Факторы комплекса внешних условий жизни растений

Продуктивность овощных культур, качество продукции наряду с генетической природой растения в значительной степени определяются комплексом внешних условий, тем, в какой степени они обеспечивают реализацию генетического потенциала. К условиям (факторам) внешней среды относится все то, что находится вне растения. Среди этого сложного комплекса обычно выделяют три группы факторов жизни растений:

– абиотические: климатические – температура, свет (освещенность, спектральный состав света и длина дня), воздух (состав, движение, влажность), магнитное поле, механические воздействия (ветер и др.);

– почвенные (эдафические, от греческого слова edaphos – земля) – физические и химические свойства почвы, почвенный воздух и влага;

– биотические – взаимовлияние культурных растений в посеве, сорные растения, полезная и вредная (болезни) микрофлора (грибы, бактерии, вирусы), полезные и вредные (вредители) представители животного мира;

– антропогенные (созданные человеком, от греческого anthropos – человек) – методы культуры, хирургические приемы (пасынкование, прищипка, прививка и т.п.), воздействие на растения и их биоценозы машинами, химическими веществами и физическими средствами.

Различают прямое и косвенное влияние фактора. Первое выражается в прямом действии данного фактора на растение (на фотосинтез, ростовые процессы, плодообразование и т.п.), второе – в изменении реакции растений на отдельные факторы при изменении напряженности одного из них (примеры: ослабление поглощения воды и фосфора теплолюбивыми культурами при снижении температуры почвы, усиление поглощения фосфора из трудноусвояемых соединений под влиянием микоризы, развитие грибных болезней при повышении влажности воздуха, снижении или повышении температуры).

Уровень реакции растений на воздействие факторов внешней среды определяют три значения: оптимум (наиболее благоприятное для растения), минимум и максимум – крайние (экстремальные) значения фактора, при которых возможна жизнь растения.

Интенсивность фактора, находящаяся между максимумом и минимумом, называется зоной толерантности (выносливости). В этой зоне часто выделяют участки: оптимума, субоптимума и пессимума. Говоря о реакции растений на условия внешней среды, ограничиваются одним показателем – требовательностью. Однако этот показатель характеризует лишь одну из сторон отношения растений к данному фактору. Правильнее оценивать реакцию растений по трем показателям: требовательности, устойчивости и отзывчивости.

Требовательность оценивается по интенсивности (напряженности) и действию фактора, обеспечивающего получение урожая или прохождение межфазных периодов, нормальный ход жизненных процессов (цветение, плодообразование и др.). Например, оптимальное и субоптимальное значения температуры и сумма температур, влажность почвы и водопотребление, концентрация минеральных солей в почвенном растворе, вынос их в единицу времени и суммарные значения за вегетационный период.

Устойчивость – это способность растения переносить крайние (экстремальные) значения фактора. Она определяется значениями минимума (максимума), зонами пессимума (где наблюдается сильное угнетение растений из-за недостатка или избытка фактора) и продолжительностью их воздействия. В зоне пессимума при уровне действия факторов (напряженность х время), близком к летальному, часто возникают стрессовые ситуации, оказывающие сильное влияние (а иногда наблюдается и последействие) на рост, развитие и продуктивность культур.

Влияние стресса проявляется в задержке роста и развития и снижении их темпов в последующем, в расстройстве метаболизма, в повреждениях и гибели тканей и органов, а иногда и растений. Диапазон устойчивости растений к стрессам (толерантность) наряду с их генетической природой в значительной степени зависит от уровня напряженности фактора и комплекса условий внешней среды в период, предшествующий стрессу, а также от характера наступления стрессовой ситуации. Наиболее опасны пульсирующие стрессы, характеризующиеся быстрым неоднократным переходом от нормальных условий к стрессу и обратно.

В практике овощеводства для повышения устойчивости растений к стрессу практикуется создание относительно слабых стрессовых ситуаций (закалка).

Можно выделить три фазы стресса: первичная стрессовая реакция, проявляющаяся в резком ослаблении жизненных процессов; адаптация, когда процессы обмена сдвигаются в направлении приспособления растения к стрессовой ситуации; истощение ресурсов надежности.

Устойчивость растений к стрессам меняется в течение онтогенеза; она значительно сильнее в фазе покоя, при замедленных темпах роста. Относительно низкий диапазон толерантности имеют генеративные органы в периоды формирования гамет, оплодотворения и плодообразования. Низкая устойчивость отличает проростки и молодые растения. Действие стресса проявляется на клеточном, организменном и популяционном уровнях в неспецифических (одинаковых для всех раздражителей) и специфических (присущих данному раздражителю) реакциях растений. В большинстве случаев стрессовые ситуации связаны с взаимодействием нескольких стрессов. Так, в условиях засухи наряду с недостатком воды наблюдается повышение концентрации почвенного раствора, приводящее к осмотическому (солевому) стрессу, кальциевой и магниевой недостаточности, перегреву листьев. Переохлаждение почвы приводит к физиологической засухе, ослаблению или прекращению поглощения отдельных элементов.

Отзывчивость характеризуется уровнем реакции на повышение или понижение интенсивности действия (качества или количества) фактора. Пример – реакция растения (прибавка урожая) на повышение концентрации почвенного раствора, влажность почвы и количество внесенных удобрений.

Отношение растения к условиям внешней среды, зона толерантности, значения оптимумов и экстремумов меняются в течение онтогенеза. Наибольшая отзывчивость наблюдается в периоды сильного роста, цветения и плодообразования. Эти фазы характеризуются наиболее узким диапазоном толерантности, а фаза плодообразования, кроме того, – наиболее узким диапазоном оптимума и субоптимума. В этот период растения наиболее чувствительны к недостатку или избытку фактора. Сильно различаются по устойчивости овощные растения разных сортов. Наиболее чувствительны к стрессам сорта с повышенной скороспелостью.

По характеру реакции на внешние условия (диапазону толерантности) культуры и сорта разделяют на эври- и стеноформы. Первые характеризуются широким диапазоном толерантности, вторые – узким. По отношению к температуре это будут эвритермные и стенотермные культуры и сорта, эври-, стеногидрические по отношению к воде, эври- и стеногалинные по отношению к засолению. Диапазон толерантности характеризует устойчивость, но недостаточен для оценки требовательности к фактору, определяемой оптимальными значениями (температура, влажность, содержание элементов минерального питания) и необходимым количеством фактора для получения урожая (сумма температур, суммарное водопотребление, вынос элементов минерального питания и т.д.).

Уровень реакции растения (посева) на факторы внешней среды имеет важное значение для овощеводства и определяет возможности культуры, особенности технологии, затраты энергии и средств, темпы формирования, размеры и качество урожая, экономическую эффективность производства.

В овощеводстве всегда шла работа по двум направлениям: приспособление внешних условий к требованиям растения и приспособление растения (посева) к этим условиям. Первое направление реализуется в макро- и микрозонировании производства, определении сроков, места и способов возделывания культур, в комплексе мероприятий по мелиорации условий внешней среды вплоть до полного их контроля (защищенный грунт), в системе ведения хозяйства и технологии производства. Адаптация растения к условиям внешней среды достигается прямым и косвенным воздействием на него приемами, повышающими его адаптивный уровень, устойчивость к неблагоприятным ситуациям. К таким приемам относятся получение и использование высококачественного посевного и посадочного материала, повышение устойчивости и стимуляция жизнедеятельности растений за счет обработки семян и вегетирующих растений (закалка, протравливание и другие приемы предпосевной обработки, иммунизация, использование стимуляторов роста и т.п.), применение рассадной культуры и хирургических приемов (прищипка и пасынкование, нормирование урожайной нагрузки, прививочная культура), формирование агробиоценозов высокой продуктивности. Среди приемов адаптации растений к условиям внешней среды основное значение имеет повышение генетического потенциала их адаптивности селекционным путем.