Устойчивость урожаев озимых культур в решающей степени определяется условиями их перезимовки, которые, в свою очередь, обусловлены агротехникой и наследственными особенностями возделываемого сорта, его зимостойкостью.
Почти во всех зонах возделывания озимых культур периодически на той или иной площади наблюдается изреживание, частичная или полная гибель их под влиянием неблагоприятных условий перезимовки.
Гибель озимых при перезимовке в отдельных зонах и в разные годы происходит от различных причин. Растения могут вымерзать в начале зимы при отсутствии или недостаточной мощности снегового покрова, а также от действия низких температур ранней весной после таяния снега. Очень опасны для озимых культур зимние оттепели, сопровождающиеся дождями; при этом часто образуется притертая ледяная корка, под которой растения вымерзают или погибают от недостатка кислорода.
При резкой смене температур ранней весной верхний слой почвы то оттаивает, то замерзает, что нередко ведет к разрыву корневой системы и гибели растений, называемой выпиранием. В районах с большим снеговым покровом озимые часто гибнут от выпревания. Оно происходит вследствие усиленного дыхания растений под снегом при небольших плюсовых температурах: растения, расходуя продукты ассимиляции, не могут их пополнять, становятся ослабленными и очень часто поражаются грибными болезнями — снежной плесенью и фузариозом, ускоряющими их гибель. Выпревание чаще всего наблюдается, когда снег выпадает рано осенью на талую землю. На пониженных элементах рельефа, где весной застаивается талая вода, растения могут гибнуть от вымокания.
Таким образом, зимостойкость растений, то есть их способность противостоять неблагоприятным условиям перезимовки, — очень сложный признак, который определяется различными биологическими свойствами растений и в то же время сильно изменяется под влиянием условий произрастания. Зимостойкий сорт благодаря устойчивости к выпреванию в зоне с большим снеговым покровом может оказаться незимостойким в районах с малоснежными морозными зимами, где зимостойкость непосредственно связана с устойчивостью растений к низким температурам. В то же время один из самых морозостойких сортов Ульяновка неустойчив к выпреванию и поэтому не получил распространения в местностях с большим снеговым покровом.
При оценке селекционного материала на зимостойкость необходимо учитывать, что в разные годы перезимовка растений складывается неодинаково. Большое влияние на перезимовку оказывает закалка растений. Устойчивость растений к неблагоприятным условиям тем сильнее, чем больше в их клеточном соке накапливается осенью сахаров и сухих веществ. Особенно хорошо закалка растений идет при ясной солнечной теплой погоде днем и небольших отрицательных температурах ночью. В этих условиях накапливающиеся в дневное время в результате ассимиляции сахара мало расходуются ночью. При высокой и мало меняющейся в течение суток температуре закалка проходит плохо.
Полевые методы оценки зимостойкости. В селекционной работе применяют различные полевые методы оценки зимостойкости. При длительном и систематическом их использовании, особенно при изменяющихся по годам условиях перезимовки, они могут давать хорошие результаты.
Глазомерная оценка перезимовки. Весной, когда растения начнут отрастать и живые растения можно отличить от погибших, последовательно осматривают один за другим все селекционные номера и сорта, давая глазомерно оценку их перезимовке по пятибалльной системе. При отсутствии следов гибели растений перезимовку оценивают баллом 5, при незначительных повреждениях — баллом 4, при гибели примерно половины растений — 3, больше половины — 2 и полной гибели или сохранении лишь единичных растений — баллом 1. Так как при глазомерной оценке устанавливают лишь относительную степень перезимовки сортов, необходимо, чтобы весь селекционный материал оценивал один работник.
Оценка перезимовки при весеннем подсчете живых и погибших растений. Подсчет проводят после того, как листья живых растений достаточно отрастут, а отмирание поврежденных в зимне-весенний период растений в основном закончится. На концевых защитках всех повторений каждого сорта выделяют по три пробные площадки. Ширина их два рядка, длина — в зависимости от ширины междурядий. Растения с пробных площадок выкапывают, затем подсчитывают число живых и погибших. Средний процент перезимовавших растений по каждому сорту определяют отношением числа живых растений к числу всех выкопанных (живых и мертвых).
Метод монолитов. Это один из наиболее точных и широко распространенных приемов оценки зимостойкости сортов. В течение зимы на посевах каждого изучаемого сорта 3—5 раз вырубают монолиты определенных размеров. Обычно при ручной вырубке они имеют длину 20—30 см, ширину 12—15 см и глубину 10—12 см. В каждый монолит должно попасть не менее 15 растений одного рядка. По каждому сорту берут четыре монолита. Два из них оттаивают при небольших плюсовых температурах, а затем помещают в теплое помещение для отращивания растений. Через 15 дней подсчитывают число живых и мертвых растений и определяют состояние перезимовки озимых на день взятия монолита. Два других монолита без оттаивания помещают в шкафы холодильной установки для искусственного промораживания. Растения пшеницы обычно промораживают при температуре —22—24 °С в течение 24 или 48 ч. При таком режиме почти всегда удается установить четкие различия между сортами по морозостойкости. Если требуется изучить действие на сорта резкой смены температур во время зимних оттепелей, то монолиты в течение 3—5 дней после оттаивания держат в помещении с температурой 5—7 °С, а затем промораживают при температуре —10—12 °С.
При использовании данного метода необходимо следить за тем, чтобы вырубленные монолиты не подвергались длительному промораживанию в поле, их как можно быстрее нужно доставлять в лабораторию. Во время очень сильных морозов вырубать монолиты нельзя.
Определение морозостойкости при выращивании озимых на открытых стеллажах. Семена различных гибридов и линий высевают на открытых стеллажах, расположенных непосредственно на поверхности земли или на высоте 40—50 см. При этом под воздействием более низкой температуры создаются провокационные условия, дающие возможность ежегодно изучать морозостойкость и выявлять различия между большим числом гибридов и линий, чего нельзя сделать в обычных полевых условиях.
К их числу относится, например, количество сахаров в растениях и их динамика. Установлено, что у озимых зерновых культур сахара выполняют защитную функцию. При благоприятных условиях закаливания в растениях накапливается больше сахаров, особенно их сложных форм. Для оценки на зимостойкость сравнивают содержание сахаров в начале, середине и конце зимовки. У устойчивых сортов и форм содержание сахаров более стабильное. Для оценки устойчивости растений к низким температурам применяют экспресс-метод, основанный на определении электросопротивления тканей проростков. Этот метод позволяет за один рабочий день определить морозоустойчивость 1000 растений. Используют и другие косвенные признаки определения морозостойкости растений.