Потенційні можливості морозостійкості деревних рослин, досліди по загартуванню деревних порід

Тут я хочу розповісти про цікаві досліди з визначення морозостійкості у деревних рослин, проведених в середині минулого століття науковими співробітниками Інституту фізіології рослин АН СРСР на чолі з членом-кореспондентом АН І. І. Тумановим в умовах Підмосков`я.

Ці проведені досліди показали, що в період вегетації пагони у деревних рослин вимерзають вже при температурі трохи нижче -5 ° С. З вересня після завершення росту і вступу рослин у період спокою починається підвищення стійкості, особливо після настання морозів. Найбільшу стійкість вони набувають в найсуворіший період зими. Таким чином, ті морози, які ушкоджують і гублять рослини, що знаходяться в Вегетіруєт стані, після першої стадії загартовування стають корисними - вони підвищують їх стійкість. Реагування на зовнішні умови одного і того ж рослини після його фізіологічної перебудови різко змінюється. При природному загартовування в умовах Підмосков`я гілки цих рослин здатні без значних пошкоджень витримувати морози: у яблуні сорту Грушівка московська - до -40 ° С, у ялини - до -50 ° С, у берези - до -65 ° С. Навіть у одного і того ж рослини максимальна стійкість може по роках коливатися, наприклад, у берези між -50 і -65 ° С. У холодні зими вона буває вище, ніж в теплі.

Спостереження за розвитком морозостійкості у деревних рослин в природній обстановці дозволили почати роботу вже в лабораторії по з`ясуванню питання: які негативні температури необхідні деревам для успішного проходження другої стадії загартовування? Так, шляхом додаткового лабораторного загартовування (повільне ступеневу охолодження на 5 ° С на добу) вдалося підняти морозостійкість яблуні до -60 ° С, їли - до -70 ° С, берези і чорної смородини - до -195 ° С. Наступні досліди дозволили поліпшити методику загартовування і отримати рослини, які зносили будь наднизькі температури. Для прикладу можна навести досліди з наступними рослинами:

1). 3-річний приріст (розгалужені гілки) берези бородавчастої, зрізані 9 квітня в лісопарку Головного ботанічного саду АН в Москві.

2). Однорічний приріст двох сортів чорної смородини: сорт Лія родюча з Ботанічного саду МГУ на Ленінських горах в Москві і сорт Лакстон з саду Московської плодоовочевої дослідної станції, зрізані 11 березня.

На початку весни пагони берези і смородини ще не почали рости і зберегли здатність до загартовуванню. Зрізані гілки були загорнуті в целофан і поставлені в фітотроні в охолоджувані шафи при -5 ° С. Для берези температура поступово знижувалася щодоби на 5 ° і на 11-й день досягла -60 ° С. Після такого загартовування пучок гілок повантажили в рідкий азот, в якому він перебував 2 діб. Смородина гартувати більш тривалий час: 3 доби при -5 ° С, 10 діб при -10 ° С, 7 діб при -15 ° С, 6 діб при -20 ° С, 3 доби при -25 ° С, 3 доби при - 30 ° С, 1 добу при -35 ° С, 1 добу при -40 ° С, 1 добу при -45 ° С, 1 добу при -50 ° С і 4 доби при -60 ° С.

Після витримування при -60 ° С все пучки швидко занурювали в рідкий азот, в якому вони перебували 3 діб. Потім пучок гілок швидко переносили з рідкого азоту в порожній дьюаровскій посудину, що охолоджується рідким азотом, і наливали в нього рідкий водень. У рідкому водні рослини перебували протягом 2-х годин, після чого їх переносили в посудину з рідким азотом. Останній повільно випаровувався протягом 6 діб. В таких умовах гілки повільно нагрівалися, потім їх поміщали в оранжерею для відростання.

Перший облік результатів був зроблений через 12 діб. Після охолодження в рідкому водні все нирки на гілках берези бородавчастої розпустилися, живими збереглися також чоловічі та жіночі суцвіття. За всіма ознаками гілки, проморожені при -253 ° С, нічим не відрізнялися від контролю. Пилок берези (після проморожування в рідкому водні) проростала в краплі 5% -ного розчину сахарози при 25 ° С протягом 2 годин приблизно на 30%. Такий же результат був і в контролі. Гілки берези, зрізані одночасно з того ж дерева, але не отримали лабораторного загартовування, повністю вимерзли при -40 ° С. Аналогічні результати отримані і для обох сортів чорної смородини. Без лабораторного загартовування її пагони також загинули при -40 ° С. Після повільного і тривалого зниження температури до -60 ° С гілки чорної смородини витримали -253 ° С без ушкоджень. Всі її нирки, як листові, так і квіткові, розпустилися. Живці після обробки рідким воднем не втратили здатність утворювати нові коріння. Пилок проростала. Однак було відмічено, що після -253 ° С гілки смородини трохи відставали в рості.

Зазначені досліди дозволили припустити, що протопласт у ряду деревних рослин після належної підготовки здатний виносити при наднизьких температурах дуже щільну упаковку молекул, сухий стан, відсутність необхідних газів, припиняти обмін і пересування речовин. Таким шляхом життя рослинного організму може, мабуть, бути призупинений. Оскільки при цьому життєва структура протопласта зберігається, то після повернення в сприятливі умови в клітинах відновлюється нормальний хід фізіологічних процесів.

У даних дослідах гілки берези і чорної смородини без пошкоджень виносили температури -253 ° С. В експериментах Беккереля сухе насіння, спори і підсушені дрібні організми виживали навіть при температурі близькій до -273 ° С. У даних дослідженнях гілки деревних рослин після витримування їх при -253 ° С знаходилися також в сухому стані, так як в них вся вода була в твердому стані, при температурах нижче -253 ° С виключається утворення льоду в протопласті. Тому цілком можливо, що подальше зниження температури до абсолютного нуля не викликає відмирання рослин.

Тут звертає на себе увагу те, що для успішного загартовування рослин необхідно повільне зниження негативних температур в період другої стадії загартовування. Чим рослина потенційно менш морозостійка, тим більш повільним повинно бути охолодження. Для берези досить знижувати температуру з -5 до -6 ° С протягом 15 діб, щоб вона потім могла витримувати температуру рідкого азоту. Для отримання такої стійкості у сосни її необхідно гартувати негативними температурами протягом 12 діб. У яблуні сорту Антонівка не вдалося отримати такий морозостійкості при загартовуванні її протягом 24 діб. Довший час необхідно витримувати деревинна рослини і при помірних морозах від -10 до -30 ° С, хоча загартовування може тривати і при більш низьких температурах, приблизно до -60 ° С. Подальше зниження температури може проводитися швидше. Сезонні визначення показали, що максимальна морозостійкість купується деревними рослинами в період найбільш сильних морозів. Оптимальний режим охолодження залежить від спадкових властивостей рослин і від успішності проходження першої стадії загартовування. Абрикос, наприклад, необхідно витримувати при слабких морозах більш тривалий час. Оптимальний режим другої стадії загартовування винограду для слабоморозостойкіх форм від -3 до -22 ° С, для морозостійких - від -6 до -30 ° С.

Розповідаючи про описані дослідах, виконаних в Інституті фізіології АН, я вирішив довести до відома читачів наскільки високою морозостійкістю можуть володіти деревні рослини при своєчасному завершенні росту і вступ в стан спокою, хорошому завершення першої стадії гарту і правильному виконанні режимів охолодження і відтавання в другій стадії гарту . Багато що з описаного має пізнавальний характер, а окреме може бути застосовано і на практиці.

В. Н. Шаламов

(Уральський садівник № 51, 18 грудня 2013)

Інші статті В. Шаламова в розділі Шаламов Віталій Миколайович: статті по садівництву