Содержание к диссертации
Введение
1. Адаптивный потенциал садовых растений 12
1.1.Адаптивный потенциал плодовых растений в связи с устойчивым развитием отрасли 12
1.2. Адаптивный потенциал растений чайно-гибридной розы для декоративного использования в южных регионах 23
2. Объекты, условия и методы исследований 26
2.1.Объекты исследований 26
2.2. Условия проведения исследований 29
2.3.Методы исследований 35
3. Адаптация плодовых растений к меняющимся условиям внешней среды 38
3.1. Оценка возможности адаптации сортов плодовых культур к ритму температурных изменений на различных территориях 38
3.2. Сезонные адаптации к перенесению холодного периода 52
4. Физиологические аспекты адаптации и устойчивости садовых растений к абиогенным факторам окружающей среды 65
4.1. Формирование устойчивости садовых растений к температурным стрессорам 66
4.1.1. Особенности процесса закаливания и формирования морозоустойчивости у садовых растений 69
4.1.2. Заморозки и садовые растения 86
4.1.3. Садовые растения и высокие температуры 91
4.2. Устойчивость садовых растений к засухе 102
4.3. Влияние переувлажнения на особенности роста и плодоношения плодовых растений 107 4.4. Особенности жизнедеятельности растений яблони при действии эдафических стресс-факторов 111
5. Диагностика устойчивости садовых растений к температурным стресс-факторам и водному дефициту 116
5.1 Оценка морозоустойчивости плодовых растений 116
5.2. Особенности адаптации садовых растений к весенним заморозкам 12
5.2.1 Диагностика устойчивости растений яблони и черешни к весенним заморозкам 121
5.2.2 Особенности адаптации растений чайно-гибридной розы к кратковременному понижению температуры в весенний период 133
5.3. Защитно-приспособительные реакции плодовых и декоративных растений на действие высоких температур. Возможности диагностики жароустойчивости 135
5.4. Особенности проявления окислительного стресса у растений яблони и чайно-гибридной розы в неблагоприятных условиях летнего периода 152
5.5. Оценка устойчивости растений яблони к водному дефициту 157
6. Адаптивные возможности растний яблони в неблагоприятных почвенных условиях 162
6.1. Реакция сортов и подвоев яблони на изменение рН почвенной среды 162
6.2. Влияние уплотнения почвы на жизнедеятельность яблони 170
7. Пути реализации адаптивного потенциала садовых растений на юге России 179
7.1. Принципы подбора сортов яблони для современных насаждений юга России .
179
7.2. Влияние подвоя на устойчивость сортов яблони к стрессорам летнего периода 187
7. 3. Оптимизация системы содержания почвы в саду, как фактор повышения устойчивости растений к стресс-факторам летнего периода 191
7.4. Роль элементов минерального питания в реализации адаптивного потенциала плодовых растений 200
7.4.1. Влияние бора на адаптивные возможности растений яблони при действии весенних заморозков 201
7.4.2. Роль бора в повышении жароустойчивости растений яблони 202
7.4.3. Влияние сроков применения борной кислоты на генеративную деятельность сортов черешни 204
7.4.4. Возможности реализации адаптивного потенциала растений чайно-гибридной розы 210
7.5. Экономическая эффективность рекомендованных агроприемов.. 213
Заключение 218
Список литературы .
- Адаптивный потенциал растений чайно-гибридной розы для декоративного использования в южных регионах
- Условия проведения исследований
- Сезонные адаптации к перенесению холодного периода
- Устойчивость садовых растений к засухе
Введение к работе
Актуальность темы исследований, степень ее разработанности.
Приоритетной проблемой современного садоводства является организация его устойчивого развития, предполагающего стабильное ведение отрасли без разрушения природной основы. Ее решение особенно актуально для южных регионов, занимающих в Российской Федерации лидирующее положение по производству плодовой продукции (Кашин, 1998). Отмечено (Егоров, 2012), например, что только на долю Краснодарского края приходится 39% от общероссийских объемов промышленного производства плодов. Тем не менее и в этих регионах, несмотря на уникальный природно-климатический потенциал, урожайность плодовых культур недопустимо мала (Гегечкори, Кладь, Гегечкори, 2005).
Одной из причин такого положения дел является несовершенство сортового состава плодовых насаждений. В частности, многие сорта (подвои) не обладают необходимой морозо-, засухо-, жароустойчивостью и т.д. Между тем потери урожая от действия абиотических стрессоров слишком велики и достигают, по некоторым оценкам, 80–100% (Кашин, 2003; Бандурко, 2006; Егоров, 2012).
Аналогичные проблемы возникают и при озеленении населенных
пунктов вследствие недостаточно обоснованного введения сортимента различных декоративных культур, в том числе розы (Воронцов, 2007).
Появление многочисленных сортов, подвоев и их сочетаний порождает необходимость подбора лучших из них, наиболее приспособленных к почвенно-климатическим условиям района использования и устойчивых к основным абиотическим стресс-факторам соответствующих территорий.
Ранее исследованы физиолого-биохимические особенности адаптации садовых растений к действию низких отрицательных температур в течение перезимовки, водному дефициту и засолению почвы (Кушниренко, Курчатова, 1984; Соловьева, 1988; Дорошенко,2000; Савельев, 2010 и др.). Однако до настоящего времени не сформулированы принципы комплексной оценки степени приспособленности и устойчивости растительного организма к совокупности неблагоприятных климатических и эда-фических факторов среды. Не в полной мере изучены и механизмы устойчивости многолетних садовых растений к температурным стрессорам весенне-летнего периода, часто проявляющимся в южных регионах.
В связи с этим изучение возможных ответных реакций садовых растений на повреждающие воздействия и разработка с учетом полученных данных системы оценки и приемов реализации их адаптивного потенциала в специфических природных и агротехнических условиях юга России являются весьма своевременными и актуальными.
Цели и задачи исследований – изучить особенности приспособления и формирования устойчивости садовых растений к абиогенным факторам для разработки системы оценки и приемов реализации их адаптивного
потенциала в специфических природных и агротехнических условиях юга России.
В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследований:
– оценить возможности адаптации растений некоторых семечковых и косточковых культур к меняющимся условиям внешней среды южных территорий;
– проанализировать многолетние данные о погодных условиях южного региона и выделить основные климатические стресс-факторы, ограничивающие получение стабильных урожаев плодов на соответствующих территориях;
– изучить физиологические особенности адаптации и формирования устойчивости плодовых растений к абиогенным факторам окружающей среды;
– исследовать возможные механизмы адаптации садовых растений к температурным стресс-факторам весенне-летнего периода;
– определить диагностические критерии устойчивости садовых растений к весенним заморозкам и перегреву;
– оценить устойчивость некоторых садовых растений к морозам разного типа, окислительному стрессу и водному дефициту;
– установить адаптивные возможности растений яблони при под-кислении или подщелачивании почвенной среды, а также при уплотнении почвы;
– предложить совокупность обоснованных приемов направленного воздействия на процессы жизнедеятельности садовых растений для активизации генеративной деятельности и повышения устойчивости к неблагоприятным факторам среды и оценить экономическую эффективность таких приемов в специфических природных и агротехнических условиях юга России.
Научная новизна исследований. Разработана научная концепция системы оценки составляющих адаптивного потенциала многолетних плодовых и декоративных растений юга России, в том числе устойчивости к совокупности климатических и эдафических стресс-факторов соответствующих территорий. Сформулирована гипотеза о причине вторичного цветения растений семечковых и косточковых пород в южном регионе. Выделены основные температурные стрессоры, сдерживающие формирование стабильных урожаев плодов и декоративных качеств садовых растений в южно-европейской части РФ.
Предложены оригинальные суждения о наличии специфических для различных плодовых пород и чайно-гибридной розы защитных систем, обеспечивающих проявление устойчивости растительных организмов к температурным стресс-факторам весенне-летнего периода. Установлено изменение степени жароустойчивости сортов плодовых культур в течение
летнего сезона. Введено новое понятие жароустойчивости плодовых растений как многокомпонентного свойства, представляющего собой способность растительного организма противостоять высоким температурам воздуха в определенные сроки летнего периода.
Доказана перспективность использования показателей – «концентрации в цветках хлорогеновой и индолилуксусной кислот» – для диагностики потенциальной продуктивности сортов черешни. Изучены специфические требования подвоев и сортов яблони к рН почвенной среды, а также связи активности ростовых процессов используемых подвоев (привойно-подвойных комбинаций) яблони и их способности противостоять увеличению плотности почвы.
Теоретическая значимость работы. Доказаны положения, вносящие вклад в расширение представлений о формировании устойчивости плодовых растений к неблагоприятным абиогенным факторам окружающей среды. Изложены, в частности, аргументы, свидетельствующие о проявлениях у таких растений устойчивости к стрессорам на организменном и клеточном уровнях. Раскрыты возможные механизмы адаптации растений, существующих в различных жизненных формах (дерево, кустарник) к кратковременному понижению температуры воздуха весной и ее значительному повышению летом. Изучены связи между сроками проявления устойчивости определенного сорта к перегреву и специфической «дозой» тепла, необходимой для мобилизации защитно-приспособительных реакций растительного организма.
Практическая значимость работы. Разработана и внедрена совокупность приемов реализации адаптивного потенциала садовых растений в различных природных и агротехнических условиях юга Российской Федерации. Определены группы сортов плодовых культур для создания традиционных, органических и интегрированных интенсивных садов, а также привойно-подвойных комбинаций яблони (сорта Флорина и ГолдРаш на подвое ММ106) для закладки неорошаемых насаждений в прикубан-ской зоне. Подобраны высоко- и среднеустойчивые к температурным стрессорам сорта чайно-гибридной розы, перспективные для декоративного оформления южных территорий. Созданы практические рекомендации по содержанию почвы в междурядьях неорошаемых насаждений яблони, обеспечивающему получение достаточно высоких (в органических садах на уровне 22–25 т/га) и относительно стабильных урожаев плодов на фоне засушливых явлений и высоких температур воздуха в летний период. Представлены рекомендации по применению микро- и макроэлементов ( В, Са2+ ) как составляющей прецизионных технологий выращивания садовых растений, гарантирующей стабилизацию плодоношения, повышение хозяйственной продуктивности или декоративных качеств, в том числе в аномальных погодных условиях южного региона.
Методология и методы диссертационного исследования. Научная деятельность связана с разработкой физиологических основ комплексной оценки составляющих адаптивного потенциала многолетних садовых растений и приемов его реализации в специфических природных и агротехнических условиях южного региона РФ. При организации процесса исследования предусмотрены его проектирование, проведение, а также оценка и самооценка полученных результатов. При этом использованы теоретические и эмперические методы исследования.
Положения, выносимые на защиту:
1.Совпадение динамики функциональной (ростовой) активности растений изучаемых сортов плодовых культур и ритма температурных изменений в течение годичного цикла на конкретных территориях – главное условие реализации их адаптивного потенциала в соответствующих условиях окружающей среды.
2.Необходимость комплексной оценки составляющих адаптивного потенциала садовых растений юга Российской Федерации, основанной на результатах изучения специфических защитно-приспособительных изменений в растительном организме при действии соответствующих абиогенных (климатических и почвенных) стрессоров, определяемых породно-сортовыми особенностями и биологической формой существования, а также универсальных диагностических критериев потенциальной продуктивности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды.
3.Подбор лучших сортов и подвоев, оптимальный способ содержания почвы в междурядьях насаждений и направленное применение бор- и кальцийсодержащих соединений в специфических природных и агротехнических условиях южного региона – эффективные приемы активизации защитно-приспособительных реакций у садовых растений, а также стабилизации плодоношения и повышения их хозяйственной продуктивности или декоративных качеств на соответствующих территориях.
Степень достоверности и апробация результатов исследований. Основные исследования выполнены в соответствии с тематическим планом НИР ФГБОУ ВПО Кубанский ГАУ МСХ РФ, их результаты отражены в научных статьях, ежегодно докладывались на научных конференциях. Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждены 10-летними исследованиями, проведенными лично автором или при его участии, и большим объемом экспериментального материала проанализированного с помощью методов математической статистики. Результаты исследований представлены на международных симпозиумах и конференциях: «Высокоточные технологии производства, хранения и переработки плодов и ягод» (Краснодар,2010); «Viticulturasivinificatie, silvi-culturasigradinipublica, protectiaplantelor» (Кишинев, 2010); «Развитие научного наследия И.В.Мичурина по генетике и селекции плодовых культур» (Мичуринск, 2010); «Агротехническое обеспечение реконструкции
промышленных садов в средней полосе РФ» (Воронеж, 2011, 2014); «Роль отрасли плодоводства в обеспечении продовольственной безопасности и устойчивого экономического роста» (Беларусь, 2011, 2012, 2013); «Фундаментальные и прикладные разработки, формирующие современный облик садоводства и виноградарства» (Краснодар, 2011); «Совершенствование адаптивного потенциала косточковых культур и технологий их возделывания» (Орел,2011, 2015); «Биологический потенциал плодовых, ягодных и овощных культур в зоне Урала и инновационные технологии в современных условиях агропроизводства» (Пермь, 2012); на ежегодных научных конференциях Кубанского государственного аграрного университета (2010, 2011, 2012, 2013, 2014, 2015).
Результаты исследований по мере поэтапного выполнения внедрены в хозяйствах Краснодарского и Ставропольского краев, а также в Республике Адыгея.
Личный вклад соискателя в проведение научного исследования и получение наиболее существенных научных результатов состоит в следующем:
– определение актуальной проблемы в области науки физиологии и биохимии растений и отрасли садоводства, разработка программы исследований в этом направлении;
– участие в закладке опытов и проведении научного эксперимента;
– непосредственное участие в получении исходных данных, их обработке и интерпретации;
– личное участие в апробации результатов исследований;
– обобщение полученных результатов исследований и их публикация (лично или в соавторстве) в различных изданиях, в том числе рецензируемых.
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертационной работы опубликованы в трех монографиях, 43 статьях (в том числе 15 – в рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК РФ). Общий объем публикаций 37 п.л., в т.ч. доля участия автора – 22,7 п.л.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 263 страницах машинописного текста, состоит из введения, основной части (7 глав), заключения, списка литературы и приложений; содержит 36 таблиц и 112 рисунков. Список литературы включает 312 источников, в том числе 19 - на иностранных языках.
Адаптивный потенциал растений чайно-гибридной розы для декоративного использования в южных регионах
Садоводство – приоритетная отрасль агропромышленного комплекса Российской Федерации, главной продукцией которой являются плоды и ягоды. При их потреблении население получает необходимые витамины, минеральные вещества, незаменимые органические кислоты и т.д., обеспечивающие здоровье и долголетие человека [149, 222].
Между тем рыночные реформы вызвали существенные негативные изменения в количественных и качественных параметрах, характеризующих состояние отрасли в России. Отмечено [149 ], например, что, даже при значительном импорте фруктов, их потребление на душу населения отстает от показателей многих зарубежных стран и научно обоснованной медицинской нормы – 122 кг/год. В России эта норма удовлетворяется лишь на 38%. Причем только 23 кг фруктов мы получаем за счет собственного производства (рисунок 1).
Аналогичные тенденции наблюдаются в сфере промышленного производства плодовой продукции в большинстве субъектов Российской Федера-ции[ 84]. Не исключение с этой точки зрения и крупнейший производитель плодов – Краснодарский край.
Очевидно, весьма своевременны трансформация стратегии ведения отечественного садоводства и ее реализация.
Уже в конце прошлого века всеми государствами мира, в том числе и Россией, была провозглашена концепция устойчивого развития (англоязычный термин – «sustainabledevelopment») сельского хозяйства, предполагающая рациональное использование природно-ресурсного потенциала аграрного производства [4]. Этой концепции вполне соответствуют основные положения методологии адаптивности российского садоводства [124]. В данном случае садоводство рассматривается как многофакторная динамичная система отношений человека и природы, нацеленная на стабильное введение отрасли. Раскрыты [103] главные причины необходимости его перехода к реализации стратегии адаптивной интенсификации. В их числе высокая зависимость величины и качества урожая от «капризов» погоды. Более того, неблагоприятные погодные условия зафиксированы на большей части сельскохозяйственных угодий Российской Федерации. Даже в Краснодарском крае с уникальными почвенно-климатическими характеристиками, свойственными южным территориям, неоднократно отмечалось негативное воздействие на плодовые растения различных климатических стресс-факторов.
Анализ чрезвычайных ситуаций, складывающихся за последние десятилетия, показывает, что наибольший ущерб отрасли на юге России нанесен такими абиотическими стрессорами, как ранние (ноябрьские) морозы (1993 г.), низкие отрицательные температуры в начале (декабрь 1997 и 2003, 2008 гг.), середине (январь 2002, 2006, 2009 и 2010, 2012, 2015 гг.) и во второй половине (февраль 1994, 2005 и 2007, 2012, 2014 гг.) зимы, весенние заморозки (1999, 2000, 2004, 2005, 2009, 2011, 2012, 2013 и 2014 гг.), засухи и повышенные температуры воздуха в летний период (1996, 1998, 1999, 2001, 2003, 2005, 2006, 2007, 2008, 2012, 2013, 2014 гг.).
Так, в Краснодарском крае после суровой зимы 1993/94 г. (с ранними ноябрьскими морозами до -190С, январскими оттепелями и повторным похолоданием в феврале до -210С ) погибло 11,6 тыс.га садов [126 ].
Существенный урон плодоводству нанесен и январскими морозами 2006 года. В этом месяце в большинстве регионов Российской Федерации отмечено значительное понижение температуры воздуха. Длительные, в течение 10-12 дней, морозы зафиксированы на всех территориях основного размещения плодовых культур юга России: в Краснодарском крае – до -25… -370С, Дагестане -18…- 200С, Ставропольском крае – 26… - 300С, Ростовской области -26 … - 320С. Понижение температур сопровождалось сильным ветром со скоростью 15 м/с и более [ 91 ]. В субъектах Южного Федерального округа в большей степени от действия стрессора пострадали косточковые культуры (рисунок 2, 3). Практически полностью был потерян урожай персика, абрикоса, черешни, алычи [90, 91 ]. Последствия подмерзания садов сказывались на протяжении нескольких вегетационных сезонов.
Критически высокие (35-400С) температуры воздуха в летний период 2007 года также отрицательно сказались на формировании урожая плодов [ 82 ].
Весьма ощутимы и финансовые потери от недобора урожая, которые несут специализированные предприятия в годы с экстремальными климатическими проявлениями [ 91]. В этой связи уместно заметить, что плодовые растения выращивают на одном месте в течение длительного периода времени. Поэтому эффективность эксплуатации сада будет зависеть от того, насколько точно природные условия территории соответствуют биологическим требованиям применяемых сортов (подвоев).
Условия проведения исследований
Исследования проводили в 2006 - 2015 гг. в различных природных условиях юга России (прикубанская и предгорная зоны садоводства Краснодарского края). Прикубанская зона садоводства Климат зоны относительно мягкий. Амплитуда колебания температуры в течение года возможна в пределах от -37С до +40С [ 2]. Продолжительность безморозного периода 185-195 дней. Наибольшая непрерывная продолжительность морозных дней -20. Зимой характерны оттепели. Максимальная температура воздуха во время оттепелей +25С. Средняя продолжительность оттепелей 4-10 дней.
Сумма активных температур (больше +10С), выражающая ресурс тепла территории, изменяется в диапазоне 2500-3600С .
При хорошей обеспеченности теплом осадки выпадают крайне неравномерно и недостаточно, коэффициент увлажнения (КУ) равен 0, 30-0,40. Среднегодовое количество осадков 650-700 мм. Основное количество осадков выпадает в осенне-зимний период. За вегетационный период их выпадает 334-360 мм.
Господствующее направление ветров – северо-восточное и восточное. Наибольшее число дней с сильным ветром (15 м/сек и выше) приходится на период с января по апрель. Район довольно часто подвергается действию суховеев (70-75 дней в году). Предгорная зона садоводства Климат зоны умеренно жаркий. Сумма активных температур составля ет в среднем 3000-3200С. Степень увлажнения хорошая, ГТК в среднем со ставляет 1,5, коэффициент увлажнения (КУ) равен 0,30-0,40. Количество осадков за вегетационный период 450 мм, а за год - 630 мм. Среднесуточ ная температура воздуха в июне 21,9С, максимальная 39С. В зоне отмечаются суховеи 35-40 дней в году. Зима умеренно теплая. Среднесуточная температура января -4,8С, минимальная может опускаться до -31С. Снежный покров неустойчивый. Количество дней с оттепелями составляет 45-50 дней. Безморозный период длится 185-200 дней. Наибольшее число дней с туманами падает на осенне-зимний период и составляет 115-120 дней [2, 5].
Надо отметить, что при общем благоприятном сочетании климатических факторов в зоне исследований довольно часто отмечаются отрицательные погодные явления.
Анализ метеорологических условий южного региона показывает, что наибольший ущерб отрасли наносится абиотическими стресс-факторами, одним из которых являются низкие отрицательные температуры зимнего периода.
По данным ряда ученых [64, 129 ] в течение зимы отмечают четыре разных воздействия на плодовые растения низкими отрицательными температурами. В любом регионе каждое из таких воздействий имеет свои конкретные параметры, которые с некоторыми отклонениями повторяются в одной и той же местности столетиями.
Первое воздействие критическим морозом растения получают в конце осени – начале зимы. Это ранние морозы. Такие понижения температуры отмечены в ноябре 2003 г. и начале декабря 2014 г.
Второе воздействие низкими отрицательными температурами – это самые суровые для данного региона морозы в середине зимы. К этому виду воздействия относят только те морозы, которые бывают до длинных оттепелей. Они могут быть в декабре, январе или феврале. В эти сроки плодовые растения находятся в покое (глубоком или вынужденном) и до оттепелей имеют максимальную закалку. В условиях края повреждения плодовых растений такими температурами было зафиксировано в январе 2006 г. (рисунок 9).
Третье воздействие – это кратковременный ночной мороз в период оттепели (под Краснодаром до -15 С). И хотя этот мороз сам по себе не очень сильный, но действует он на фоне суточного перепада температур очень жестко (дневная оттепель под Краснодаром – от 5 до 10 Си выше).
В изучаемых условиях такие морозы наблюдались в 2013 г. (январь), 2014 г. (20 января дождь с обледенением, объявлено стихийное бедствие).
Четвертый тип воздействия – возвратные морозы, которые приходят через некоторое время после оттепелей и постепенного понижения температур. Бывают они в январе, и в феврале и даже в марте. Морозы такого типа могут быть довольно сильными (в Краснодарском крае – до -25 С). По нашим наблюдениям такие явления отмечены в 2010, 2011, 2014 и 2015 гг.
Весенние заморозки за последние десятилетия – наиболее частые природные аномалии. В условиях края повреждения плодовых растений такими температурами были зафиксированы в марте 2011 - 2014 годов, а также в апреле 2009 и 2014 гг. [по данным метеостанции «Круглик» г. Краснодара, приложение].
Для плодовых растений не менее опасны и высокие положительные температуры воздуха, которые оказывают негативное влияние на все процессы их жизнедеятельности. Экстремально высокими температурами воздуха в летний период за годы исследований отличались 2006, 2007, 2010, 2011, 2012, 2013 и 2014 годы. Более того аномально высокие температуры (+30… +35 0 С) имели место в мае месяце в 2010, 2012, 2013, 2014 гг. (рисунок 10 ). На фоне высоких температур и незначительного количества выпавших осадков в период проведения исследований в годы 2007, 2009, 2011, 2012, 2013, 2014 гг. проявились засухи. В последнее время угнетающее влияние на растения оказывает температурный фактор и повышенная солнечная радиация в летний период вызывающие у плодовых растений окислительный стресс. Данные по солнечной радиации приводятся на основе материалов актинометрических наблюдений метеостанции «Круглик» г. Краснодар. В комплекс входят измерения прямой и рассеянной радиации, приходящей к земной поверхности, отраженной от земной поверхности радиации и радиационного баланса. Общий приход солнечной радиации на горизонтальную поверхность, состоящий из прямой и рассеянной радиации, называется суммарной радиацией (таблица 1).
Сезонные адаптации к перенесению холодного периода
Зимний сорт яблони ГолдРаш, при условии его прививки на подвой М9, характеризуется хорошей приспособленностью к изменению погодных условий в прикубанской зоне садоводства. Однако упомянутый сорт неспособен поддерживать стабильно высокую активность жизненных функций в летний период. Это указывает на ослабление ростовой активности и продуктивности растений на данном этапе периода вегетации. По нашим наблюдениям реакция интродуцированного зимнего сорта яблони Интерпрайз на изменения температуры воздуха в южной зоне садоводства выражена слабо. Вместе с тем он характеризуется пониженной функциональной активностью в течение годичного цикла (см. рисунок 14). Данные результаты не позволяют рассчитывать на получение достаточно высокую продуктивность в специфических природных условиях. Это утверждение подтверждается на практике.
О справедливости нашего заключения свидетельствуют данные по дина мике урожайности изучаемых сортов яблони в течение 2010-2013 гг. (рисунок 19). На протяжении рассматриваемого периода более высокие зна чения этого показателя свойственны сорту Флорина, а самые низкие – сорту Интерпрайз. 30 10 5 2010 2011 2012 Флорина ГолдРаш Интерпрайз Урожайность сортов яблони на подвое М9 в прикубанской зоне садоводства, т/га (сад учхоза «Кубань» Кубанский ГАУ, закладки 2006 г.)[ 114] Совершенно очевидно, что перечень изучаемых сортов не догма. Он может и должен быть дополнен наиболее удачными сортами из числа перспективных, которые, как нам представляется, в недалеком будущем найдут «постоянную прописку» в насаждениях южного региона России. Более того, на отечественном рынке все чаще появляются новые сорта, привлекающие внимание производственников своими хозяйственно-ценными признаками и свойствами. Им тоже предстоит дать объективную оценку.
Однако проблема подбора перспективного сортимента будет актуальна постоянно. Для ее решения необходимо следовать предложенным принципам оценки целесообразности выращивания конкретного сорта в определенных условиях, что обеспечит стабилизацию и повышение эффективности отрасли
Аналогичные подходы применимы и при оценке адаптивных возможностей сортов сливы. Об этом свидетельствуют результаты полевого опыта, по 49 ставленного в учебном хозяйстве «Кубань» Кубанский ГАУ в насаждениях (подвой сеянцы алычи) закладки 1998 г.
По данным Л. Г. Рязановой [301], функциональная активность у сорта сливы Кабардинская ранняя не всегда соответствует ритму температурных изменений в прикубанской зоне (рисунок 21). Так, деревья этого сорта в конце вегетации отличаются минимальными значениями соотношения РНК/ДНК, что сопряжено со своевременным прекращением роста, развитием органического покоя, а, следовательно, с хорошей подготовкой растений к воздействию ранних морозов. Однако в середине зимы (январь) соотношение РНК/ДНК в верхушечных почках однолетних приростов сорта сравнительно велико, что указывает на раннее начало весенней жизнедеятельности. В эти сроки растения данного сорта в значительной степени подвержены отрицательному влиянию низких температур.
Во второй половине зимы – начале весны показатель активности генотипа у сорта Стенлей ниже, чем у сорта Кабардинская ранняя. Полученные данные могут свидетельствовать о большей устойчивости первого сорта к возвратным морозам [301].
Это предположение подтвердилось зимой 2001/02 гг., когда понижение температуры до –180С после оттепели привело к гибели 17% цветковых почек на деревьях сорта Кабардинская ранняя. В то же время у сорта Стенлей повреждение почек составило лишь 6% [105].
Справедливость выводов подтверждают данные по динамике урожайности изучаемых сортов сливы в течение 2005-2009 гг. (рисунок 22). При этом сорт сливы Стенлей характеризовался высокими и стабильными значениями этого показателя на протяжении изучаемого периода [ 69 ].
Исходя из приведенных на рисунке 22 результатов, сорт сливы Стенлей лучше, чем Кабардинская ранняя, приспособлен к особенностям температурных изменений в прикубанской зоне.
Устойчивость садовых растений к засухе
Для юга России характерны значительные годовые амплитуды колебания температуры. Особенно часто резкие перепады отрицательных и положительных температур наблюдаются в феврале (так называемые «февральские окна»). В это время повреждаются и гибнут цветковые почки косточковых культур, находящиеся в фазе набухания или распускания.
Однако анализ таких погодных явлений за период 1972 - 2011 гг. показал, что, начиная с 2000 г., наблюдается тенденция сокращения частоты проявления «февральских окон» с колебаниями температур более 30С (см. рис. 22-24) [91].
Границы вегетационного сезона определяются продолжительностью безморозного периода, частотой и степенью вероятности весенних и осенних заморозков.
По обеспеченности растений теплом различают четыре основных термических пояса: тропический, субтропические, умеренные и холодные.
Для оценки количества тепла, получаемого растением за весь период вегетации или его отдельный отрезок служит показатель «сумма температур» (или) «сумма эффективных температур» - ( tо) за определенное время. Для его подсчета суммируются ежедневные превышения среднесуточной температуры воздуха (tо) над определенной условной величиной (tоn). Эта величина соответствует нижнему температурному порогу вегетации или определенной фенологической фазы [54 ].
Считают [ 54], что пороговая температура начала весенних явлений для большинства растений умеренных широт составляет 5оС.
Для яблони оптимальная сумма среднесуточных положительных температур за период вегетации (от набухания почек до листопада) составляет 2700 - 2900С. Сумма среднесуточных температур выше +5С, требующаяся яблоне в период от набухания почек и начала цветения до созревания плодов, составляет: 1500С для летних, 1800С для осенних и 2000С для зимних сортов [2 ].
В общих чертах скорость сезонного развития пропорциональна накопленной сумме температур (например, медленное развитие растений в холодную и затяжную весну или «взрывное» начало весны при сильной волне тепла). От общей закономерности есть ряд отступлений. В частности, слишком высокие суммы температур уже не ускоряют, а тормозят развитие [54 ].
Вполне очевидно, что более теплолюбивые породы и сорта требуют более продолжительного вегетационного периода.
Его продолжительность и температурный режим оказывают влияние не только на продуктивность плодовых культур и качество урожая. От этих факторов в значительной мере зависит устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды. Так, при недостатке тепла плодовые растения не успевают закончить свое развитие, древесина их не вызревает, в результате чего они не могут полностью пройти этапы осеннего и раннезимнего закаливания к отрицательной температуре.
У большинства плодовых пород умеренного климата нормальный рост и интенсивное проявление всех фенологических фаз (цветение, рост, завязывание плодов, их созревание и др.) вегетации отмечаются при 15-30оС. Однако наибольшая чувствительность к теплу у растений бывает во время цветения и первые дни развития плодов. Если в этот период среднесуточная температура опускается ниже 14-15оС, заметно уменьшается количество семян в плодах и снижается урожайность.
И.А. Коломиец [138] установил, что в период закладки генеративных почек для яблони необходима среднесуточная температура в пределах 18-20оС. При таких условиях не только увеличивается число цветков в почке, но и происходит закладка генеративных почек в пазухах листьев на побегах, чего не бывает при более низкой температуре. Следовательно, у плодовых пород, отмечается по крайней мере два критических периода в их отношении к теплу. Оба они связаны с развитием генеративных органов. Причем в первом случае критический период определяется оплодотворением и развитием зародыша, а во втором - связан с закладкой цветковых почек [ 1, 150 ].
Оптимальные среднесуточные температуры фазы созревания плодов +22С…+30С. Фактически температура в течение летних фаз развития растений, как правило, превышает эти показатели [63 ].
Для начала роста корней плодовых растений требуется, чтобы почва прогрелась до 4-5оС. Причем наиболее интенсивно они растут и функционируют при температуре 7,0-20,5оС. При повышении же температуры до 25-30оС рост корней прекращается, а их жизненные функции тормозятся [ 276].
Приземный слой воздуха подвержен наиболее резким суточным колебаниям температур, которые в большей степени выражены над оголенной почвой.
Тепловой режим местообитания растений характеризуется на основе измерений температуры непосредственно в растительном покрове. В многолетних насаждениях, где существует определенный вертикальный градиент температуры, - в ряде точек на разных высотах [54 ]. При этом важное значение имеет не только общее количество тепла, необходимого для нормального роста и развития растений, но и устойчивость последних к низкой отрицательной и высокой положительной температуре.