Введение к работе
Актуальность проблемы.
Зимой на многолетние растения действуют различные экстремальные факторы континентального климата Сибири, которые могут вызывать такие повреждения, как вымерзание разных органов и тканей, зимнее иссушение побегов, солнечные ожоги, а также выпре'вание коры, камбия и почек у растений под снегом. Снежный покров защищает зимой садовые и другие многолетние растения от вымерзания, зимнего иссушения и солнечных ожогов. Но, одновременно, глубокий снежный покров может быть опасен при зимовке из-за выпревания некоторых видов многолетних растений. Так, выпревание озимых культурных злаков под снегом было известно в литературе еще 19 века (М.О.Левицкий, 1876). Многие ученые и практики садоводства с прошлого века и по настоящее время наблюдали выпревание под снегом у косточковых и других древесных и кустарниковых растений (Х.К.Енике-ев. 1946; И.В.Мичурин. 1958; Н.Ф.Кащенко. 1951; О.Н.Мятковский. 1955; 3. И. Лучник, 1969; М.Н.Саламатов, 1974; В.М.Бурдасов, 1975).
Пока еще не в полной мере оценивается ущерб от выпревания под снегом зимующих видов растений, в том числе многолетних древесных растений. Только в многоснежных районах Западной Сибири могут выпревать 133 из 630 интродуцированных видов деревьев и кустарников, в том числе рододендроны, розы, облепиха, виноград, вишни, сливы, абрикосы (3.И.Лучник. 1970).
Выпревание косточковых и других плодовых культур является даже более опасным повреждением, чем вымерзание. Оно может приводить к гибели всего культурного надземного привоя у растений, а
не отдельных его органов, как это бывает при вымерзании. Чаще всего полностью выпревают саженцы в питомниках и на молодых плантациях. Выпревание молодых растений на плантациях приводит к резкому падению их продуктивности или даже к полной гибели насаждений.
Поэтому исследования выпревания у плодовых и других древесных растений под снегом являются весьма актуальным теоретическим и практическим направлением в плодоводстве и декоративном садоводстве.
Цели и задачи исследований.
Цель исследований - выявление причин гибели тканей зимой под снегом и поиск путей защиты растений от выпревания. Задачи исследований:
изучить процессы выпревания тканей;
разработать методику оценки устойчивости плодовых растений к выпреванию;
уточнить влияние факторов внешней среды на выпревание плодовых растений;
разработать элементы технологии для повышения устойчивости плодовых растений к выпреванию под снегом.
Научная новизна работы.
Впервые были проведены исследования физиологии процессов выпревания у плодовых и других древесных растений, выявлены основные последовательные звенья в цепи процессов выпревания, выяснены
причины гибели тканей, разработаны оригинальные методики оценки устойчивости к выпреванию у многолетних растений.
Реализация результатов исследований.
Результаты исследований диссертационной работы включены в "Рекомендации по определению зимостойкости садовых растений" научного Совета НИИ садоводства Сибири для Алтайского края (Барнаул, 1979 г.), в "Методических указаниях по определению элементов зимостойкости" по решению Совета по научно-методическому руководству селекцентрами при президиуме ВАСХНИЛ (Москва, 1984), в книгу для агротехников "Основные направления интенсификации садоводства в Сибири" (Барнаул, 1982), а также для научной общественности и любителей садоводства в журналах "Наука в СССР" на русском, английском, испанском и немецком языках (N4, Москва,1988), "Усадьба" (N2, Омск, 1992) и в газете "Колос Сибири" (N44, от 22.10.85., СО ВАСХНИЛ, Новосибирск). Были заложены плантации косточковых культур в многоснежных районах предгорья Алтая (г.Змеи-ногорск и г. Горно-Алтайск), где ранее в садах из-за выпревания не выращивались сливы и вишни.
Практическая ценность работы.
Изучение процессов выпревания обеспечило научную основу плодоводства для оценки роли факторов внешней среды в повреждении растений, разработки специфических элементов технологии плодоводства для защиты косточковых и других культур от выпревания. Разработанные методики количественной оценки устойчивости к выпреванию обеспечили новыми научными методами плодоводство для кос-
точковых и других, склонных к выпреванию растений.' Апробация работы и публикации.
Исследования проводились в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ НИИ садоводства Сибири им. М.А.Ли-савенко. Регистрационный номер N 68030775.
Результаты исследований прошли апробацию не только на ученых советах института, но также на:
научных чтениях памяти академика М.А.Лисавенко (Барнаул, 1974);
3 съезде Всесоюзного общества генетиков и селекционеров им. Н.И.Вавилова (Ленинград, 1977);
1 Международном симпозиуме по зимостойкости садовых растений (Познань-, Польша, 1977);
Сибирской региональной конференции "Актуальные вопросы генетики и селекции" (Барнаул, 1980):
Всесоюзной конференции физиологов "Проблемы и пути повышения устойчивости растений к болезням и экстремальным условиям среды в связи с задачами селекции" (Ленинград, 1981);
1 Всесоюзной конференции по применению физиологических методов в селекции растений (г.Жодино,Минской области, 1981);
заседании секции садоводства Всероссийского отделения ВАСХ-НИЛ (Барнаул, 1982);
Всесоюзной конференции АН СССР в" Звенигороде "Актуальные задачи физиологии и биохимии в ботанических садах СССР" (Пущино, 1984);
2 Международном симпозиуме по зимостойкости садовых расте-
ний (Пиккио, близ Турку, Финляндия, 1985);
- Международном симпозиуме ЮНЕСКО-АН СССР по анаэробиозу растений "Растения и кислородный стресс" (Москва, 1985).
Материалы исследований использованы в 37 публикациях с общим объемом около 30 печатных листов, в том числе - в 2 изобретениях.
Работа была начата по инициативе академика М. А.Лисавенко в 1967 году и проводилась лабораторией физиологии растений НИИ садоводства Сибири в природно-климатических зонах Алтайского края. При изучении причин и процессов выпревания для проверки серии литературных и наших рабочих гипотез объектами исследований послужили черенки, сеянцы и взрослые растения 50 видов, форм и сортов плодовых и других древесных растений. Работа велась путем постановки лабораторно-полевых экспериментов, сравнительного изучения процессов у зимующих растений разных видов в одной среде или одной формы растения в различных экологических условиях зимовки.
При этом постоянно регистрировались общепринятыми в метеорологии методами элементы микроклимата зимовки растений, а именно, зысота снежного покрова, глубина промерзания почвы, температура зоздуха. температура в почве на глубине 30,20,10 см и на поверх-юсти почвы под снегом. Изучение растений также велось в зависимости от поставленных задач и гипотез различными физиологически-іи, биохимическими и биофизическими методами.
В частности, образование внеклеточного льда в тканях изучаюсь у черенков садовых растений при снижении температур ниже ОоС :о скоростью 5С в час в климокамерах "Фейтрон"(производства ГДР)
с помощью метода ДТА (дифференциального термического анализа). ДТА проводился на уникальной установке "Мороз" с высокочувствительными полупроводниковыми преобразователями (эта установка "Мороз" была изготовлена для нашей работы во ФТИ РАСХН. Новосибирск) .
Дыхание тканей и черенков из-под снега определялось в манометрических аппаратах по методике Купермана-Хитрово-Бочкова (1967), изменения содержания углеводов - методикой по Бертрану (1951) в прописи Ильина, накопление спиртов общеизвестной методикой (Белозерский и Проскуряков, 1951) в прописи Чирковой с фиксацией материала жидким азотом, повреждение мембран клеток - по электропроводности водных экстрактов из черенков на кондуктомере "Импульс" по методике в нашей прописи (Бурдасов, Ильина, 1985), а выпревание растений - в баллах по нашей методике (Бурдасов, 1974, 1984).
Для разработки новых методик оценки устойчивости плодовых растений к выпреванию также дополнительно использовались холодильники и климокамеры для регулирования температуры у черенков в полиэтиленовых пакетах.
Для наблюдений по влиянию внешней среды на выпревание ежегодно велись обследования садов после их перезимовки в разных климатических зонах Алтая, а также были заложены опыты с подзимним поливом косточковых растений в Барнаульском ОПХа при НИИ СС.
При разработке элементов технологии плодоводства по защите от выпревания закладывались опыты по обработке растений ретардантами, уплотнении снега, посадке растений на земляных валах. Кроме того, были заложены многофакторные опыты со сливой и вишней в лесостепи (Барнаул) и предгорье Алтая (Горно-Алтайск и Змеиногорск).
В этих опытах оценивалась роль экологической среды, сортов с разной устойчивостью, посадки на земляных валах, обработки растений ретардантами в предосеннее время для снижения повреждений от вып-ревания на плантациях.
Полученные данные подвергались математической обработке по Плохинскому (1961) и Доспехову (1979).