Фотоперіодизм і плодові культури, рослини і тривалість світлового періоду

Як відомо, тривалість світлого періоду доби на Землі визначається довжиною періоду знаходження сонця над горизонтом. Двічі на рік під час весняного (18 березня) і осіннього (25 вересня) рівнодення день дорівнює ночі.

Найбільша довжина дня для північної півкулі спостерігається 22 червня. Для північних широт від 40-ї до 70-ї паралелі, в межах якої розташована основна територія Росії, найдовший день коливається від 15 годин до безперервного освітлення, триваючого на широті 70 ° близько 60 діб. У Єкатеринбурзі тривалість найдовшого дня склала близько 17 годин 54 хвилин, на півночі нашої області в Краснотурьинске - близько 19 годин. А зовсім близько розташованому на південь від Єкатеринбурга сусідньому Челябінську помирало близько 17 годин 24 хвилин. Тобто різниця в тривалості найдовшого дня в нашій області, в порівнянні з Челябінськом, збільшується на 0,5-1,5 години, що, взагалі-то, вже має велике значення, і помічається рослинами.

Справа в тому, що постійні для нашої широти добові зміни співвідношення світлих і темних періодів (фотоперіодів) грають виняткову роль в життєдіяльності рослин. Численні дослідження показали, що всі рослини по відношенню до фотоперіоду діляться на короткодневние і дліннодневние. Існують і так звані рослини нейтрального дня, але більшість досліджень на підставі різних ознак відносять їх або до короткодневним, або до дліннодневним. Як правило, короткодневние рослини - це південні види, а рослини довгого дня - північні.

Що ж відбувається при переселенні південніших видів рослин короткого дня в більш північні області з довгим днем? У таких рослин може не спостерігатися цвітіння, може спостерігатися цвітіння, але не зав`язуватися плоди, рослини можуть не закінчити зростання до початку холодів, у них може знижуватися зимостійкість, погіршуватися симбіоз з ґрунтовими бактеріями і імунітет до поразки грибними захворюваннями і так далі. В основу всього сказаного багато фахівців ставлять реакцію клітинних фоторецепторів червоного кольору - фітохрому. Нас же в даному випадку цікавить конкретно перенесення і реакція короткодневних, більш південних плодових, ягідних і горіхоплідних рослин в північні області з довгим днем, до яких відноситься і Свердловська область.

Виявляється, такі експерименти, причому у досить великій обсязі, були свого часу поставлені Б.С. Мошковим в агрофізичних інституту Академії сільськогосподарських наук в Пушкіні під Санкт-Петербургом (Мошков Б.С. Актінорітмізм рослин. Москва, «Агропроміздат», 1987 рік ). У цих дослідах досліджувалися ростові характеристики рослин, їх зимостійкість і багато інших характеристик. Як приклад зміни ростових характеристик наведено залежності термінів вегетації і середніх добових приростів яблуні і мигдалю, а також в залежності зміни висоти приросту живцевих рослин яблуні парадизки (клонового карликового підщепи).

Видно, що при перенесенні яблуні сибірки на широту з максимальною довжиною дня 16 годин закінчення зростання її пагонів подовжується на 5 і більше число днів, істотно при цьому знижується і добовий приріст пагонів (максимальний спостерігається при довжині дня 13 годин). У мигдалю закінчення росту пагонів не залежить від довжини дня, а середній добовий приріст пагонів починає істотно знижуватися, починаючи з довжини дня 17 годин. Дуже добре помітно, що найменша висота приросту спостерігається при природно довгому дні. Зі зменшенням тривалості дня висота приросту швидко зростає, досягаючи максимуму при 12-годинному дні. Добре видно, що значне збільшення добового приросту яблуні сибірки і мигдалю при 13-годинному дні і висоти приросту рослини яблуні парадизки при 12-годинному дні, в порівнянні з приростом цих рослин, що знаходяться весь час на довгому дні, показує, що не завжди зменшення світлого періоду, протягом якого відбувається фотосинтез, призводить до скорочення рослинної маси.

Досліди з деревними рослинами в Агрофізичні інституті також показали, що фотоперіодичні умови вирощування впливають і на такі важливі практичні характеристики, як зимостійкість і морозостійкість рослин. Відомо, що багато деревні рослини у себе на батьківщині витримують значні морози, і, в той же час якщо їх перенести в більш високі широти, вони починають промерзати при менш низьких температурах. Наприклад, багато маньчжурські і взагалі далекосхідні види, добре переносять зими в межах свого природного поширення, сильно страждають від морозів на широті Санкт-Петербурга при довгому, природному дні і штучно укорочених днями. Це демонструють дані перезимівлі восьми різних видів рослин, вирощуваних в Пушкіні під Санкт-Петербургом при довгому, природному дні і при штучно укорочених днями.

Південні форми акації білої, волоського горіха, абрикоса, мигдалю і винограду, що росли при природних умовах на широті Санкт-Петербурга і залишених на зиму без укриття, повністю вимерзли. Сіянці же зразків, що росли протягом літа при укорочених до певного періоду днями, ставали зимостійкість і не вимерзли. Більш того, в більшості випадків сіянці і саджанці південних деревних видів, вирощених при коротких днях, не тільки не вимерзли, а й взагалі не страждали від перезимівлі у відкритому грунті. Навесні їх зростання починався з верхівкової бруньки, так само як і у себе на батьківщині. Рослини акації білої після вирощування при 14-годинному дні зовсім не страждали від перезимівлі, в той час як контрольні рослини вимерзли повністю - від вершинної нирки до кінців кореневої системи.

Крім зазначених дослідів перенесення південних деревних рослин, що росли в умовах короткого дня, в більш північні області з довгим днем, що призводить до скорочення приросту пагонів, подовженню термінів їх визрівання, зниження зимостійкості та морозостійкості тощо., Існують і інші подібні дослідження. Так в процесі дослідження академіка А. Т. Мокроносова (Мокроносов А. Т. Взаємозв`язок фотосинтезу і функції зростання. Збірник «Фотосинтез і продуктивний процес». Москва, «Наука», 1998 рік), при вирощуванні рослин при різних Фотоперіод було виявлено, що в денні години у рослин на короткому дні (при 10-годинний тривалості світлового періоду) фотосинтез посилений, в порівнянні з фотосинтезом у рослин на довгому дні (16-18 годин світлого часу). Таке посилення фотосинтезу при скороченні тривалості світлового періоду має компенсаційний характер, так як сумарна фіксація СО2 при 10- і 16-18-годинних дня виявляється близькою за величиною. Воно має загальний характер для більшості рослин і підтверджується також дослідами Б. С. Мошкова. Тобто ефективність фотосинтезу у рослин на довгому дні практично не збільшується.

У цій же статті йдеться про те, що при однаковій концентрації СО2 зі збільшенням денної температури в процесі посилення фотосинтезу сильніше зростає синтез сахарози, ніж крохмалю. Крохмаль при цьому відкладається про запас, а сахароза транспортується і використовується як енергетичний матеріал в процесі росту рослини. У північних областях, в порівнянні з південними, денні температури, природно, нижче, коротше і сам період позитивних денних температур. Тому, поряд зі зниженням загальної ефективності фотосинтезу, там відбувається і більше зниження синтезу сахарози, ніж крохмалю, що однозначно позначається на зниженні вегетативного росту рослини і підтверджує результати дослідів Б. С. Мошкова.

Крім того, як показали останні дослідження вчених, фотопериодизм рослин дуже сильно пов`язаний і з їх термопериодизм. Тобто дуже великий вплив на ріст і розвиток рослин мають окремо середні денні та середні нічні температури повітря. Особливо це важливо для північних областей при вирощуванні там більш південних рослин.

Незважаючи на більш коротку довжину ночі в цих областях, внаслідок нижчої її середньої температури повітря значно погіршується транспорт денних порцій синтезованої сахарози до зростаючим паросткам. І це також, природно, знижує темпи вегетативного росту рослин і пояснює результати дослідів Б. С. Мошкова.

В даний час на наших ринках продається величезна кількість саджанців плодових, ягідних, горіхоплідних і декоративних деревних рослин, завезених з різних південних місцевостей, і всі вони розпродаються і не відвозять назад на південь, а купуються нашими садівниками. Зазначені рослини не придатні для умов Свердловської області не тільки по меншій кількості тепла і більш короткому періоду вегетації в ній, але і по іншому фотоперіодизму і термопериодизм. Адже навіть завезення рослин, отриманих в Челябінську, розташованому на південь від Єкатеринбурга по широті десь на 30 хвилин, Краснотурьінска - десь на 1 градус 45 хвилин, викликає відставання їх зростання на 20 серпня на величину близько 2 днів для Єкатеринбурга і порядку 5-6 днів для Краснотурьінска. А наскільки днів має статися таке відставання при завезенні подібних саджанців, скажімо, з Казахстану, Середньої Азії або з Ставропольського і Краснодарського країв? А адже це справжнє невиконання вимог фотопериодизма, закладеного геном даних рослин і нереалізованого в новій для них місцевості.

Хотів би застерегти садівників-любителів напередодні швидкого осіннього посадкового сезону від бездумного придбання таких саджанців, все одно вони відразу загинуть. Подібні види, сорти і форми даних рослин можуть бути введені в культуру в більш північних областях лише через селекцію або пересівання насіння з жорстким відбором у багатьох поколіннях.

В. Н. Шаламов

(Уральський садівник № 35, 31 серпня 2011)

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