Температура. Световой режим и продуктивность фотосинтеза растений, отношение плодовых к температурному фактору

РЕЛЬЕФ

СВЕТ

Световой режим и продуктивность фотосинтеза растений, отношение плодовых к температурному фактору

Для нормального роста и плодоношения плодовых и ягодных ра­стений необходимы свет, тепло, вода, воздух и элементы почвенно­го питания. Недостаток или избыток любого экологического фак­тора лимитирует развитие растений и соответственно урожай.

В общем виде зависимость жизнедеятельности растений от на­пряженности экологических факторов впервые сформулировал в на­чале XX в. В. Шелфорд, а сама зависимость получила название ос­новного экологического закона толерантности, или выносливости.

По В. Шелфорду, лимитирующим фактором жизнедеятельности растительного организма может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет вы­носливость (толерантность) организма к данному фактору. Так, узко приспособленные к экологическим факторам организмы (стенобионты) могут развиваться при крайних условиях существования (например, клюква, морошка, брусника, голубика, а также многие тропические и субтропические породы). Широкой приспособлен­ностью к факторам внешней среды отличаются отдельные породы (эврибионты), возделываемые в разных климатических зонах (на­пример, земляника, ежевика, яблоня и др.).

Лимитирующими факторами для плодовых культур могут быть также последствия деятельности человека, например накопление токсических веществ, солей тяжелых металлов в почве, повышен­ное содержание в воздухе сернистых, азотистых и других соедине­ний, вызывающих ожоги листьев (кислотные дожди и др.) и даже гибель растений.

Проходя через атмосферу Земли, свет претерпевает изменения. Содержащийся в атмосфере водяной пар поглощает большую часть инфракрасных лучей (850... 1300 нм), а озон и диоксид углерода — коротковолновое ультрафиолетовое излучение. Через атмосферу проходит лишь часть испускаемого Солнцем света, так называемый видимый свет, который могут избирательно поглощать и использо­вать растения.

Каждый из этих процессов осуществляется с помощью пигмен­тов, избирательно передающих световую энергию на организован­ные химические системы — синтезирующие при фотосинтезе и «пусковые» при тропизмах, фотопериодизме, регуляции покоя и т.д. Свет — источник энергии в процессе фотосинтеза; для его эф­фективного осуществления требуются высокая интенсивность све­та и достаточно высокое содержание пигментов.

При прохождении света через густую крону значительная часть фотосинтетически активной радиации поглощается и листья ока­зываются в условиях недостаточного обеспечения светом.

В среднем листья поглощают 80...85 % энергии фотосинтетичес­ки активных лучей солнечного спектра (400...700 нм) и 25 % энер­гии инфракрасных лучей, что составляет около 55 % от энергии об­щей радиации.

Использование солнечной радиации в садах в среднем за год со­ставляет около 1 %. Низкая эффективность использования ФАР обусловливается неполным освоением деревьями площади сада и тем, что в пределах крон имеются обширные участки, получающие небольшое количество солнечной энергии. Сравнение средней ин­тенсивности фотосинтеза листьев кольчаток на периферии и в цен­тре кроны у 29-летних деревьев яблони сорта Антоновка обыкно­венная показывает, что у последних она в 3 раза ниже.

В прямой зависимости от уровня освещения и интенсивности фотосинтеза находится продуктивность. При уровне освещенности 70...80 % от полного она составляет 4...7 г сухого вещества на 1 м² листьев в день, при 28...30 % — в 1,5...2 раза ниже.

Прирост вещества в процессе фотосинтеза зависит от комплекса физиологических, анатомических и морфологических признаков, который закреплен генетически, но может в различной степени ме­няться под влиянием условий среды. Для роста листьев необходимы ассимиляты. До развертывания 30...45 % площади лист потребляет ассимиляты из более зрелых листьев или запасающих тканей. По мере роста листа усиливается транспорт ассимилятов из него в дру­гие листья и органы и постепенно, при достижении 60...90 % конеч­ной площади, лист становится донором ассимилятов. Взрослые ли­стья оставляют на собственные нужды 10...40 % ассимилятов. Такая смена функций листа в онтогенезе обеспечивает построение доба­вочного фотосинтетического аппарата и увеличение усвоения све­товой энергии в геометрической прогрессии. Средняя продуктив­ность листьев яблони в 4... 10 раз превышает их массу. С целью под­держания требуемого для прироста вещества избытка ассимилятов необходимо формированием кроны обеспечить достаточную осве­щенность всех листьев. Они должны получать не менее 30 % полно­го дневного света. Продуктивность малообъемных крон особенно высока из-за благоприятного соотношения освещенной площади.

По картам (климатическим, геоморфологическим, почвенным и др.) легко определить, в какой части геоморфологической области расположен сад (на восточных склонах Среднерусской возвышен­ности, в центральной части или на западных склонах и т.д.). Эти данные определяют ассортимент плодовых пород в насаждениях. Если на восточных склонах по сравнению с центром возвышеннос­ти континентальность климата выражена более резко, то на запад­ных склонах на той же широте местности условия континентальности значительно смягчаются. На западных склонах Среднерусской возвышенности шире, чем на восточных, распространены слива,

груша.

В горной местности закон вертикальной зональности является решающим фактором распространения плодовых пород.

При геоморфологическом районировании за основу объедине­ния территории берут высоту над уровнем моря, геологическое строение и происхождение форм рельефа.

Рельеф влияет на температуру воздуха в приземном слое. На по­логих пахотных склонах различие между прямой солнечной радиа­цией, поступающей на южные и северные склоны, весной составля­ет 20...30 %, а осенью — 35...40 %. В средней полосе России южные склоны в период вегетации получают в среднем 10...30 % дополни­тельного тепла по сравнению с ровным местом. Сумма температур за период вегетации на пологих южных склонах на 120 °С, а на кру­тых — на 300...350 °С больше, чем на ровном месте. Следовательно, различия в продолжительности безморозного периода могут соста­вить 20..30 дней и более. Экспозиция склонов, влияющая на микро­климат приземного слоя воздуха, приобретает существенное значе­ние в размещении яблони, черной смородины, земляники, для ко­торых в центральной зоне восточные и юго-восточные склоны ме­нее благоприятны, чем для вишни и крыжовника. От направления склонов зависит длительность вегетационного периода, так как вследствие различных углов падения солнечных лучей изменяется температура почвы (разница в температуре в пасмурный день 4,3...4,6 °С, снег на южных склонах сходит на 8... 10 дней раньше).

Перераспределяя климатические факторы, рельеф создает усло­вия для формирования отклонений режимов: теплового, светового, влажности почвогрунтов, движения атмосферных масс и др. От со­четания этих отклонений зависит микроклимат конкретного участ­ка. В вогнутых формах рельефа существует опасность заморозков. Микроклимат южных склонов теплее и суше, чем микроклимат се­верных склонов. В саду складывается свой микроклимат. Под влия­нием защитных насаждений накапливается больше снега и формируются необходимые устойчивые условия. В кронах деревьев создается особый вид микроклимата, называемый фитоклиматом. В зависимости от густоты насаждения, возраста, габитуса изменя­ются освещенность, сила ветра, температура и влажность воздуха. Изучение фитоклимата дает точную оценку условий произрастания деревьев, позволяет обосновать технологию возделывания.

При выделении плодовых зон, т.е. регионов (групп районов), бо­лее или менее сходных по климатическим, почвенным и экономи­ческим условиям, учитывают влияние рельефа. Породы и сорта плодово-ягодных культур подбирают на основе данных изучения поведения сортов в каждом регионе в соответствии с конкретными почвенно-климатическими условиями и затем включают в «Госу­дарственный реестр селекционных достижений, допущенных к ис­пользованию».

Успех возделывания той или иной породы (и даже отдельных сортов) в конкретных почвенно-климатических зонах нашей стра­ны зависит прежде всего от температурного режима. По требова­тельности к теплу основные плодовые культуры можно располо­жить в следующем порядке: цитрусовые и субтропические культуры (субтропическая зона); персик, миндаль, пекан, фисташка, орех грецкий, абрикос, айва, черешня (южная зона); груша, слива, виш­ня, яблоня, земляника и ягодные кустарники (средняя зона); ягод­ные кустарники, яблоня (сибирские сорта), облепиха, вишня вой­лочная, черемуха, рябина, арония, ирга (северо-восточная зона).

Низкие зимние температуры ограничивают выращивание тре­бовательных к теплу плодовых растений во многих районах нашей страны. В отдельные годы наблюдается массовая гибель насажде­ний из-за повреждений растений отрицательными температура­ми. Наиболее высокую морозоустойчивость проявляют плодовые культуры в период глубокого (органического) покоя; морозоус­тойчивость резко снижается в период вынужденного покоя и с на­чалом вегетации.

В отличие от морозоустойчивости (стойкости плодовых расте­ний к критическим отрицательным температурам) зимостойкость характеризует устойчивость плодовых растений к сумме неблаго­приятных факторов (включая и низкие температуры) в зимний пери­од. Как правило, большинство плодовых пород, проявляющих вы­сокую морозоустойчивость, одновременно являются и высокози­мостойкими. Однако при выращивании отдельных плодовых куль­тур, особенно восточноазиатского происхождения, в условиях, не соответствующих ритму их роста и развития, морозоустойчивые ра­стения часто проявляют низкую зимостойкость. Например, формы бурятской и тувинской облепихи, актинидия, вишня войлочная, дальневосточные сорта абрикоса выносят пониженные температуры до —40 °С. Однако при выращивании в средней полосе они гиб­нут из-за слабой зимостойкости, в основном в результате резких ко­лебаний температуры в позднеосенний и весенний периоды, со­провождающихся продолжительными оттепелями и последующи­ми похолоданиями.

Разные части и органы плодовых растений неодинаково устой­чивы к низким температурам. Так, надземная система яблони выдерживает непродолжительные понижения температуры до —32...36 "С без видимых повреждений. Эта же температура может вызвать гибель цветковых почек, повреждения древесины ветвей и штамба при продолжительном действии (более 2...8 нед). Проводя­щие корни менее устойчивы к низким температурам, чем надзем­ная система; в малоснежные зимы плодовые растения поврежда­ются из-за сильного подмерзания корневой системы. Активные корни почти не переносят отрицательных температур и гибнут при -2...—5 °С, особенно у растений на кленовых подвоях.

Большой ущерб наносят возвратные весенние холода. Во многих климатических зонах России весенние заморозки снижают урожай­ность плодовых и ягодных культур из-за повреждений бутонов, цветков и молодых завязей (плодов).

Температуру, при которой наблюдается частичное повреждение или полная гибель генеративных образований, называют критичес­кой. Она неодинакова для разных культур и сортов, а также для цветков, находящихся в разных фазах развития. Так, наибольшую устойчивость проявляют генеративные органы до начала цветения, в фазе бутонов. В период цветения, и особенно во время оплодотво­рения, устойчивость к заморозкам значительно снижается (табл. 3.1). Поэтому прогнозирование заморозка, т.е. кратковременного паде­ния температуры воздуха или почвы ниже О "С на фоне положитель­ных среднесуточных температур, представляет практический инте­рес (можно успеть принять меры — дождевание, дымление и т.п.).

Дата добавления: 2014-01-05