Сложные осенне-зимние условия — главная причина снижения урожайности озимых культур. Даже устойчивые формы могут в суровые зимы сильно изреживаться или погибнуть. У поврежденных растений замедляется рост, опаздывает созревание, снижается устойчивость против болезней и, как результат, снижается урожайность.
Озимые культуры, хотя и не переходят в состояние глубокого покоя, как например многолетние древесные растения, но при низких температурах озимые снижают темпы роста и интенсивность физиологических процессов. В этой связи различают осенний, зимний и весенний периоды роста и развития растений, которые в той или иной степени определяют способность сорта к перезимовке.
В осенний период происходит процесс закаливания, растения накапливают вещества, способные защищать узел кущения. Это один из самых ответственных периодов, так как он определяет степень подготовки растения к зимнему периоду и его возможность противостоять действию низких температур. Поэтому необходимо создавать такие условия, которые максимально содействуют накопления пластических веществ.
Очень важна правильная технология возделывания культур. В частности, для хорошей перезимовки растений необходимо соблюдать оптимальные сроки, способы посева, нормы высева и глубину заделки семян, своевременно применять весеннее боронование, стимулирующее регенерацию узла кущения злаков, а также подбирать сорта, которые хорошо приспособлены к климатическим условиям района выращивания озимых культур.
Эти мероприятия содействуют хорошему развитию корневой системы для успешной перезимовки. Питательные вещества, сохраняющиеся на зиму в корнях и узле кущения, определяют способность растений к выживанию в условиях зимнего периода. Из узла кущения у озимых культур образуются новые корни и надземные побеги.
Посев должен производиться в такие сроки, чтобы растения уходили в зиму в наиболее благоприятной фазе для перенесения низких температур и колебаний температурных условий. Как очень ранние, так и поздние посевы снижают зимостойкость и приводят к недобору урожая. Для разных регионов страны оптимальные сроки посева могут различаться. Так, например, для регионов с относительно мягкими зимами, достаточной влагообеспеченностью, постоянным снежным покровом наиболее подходящей для ухода в зиму является фаза начала кущения. В этом случае растения весной быстро возобновляют рост и эффективно используют вносимые минеральные удобрения. В регионах с засушливыми условиями осени и неустойчивым снежным покровом хорошие результаты получаются, когда растения уходят в зиму в фазе «шильце — 3 листа».
Высокая зимостойкость отмечается у растений озимой пшеницы, которая осенью формирует по 2-4 побега и накапливает в узлах кущения до 33-35 % сахаров. Считается, что достаточным для возобновления вегетации растений является содержание сахаров в узлах кущения около 22 %. Переросшие растения, сформировавшие осенью 5-6 побегов, теряют устойчивость против низких температур, часто погибают или сильно редеют.
При раннем севе возможно снижение всхожести семян, у растений в течение более продолжительного времени происходит вегетация осенью, идет нарастание вегетативной массы и накопление органических веществ, которые расходуются на создание новых побегов. Дыхание, на которое также используются внутренние запасы веществ, протекает интенсивно. В этих условиях переход в состояние покоя отодвигается по времени и растения уходят в зиму, не пройдя необходимую закалку. И тогда неблагоприятные погодные условия даже небольшой силы в период перезимовки могут привести к гибели ослабленные растения или вызвать заболевания, например, снежной плесенью. Эти признаки особенно характерны, когда осень продолжительно теплая и дождливая.
Максимально поздние сроки сева также отрицательно сказываются на зимостойкости растений, так как им не хватает времени и пищевых ресурсов на формирование развитой первичной корневой системы, накопления сахаров и прохождения закалки. Они начинают перезимовку в ослабленном состоянии, что часто приводит к изреживанию или полной гибели посевов. У нераскустившихся растений повреждение единственной точки роста приводит к гибели всего растения. Кроме того у растений поздних сроков сева корни находятся в поверхностном слое почвы и во время оттепелей начинают нагнетать воду в побеги, в результате чего растения утрачивают закалку.
Поздние посевы отстают в развитии и при возобновлении вегетации сильнее страдают от ранневесенних засух.
Зимостойкость в значительной мере зависит от глубины залегания узла кущения, которая, на которую влияют различные факторы: интенсивность освещения, температура, качество обработки почвы, глубина заделки семян, сортовые особенности растений. Глубина заделки семян должна быть оптимальной для конкретных почвенно-климатических условий. При мелкой заделке корешки развиваются в поверхностном слое почвы, где обычно наблюдается дефицит влаги. Поэтому вторичные корни развиваются медленно или совсем не развиваются, уменьшается кустистость. Слишком глубокая заделка семян также снижает кустистость и ухудшает развитие растений.
Водный и питательный режим почв существенно зависит от предшественников озимых культур. В разных почвенно-климатических зонах самые лучшие условия для получения дружных и полных всходов обеспечивает черный пар. Но нередко в условиях достаточного увлажнения при выращивании по этому предшественнику, у озимых повышается интенсивность роста, возможно перерастание вегетативной массы в результате может быть снижение сопротивляемости растений морозам.
Положительно влияют на морозо- и зимостойкость занятые пары: бобовыми травами, горохом, кукурузой на зеленый корм.
Большое значение для перезимовки имеет обработка почвы: способы и сроки обработки, которые следует дифференцировать в зависимости от почвенно-климатических условий, предшественника озимой пшеницы, особенностей его влияния на почву, агротехники выращивания предыдущей культуры, сроков ее уборки, количества пожнивных остатков и т.д. Главное требование при выборе технологии обработки — это сохранение достаточного количества влаги в посевном слое для дружного прорастания семян и укоренения всходов.
Большое значение имеет правильное питание растений в осенний период.
Избыточные дозы азотных удобрений, усиливая процессы роста, повышают чувствительность озимых к морозам. Повышенная кислотность почвы отрицательно сказывается на процессе закаливания растений, поэтому известкование является одним из способов повышения их зимостойкости. Полезным бывает использование минеральных макро- и микроудобрений. Так, зимостойкость озимой пшеницы возрастает при внесении под посев калийно-фосфорных удобрений. Это усиливает накопление растениями сахаров, благодаря которым температура замерзания тканей снижается. Установлено, что закаливание озимых культур связано с повышением содержания в них соединений фосфора. Поэтому динамика морозоустойчивости озимой пшеницы коррелирует с содержанием в растениях фосфорилированных соединений.
Положительное влияние на морозоустойчивость и холодостойкость растений оказывают микроэлементы (кобальт, цинк, молибден, медь, ванадий и др.). Цинк повышает содержание связанной воды, усиливает накопление сахаров; молибден способствует увеличению содержания общего и белкового азота.
Способность микроэлементов влиять на холодо- и морозоустойчивость имеет большое значение при интродукции и акклиматизации растений. Холодостойкость ряда растений повышается при замачивании семян в слабых растворах (0,25 %) микроэлементов.
Например, обработка томатов цинком предохраняет растения от повреждения при температуре около -5°С. Алюминий повышает морозоустойчивость огурцов и гречихи до —4°С. О положительной роли микроэлементов в формировании устойчивости растений к морозам свидетельствуют и то, что при продвижении к северу в растениях повышается содержание меди, марганца и цинка.
Микроэлементы могут улучшать условия для интродукции растений также благодаря ускорению их развития. Железо ускоряет наступление цветения; бор, медь, цинк, молибден, а также фосфор ускоряют прохождение яровизации. Бор, марганец, цинк, медь, алюминий и особенно кобальт ускоряют развитие длиннодневных растений на коротком дне.
Внесение фосфорных и калийных удобрений способствует накоплению сахаров, благодаря которым температура замерзания тканей существенно снижается. Положительное влияние оказывают микроэлементы: кобальт, цинк, молибден, медь. Цинк повышает содержание связанной воды, усиливает накопление сахаров. Молибден улучшает азотный обмен. Избыточные дозы азотных удобрений, усиливая процессы роста, напротив, снижают зимостойкость растений.
Повышенная кислотность почвы отрицательно действует на процессы закаливания, поэтому известкование положительно влияет на перезимовку.
Зимний период характеризуется особой напряженностью неблагоприятных условий для зимующих растений.
Колебания температурных условий вызывают изменения в протекании физиологических процессов у растений. При смене морозных дней оттепелями растения расходуют питательные вещества на поддержание жизнедеятельности. Это приводят к их истощению. Растения начинают интенсивно дышать, а если оттепели продолжительны, то растения могут терять закалку. При этом увеличивается опасность вымерзания в случае значительного последующего похолодания.
Если в осенний и весенний периоды можно поддерживать благоприятные условия для формирования всходов и поддерживать их жизнедеятельность с помощью различных агротехнических мероприятий, то в зимний период способность растений противостоять неблагоприятным факторам зависит почти полностью от физиологических возможностей сорта и определяется генотипом.
Процесс закалки обратим. В период активного роста даже наиболее морозостойкие сорта озимой пшеницы по своей устойчивости почти не отличаются от менее морозоустойчивых. Дифференциация сортов по морозостойкости начинается только после того, как растения пройдут процесс закаливания.
Решающим фактором сохранения стойкости в зимний период является динамика содержания сахаров в узлах кущения. Количество сахаров постепенно уменьшается на протяжении зимы до возобновления весенней вегетации.
В весенний период происходит выход озимых растений из состояния покоя и возобновление вегетации. При этом успешность дальнейшего развития растения и урожайность зависят от времени возобновления вегетации.
Рано весной у озимых происходит усиленное образование стеблей и вторичных корней. Они развиваются в условиях медленного нарастания температуры и достаточного увлажнения почвы. Если условия осени были такими, что ко времени прекращения осенней вегетации растения имели слабое развитие, то при раннем возобновлении вегетации и благоприятных условиях весны они еще успевают сформировать полноценный стеблестой и корневую систему.
При позднем возобновлении весенней вегетации ослабленные растения попадают в условия высоких температур, интенсивного освещения и часто недостатка влаги, в результате чего замедляется кущение, укоренение и угнетается рост.
После перезимовки растения обычно ослаблены и поэтому нуждаются в проведении мероприятий, направленных на обеспечение питательными веществами растущих органов. Решающее значение для озимых зерновых культур, культурных лугов и пастбищ имеет ранневесенняя подкормка азотными удобрениями, так как осенью и рано весной азот вымывается из корнеобитаемого слоя почвы в нижележащие слои, а микробиологическая активность почвенных микроорганизмов рано весной еще очень слабая по причине низкой температуры. В этой связи, перед началом весеннего возобновления роста озимых содержание азота в почве оказывается низким и недостаточным для активного роста. При повышении температуры воздуха усиливается мобилизация азота микроорганизмами. Поэтому, чем позже проводится подкормка азотными удобрениями, тем ниже эффективность этого мероприятия.
Проведенная в оптимальные сроки она приводит к усилению ростовых процессов и улучшению жизнеспособности растений, ослабленных перезимовкой. В результате подкормки растения более активно используют воду, которая накапливается в почве в осенне-весенний период, а также питательные вещества почвы и ранее внесенных удобрений. Прибавка урожайности озимых зерновых культур при правильно проведенной подкормке составляет 3-4 ц/га.
Большое значение имеет селекция зимостойких сортов озимых культур. Она направлена на создание сортов с повышенной энергией отрастания весной и способных в достаточном количестве накапливать сахара в узлах кущения в осенний период. Использование сортов, не адаптированных к конкретным условиям региона, часто приводит к их гибели или сильному ослаблению.
Для яровых злаков в борьбе с морозобойностью главным является соблюдение агротехнических мероприятий, направленных на своевременный посев, получение дружных всходов, раннее и равномерное вызревание растений. Повысить холодостойкость яровых культур в ранневесенний период можно внесением не только фосфорных и калийных, но и азотных удобрений в умеренных дозах, что способствует быстрому росту растений в первой половине вегетации.
Холодостойкость ряда культур повышается при замачивании семян в слабых растворах (0,25 %)
микроэлементов. Так, обработка томатов цинком предохраняет растения от повреждения при температуре около -5°С. Алюминий повышает морозоустойчивость огурцов и гречихи до -4°С. О положительной роли микроэлементов в формировании устойчивости растений к морозам свидетельствуют и то, что при продвижении к северу в растениях повышается содержание меди, марганца и цинка.
Важен подбор скороспелых сортов, соответствующих местным условиям. При угрозе заморозков приступают к раздельной уборке при более ранних фазах спелости семян. В валках колосья меньше повреждаются заморозком, так как прикрыты стеблями.
Высокую эффективность для улучшения перезимовки растений имеют снегозадержание, дымление в садах при угрозе заморозков (повышает температуру на 2-3 °С), укрытие растений на зиму.