Все плодово-ягодные растения — многолетники. Зимой их надземная часть подвергается воздействию неблагоприятных погодных условий: морозам и оттепелям, гололеду и обильным снегопадам, сильному ветру и метелям. Зима для растений любого региона — период серьезных испытаний.
С наступлением весны неблагоприятные условия создаются резкими суточными перепадами температуры воздуха от отрицательных до положительных значений. В период цветения весенние заморозки могут также отрицательно сказаться на дальнейшем развитии растений. В летний период при недостатке тепла ростовые (вегетативные) и плодоносные (генеративные) органы растений, как правило, не успевают вызреть и зимой такие растения могут подмерзнуть даже при сравнительно небольших морозах.
Каждый год плодово-ягодные растения подвергаются тем или иным экстремальным погодным условиям. И садоводам-любителям надо знать, как можно снизить их отрицательное влияние. Вопрос этот сложный и однозначного ответа на него нет. Прежде всего надо знать характер самих экстремальных погодных факторов и механизм биологических процессов, которые возникают под их влиянием.
Плодово-ягодные растения в процессе своего развития за период от их посадки до раскорчевки проходят несколько возрастных периодов. Их можно сгруппировать в три периода:
- период роста объема и нарастающего плодоношения (до устойчивого плодоношения),
- период максимального объема и полного плодоношения (до наступления максимальных урожаев),
- период уменьшения объема и снижения плодоношения (до отмирания вегетативных органов, падения урожайности и ухудшения качества плодов).
Продолжительность каждого из этих периодов варьирует из-за биологических особенностей пород, сортов, погодных и почвенных условий. Различны также и приемы агротехники, перед которой в любой из трех периодов стоят свои задачи, например, обеспечение сильного роста, создание глубокой корневой системы, получение регулярных урожаев и т. д.
В течение года жизнь плодово-ягодных растений изменяется в зависимости от внешних условий. В годовом цикле развития растений выделяют два периода: период вегетации и период покоя.
Период вегетации. Вегетация плодово-ягодных растений начинается с выхода растений из состояния покоя с переходом средних суточных температур через 0—5 °С и сходом снежного покрова. Этот период начинается весной с момента распускания почек и заканчивается осенью листопадом.
Наиболее важной фазой в весеннем развитии является цветение. Период цветения плодовых и ягодных культур очень часто совпадает с волной похолодания, когда при вторжениях холодного воздуха с севера температура воздуха ночью нередко опускается до отрицательных значений.
Температура повреждения растений заморозками непостоянна и зависит прежде всего от предшествующих заморозку температур, их суточной амплитуды, состояния растений и т. д. Как было установлено, температура в зоне цветков деревьев и кустарников находится в прямой зависимости от многих факторов: в каком виде содержится почва, есть ли защита от холодных ветров и др. При содержании почвы в виде черного пара температура будет выше, при залужении или наличии невыполотых сорных растений — ниже. Кроме того, внутри кроны и на ее поверхности температура также неодинаковая.
За фазой цветения следует фаза образования завязей и развития плодов. Не все цветки дают плоды. Завязей, как правило, на растении образуется значительно больше, чем будущих плодов — часть завязей опадает. Яблоня при обильном цветении для создания нормального урожая использует только 5—20 % общего количества цветков.
Параллельно с развитием плодов у растений идет рост вегетативных и генеративных органов — листьев, ростовых побегов, плодовых веточек, ростовых и цветочных почек, корней и корневой поросли — и исподволь начинается подготовка к зимнему периоду. В это время заканчивается линейный рост побегов и растения переходят к послеростовой вегетации. Нормальное прохождение этих процессов зависит от погодных условий, в частности, от температуры воздуха.
Вегетативный рост побегов в длину начинается с момента распускания почек и заканчивается приостановкой их роста с образованием верхушечных почек.
Потребность в солнечном сиянии в период роста побегов составляет для яблони 700—720 ч, для груши 650—670 ч, для смородины и крыжовника 700—720 ч и для малины 840—860 ч. На продолжительность периода линейного роста оказывает влияние влажность почвы и воздуха, минеральное питание и другие факторы.
По мере роста побегов в пазухах листьев формируются новые почки — зачатки будущих побегов. Интенсивность и продолжительность роста побегов варьируют. Если весь период линейного роста разделить на три равные части, то в первой трети периода у всех сортов плодово-ягодных культур в разных географических пунктах рост идет однотипно. Эта часть периода линейного роста полностью или в значительной степени совпадает с бутонизацией, цветением и частично с началом роста плодов. Существенных сортовых различий в течение первой трети периода не наблюдается.
Различия начинают проявляться летом, во второй и особенно в последней трети периода, когда побеги заканчивают линейный рост. Именно в это время проявляются и сортовые различия в реакции растений на погодные условия года. У ягодных (смородина) и косточковых (слива) культур в течение первой трети периода роста на побегах закладывается примерно половина будущего количества почек. На каждом дереве или кусте в зависимости от возраста, состояния растения и условий погоды закладываются разные типы почек: ростовые, цветковые, цветково-ростовые, спящие, придаточные, верхушечные, пазушные и боковые, причем закладываются они в разном соотношении. Сколько и каких почек заложится зависит от всего комплекса условий среды и состояния растения. Последнее определяется погодными и почвенными условиями и генотипом. От количества цветковых и цветково-ростовых почек впрямую зависит урожай следующего года. Именно в это время хорошо сказывается на развитии растений тщательный уход за ними (подкормки, поливы, рыхление почвы, прореживание и т. д.).
После окончания фазы линейного роста наступает фаза послеростовой вегетации. По продолжительности период послеростовой вегетации примерно равен периоду линейного роста. Оба эти периода в совокупности составляют единый период активной вегетации. Для средней полосы, в частности для Подмосковья, по продолжительности он чуть меньше периода органического покоя.
В период активной вегетации развиваются не только надземные части растений, но и их корневые системы.
Корни способствуют устойчивости дерева при ветрах и плодонагрузках. Они поглощают из почвы воду с растворенными в ней минеральными веществами, усваивают из почвы органические вещества и витамины, а также синтезируют разнообразные вещества, необходимые растению для его жизненных процессов, и хранят запасные вещества, которые нужны растению в периоды перезимовки и весеннего роста.
Различают скелетные, обрастающие и активные корни.
Скелетные корни имеют толщину более 2—3 мм, покрыты пробковым слоем. Их назначение — удерживать растение в вертикальном положении, проводить поглощаемую из почвы воду и растворенные в ней элементы минерального питания. В скелетных корнях откладываются также запасные органические вещества, в частности, жиры, крахмал и др.
Обрастающие корни (корневая мочка) — это сильно разветвленные корешки диаметром менее 2 мм. Их назначение — пронизывать почву, охватывать ее объем при поглощении воды и растворенных в ней веществ. Само разделение на скелетные и обрастающие корни довольно условно, так как и те и другие выполняют одинаковые функции.
Активные корни — наиболее мелкие, часто едва различимые невооруженным глазом. Их основное назначение — освоение новых объемов почвы, поглощение почвенного раствора, синтез органических веществ, а также выделение во внешнюю среду некоторых веществ, служащих пищей для микроорганизмов. Активные корни в свою очередь подразделяются на ростовые, всасывающие и переходные.
Корни плодовых растений (на примере яблони)
В зависимости от характера распространения корней в почве их делят на вертикальные и горизонтальные. Последние направлены почти параллельно поверхности почвы, а первые проникают глубоко в почву — это якорные корни.
Через корни в листья растения по проводящим сосудам корней, стебля (ствола) и ветвей из почвы поступают вода и растворенные в ней минеральные вещества. В листьях под влиянием солнечной энергии минеральные вещества перерабатываются в органические, которые затем передаются к точкам роста стеблей и корней.
Диаметр распространения корней больше, чем диаметр кроны, примерно в 1,5 раза. (Об этом надо помнить при обработке почвы, внесении удобрений, поливе и других агротехнических мероприятиях.) В зависимости от породы и сорта корни заглубляются в почву на разную глубину, в отдельных случаях до 2—4 м. Но главная масса корней, особенно в северных районах, располагается в слое почвы от 15—20 до 60—80 см.
Слабая морозоустойчивость корней — уязвимое место плодовых, если начало зимы бывает без снега. Для предотвращения повреждения корневой системы морозами из-за отсутствия снега осенью очень полезно приствольные круги плодовых деревьев мульчировать перегноем, торфом или навозом.
Рост корней, их поглотительная способность зависят от погодных и почвенных условий. Ведущая роль принадлежит свету, температуре, влажности и аэрации почвы. При солнечной погоде растения формируют более мощную, более развитую корневую систему, чем при пасмурной. Даже незначительное затенение отрицательно сказывается на развитии корней. В. А. Колесниковым установлено, что хороший рост корней отмечается при температуре почвы от 8 до 20 °С, слабый — при температуре от 0 до 7 °С и от 20 до 30 °С. При температуре ниже 0 и выше 30 °С рост корней плодово-ягодных культур практически прекращается.
В активно вегетирующем состоянии корни плодово-ягодных растений крайне неустойчивы к низким температурам и гибнут при температуре —2…—5 °С. После вхождения растений в период покоя и зимостойкое состояние их устойчивость к низким температурам повышается и они выдерживают до —10…—15 °С.
Как правило, температура на глубине 20 см в начале вегетации близка к температуре воздуха, а затем несколько выше ее. На глубине 45 см она до конца цветения ниже температуры воздуха, в период окончания линейного роста практически равна ей, в период уборки и начала листопада превышает ее. На глубине одного и тем более двух метров почва прогревается только к концу вегетации. (При отсутствии многолетней мерзлоты.) Рост корней не всегда идет в полном соответствии с изменением температуры, а протекает в виде волн ускорения и торможения. При повышении температуры корни иногда ускоряют свой рост в 15—20 раз. При последующей стабилизации температуры рост корней сначала резко замедляется, а затем возобновляется до уровня, соответствующего температуре почвы. Любое снижение температуры почвы резко тормозит рост корней, даже если она уменьшается до оптимальной.
На рост корней оказывает большое влияние влажность почвы и воздуха, ее плотность, аэрация, реакция почвенного раствора, содержание элементов минерального питания. Лучше всего корневые системы развиваются при влажности почвы в интервале от 65 до 85 % полной влагоемкости, при достаточной аэрации, рыхлой хорошо удобренной почве. Рост корней подавляется при избыточном увлажнении и повышенной кислотности.
Период покоя. Постепенное сокращение светового дня, уменьшение поступления солнечного света на поверхность земли сопровождается снижением дневных и ночных температур, вызывает определенные изменения в жизнедеятельности растений. Эти изменения связаны с торможением ростовых процессов, вызреванием тканей, формированием плодовых и ростовых почек, всех плодовых образований. Активность жизненных процессов у растений постепенно затухает, но наблюдается активизация роста корней (осенний максимум). Именно в этот период нужно сажать плодовые и ягодные растения.
Ко времени окончания плодоношения летних сортов яблони у растений наступает листопад. Интересно, что между моментом естественного отделения листа от ветви и степенью вызревания почек, которые образовались в пазухах листьев, имеется прямая связь. Как только заканчивается формирование почки и подготовка ее к зиме, так лист начинает желтеть и опадает. Дружный листопад характеризует нормальное прохождение у растений всех необходимых физиологических процессов, связанных с подготовкой растений к вхождению в зимний покой.
В результате вхождения растений в покой в них происходит полная перестройка в сторону приспособления к совершенно иным условиям жизни, чем в весенне-летне-осенний период вегетации.
Вызревшие побеги характеризуются законченным ростом, своеобразным блеском коры и упругостью, способностью при сгибании не ломаться.
В период послеростовой вегетации у плодовых и ягодных растений иногда бывает вторичный рост побегов, вторичное цветение, чаще у летних сортов яблони и вишни. Вторичный рост и вторичное цветение отрицательно влияют на зимостойкость растений.
У ростовых побегов осенью расцвечивание листьев и листопад заканчивается обычно позже, чем у плодовых образований — кольчаток, копьецов и букетных ветвей. Побеги, расположенные внутри кроны, быстрее сбрасывают листья, чем на периферии. У одного и того же побега основание оголяется раньше, чем его верхняя часть.
С листопада начинается вхождение растений в период покоя, переход в новое зимостойкое состояние. Сам переход в зимостойкое состояние — это активный физиологический процесс, в результате которого устойчивость растений меняется в соответствии с изменяющейся погодой, в частности с температурой.
Проблемы зимостойкости и морозоустойчивости растений были исследованы И. И. Тумановым. Установлено, что зимостойкость обусловлена особой организацией растительного организма, приспособленной к условиям жизни в зимних условиях при сильном обезвоживании и замедленном обмене веществ. При этом отдельные органы одного и того же растения имеют разную устойчивость к неблагоприятным условиям.
Рост и зимостойкость несовместимы и разделены во времени. Процесс закаливания растений, т. е. становления зимостойкого состояния, проходит ступенчато, в две фазы.
Первая фаза закаливания является переходным периодом от вегетирующего состояния к невегетирующему, от незимующего к зимующему. К процессам первой фазы, проходящим при низких положительных температурах, относятся остановка роста и накопление запасных веществ. После прохождения растениями первой фазы их зимостойкость повышается. Первой фазе предшествует процесс вхождения растений в состояние покоя под влиянием короткого дня. Низкие температуры не ускоряют вхождение растений в период покоя. Этот процесс усиливает способность растений к закаливанию, которая возникает у них только после достаточно продолжительной вегетации. Молодые растения и поздно развившиеся органы оказываются малочувствительными к изменению длины дня, они не могут накапливать защитные вещества. Способность накапливать сахара возникает у растений только в конце вегетации.
Вторая фаза состоит в перестройке всех процессов жизнедеятельности в качественно новое зимостойкое состояние. Она протекает при слабых и умеренных морозах и сопровождается потерей клетками воды вследствие образования льда. Процессы этой фазы как бы направлены на предотвращение разрушительного действия, образующегося при низких температурах льда. Низкая температура сама по себе не является причиной вымерзания растений.
Растения способны утрачивать вторую фазу закаливания в период оттепелей и проходят ее повторно при наступлении морозов при условии сохранения первой фазы.
По мере усиления морозов объем закаленных клеток сначала уменьшается из-за оттока воды в межклетники, а затем этот процесс делается незаметным. Обезвоживание клеток продолжается при зимних морозах, закаленные растения остаются живыми.
Кроме зимостойкости для растений свойственна устойчивость к зимнему иссушению, выпреванию и вымоканию, к повреждению в конце зимы от резких перепадов температуры от отрицательных ночью до высоких положительных днем.
Вхождение в состояние покоя связано со сложными физиолого-биохимическими процессами, идущими одновременно в двух направлениях:
- подготовка растительного организма к весеннему росту и развитию в следующем году;
- закаливание растений для выживания в суровых зимних условиях текущей зимы.
Максимальная устойчивость растений в состоянии покоя, как правило, соответствует периоду сильных морозов (январь, февраль), после чего степень устойчивости снижается. Зимостойкость растений не остается постоянной, она изменяется с изменением температуры и как бы следует за ней. Температура воздуха и солнечное сияние являются факторами, определяющими продолжительность периода покоя. Они изменяют температуру тканей растений, особенно с южной стороны. В среднем продолжительность периода покоя для средней полосы колеблется от 138 (малина) до 159 дней (яблоня).
После окончания периода глубокого покоя растения готовы к весеннему пробуждению. Но к моменту его окончания обычно стоят мартовские холода и рост растений еще невозможен. При перенесении растений в оранжерею они легко возобновляют рост. Но из-за низких для роста температур они сохраняют повышенную морозоустойчивость, свойственную для конца периода глубокого покоя, до набухания почек. Это период вынужденного покоя. Его продолжительность колеблется в зависимости от погодных условий. В среднем она варьирует от 23 (яблоня) до 49 дней (малина).
Выход растений из вынужденного покоя определяется погодными условиями весны. У всех плодово-ягодных культур он заканчивается при температуре 3—4 °С и лишь у смородины и жимолости съедобной при температуре 2,5 °С.
В Сибири под Иркутском плодово-ягодные растения, по нашим наблюдениям, в значительной мере повреждаются и гибнут ранней весной. Именно в этот период при сильной солнечной инсоляции в дневные часы температура поднимается до положительной, а ночью опускается до отрицательной. Разница температур между южной стороной ствола дерева и северной в послеполуденные часы достигает 10—15°С и более.
Следует остановиться на роли запасных органических веществ, накапливаемых растениями в летне-осенний период.
Чем больше таких веществ накапливают растения, тем выше их потенциальная зимостойкость. Можно считать установленным, что своевременное накопление запасных органических веществ является одним из главнейших и определяющих условий хорошей перезимовки.
Жизненные процессы в зимний период носят защитный характер и в отсутствии фотосинтеза идут за счет траты запасных веществ. Вот почему зимующие растения должны накопить определенное количество запасных веществ, чтобы поддерживать за их счет жизненные процессы во всех живых клетках и тканях.
В заключение следует остановиться еще на одном важном вопросе — времени возможного повреждения. В период покоя повреждения могут быть в любом из трех случаев: в начале или первой половине зимы, в середине зимы или в конце зимы — начале весны.
В начале или первой половине зимы, если почва не покрыта снегом, повреждаются корни. Например, корни яблони подмерзают уже при температуре —10…—15 °С, а корни яблони на карликовых подвоях — даже при —8…—10 °С.
В это время могут подмерзнуть также древесина и кора в развилках сучьев и у основания штамба. Последнее объясняется тем, что ткани здесь позднее заканчивают подготовку к периоду покоя по сравнению с тканями сучьев. Начало зимы часто бывает опасным периодом, особенно после холодного лета, в течение которого древесина и кора не успевают вызреть, а следовательно, вовремя войти в период покоя.
В середине зимы в первую очередь вымерзает сердцевина, древесные лучи, особенно на концах побегов. Более устойчив камбий, несколько меньше кора. Менее устойчивы к морозам цветковые почки по сравнению с вегетативными и плодовые и обрастающие ветви по сравнению со скелетными. Зимние повреждения наиболее распространены.
В конце зимы — в начале весны меристематические ткани выходят из состояния покоя, утрачивают закалку, теряют стойкость к холодам и легко повреждаются морозами. Именно камбий, кора (солнечные ожоги) и цветковые почки больше всего страдают от позднезимних и ранневесенних резких смен температур между днем и ночью. У цветковых почек в это время наиболее страдают рыльца и завязи. Вот почему цветковые почки могут нормально распускаться, но не способны завязать плоды.
На повреждения оказывает влияние, как было отмечено, количество запасных питательных веществ. Обильно плодоносящие растения, как правило, имеют их меньше, чем неплодоносящие. Поэтому дерево яблони морозостойкого сорта после обильного плодоношения может быть повреждено морозами сильнее, чем дерево менее морозостойкое, но неплодоносящее. Периодически плодоносящие растения менее морозостойки, чем плодоносящие регулярно.