослин завдяки високій концентрації клітинного соку, зменшення вмісту води кристали льоду утворюються не в клітці, а в межклетниках. Кількість утворився льоду в межклетниках у загартованих рослині також значно менше. Зміна властивостей білків цитоплазми призводить до того, що вони стають більш стійкими до зневоднення. Накопичення цукрів чинить додатковий захисний вплив. Цитоплазма загартованих рослин більш стійка і до механічного тиску. При загартовуванні відбуваються оборотні фізіологічні зміни. Підвищення температури навесні супроводжується протилежними змінами - відбувається процес загартовування рослин. Тому навесні рослини часто гинуть навіть від невеликих заморозків.
Підвищення морозостійкості рослин має велике практичне значення. Для оберігання рослин від пошкодження морозом важливо правильно організувати їх харчування в осінній період. Посилення фосфорного живлення підвищує стійкість рослин до морозу, тоді як азотні добрива, сприяючи процесам зростання, роблять рослини більш чутливими.

1.2 Гарт насіння


З цією метою насіння помідорів і огірків попередньо намочують до повного набухання, а потім набрякле насіння щодня витримують 6-8 годин в теплі (кімнатна температура) і 16-18 годин на холоді (в холодильнику при -2-3 ° або в снігу). Насіння гартують до початку їх масового проростання (8-12 діб). Для помідорів хороші результати дає промороження набряклих (але не пророслих!) Насіння протягом 3 діб при -3 °.
Терміну висіву насіння. Моркву, петрушку, салат, шпинат, цибулю можна висівати під зиму, перед настанням постійних морозів. Подзимних посіви прискорюють поява сходів. Навесні ці культури висівають рано, незабаром після сходу снігу. Буряк сіяють на 5-7 днів пізніше моркви. Скоростиглі культури - ріпу, редис, салат, шпинат - висівають по 3 - 4 рази за літо. Однак необхідно враховувати, що ріпа, редис і скоростиглі сорти редьки при пізніше весняному і червневому сівбі в суху погоду дуже швидко стрелкуют.
Однією з найбільш цінних овочевих культур є томат. Вона отримала широке поширення завдяки високим поживним властивостям плодів, вмісту в них вітамінів, мінеральних солей і органічних кислот. Використовуються як в свіжому, так і в переробленому вигляді. Рослини вимогливі до тепла, світла, вологи. Кращі грунти для помідорів - легкі, добре прогріваються сонцем чорноземи. У місцевих умовах помідори вирощують переважно розсадним способом. Існує величезна кількість ранніх, середніх і пізніх сортів. У нашій зоні кращими ранньостиглі сорти є: Волгоградський скоростиглий 323, Агата, Білий налив 241, Невський; середньостиглий - Колгоспний 34, Перемога, Тамбовський урожайний; пізніми - Волгоградський 5 / 95, Новинка Придністров'я, Совєтський. Кращі сорти для закритого грунту - Український тепличний, Ленінградський осінній, Тепличний 200. Для присадибних ділянок краще співвідношення сортів (у%): ранні - 40%, середні-30%, пізні - 30%.
Для того щоб рослини краще протистояли весняним поверненнях холодів, рекомендується набрякле насіння гартувати за допомогою низьких температур. Для цього можна загорнути їх у мішковину і закопати на 3-4 години в сніг. Потім занести в тепле приміщення і прогріти. Ця операція повторюється кілька разів протягом 2-3 діб.
Кращими строками сівби насіння на розсаду в місцевих умовах вважається 1-5 березня. Для проростання насіння необхідна температура +20 ... +22 °. З появою сходів температуру на 2-3 дні знижують до +10 ... + 15 ° вдень і +6 ... + 8 ° - вночі. Такий прийом охороняє розсаду від витягування і створює умови для гарного розвитку кореневої системи.
Найбільш сприятлива температура для росту, розвитку і плодоношення помідорів + 22 ... + 25 ° вдень і + 16 ... + 18 ° - вночі. Нічна температура не повинна опускатися нижче +12 °, так як в цьому випадку рослини припиняють цвітіння, а при +10 ° і нижче - припиняється і зростання. Особливо небезпечна знижена температура (+ 8 ° і нижче) у період бутонізації та цвітіння, коли в рослин змінюється обмін речовин.
Помідори негативно реагують і на температуру вище + 30 °. Якщо така температура тримається тривалий час, квіти обпадають, листя скручуються, з'являються опіки на плодах.
Помідори дуже вимогливі до води, особливо в період утворення бутонів і зав'язей. При нестачі вологи в грунті різко знижується врожай, а при різкій зміні посушливого періоду вологі помідори розтріскуються. Разом з тим, помідори не виносять і близького розташування грунтових вод. Це веде до сильного розростання вегетативної маси і запізнювання дозрівання врожаю. Погано переносять помідори і високу вологість повітря, тривалу дощову погоду. У цьому випадку рослини можуть захворіти фітофторозом і бурою плямистістю. Краща вологість повітря для помідорів - 45-60%, грунту - 70-80% польової вологоємності.
Помідори уражаються однаковими хворобами з перцями, баклажанами, картоплею, тютюном. Тому їх не можна вирощувати по сусідству з картоплею, тим більше висаджувати на ділянках, де вони вирощувалися раніше протягом трьох-чотирьох останніх років.
Пророщені, замочені і загартовані насіння висівають на розсаду з розрахунку 2 г на 1 м2, глибина їх закладення в грунт - 1 см. Після посіву грунт утрамбовують і присипають сумішшю дернової землі та піску (у співвідношенні 1:1), потім проводять полив слабким розчином марганцевокислого калію (1 г на 10 л води) з метою дезінфекції грунтів у парнику або теплиці. Догляд за розсадою полягає в строгому дотриманні температурного режиму, провітрюванні споруд захищеного грунту, а також поливі рослин у міру необхідності. Висів насіння на розсаду проводять за термінами, в залежності від сорту: ранні сорти - першими, потім, у міру появи сходів, - середні і, нарешті, пізні сорти. Якщо розсада вирощується не в торфоперегнійних горщиках, то з 15-18 березня проводять пікірування сіянців, розміщуючи їх після цього на відстані 8-10 см в рядку один від одного. Міжряддя - 15 см. За два тижні до основної висадки в грунт проводять загартовування розсади, знімаючи рами або відкриваючи стінки теплиць в денні години, а потім - і в нічні. При цьому слід уважно стежити за прогнозом добової температури, щоб нічні похолодання не викликали загибель розсади. Під час висадки в грунт розсада всіх сортів помідорів повинна досягати висоти 25 см, мати добре розвинене листя, закладені 1-2 кисті квіткових бутонів, товщину основного стебла - 5-6 мм і, природно, розвинену кореневу систему, що досягається рясним поливом за 5 - 6 днів до посадки. Обробляти розсаду помідорів препаратом ТУР городникам недоцільно, оскільки це позначається на термінах врожаю і його якості. Набагато ефективніше правильно дотримуватися рекомендований температурний режим, вологість грунту і повітря. 45-денну розсаду в місцевих умовах висаджують на постійне місце в першій декаді травня, але можна це зробити і в кінці квітня, якщо є тверда впевненість, що їй не зашкодять нічні заморозки.
Зазвичай в городах розсаду висаджують з відстанню між рядами 50-70 см, у ряду - 30-35 см. Садять рослини під лопату, попередньо поливши сформовані заздалегідь лунки. Після посадки щільно обжимають грунт навколо рослин і знову рясно поливають. Садити помідори краще в другій половині дня. Догляд за рослинами полягає в систематичному розпушуванні міжрядь на глибину 7-12 см. При цьому навколо рослин залишається захисна зона радіусом 5-6 см. Розсаду за сезон підгортають 2-3 рази: в перший раз - через два тижні після посадки (це викликає додатковий ріст коренів), вдруге-через два тижні після першого і втретє - через два тижні після другого підгортання. Поливати рослини необхідно протягом усієї вегетації, але слід також уникати і надмірного зволоження грунту. Зазвичай перший рясний полив проводять під час цвітіння перших кистей, тобто через 5-10 днів після посадки; вдруге - в період утворення і наливу плодів; наступні поливи проводять залежно від погодних умов, не допускаючи сильного обсихання грунту. Після кожного поливу (на наступний день) проводять розпушування. Воду при поливі слід подавати під корінь, уникаючи сильного напору струменя. Витрата води на легких супіщаних грунтах - 50-60 літрів на 1 м 2, на важких грунтах - 80 літрів, а при поливі в лунки - 2 літра на одну рослину за полив.
У місцевих умовах пасинкування і прищіпку рослин помідорів зазвичай не проводять, але окремі овочівники виконують ці агроприйоми, домагаючись більш високих врожаїв.
Найбільш важливим насінин при вирощуванні помідорів є підживлення висаджених рослин, особливо фосфорно-калійними добривами. У перший раз підгодівлю проводять через два тижні після посадки розсади у відкритий грунт (10 г аміачної селітри, 15 г суперфосфату і 15 г хлористого калію на 1 м 2). Вдруге дози фосфорних і калійних добрив збільшують в 1,5 рази. Можна проводити підживлення та органічними добривами (коров'як, курячий послід). Хорошим добривом для помідорів служить деревна зола, внесена під перекопування грунту (100 г на 1 м 2).
Щоб створити кращі умови для розміщення рослин і знизити ураженість їх хворобами, помідори підв'язують до кілків або натягнутою уздовж рядів дроті. Кілки ставлять з північної сторони на відстані 7-10 см від основного стебла. Рослини до кілків прикріплюють в три прийоми. У перший раз це роблять відразу після посадки розсади - стебла вісімкою підв'язують шпагатом близько першого аркуша. Потім, у міру росту рослин, їх підв'язують над другою і третьою китицями. При шпалерної культурі кілки розміщують через 4-5 м і натягують між ними дріт.
Для попередження рослин від захворювання фітофторою, в залежності від погодних умов, помідори обприскують 0,5% розчином хлорокиси міді або 1% розчином бордоської рідини. Для цього 100 грамів негашеного вапна заливають в окремому посуді 5 літрами води; в іншій (скляній) посуді розчиняють 100 грамів мідного купоросу (теж на 5 літрів води). Потім розчин мідного купоросу при постійному помішуванні вливають у вапняний. Обприскування рослин бордоської рідиною дуже ефективно в дощові роки.
Дуже важливо вчасно забрати з вегетуючих рослин родлівие плоди, що з'являються в першій кисті, так як вони затримують зростання інших.
Плоди з рослин збирають у міру достигання. Дуже «ажіо не упустити терміни остаточної збирання - плоди слід зняти до того, як температура повітря опуститься нижче + 7 ... + 8 °.

1.3 Загартовування розсади


За півтора-два тижні до передбачуваного терміну висадки розсаду починають гартувати сонцем і вітром, тобто поступово пристосовують до більш суворих умов життя у відкритому грунті. Загартовування викликає додатковий ріст коріння, збільшує концентрацію клітинного соку, вміст сухих речовин, цукрів, аскорбінової кислоти, зменшує транспірацію, покращує архітектоніку розсади. Все це сприяє кращій адаптації рослин до умов відкритого грунту, і збільшення раннього і загального врожаю томатів.
Розсаду для загартовування починають виносити на відкрите повітря спочатку на пів години в день, потім поступово час гарту збільшують до цілого світлового дня. У крайньому випадку, світлове загартовування можна вести і при зниженій температурі, але не нижче 8 градусів. Якщо виникають труднощі із загартовуванням вдень, то загартовування вітром може вестися і вночі, але при температурі не нижче 2-3 градусів тепла.
При загартовуванні розсади в теплицях встановлюють температуру, вологість віз духу і грунту, що наближаються до режиму відкритого грунту. Причому, роблять це поступово, використовуючи штучні віз задушливі потоки за допомогою вентиляторів, створюючи швидкість руху повітря у верхівок рослин близько 1,5 м / с. Парники для загартування розсади вдень просто відкривають.
Крім гарту вегетативної частини рас сади, треба провести загартування та їх корені вої системи. У теплицях і парниках, за два тижні до передбачуваного терміну вибірки розсади, поливи різко знижують, а за не ділю до висадки припиняють повністю. Це значно підвищує холодостійкість рослин.
Якщо погода сприяє, то загартування можна починати й раніше.
При вирощуванні розсади на балконах і лоджіях повітряне загартування можна вести за допомогою кімнатного вентилятора або пилососа, а ось із сонячною загартуванням - складніше. Справа в тому, що скло не пропускає потрібні для загартування ультрафіолетові промені. Тому рами необхідно тримати відкритими навіть за несприятливих погодних умовах і рослини зрушити там так, щоб вони мали можливість отримувати прямі сонячні промені. Можна на період гарту замість стекол встановити поліетиленову плівку, яка пропускає ультрафіолетові промені.
При вирощуванні розсади у теплиці, на балконі і лоджії певні труднощі виникають із підтриманням необхідної вологості повітря, яка повинна бути в межах 60-65 відсотків. Замір ведуть спеціальним вологоміром, який зазвичай вмонтований у вимірювач атмосферного тиску (барометр). Регулюють вологість повітря за рахунок повітрообміну з зовнішнім повітрям, використовуючи вентилятор або пилосос. Справа в тому, що надлишок вологи в повітрі, як і в грунті, веде до надмірного росту розсади.
За кілька днів до висадки розсаду підгодовують, обробляють стимуляторами росту та фунгіцидами.
Для підживлення розсади в 10л води розчиняють 10г карбаміду, 40г суперфосфату, 30 г сірчанокислого калію і підгодовують цим розчином 1-1,5 кв.м площі, зайнятої розсадою. Відразу ж після підгодівлі рослини поливають, щоб змити з листя залишки добрив. Розчин мікродобрив додають безпосередньо в розчин макроудобреній.
При появі перших бутонів розсаду бажано обприскати відповідним стимулятором, з яких зараз найбільш доступний «Гумат», при обробці яким забезпечується рясне цвітіння, збільшується розмір і прискорюється дозрівання плодів, підвищується врожай. Повторне обприскування проводять через 10 днів. Для обприскування пів чайної ложки (1,5 г) порошку «гумату» розчиняють у невеликій кількості теплої нежорсткої води і об'єм доводять до 10л. Корисно, якщо передпосадкової підгодівлю макро-та мікродобривами вести, приготувавши їх на розчині «гумату».

1.4 Реакція адаптації кореневих систем, впливаючи на них температурами загартовування


Адаптація рослин до різних несприятливих факторів, в тому числі і до низьких температур, пов'язана з їх переходом у якісно новий стан стресу. При переході в цей стан рослині властиво сильне гальмування зростання. Тим самим, при температурах загартовування коріння рослин мають властивість швидко рости і тому не набувають стійкості до низьких температур. Якщо коріння трав'янистих рослин (гемікріптофіти) не пристосовуються і відморожуються, то такі рослини втрачають особливо багато енергетичних ресурсів і тому не відновлюються. Також бачимо, що не пристосувалися й інтенсивно зростаючі коріння не тільки самі не набувають стійкості до низьких негативних температур, але і можуть забирати речовини в інших частин рослини, і таким чином зменшувати їх стійкість. Мета досліджень - з'ясувати, як відбувається реакція адаптацій до низьких температур за параметрами росту коренів і їх клітин у плевела багатоквіткового, пажитниці багаторічної, костриці луговий і. Ці дані були отримані при вирощуванні рослин в гідропонних системі. За допомогою морфофізіологічних досліджень росту у вегетаційний режимі і в режимах загартовування оцінені такі параметри: співвідношення між відносними швидкостями росту пагонів і коренів, швидкість лінійного росту придаткових коренів. За допомогою цитологічних досліджень лінійного росту коренів у різних режимах загартовування встановлені параметри, що визначають лінійний ріст коренів: швидкість ділення клітин, відносна швидкість розтягування клітин, середня довжина повністю виросла кореневої клітини кори.
Результати досліджень показують, що при температурі +20 ° С коефіцієнт для всіх досліджених видів рослин відрізнявся незначно і наближався до одиниці. Значить, при оптимальній температурі зростання пагонам і коріння властивий схожий зростання і схожа інтенсивність використання асимілятів. При зниженні ж температури до +8 ° С коефіцієнт в овсяниці луговий знизився більше, ніж у полови і це показує, що ріст пагонів та інтенсивність використання асимілятів були нижчі в порівнянні з корінням. Це показує неповний ріст пагонів в овсяниці луговий за наявними температурним можливостям зростання і кількості асимілятів, отриманих при фотосинтезі, і дозволяє думати, що ріст пагонів сповільнюється за допомогою ендогенного блокування. Таке блокування показує, що пагони овсяниці при температурі +8 ° С вже знаходяться в стані стресу. Властивість пагонів перейти у стан стресу при більш високій температурі, ніж це роблять коріння, має визначити їх стійкість при дуже мінливих температурах, які характерні на поверхні землі. З іншого боку, блокування росту пагонів пов'язана з напрямком ресурсів у зимуючі і більше охоронювані підземні частини - коріння, тобто по відношенню до теплового режиму в стабільнішу підземну обстановку. Можна відзначити, що в процесі загартовування рослин при температурі +8 ° С у всіх досліджених видів трав лінійне зростання придаткових коренів і його характеризують цитологічні параметри сильно не відрізнялися. Це показує, що у коренях досліджених видів рослин відбуваються однакові, щоб забезпечити зростання процеси, які значних якісних відмінностей не мають, і коріння цих рослин при температурі +8 ° С не знаходяться в стані стресу.
При зниженні температури з +8 ° С до 0 ° С для овсяниці луговий характерно збільшення коефіцієнта, тобто ріст коренів і пагонів, а також інтенсивність використання асимілятів в цих частинах стає схожою. Ця схожість визначена тим, що в овсяниці луговий набагато більше, ніж у інших досліджуваних трав знизився зростання придаткових коренів, тобто блокувався зростання не тільки пагонів, але і коріння. Цитологічні дослідження показують, що при зниженні температури від +8 ° С до +2 ° С ріст коренів в овсяниці луговий знизився набагато більше, ніж у інших видів, з-за сильного зменшення швидкості ділення клітин. У овсяниці луговий цей показник знизився в 8 разів, а у плевела багатоквіткового і кукіль багаторічного - в 3,2 рази. Це показує, що в меристемі овсяниці луговий відбуваються якісні зміни і при температурі +2 ° С коріння вже знаходяться в стані стресу. Реакція зони розтягування на загартовування зовсім інша. Відносна швидкість розтягування клітин, при зниженні температури для всіх досліджених видів знизилася однаково, але клітини зросли до майже такої ж довжини, як і при температурі +8 ° С. Мабуть, низькі температури не змінили клітинної програми розтягування, а тільки зробили розтягнення більш повільним. З іншого боку, в окремих рослин овсяниці луговий коріння при температурі +2 ° С утворюють укорочені і округлені клітини. Це явище вимагає подальших досліджень. У коренів овсяниці луговий і меристем, що знаходяться в стресових станів, стійкість до низьких температур повинна значно збільшитися. Стан стресу коренів повинно впливати на кращу виживаність овсяниці луговий при низьких температурах і їх більш ранню порівняно з полови весняну регенерацію (це підтверджують спостереження селекціонерів та помічена ними різниця при відростанні цих рослин). Пристосувалися коріння овсяниці луговий і їх меристеми НЕ обморажіваются і залишаються життєздатними, а перебувають у них резервні речовини і їх функції не змінилися. Це дозволяє рослинам рано і швидко регенерувати навесні. Не пристосувалися коріння плевела обморажіваются набагато більше і рослинам навесні набагато важче регенерувати. Стан коренів може впливати на стійкість пагонів до холоду. У коренів, які перебувають у стані стресу, блокується їх зростання, тому використовується набагато менше ресурсів. Це позитивно впливає на стійкість пагонів до холоду.
Овсяниця лугова має більш низьку кормову цінність, ніж полови. З метою зменшити цей недолік вівсяниця схрещувалися з полови. Постає питання: чи показують гібриди овсяниці луговий і кукіль багатоквіткового достатню адаптаційну реакцію, коли температура сигналізує про прийдешні зими? Як показують дослідження вчених, ці гібриди за швидкістю росту рослини при режимах загартовування більш близькі до полови багатоквіткового, але їх коефіцієнт К знизився і зайняв середнє положення між овсяницею луговий і кукіль багатоквіткове. Тому можна говорити, що швидке зростання успадкований від плевела багатоквіткового, а напрям асимілятів в коріння більше, ніж у плевела і частково отримано від овсяниці луговий. Так що гібриди об'єднують обидві ознаки, що зумовлює велику масу коренів, ніж у батьківських видів. Маючи велику масу коренів, має кращу можливість відновитися навесні, особливо якщо частина коренів пошкодив холод. За лінійним зростанню придаткових коренів і його характеризує параметрами в режимі загартовування займає проміжне стан, ближче до полови багатоквіткове. Метод флуоресцентного диференціального фарбування хромосом показав, що більшу частину геному складає геном плевела багатоквіткового, а генетичний матеріал овсяниці луговий в подальших поколіннях частково елімінується. Тому можна говорити, що у більша частина визначають зростання генів успадкована від плевела. Саме вони вирішують, що зростання   і її реакція на низьку температуру більше схожі на пажитниці, ніж на реакцію овсяниці. Спостерігаючи це, можна стверджувати, що, яка більш стійка до холоду, ніж плевел, також має кращі в порівнянні з ним характеристики росту.
Чи знаходяться коріння в стані стресу, можна легко зрозуміти, оглядаючи макроскопічну величину - зону розтягнення коренів. Встановлено, що при зниженні температури з +8 ° С до +2 ° С довжина зони розтягування, як у пажитниці, так і у, майже не змінюється, а в овсяниці луговий зона розтягування значно коротшає і стає набагато менше, ніж у плевела і. При зниженні температури довжина повністю виросла клітини майже не змінюється, і довжина зони розтягування коренів стає прямо пропорційна швидкості ділення клітин і назад пропорційна відносної швидкості розтягування клітин. При зниженні температури від +8 ° С до +2 ° С в овсяниці луговий відносна швидкість розтягування клітин зменшується порівняно незначно (зниження розтягування пов'язане з температурою), а зменшення швидкості ділення клітин є досить великим і обумовлюється не тільки фізико-хімічним впливом низької температури, але і якісною реакцією меристеми на цей стрессор. Таким чином, значне зниження швидкості ділення клітин, що проявляється у меристематичних клітин коренів овсяниці луговий в стані стресу, обумовлює укорочення зони розтягування коренів. В інших досліджених видів зменшення і відбувається тільки через пряме впливу низької температури, тому зміни обох показників є рівноцінними і компенсують один одного, тому довжина зони розтягування майже не змінюється. Так що укорочення зони розтягування є одним із маркерів стресового стану. Навіть не проводячи цітілогіческого аналізу, а лише користуючись макроскопічними параметром - довжиною зони розтягування, можна встановити, чи знаходиться рослина в стані стресу і адаптується воно. Треба відзначити і практичну користь цього чинника. Знаходження такого легко спостережуваного ознаки, що показує змінене біологічний стан рослини, є наочно корисним при роботі з селекційним матеріалом трав'янистих рослин. Саме оцінка зони розтягування дозволила б селекціонерам прогнозувати стійкість до холоду початкового селекційного матеріалу багаторічних трав.

2. Холодостійкість рослин

Стійкість рослин до низьких температур підрозділяють на холодостійкість і морозостійкість. Під холодостійкістю розуміють здатність рослин переносити позитивні температури трохи вище Про 0С. Холодостійкість властива рослинам помірної смуги (ячмінь, овес, льон, вика та ін.) Тропічні та субтропічні рослини пошкоджуються і відмирають при температурах від 0 до 10 0С (кава, бавовник, огірок і ін.) Для більшості ж сільськогосподарських рослин низькі позитивні температури негубітельни. Пов'язано це з тим, що при охолодженні ферментативний апарат рослин не засмучується, не знижується стійкість до грибних захворювань і взагалі не відбувається помітних пошкоджень рослин.
Ступінь холодостійкості різних рослин неоднакова. Багато рослини південних широт пошкоджуються холодом. При температурі 3 ° С пошкоджуються огірок, бавовник, квасоля, кукурудза, баклажан. Стійкість до холоду у сортів різна. Для характеристики холодостійкості рослин використовують поняття температурний мінімум, при якому зростання рослин припиняється. Для великої групи сільськогосподарських рослин його величина становить 4 ° С. Однак багато рослин мають більш високе значення температурного мінімуму і відповідно вони менш стійкі до впливу холоду.
Накопичення зеленої маси кукурудзою не відбувається при температурі нижче 10 оС. Стійкість рослин до холоду залежить від періоду онтогенезу. Різні органи рослин також розрізняються по стійкості до холоду. Так, квітки рослин більш чутливі, ніж плоди і листя, а листя і коріння чутливіші стебел. Найбільш холодостійких є рослини раннього строку сівби.
Для порівняння розглянемо особливості проростання малостійкі до холоду кукурудзи. При температурі 18-20 оС сходи у кукурудзи з'являються на 4-й день, а при 10-12 "С - тільки на 12-й день. Про холодостійкості рослин побічно можна судити за показником суми біологічних температур. Чим менше ця величина, тим швидше рослини дозрівають і тим вище їх стійкість до холоду. Показники суми біологічних температур відповідають скоростиглості рослин: дуже ранньостиглі мають суму біологічних температур 1200 оС, ранньостиглі - 1200-1600, среднераннеспелие - 1600 - 2200, середньостиглі - 2200 - 2800, среднепозднеспелие - 2800 - 3400 , пізньостиглі - 3400 - 4000 о С.
Фізіолого-біохімічні зміни у теплолюбних рослин при знижених позитивних температурах.
Пошкодження рослин холодом супроводжується втратою ними тургору і зміною забарвлення (через руйнування хлорофілу), що є наслідком порушення транспорту води до транспірірующім органам. Крім того, спостерігаються значні порушення фізіологічних функцій, які пов'язані з порушенням обміну нуклеїнових кислот і білків. Порушується ланцюг ДНК -> РНК -> білок -> ознака.
У деяких видів рослин спостерігаються посилення розпаду білків і накопичення в тканинах розчинних форм азоту. Через зміну структури мітохондрій і пластид аеробне дихання і фотосинтез знижуються. Деградація хлоропластів, руйнування нормальної структури пігментно-ліпідного комплексу призводять до придушення функції запасання енергії цими органоидами, що сприяє порушенню енергетичного обміну рослини в цілому. Основною причиною пошкоджуючого дії низької температури на теплолюбні рослини є порушення функціональної активності мембран через перехід насичених жирних кислот з рідкокристалічного стану в стан гелю, а також загальні зміни процесів обміну речовин. Процеси розпаду переважають над процесами синтезу, відбуваються порушення проникності цитоплазми (підвищення її в'язкості), зміни в системі колоїдів, знижується (пада-
ет) осьової градієнт потенціалів спокою (ПП), активний транспорт речовин проти електрохімічного градієнта.
Зміна проникності мембран призводить до того, що порушуються надходження і транспорт речовин у рослини й відтік асимілятів, токсичних речовин з клітин. Всі ці зміни суттєво знижують життєздатність рослин і можуть призвести до їх загибелі. Крім того, в цих умовах рослини більш схильні до дії хвороб і шкідників, що також призводить до зниження якості та кількості врожаю.
Пристосування рослин до низьких температур позитивним.
У рослин більш холодостійких зазначені порушення виражені значно слабше і не супроводжуються загибеллю рослини. Стійкість до низьких температур - генетично детермінований ознака. Зміна рівня фізіологічних процесів і функцій при дії низьких позитивних температур може служити діагностичним показником при порівняльній оцінці холодостійкості рослин (видів, сортів). Холодостійкість рослин визначається здатністю рослин зберігати нормальну структуру цитоплазми, змінювати обмін речовин в період охолодження і подальшого підвищення температури на досить високому рівні.
Для оцінки холодостійкості рослин використовують різні методи діагностики (прямі і непрямі). Це холодний метод пророщування насіння, надранні посіви в сиру і непрогрітому грунт, облік інтенсивності появи сходів, темпів зростання, накопичення маси, вміст хлорофілу, співвідношення кількості електролітів у надземної і підземної частинах рослини, оцінка мінливості ізоферментного складу та ін
1. Мінімальні температури росту вегетативних та генеративних органів різних рослин, о С
Способи підвищення холодостійкості деяких рослин.
Холодостійкість деяких теплолюбних рослин можна підвищити загартовуванням проростаючого насіння і розсади, яке стимулює захисно-пристосувальну перебудову метаболізму рослин. Наклюнувшіеся насіння або розсаду теплолюбних культур (огірок, томат, диня і ін) протягом декількох діб (до місяця) витримують при чергуються (через 12 год) змінних температурах: від 0 до 5 ° С і при 15-20 оС. Холодостійкість ряду рослин підвищується при замочуванні насіння в 0,25%-них розчинах мікроелементів.
Підвищити холодостійкість рослин можна щепленням теплолюбних рослин (кавун, диня) на більш холодостійких підщепи (гарбуз). Позитивний вплив цих прийомів пов'язане зі стабілізацією енергетичного обміну і зміцненням структури клітинних органоїдів у оброблених рослин. У загартованих рослин збільшення в'язкості протоплазми при знижених температурах відбувається повільніше.
Заморозки. Великої шкоди сільському господарству завдають короткочасні або тривалі заморозки, що спостерігалися у весняний та осінній періоди, а в північних широтах і влітку. Заморозки - зниження температури до невеликих негативних величин, можуть бути під час різних фаз розвитку конкретних рослин. Найбільш небезпечні літні заморозки, в період найбільшого росту рослин. Стійкість до заморозків обумовлена ​​видом рослини, фазою його розвитку, фізіологічним станом, умовами мінерального живлення, зволоженістю, інтенсивністю і тривалістю заморозків, погодними умовами, попередніми заморозків.
Найбільш стійкі до заморозків рослини раннього строку посіву (ярі хліба, зернобобові культури), здатні витримувати в ранні фази онтогенезу короткочасні весняні заморозки до -7 ...- 10 оС. Рослини пізнього строку посіву розвиваються повільніше і не завжди встигають підготуватися до низьких температур. Коренеплоди, більшість олійних культур, льон, коноплі переносять зниження температури до -5 ...- 8 ° С, соя, картопля, сорго, кукурудза - до -2 ...- 3, бавовна-до -1,5 ... -2, баштанні культури - до -0,5 ...- 1,5 о С.
Істотну роль у стійкості до заморозків грає фаза розвитку рослин. Особливо небезпечні заморозки у фазі цвітіння - початок плодоношення. Ярові хліба у фазі сходів переносять заморозки до -7 ...- 8 оС, у фазі виходу в трубку до -3, а в фазі цвітіння - тільки 1-2 оС. Стійкість рослин залежить від освіти при заморозках льоду в клітинах і межклеточніках. Якщо лід не утворюється, то ймовірність відновлення рослиною нормального перебігу функцій зростає. Тому першочергове значення має можливість швидкого транспорту вільної води з клітин в межклеточнікі, що визначається
високою проникністю мембран в умовах заморозків. У стійких до заморозків культур при зниженні температур у складі ліпідів клітинних мембран збільшується вміст ненасичених жирних кислот, що знижують температуру фазового переходу ліпідів з рідкокристалічного стану в гель до рівня Про оС. У нестійких рослин цей перехід має місце при температурах вище О ° С. З метою максимального зниження пошкодження рослин заморозками необхідно проводити посів їх в оптимальні терміни, використовувати розсаду овочевих та квіткових культур. Захищають від заморозків димові завіси і укриття рослин плівкою, дощування рослин перед заморозками або весняний полив. Для вертикального переміщення повітря близько плодових дерев використовують вентилятори.

3. Морозостійкість рослин

Морозостійкість - здатність рослин переносити температуру нижче О ° С, низькі негативні температури. Морозостійкі рослини здатні запобігати або зменшувати дію низьких негативних температур. Морози в зимовий період з температурою нижче -20 ° С звичайні для значної частини території Росії. Впливу морозів піддаються однорічні, дворічні та багаторічні рослини. Рослини переносять умови зими в різні періоди онтогенезу. У однорічних культур зимують насіння (ярі рослини), раскустівшіеся рослини (озимі), у дворічних і багаторічних - бульби, коренеплоди, цибулини, кореневища, дорослі рослини. Здатність озимих, багаторічних трав'янистих та деревних плодових культур перезимовувати обумовлюється їх досить високою морозостійкістю. Тканини цих рослин можуть замерзати, однак рослини не гинуть. Великий внесок у вивчення фізіологічних основ морозостійкості внесли Н. А. Максимов (1952), Г. А. Самигін (1974), І. І. Туманов (1979) та інші вітчизняні дослідники.
Замерзання рослинних клітин і тканин і що відбуваються при цьому процеси.
Здатність рослин переносити негативні температури визначається спадковою основою даного виду рослин, однак морозостійкість одного і того ж рослини залежить від умов, що передують настання морозів, що впливають на характер льодоутворення. Лід може утворюватися як у протопласті клітини, так і в міжклітинному просторі. Не всяке утворення льоду призводить клітини рослини до загибелі.
Поступове зниження температури зі швидкістю 0,5-1 ° С / год призводить до утворення кристалів льоду насамперед у межклеточніках і спочатку не викликають загибелі клітин. Однак наслідки цього процесу можуть бути згубними для клітини. Утворення льоду в протопласті клітини, як правило, відбувається при швидкому зниженні температури. Відбувається коагуляція білків протоплазми, кристалами утворився в цитозолі льоду пошкоджуються клітинні структури, клітини гинуть. Убиті морозом рослини після відтавання втрачають тургор, з їх м'ясистих тканин витікає вода. Умови і причини вимерзання рослин.
Утворений при повільному промерзанні в межклеточніках і клітинних стінках лід відтягує воду з клітин; клітинний сік стає концентрованою, змінюється рН середовища. Викристалізованих лід діє як сухе повітря, висушуючи клітини і сильно змінюючи їх осмотичні властивості. Крім того, цитоплазма піддається стисненню кристалами льоду. Утворені кристали льоду витісняють повітря з межклеточніков, тому замерзлі листя стають прозорими.
Якщо льоду утворюється трохи і клітини не були механічно пошкоджені його кристалами, то при подальшому відтаванні такі рослини можуть зберегти життєздатність. Так, в листі капусти при температурі -5 ...- 6 оС утворюється певна кількість льоду в межклеточніках. Однак при подальшому повільному відтаванні межклеточнікі заповнюються водою, яка поглинається клітинами, і листя повертаються в нормальний стан.
Однак клітини, тканини і рослини можуть загинути від морозу. Основними причинами загибелі клітин рослин при низьких негативних температурах і льодоутворенні є надмірне зневоднювання клітин або механічний тиск, стиснення клітин кристалами льоду, шкідливу тонкі клітинні структури. Обидва ці фактори можуть діяти одночасно. Летальність дії морозу визначається декількома обставинами. Наслідки впливу низьких негативних температур залежать від оводненості тканин рослини. Насичені водою тканини легко пошкоджуються, сухі ж насіння можуть виносити глибокі низькі температури (до -196 ° С). Низький вміст води охороняє від утворення льоду в рослинах при проморожуванні. Різні рослини, їх клітини мають свій критичний межа зневоднення і стиснення, перевищення якого, а не тільки зниження температури призводить до їх загибелі.
Загибель клітин, тканин і рослин під дією морозів обумовлюється незворотними змінами, що відбуваються в протопласті клітин: його коагуляцією, денатурацією колоїдів протопласта, механічним тиском льоду, що ушкоджує поверхневі структури цитоплазми, кристалами льоду, що порушують мембрани і проникаючими всередину клітини. Шкідливий вплив надає підвищення концентрації і зміна рН клітинного соку, які супроводжують зневоднення клітин.
Дія льоду, особливо при тривалому впливі низьких
температур, подібно з зневодненням клітин за посухи. Ознаками ушкодження клітин морозом є втрата ними тур-гора, інфільтрація межклеточніков водою і вихід іонів з клітин. Вихід іонів К + і Сахаров з клітин, мабуть, пов'язаний з пошкодженням мембранних систем їх активного транспорту. Пошкоджені рослини при перенесенні в тепле місце мають вигляд ошпарених, втрачають тургор, листя швидко буріють і засихають. При відтаванні морожених бульб картоплі, коренеплодів кормової та цукрових буряків вода легко випливає з тканин. Важливо відзначити, що стан переохолодження (без утворення льоду) рослини переносять без шкоди; при тих же температурах, але з утворенням льоду в тканинах рослини гинуть.
Рослини по-різному реагують на утворення льоду в тканинах: бульби картоплі й жоржина швидко гинуть, капуста та цибуля переносять лише помірне промороження, жито й пшениця витримують на рівні вузла кущіння морози до -15 ...- 20 ° С. У стійких до морозу рослин є захисні механізми, в основі яких лежать певні фізико-хімічні зміни. Морозостійкі рослини мають пристосування, що зменшують зневоднення клітин. При зниженні температури в таких рослин відзначаються підвищення вмісту Сахаров та інших речовин, що захищають тканини (кріопротек-тори), це перш за все гідрофільні білки, моно-і олігос-харіди; зниження оводненості клітин; збільшення кількості полярних ліпідів і зниження насиченості їх жірнокіслот-них залишків; збільшення кількості захисних білків.
На ступінь морозостійкості рослин великий вплив мають цукру, регулятори росту та інші речовини, що утворюються в клітинах. У зимуючих рослинах у цитоплазмі накопичуються цукру, а вміст крохмалю знижується. Вплив саха-рів на підвищення морозостійкості рослин багатосторонньо. Накопичення Сахаров оберігає від замерзання великий обсяг внутрішньоклітинної води, помітно зменшує кількість що утворюється льоду.
Сахара захищають білкові сполуки від коагуляції при виморожування; вони утворюють гідрофільні зв'язку з білками цитоплазми, оберігаючи їх від можливої ​​денатурації, підвищують осмотичний тиск і знижують температуру замерзання цитозолю. У результаті накопичення Сахаров зміст прочносвязанной води збільшується, а вільної зменшується. Особливе значення має захисний вплив Сахаров на білки, зосереджені в поверхневих мембранах клітини. Сахара збільшують водоутримуючу здатність колоїдів протоплазми клітин; пов'язана з колоїдами вода у вигляді гідратних оболонок біополімерів при низьких, температурах не замерзає і не транспортується, залишаючись в клітині.
Кріопротекторів є також молекули геміцеллюлоз
(Ксилана, арабіноксілани), що виділяються цитоплазмою в клітинну стінку, обволікаючі зростаючі кристали льоду, що запобігає утворенню великих кристалів, які пошкоджують клітину. Так клітини захищаються як від внутрішньоклітинного льоду, так і від надмірного зневоднення. Значна кількість захисних білків і модифікації молекул ліпідів збільшують структурованість клітин. У більшості рослин зростає синтез водорозчинних білків. Білкові речовини, частково гидролизуя, збільшують вміст вільних амінокислот. У тканинах морозостійких рослин в кінці літа і восени накопичуються в достатній кількості запасні речовини (перш за все цукру), які використовуються навесні при відновленні зростання, забезпечуючи потреби рослин в будівельному матеріалі та енергії. Необхідно також враховувати стійкість рослин до хвороб, ймовірність розвитку яких збільшується при пошкодженні тканин морозом.
Морозостійкість - не постійне властивість рослин. Вона залежить від фізіологічного стану рослин і умов зовнішнього середовища. Рослини, вирощені при відносно низьких позитивних температурах, більш стійкі, ніж вирощені при відносно високих температурах осінніх. Властивість морозостійкості формується в процесі онтогенезу рослини під впливом певних умов середовища відповідно до генотипом рослини, пов'язане з різким зниженням темпів зростання, переходом рослини в стан спокою.
Життєвий цикл розвитку озимих, двуручек, дворічних і багаторічних рослин контролюється сезонним ритмом світлового та температурного періодів. На відміну від ярих однорічних рослин вони починають готуватися до перенесення несприятливих зимових умов з моменту зупинки росту і потім протягом осені під час наступу знижених температур.
Підвищення морозостійкості рослин тісно пов'язане з загартовуванням - поступової підготовкою рослин до дії низьких зимових температур. Загартовування - це оборотна фізіологічна стійкість до несприятливих дій середовища.
Здатністю до загартовування володіють не всі рослини. Рослини південного походження не здатні переносити морози. Здатність до загартовування у деревних і зимуючих трав'янистих рослин північних широт, переживають значне зниження температури в зимовий період, в період літньої вегетації відсутній і виявляється тільки під час настання осінніх знижених температур (якщо рослина до цього часу пройшло необхідний цикл розвитку). Процес загартування приурочений лише до певних етапах розвитку рослин. Для
придбання здатність до загартовування рослини повинні закінчити процеси росту.
Різні органи рослин мають неоднакову здатність до загартовування, наприклад, листя листопадних дерев (яблуня, груша, вишня) не мають здатність до загартовування; квіткові бруньки гартуються гірше, ніж листові. У вегетуючих рослин легко вимерзають зростаючі і не закінчили зростання органи. Витривалість рослин до низьких температур в цей період незначна.
Ефект загартовування може не проявитися, якщо з яких-небудь причин (посуха, пізній посів, посадки та ін) сталася затримка розвитку рослин. Так, якщо протягом літа у плодових рослин процеси росту через літню посуху не встигли закінчитися, то взимку це може призвести до загибелі рослин. Справа в тому, що посуха, припиняючи зростання влітку, не дозволяє рослинам завершити його до осені. Одночасно при загартуванню повинен відбутися відтік різних речовин із надземних органів у підземні зимуючі (кореневі системи, кореневища, цибулини, бульби). З цієї ж причини загартування трав'янистих та деревних рослин погіршує надлишкове азотне живлення, подовжують період зростання до пізньої осені, в результаті рослини не здатні пройти процеси загартування і гинуть навіть при невеликих морозах.
Ярові злаки при озимому посіві в порівнянні з озимими ростуть при більш знижених позитивних температурах, в осінній період майже не знижують темпів зростання і не здатні до загартовування. Велику роль у загартовуванні відіграють умови зовнішнього середовища. Так, на озимих культурах переконливо показана необхідність світла для процесу загартовування. Скорочення фотоперіоду служить для рослин сигналом до припинення росту і стимулом для накопичення інгібіторів у рослинах. Ймовірно, з цих процесів починається формування морозостійкості у рослин.
Рослини, вирощені при невідповідному фотоперіоду, не встигають завершити річний ріст і не здатні до загартовування. Встановлено, що довгий день сприяє утворенню в листках чорної смородини фітогормонів стимуляторів росту, а короткий - накопичення інгібіторів. У природних умовах до загартовування здатний лише організм в цілому, за обов'язкової наявності кореневої системи. Мабуть, у коренях виробляються речовини, що підвищують стійкість рослини до морозу.
Процес загартовування рослин вимагає певного комплексу зовнішніх умов і проходить у дві фази, яким передують уповільнення зростання і перехід рослин у стан спокою. Припинення росту і перехід в стан спокою - необхідні умови проходження першої фази загартовування. Однак саме по собі воно лише трохи підвищує морозостійкість рослини. У трав'янистих рослин перехід в стан спокою відбувається в період першої фази загартовування. У деревних спокій настає на початку осені, до проходження першої фази загартовування.
При переході в стан спокою змінюється баланс фітогормонів: зменшується вміст ауксину і гібереліни і збільшується вміст абсцизової кислоти, яка, ослаблюючи і інгібуючи ростові процеси, обумовлює настання періоду спокою. Тому обробка рослин озимої пшениці, люцерни та інших культур в цей період інгібіторами росту (наприклад, хлор-холінхлорид - ССС або трііодбензойной кислотою) підвищує стійкість рослин до низьких температур.
Перша фаза загартовування проходить на світлі і при низьких позитивних температурах в нічний час (вдень близько 10 ° С, вночі близько 2 ° С), що зупиняють зростання, і помірної вологості грунту. Озимі злаки проходять першу фазу на світлі при середньодобовій температурі 0,5-2 ° С за 6-9 днів, деревні - за 30 днів. У цю фазу триває подальше уповільнення і навіть відбувається повна зупинка ростових процесів.
Світло в цій фазі необхідний не тільки для фотосинтезу, але й підтримки ультраструктур клітини. У таких умовах за рахунок фотосинтезу утворюються цукру, а зниження температури у нічний час значно знижує їх витрати на дихання і процеси росту. У результаті в клітинах рослин накопичуються сахароза, інші олігосахариди, розчинні білки і т. д., в мембранах зростає вміст ненасичених жирних кислот, знижується точка замерзання цитоплазми, відзначається деяке зменшення внутрішньоклітинної води.
Сприятливі умови для проходження першої фази загартовування озимих рослин складаються при сонячній і прохолодною (денна температура до 10 ° С) погоді, що сприяє накопиченню в тканинах рослин вуглеводів та інших захисних речовин. У природних умовах оптимальний термін першої фази загартовування озимих злаків до двох тижнів. За цей час кількість цукрів у рослинах зростає до 70% на суху масу або до 22% на сиру масу, тобто близько змістом Сахаров в коренеплодах кращих сортів цукрових буряків.
Рослини озимої пшениці можна загартувати і в темряві при 2 ° С, якщо їх коріння або вузли кущіння занурити в розчин сахарози. Такі рослини витримують морози до -20 ° С. Накопичуються в процесі загартовування цукру локалізуються в клітинному соку, цитоплазмі, клітинних органелах, особливо в хлоропластах. При загартовуванні рослин високо морозостійкого сорти озимої пшениці при температурі, близькій до О ° С, кількість Сахаров в хлоропластах листків збільшувалася в 2,5 рази, завдяки чому хлоропласти продовжували функціонувати. Підвищення вмісту цукрів у хлоропластах корелює з морозостійкістю рослин.
У хлоропластах містяться ті ж форми цукрів, що і в листі: фруктоза, глюкоза, сахароза, олігосахар. Є дані, що при накопиченні цукрів процес фотофосфорілірованія продовжується навіть при негативних температурах. Більш морозостійкі види і сорти рослин краще накопичують цукор саме при поєднанні зниженої температури і помірної вологості грунту. Справа в тому, що в першій фазі загартовування відбувається зменшення вмісту вільної води, а зайва вологість грунту при дощовій осені ускладнює цей процес, підвищується ймовірність у подальшому освіти внутрішньоклітинного льоду та загибелі рослин.
Метаболічні зміни, що спостерігаються під час першої фази, можуть бути викликані зміною гормонального та енергетичного балансів, що визначає синтез і активацію специфічних ферментів, властивості клітинних мембран загартованих тканин. Накопичується в тканинах Абсцизова кислота збільшує проникність мембран для води, водовіддачу клітин. До кінця першої фази загартовування всі зимуючі рослини переходять у стан спокою. Проте процеси загартування, перебудови процесів обміну речовин тривають.
Друга фаза загартовування не вимагає світла і починається відразу ж після першої фази при температурі трохи нижче Про ° С. Для трав'янистих рослин вона може протікати і під снігом. Триває вона близько двох тижнів при поступовому зниженні температури до -10 ...- 20 ° С і нижче зі швидкістю 2-3 ° С на добу, що призводить до часткової втрати води клітинами, звільнення клітин тканин від надмірного вмісту води або вітрифікації (переходу води до склоподібного стану). Явище вітрифікації води в рослинних клітинах настає при різкому охолодженні (нижче -20 ° С). Стеклообразное рослинна тканина довго зберігає свою життєздатність.
При поступовому зниженні температури в межклеточніках утворюється лід і починають функціонувати механізми, що оберігають підготовлені в першій фазі загартовування рослини від надмірного зневоднення. Нагромаджені в першій фазі загартовування цукру змінюють стійкість біоколлоідов цитоплазми до низьких температур, зростає відносна кількість колоїдно-зв'язаної води.
Друга фаза забезпечує відтік з цитозолю клітин майже всієї води, яка може замерзнути при негативній температурі. При критичних температурах відтік води з клітин значно погіршується, з'являється багато переохолодженої води, яка потім замерзає всередині протопласта і може призвести до загибелі клітин. Отже, чим менше морозостійко рослина, тим повільніше повинна протікати друга фаза загартовування.
Чинними факторами другої фази загартовування являють-
ся зневоднення, що викликає зближення молекул в цитозолі, в'язкість якого відповідно збільшується; низька температура, що зменшує теплове рух молекул в протопласті. В результаті в другій фазі загартовування відбувається перебудова білків цитоплазми, накопичуються низькомолекулярні водорозчинні білки, більш стійкі до зневоднення, синтезуються специфічні білки. Зміст незамерзаючої (пов'язаної) води в тканинах зимостійкою пшениці майже в 3 рази вище в порівнянні з незимостійкі.
Перебудова цитоплазми збільшує проникність її для води, сприяє більш швидкому відтоку води в межклеточнікі, що знижує небезпеку внутрішньоклітинного льодоутворення. При зневодненні, що відбувається під впливом льодоутворення, спостерігаються зближення і деформація білкових молекул, зв'язки між якими можуть рватися і не відновлюються, що згубно для клітини. Очевидно, за таких умов відбувається швидке зміщення структурних частинок по відношенню один до одного, що призводить до руйнування субмикроскопической структури протопласта.
Цитоплазма загартованих рослин більш стійка до механічного тиску. Тому важлива наявність у молекул білків сульфгідрильних і інших гідрофільних угруповань, які сприяють утриманню води, перешкоджають дуже сильного зближення молекул білка. Між вмістом сульфгідрильних груп і морозостійкістю клітин рослин встановлена ​​позитивний зв'язок. Завдяки зміні властивостей молекул білків і міжмолекулярних зв'язків у процесі загартовування поступове зневоднення призводить до переходу цитоплазми зі стану золя в гель.
Перша фаза загартовування підвищує морозостійкість рослин з -5 до -12 ° С, друга збільшує морозостійкість, наприклад, у пшениці до -18 ...- 20 ° С, у жита - до -20 ...- 25 "С. Рослини, перебувають у глибокому органічному спокої, відрізняються здатністю до загартовування і витримують промороження до -195 ° С. Так, чорна смородина після настання стану глибокого спокою і завершення першої фази загартовування переносила охолодження до -253 ° С.
Не у всіх рослин процес загартовування проходить у дві фази. У деревних рослин, що мають у тканинах достатню кількість Сахаров, відразу ж протікають процеси, властиві другій фазі загартовування. Проте не всі рослини здатні до загартовування. Теплолюбні рослини (бавовник, рис, баштанні культури) при тривалому перебуванні при температурах трохи вище О ° С не тільки не стають стійкими, але ще сильніше пошкоджуються або навіть гинуть, тому що в них накопичуються отруйні речовини, які посилюють згубну дію на рослини низьких температур.
У період проходження фаз загартовування формується морозостійкість рослин. Морозостійкість являє собою процес, а не постійне властивість рослин. Процес загартовування звернемо, при цьому морозостійкість рослин знижується. Розвиток процесу загартовування в значній мірі залежить від умов його перебігу. Особливо помітний вплив на морозостійкість надають умови загартовування рослин в осінній період, що визначаються в першу чергу співвідношенням числа ясних днів зі зниженими позитивними температурами вночі і числа похмурих, дощових днів з відносно зближеними високими температурами вдень і вночі. Чим це відношення вище, тим краще умови для гарту.
2. Критичні температури ('С) пошкодження рослин озимої пшениці за різних умов гарту.
У добре загартованих рослин завдяки високій концентрації клітинного соку, пониженому вмісту води утворюється значно менше кристалів льоду, причому не в клітці, а в межклеточніках. Такі рослини гинуть тільки при дуже сильних морозах. При загартовуванні відбуваються оборотні фізіологічні зміни. При нестійкій осінньої та зимової погоди придбана в процесі загартування морозостійкість знижується. Спостерігається тісний зв'язок між морозостійкістю рослин і ростовими процесами. Перехід до стану спокою завжди супроводжується підвищенням стійкості, а від стану спокою до зростання - зниженням. У зв'язку з цим морозостійкість одного і того ж виду рослин досить сильно змінюється протягом року: влітку вона мінімальна (рослини можуть загинути при температурах набагато вищі за ті, які вони витримують взимку), восени збільшується, а в кінці зими та на початку весни знову знижується . Підвищення температури навесні супроводжується протилежними загартовуванню фізіологобіохіміческімі. змінами - відбувається процес загартовування рослин. Навесні рослини часто гинуть навіть від невеликих заморозків.
Основа вирішення цього завдання - селекція морозостійких сортів рослин, добре адаптуються до кліматичних умов даного регіону. Слід ще раз наголосити, що процес загартовування є тимчасову адаптацію цитоплазми, визначальну ступінь стійкості до подальших пошкоджень низькими температурами. Морозостійкість ж формується відповідно до генотипом в процесі онтогенезу під впливом певних умов зовнішнього середовища і пов'язана з настанням періоду спокою, його глибиною і тривалістю.

Практична частина

Метою проведеного мною експерименту є простежити за впливом процесу загартовування на фізіологічні характеристики стану рослин, а також за їх стійкістю до цього процеси. У даній роботі для вирощування і загартовування розсади бралися томати сорту Кардинал. Насіння були замочені 9 березня за температурі 20-22 градуса в кількості 48 штук. Потім проросле насіння були посаджені в дерев'яному ящику розміром 35 на 20 см. Для цього використовувався легкий, добре прогрітий сонцем чорнозем. Пророщені, замочені насіння висівають на розсаду з розрахунку 2 га / м 2. Глибина їх закладання становила 1 см. Після посіву грунт утрамбовують і присипають сумішшю дернової землі та піску (у співвідношенні 1:1), потім поливаємо водою і ставимо на добре освітлене сонцем місце. Насіння зійшли через 18 днів в кількості 43 штуки. Перші два листочки з'явилися через 8 днів. Розсада вирощувалася при температурі 23-25 ​​градусів. 10 квітня зростання розсади становив 7 см. За два тижні до основної висадки в грунт провели загартовування розсади. По закінченню нашого досвіду ми спостерігали що наша розсада стала приосадкуватої, міцною і значно стійкої до несприятливих факторів зовнішнього середовища.
Дата
t повітря
Час
Тривалість загартовування, хв.
11.04.05
+11
13.00
15
12.04.05
+8
12.30
20
13.04.05
+4
12.50
10
14.04.05
+12
13.30
25
15.04.05
+15
13.00
30
16.04.05
+15
12.35
40
17.04.05
+16
13.40
60
18.04.05
+18
12.00
90

Висновок

Однією з головних причин зниження врожайності високопродуктивних сільськогосподарських рослин є їх недостатня стійкість до несприятливих факторів середовища. Тому надзвичайно важливо знати основні показники, які можуть характеризувати стійкість рослин до тих чи інших несприятливих факторів середовища. Важливість такої постановки питання очевидна, оскільки ведення сучасного сільського господарства вимагає від фахівців знання не лише теоретичних засад проблеми, а й уміння застосовувати різні фізіологічні характеристики стану рослин в екстремальних умовах.
Для визначення стійкості рослин до несприятливих факторів середовища використовують різноманітні методи. Це в першу чергу візуальна діагностика стану рослин: висота рослини, кущистість, темпи зростання, формування листового апарату, забарвлення листя, а також процес загартовування рослин. За результатом нашого експерименту розсада за час загартовування стає приосадкуватої, міцною і більше темного забарвлення і значно стійка до несприятливих факторів зовнішнього середовища.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список використаної літератури


1. Ф.М. Куперман. «Морфофізіологія рослин», М: «Вища школа», 1977р.
2. В.І. Кефелі, О.Д. Сидоренко. «Фізіологія рослин з основами мікробіології», М: «ВО« Агропромиздат », 1991 р., с. 140.
3. В.В. Матскевіч, П.П. Лобанов. Видавництво «Сільськогосподарська енциклопедія», 1975 р., т. 2, с. 531-603, т. 3, с. 989, т. 4, с. 411, 844.
4. К.А. Шуін. «70 видів овочів на городі», Мінськ: «Видавництво« Урожай », 1978, с. 75-77.
5. Володько І.К. ''Мікроелементи і стійкість рослин до несприятливих умов'', Мінськ, Наука ітехніка, 1983р.
6. Горишіна Т.К. ''Екологія рослин'', уч. Посібник для ВНЗ
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Курсова
143.1кб. | скачати


Схожі роботи:
Щеплення рослин та його біологічне значення Основні засоби щеплення рослин
Методи загартовування
Загартовування водою
Загартовування і гігієна
Принципи та процедури загартовування
Основні принципи загартовування
Загартовування дітей водою
Загартовування дітей у віці до року
Загартовування організму дітей і підлітків
© Усі права захищені
написати до нас