Перезимовка озимых зерновых: остаться в живых

Причины гибели и повреждения озимых культур в разные годы различные. Уже несколько лет подряд погода не балует аграриев. Однако, как показывает опыт, ситуация в любой период года может кардинально измениться в лучшую или худшую сторону. Факторов, которые могут негативно повлиять на озимые зерновые культуры во второй половине зимы и в ранний весенний период, более чем достаточно. Более важно другое — как помочь озимым выйти из зимы с минимальными потерями?

Условия ухода посевов озимых в зиму — это только первый, известный этап зимовки, за которым следует второй этап с непредсказуемой погодой в зимние месяцы. Точку ставит завершающий — весенний этап процесса перезимовки, который определяется условиями выхода растений из зимнего покоя. В конце зимы и начале зимы очень важно понимать, как помочь озимым выйти из зимы с минимальными потерями.

Благополучие узла кущения у озимых зерновых дает им возможность пережить морозы и возобновить весенний рост и развитие, поскольку именно в нем сохраняются энергетические ресурсы растения в зимний период и располагается орган побегообразования. Осенью в узле кущения и листьях накапливается большое количество запасных пластических веществ, преимущественно сахаров. На хорошо развитых посевах озимой пшеницы в декабре в узлах кущения содержание растворимых сахаров достигает 40%, которые в дальнейшем расходуются неравномерно, в зависимости от глубины и непрерывности зимнего покоя.

В среднем за каждые 10 дней содержание в растении сахаров снижается на 2%, а в период оттепелей может упасть более значительно, но также способно вновь увеличиться при снижении температуры. На момент возобновления вегетации весной нормальное содержание сахаров составляет 18%.

Повышение концентрации сахаров в клеточном соке растений происходит в процессе «закаливания» растений при ступенчатой адаптации озимых к действию низких температур. Как правило, закалка идет в 2 фазы, но не менее важна и 3-я фаза.

Первая фаза закалки происходит в условиях интенсивного освещения и пониженных положительных температур (8-10 °С в дневные часы и около 0 °С ночью), продолжаясь 12-14 дней. За это время растения накапливают около 20-25% сахаров в пересчете на сухое вещество, увеличивается содержание ненасыщенных жирных кислот. В этот период уменьшается содержание свободной воды в клетках, но процесс фотосинтеза продолжается даже при отрицательных температурах. Поэтому излишняя влажность почвы (как дождливая осень прошлого года) в первую фазу закалки мешает прохождению процесса закаливания. Считается, что растения озимой пшеницы, прошедшие первую фазу закалки, способны выдержать морозы до минус 12 °С.

Вторая фаза закалки проходит при снижении температуры воздуха от 0 °С до минус 5 °С и не требует интенсивного освещения. В этот период продолжается процесс концентрации клеточного сока в узлах кущения и обезвоживание клеток посредством оттока воды из цитоплазмы в межклеточные пространства. В клетках нерастворимые в воде органические вещества превращаются в растворимые. В цитоплазме накапливаются специфические водорастворимые белки, отличающиеся менее крупными молекулами, но большей устойчивостью к обезвоживанию. К началу зимы цитоплазма переходит из состояния золя в состояние геля, а содержание воды в тканях снижается до 65%, независимо от возраста растений. В межклеточном пространстве растений образуется лед, который иссушает клетки, изменяя их осмотические свойства. Посевы озимой пшеницы после второго периода закалки способны переносить морозы до минус 18-20 °С в зоне узла кущения. При этом старые листья более чувствительны к морозу, чем развивающиеся молодые.

Однако, как показывает опыт, успех перезимовки озимых не всегда зависит от осенней закалки и не может быть спрогнозирован. Поэтому в настоящее время теория «закаливания» не может в полной мере объяснить формирование зимостойкости в природных условиях. Имели место случаи, когда идеально подготовленные к перезимовке посевы погибали при позднем весеннем возобновлении вегетации, а истрепанные суровой зимой не раскустившиеся растения в полном составе возобновляли рост и формировали высокий урожай при раннем весеннем возобновлении вегетации. Поэтому и существует закономерность: чем позже пшеница возобновляет весеннюю вегетацию, тем выше вероятность ее пересева. А при раннем возобновлении весенней вегетации ослабленные и неразвитые посевы озимой пшеницы могут восстановиться и обеспечить высокую продуктивность.

Исходя из этого, современные ученые выделяют не 2, а 3 фазы закаливания озимых культур, ориентируясь на биохимические изменения. Стоит обращать внимание не только на динамику накопления сахаров в клеточном соке, но и на накопление растворимого белкового азота, свободных аминокислот, липидов, аскорбиновой, аспарагиновой и глютеиновой кислот. Замечено, что морозостойкие сорта характеризуются более высоким отношением содержания сахара к белковому азоту.

Обеспечение сбалансированного фосфорно-калийного питания озимых в осенний период можно считать самым простым способом помощи в подготовке к зиме. Осенний недостаток калия у озимых нарушает углеводный обмен растений, являясь причиной интенсивного использования запасов углеводов, а дефицит фосфора нарушает синтез сахарозы. Внесение осенью избыточного количества азота, наоборот — снижает зимостойкость растений. Поэтому калийные удобрения в сочетании с требуемым уровнем азотно-фосфорного питания увеличивают содержание минерального кислоторастворимого фосфора в первую фазу закаливания в листьях, а во вторую фазу — в узлах кущения. Сера необходима озимым для укрепления корневой системы и снижения отрицательного влияния на зимостойкость избытка азота. Используемые в предпосевную обработку семян медь, различные виды кислот и биологически активные вещества значительно повышают шанс благоприятной перезимовки.

Плохая перезимовка может быть обусловлена самыми разными причинами:

• слабой закалкой поздних всходов;
• сильными морозами в малоснежные зимы;
• резкими колебаниями температур;
• обильными снегопадами и мощным снеговым покровом, долго не тающим весной;
• застоем на поверхности почвы воды;
• ледяными корками;
• выпиранием и разрывом узлов кущения на тяжелых почвах;
• механическими повреждениями;
• грибными болезнями.

Рассмотрим возможные причины плохой перезимовки более подробно.

Озимые культуры могут вымерзать при отсутствии или недостаточном количестве снега, в результате чего в сильный мороз растения повреждаются и могут погибнуть. Критическая температура вымерзания злаковых культур во многом зависит от степени кущения всходов. Нормой кущения озимых зерновых считается от 3 до 5 побегов на растении. Следует помнить, что критическая температура вымерзания для ослабленных и переросших растений должна быть ниже по абсолютной величине на 1-3 °С (табл.).

Таблица. Критическое снижение температуры, ведущее к вымерзанию озимых (при минимальной t почвы на глубине узла кущения в течение 2-3 суток)

Под влиянием длительных морозов в клетках растений и межклеточном пространстве образуется лед. Цитоплазма обезвоживается, белок денатурируется. Если наличие льда в межклеточном пространстве переносится озимыми без особого вреда, то образование его внутри клеток губительно для растений. Вышедшие из-под снега вымерзшие растения вначале имеют зеленую окраску, но после оттаивания желтеют. Замерзание происходит в суровые, малоснежные зимы, на возвышенностях, с которых сдувается снег, на переувлажненных с осени суглинистых почвах. С приближением весны морозостойкость озимых падает. В начале зимы они могут выдержать более низкие температуры, чем в весенний период. Весной, особенно после отрастания, резкие колебания температуры, падающей до минус 8-10 °С, могут оказаться губительными для посевов.

Процесс вымерзания у озимых растений выглядит следующим образом. Если после оттепели резко ударит сильный мороз, то происходит обезвоживание протоплазмы, а в межклеточных пространствах замерзает свободная вода с образованием кристалликов льда, которые разрушают ткани ростков изнутри.

Что делать? Для борьбы с вымерзанием следует сеять зимостойкие сорта, приспособленные к условиям нашей республики, организовывать задержание снега на полях (кулисные посевы, сохранять лесозащитные полосы).

Процесс выпревания озимых происходит при продолжительном периоде (более 2-х месяцев) нахождения всходов под толстым слоем снега (более 30 см) и при температуре слабо промерзшего грунта на глубине узла кущения около 0 °C. Это возможно в случае выпадения снега мощным слоем на еще не промерзшую почву, когда озимые еще не подготовились к зимовке и продолжают расти, интенсивно дышать, быстро расходуя запасные вещества.

Выпревание также происходит, если на посевах озимых образуется подвесная прозрачная ледяная корка, под которой повышается температура. В этих условиях под влиянием света растения также возобновляют свою жизнедеятельность.

В таких условиях озимые более интенсивно расходуют запас питательных веществ, поскольку продолжают процесс вегетации и ближе к весне значительно истощают свои жизненные ресурсы. Иммунная система растений ослабевает, так как без доступа света фотосинтез не происходит. Таким образом, при выпревании озимые гибнут от истощения вследствие недостатка света под снегом. Сначала расходуются углеводы, затем происходит распад белков. Обессиленные всходы подвергаются различным инфекциям, болезням (снежной плесени) и могут погибнуть. При выходе из-под снега они оказываются побуревшими и дряблыми. При слабой закалке растений гибель от выпревания усиливается.

Что делать? Для противодействия выпреванию следует избегать ранних и загущенных посевов, а также избыточного азотного удобрения. При выпадении раннего снега на ещ не замерзшую землю целесообразно проводить уплотнение снежного покрова с помощью катков, мульчирование лежащего снега материалами с темной окраской. При чрезмерной толщине снежного покрова в конце зимы таяние оледеневшего снега ускоряют путем рыхления, разбрасывания золы, минеральных удобрений, почвы.

Это нежелательное явление случается при затоплении всходов избыточными осадками или талыми водами, которые в большом количестве скапливаются в низинах, образуя «блюдца». При температуре 0 °C половина всходов, находящихся в застоявшейся воде более 20 дней, погибают. Если переувлажнения продолжается более 30 дней, то озимые посевы гибнут полностью.

Следует знать, что при повышении температуры воды процесс гибели посевов значительно ускоряется. Так, рост температуры воды на 5 °C приводит к гибели всех растений через 25 дней. Вымокание отмечается не только в понижениях, но и на суглинистых, слабопроницаемых почвах, где ранней весной скапливается вода. Застой воды вызывает гибель озимых вследствие нарушения дыхания (повышенного расхода сахаров для поддержания жизни в анаэробных условиях). Растения через 7-10 дней желтеют (распад хлорофилла), а через 15 дней полностью обесцвечиваются и гибнут.

Что делать? Следует еще с осени принять меры для отвода с полей избыточной воды с помощью сточных борозд и вертикального дренажа. Сеять устойчивые к вымоканию сорта. Известно, что озимая рожь более чувствительна к затоплению, чем озимая пшеница.

При выпревании и вымокании ослабленные растения сильно поражаются снежной плесенью и склеротиниозом, поэтому обязательно протравливайте семена перед посевом. Для повышения устойчивости к морозу слабоустойчивых видов и сортов озимых необходимо проводить агроприемы, повышающие устойчивость растений к неблагоприятным факторам перезимовки:

• соблюдать оптимальные сроки сева;
• оддерживать хорошую структуру почвы для создания благоприятного водного, воздушного и теплового режимов;
• проводить снегозадержание;
• создавать с осени оптимальные условия питания.

Своевременное известкование кислых почв также повышает зимостойкость культур за счет улучшения ионного баланса в органах растений.

Процесс выпирания всходов происходит зимой или весной при попеременном оттаивании в кратковременную оттепель и последующего замерзания поверхности почвы. В результате этого почва оседает (уплотняется), что может вызвать разрывы корневой системы растений. При этом узел кущения на всходах оголяется, из-за чего озимые могут погибнуть.

Как правило, выпирание происходит на тяжелых, бесструктурных, взрыхленных и неосевших почвах. Выпиранию подвержены растения с неглубоким размещением узла кущения, а также недоразвитые растения, имеющие только зародышевые корни. Выпирание особенно вредно при последующих сильных морозах без снежного покрова.

Что делать? Из мер борьбы с этим негативным явлением хорошие результаты обеспечивает посев семян на оптимальную глубину по осевшей почве. Важна современная обработка почвы, применение прикатывания и использование комбинированных почвообрабатывающих агрегатов. Своевременное весеннее прикатывание посевов кольчатыми или зубчатыми катками дает возможность прижать обнаженные узлы кущения к еще влажной почве. Бороновать такие посевы нельзя.

Ледяная корка на поверхности почвы нарушает процесс воздухообмена у озимых культур и приводит к механическому повреждению растений. Как правило, она образуется при резких колебаниях температуры воздуха, недостатке снежного покрова, неоднократном оттаивании и замерзании на поверхности почвы талой воды.

Наибольший вред растениям наносит ледяная корка толщиной более 3 см, которая больше месяца лежит на полях и наносит растениям механические повреждения.

Ледяные корки могут быть прозрачными или мутными, притертыми или висячими. Наиболее опасна притертая прозрачная корка, которая образуется при оттепелях (снег сходит, а вода с наступлением морозов замерзает). В зависимости от глубины оттаивания почвы образовавшийся лед или плотно притирается к почве, или сковывает почву на глубину оттаивания. В этих случаях озимые оказываются вмерзшими в лед.

Не менее опасна притертая ледяная корка, появляющаяся в конце зимы, когда устойчивость озимых резко снижается. Значительно меньший вред наносит корка, находящаяся на поверхности промерзшей почвы, но не захватывающая узлы кущения растений. Висячая ледяная корка появляется вследствие замерзания на поверхности почвы воды, скопившейся после оттепели. Если почва талая, вода под льдом впитывается и между образовавшейся коркой и почвой остается свободное пространство. Однако с наступлением оттепелей жизнедеятельность растений под коркой усиливается, от чего возрастает опасность их повреждения при выпревании и вымокании.

Что делать? Прозрачные висячие корки целесообразно разрушать сплошь или полосами для охлаждения почвы. В борьбе с притертыми ледяными корками применяют снегозадержание и сточные борозды. В конце зимы для ускорения таяния притертой корки поверхность посыпают золой, калийной солью, почвой или торфяной крошкой.

Весенняя засуха может привести к уменьшению количества боковых побегов в период массового кущения злаковых культур. Обычно засушливая весна сопровождается сильными ветрами и низкой относительной влажностью воздуха, что вызывает иссушение верхнего слоя почвы. В результате в период кущения всходов снижается количество образования боковых побегов. Как показывает опыт, даже последующие дожди не могут исправить ситуацию, поскольку температура воздуха в это время еще низкая.

Для озимых зерновых культур весенняя засуха является наиболее опасной. Чтобы противостоять ей, необходимо применять ряд мелиоративных и агротехнических мероприятий, среди которых наиболее эффективным является глубокое рыхление почвы. Для уменьшения испарения бесценной весенней влаги следует не допускать образования почвенной корки. Хорошую защиту создает сев устойчивых к засухе сортов озимых зерновых. Из мелиоративных мер борьбы с весенней засухой важное значение имеет сохранение и расширение лесных массивов, расположенных рядом с сельхозугодьями. Основное средство защиты от весенней засухи — мероприятия по задержанию снега на полях.

Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство» (2018 г., № 1).