Жаростійкість овочевих рослин. Що далі — то спекотніше…

Ще у 2013 р. співробітник Гідрометеорологічного інституту Віра Балабух навела дані вітчизняної метеостатистики: за останні 20 років середня температура в Україні зросла щодо кліматичної норми на 1,8 °С, а теплий період став довшим на 20 днів. За спостереженнями вітчизняних науковців останніми десятиліттями фактично відбувається зміщення меж природно-кліматичних зон на 100–150 км на північ. Підзона Північного Степу відповідно зміщується на територію Черкаської, Полтавської та інших областей, які традиційно були в зоні Лісостепу. Тож спекотне та сухе літо перестало бути прерогативою південних регіонів. А тому всі агрономи-овочівники країни стурбовані тим, як допомогти рослинам протистояти несприятливим умовам.

Термомежі нормальної життєдіяльності

Нормальна життєдіяльність рослин відбувається лише у визначених для кожного виду температурних межах. Оптимальні та максимальні значення температури для зростання та формування врожаю овочевими рослинами наведено в таблиці. З неї видно, що температура, за якої рослини різних груп ще здатні формувати врожай, різна, а отже, різні параметри їхньої жаростійкості. Жаростійкість — це здатність рослин переносити занадто високі температури.

Перегрів та реакція рослин

Спекотним літнім днем температура ґрунту на глибині 5–10 см підвищується до 40 °С, а температура поверхні незатіненого ґрунту може перевалити за 60 °С. На висоті надземної частини овочевих рослин за умов відкритого сонця повітря прогрівається до 35…40 °С. Такий температурний режим критичний навіть для теплолюбних культур. Чим же згубний перегрів? Якими є його фізіологічні наслідки?

Підвищення температури тканин рослинного організму понад оптимальну призводить до пошкодження білків, спочатку найбільш термолабільних. Білки — головні «тяглові конячки» процесів життєдіяльності, вони виконують структурні та каталітичні функції у клітині. Але працездатні вони лише тоді, коли їхні довгі молекули правильно «укладені» у просторі, тобто мають не лише первинну (послідовність амінокислот) та вторинну (спіральне укладання поліпептидного ланцюга) структури, а й третинну і навіть четвертинну (конформація білкової молекули). А за високої температури слабкі хімічні зв’язки, що підтримують третинну і четвертинну структури білкової молекули, рвуться, що призводить до втрати їхніх природних властивостей — денатурації. Ці зміни не торкаються первинної будови білка, але його біологічна активність втрачається.

Обмін речовин у здоровій рослинній клітині в межах оптимальної температури — це безліч чітко узгоджених між собою біохімічних процесів. Розлад в одній ланці призводить до збою в суміжних і т.д. Головною причиною таких неполадок за умов підвищеної температури стає денатурація найменш термостабільних білків-ферментів.

Особливо чутливий до спеки фотосинтез. За підвищення температури понад оптимальну зменшується сполученість енергетичних процесів, прискорюється витрата АТФ і різко посилюється дихання, а з ним — і витрата пластичних речовин. Фотосинтез знижується, тому баланс хімічних процесів зрушується у бік розпаду.

Холодостійкі рослини (капустяні, коренеплідні, зеленні культури, цибуля, картопля) максимально накопичують органічні речовини за 17...20 °С. За температури вище 25 °С їхній фотосинтез слабшає, а вище 30 °С його продуктивність врівноважується з витратою органічних речовин на дихання. Рослини, вибагливі до тепла (томат, перець, баклажан, фізаліс, огірок, кабачок, патисон) найкраще асимілюють за температури 25...30 °С, розбалансування з диханням у них відбувається за 32...35 °С. Жаростійкі рослини (диня, кавун, гарбуз, кукурудза і квасоля) здатні накопичувати органічні речовини за 40 °С, а іноді й за вищих температур.

Під час спеки знижується активність фітогормонів, зокрема гіберелінів, що є однією з причин гальмування росту та розвитку рослин. Це захисний механізм саморегуляції рослини, але нам потрібен урожай!

Перегрів призводить до збою синтезу азотовмісних сполук, а він, своєю чергою, — до накопичення токсичних речовин, зокрема аміаку, внаслідок чого відбувається загибель клітин. У теплолюбних рослин, таких як пасльонові, відмирання коріння відбувається вже за 32 °С. Крім того, рослини, що переносять стрес, стають вразливими для хвороботворних мікроорганізмів і приваблюють комах-шкідників, насамперед сисних. Це пов’язано з тим, що вміст цукрів та амінокислот у соку ослаблених рослин вищий, ніж у здорових, а комахи мають добре розвинені органи нюху, тому легко визначають на великій відстані, в якій рослині більш поживний сік.

Жаростійкість рослин

У стійких до перегріву рослин у разі підвищення температури повітря понад оптимальну певним чином змінюється метаболізм. Підвищується проникність клітинних мембран. Із клітинних стінок, вакуолей, ендоплазматичної мережі, мітохондрій в цитоплазму надходить кальцій, що активує синтез жаростійких білків-ферментів. Підвищується вміст органічних кислот, що зв’язують отруйний аміак. У клітині зростає вміст амінокислоти пролін, що сприяє утриманню води. Пролін може зв’язуватися з білковими молекулами, захищаючи їх від денатурації. Активізується синтез стресових білків.

Під дією температури, яка на 8 ... 10 ° С вище оптимальної, в клітинах запускається синтез стресових білків, що отримали назву «білки теплового шоку» (БТШ). Їхня функція полягає в тому, щоб, «піклуватися» про інші білки, впливаючи на їхню конформацію і перешкоджаючи їхній агрегації. Цей механізм саморегуляції було відкрито порівняно недавно, у 1962 році, тому в ньому поки що не все ясно і однозначно. Але цікаво, що він виявився загальним як для рослинних, так і для тварин організмів. У ядрі БТШ зв’язують ДНК, блокуючи експресію генів, отже, і біосинтез білків, притаманних клітини в оптимальних температурних умовах. Після закінчення теплового шоку синтез таких білків припиняється та відновлюється синтез звичайних.

Відмінною рисою рослин є множина низькомолекулярних БТШ та висока інтенсивність їхнього синтезу. У досліджуваних рослин поява БТШ фіксувалася через 3–5 хвилин після стрибка температури. Саме білки теплового шоку допомагають клітині пережити дію надвисоких температур та відновити фізіологічні процеси після його припинення.

Більше того, виявилося, що клітини, здатні до утворення таких білків, стійкі не лише до високих температур — після дії перегріву рослини стали краще переносити й інші стресові фактори, такі як нестача води, дія солей та низька температура. Так, томати після 48-годинного перебування за 38 °С витримували температуру всього 2 °С протягом трьох тижнів.

Зовнішню реакцію рослин на спеку помічено давно. Рятуючись від різкого перегріву в умовах низької вологості повітря, вони згортають листя вздовж центральної жилки та уповільнюють розвиток молодого листя. Цим вони зменшують поглинання сонячної енергії.

Найбільшу роль у самоохолодженні відіграє транспірація, тобто регульоване випаровування вологи через продихи і нерегульоване — через кутикулу. Під час випаровування поглинається велика кількість енергії, тому температура поверхні, з якої випаровується волога, знижується. Найактивніше випаровують листя. Температура листка, що активно транспірує, може бути на 7 °C нижче, ніж нетранспіруючого, тобто того, що в’яне. Через листя рослини випаровують більшу частину води, що надходить через коріння.

Як допомогти рослині активізувати самопорятунок

Нестача води у ґрунті під час спеки посилює несприятливу дію підвищеної температури, оскільки для транспірації потрібна волога. Тому в спекотні періоди не можна допускати порушення водного режиму. Про нестачу вологи сигналізують листя рослин. У капусти вони вкриваються біло-сизуватим нальотом, а краї підгинаються. Листя томату темніє, моркви та огірка — злегка скручується і теж темніє. У буряків вони дрібнішають, стають бордово-фіолетового кольору. Стрілки цибулі виглядають білувато-сизими.

Дія підвищеної температури посилюється, як не дивно, дощами та неправильним поливом. У гарячому ґрунті дощова або поливна вода нагрівається, випаровується та витісняє повітря. Через це коріння рослин починає задихатися і не може постачати надземним органам поживний розчин. Але на цьому проблеми не закінчуються, оскільки ослаблені рослини вразливі для хвороботворних ґрунтових грибів (вертицилліум, фузаріум) та інших мікроорганізмів, які вражають коріння, викликаючи хвороби в’янення.

Поливати овочеві культури потрібно досить рясно і часто, щоб промочити ґрунт на півметра. Але щоб попередити в’янення, слід уникати поливів у найспекотніший час доби. А для профілактики листкових плямистостей полив потрібно проводити в такий час, щоб до ночі рослини встигали обсохнути.

Більш часті та рясні поливи сприяють вимиванню поживних речовин із ґрунту, тому навіть за хорошого агрофону без підживлення макро- та мікроелементами не обійтися. А мікроелемент цинк сприяє підвищенню жаростійкості рослин у відкритому ґрунті — він активізує процес дезактивації отруйного аміаку, що накопичується у тканинах рослин під впливом спеки.

Оптимум і максимум температури для росту й формування врожаю овочевими рослинами, °С

У некореневе підживлення корисно додавати рістрегулюючу речовину, яка допоможе рослинам впоратися зі стресом. Найкращий час для обробки – рано вранці. У цей час ще прохолодно, і розчин довше не висихає на листі, а отже, повніше всмоктується. Продихи ж відкриті, через них поглинається поживний розчин, а ближче до ночі вони закриваються.

Корисно захистити ґрунт від прямих сонячних променів. Це можна зробити за допомогою мульчування. Через пухку мульчу добре проходить як поливна вода, так і газообмін. А волога в замульчованому ґрунті зберігається довше, завдяки чому поливати потрібно в 3–5 разів рідше. Дослідження показали, що під мульчею температура верхнього шару ґрунту в горизонті від 0 до 10 см знизилася на 5...7 °C. Завдяки цьому врожай культури збільшився на 10–25 %.

Особливо важливо захистити поверхню ґрунту безпосередньо біля рослин. Коренева шийка, або місце переходу стебла в корінь, знаходиться в зоні, де температура на прямому сонячному світлі найвища. Щоб пекучому сонцю було важко дістатись основи стебел, потрібно, щоб листя на рослині було густим, посадка не зріджена, а ряди розташовані не в західно-східному напрямку.

Важливо також забезпечити доступ повітря до коріння. Воно необхідне для дихання, але принагідно охолоджуватиме ґрунт. Для цього міжряддя розпушують на 10–15 см після кожного поливу та дощу. Крім того, як відомо, розпушування ґрунту зберігає ґрунтову вологу.

Хвороби спекотного літа

Порушення водного режиму, особливо в спекотний час, може призвести до верхівкової гнилі. Вона проявляється у вигляді бурих плям на листях, що відмирає, на верхівках зелених плодів. Якщо за періодом великої кількості вологи настає тривала посуха, листя інтенсивно випаровує вологу, через що відбувається активне відтягування води від тканин плода. Це посилює гідролітичні процеси, які призводять до загибелі клітин з його верхівки. Особливо страждають рослини на засолених ґрунтах. А ось томат і перець, які вирощують за відносно постійного дефіциту вологи, верхівковою гниллю практично не хворіють.

Згодом бурі плями підсихають і біліють. У такому вигляді вони можуть зберегтися до дозрівання. Але якщо до відмерлої тканини потрапляють мікроорганізми, гниття може охопити весь плід. Іноді верхівкова гниль уражує до 90 % раннього врожаю. Однак достатнє зволоження ґрунту, часті і глибокі розпушування міжрядь не лише допоможуть попередити хворобу, а й вилікують рослини, що вже страждають, і вони далі утворюватимуть тільки здорові плоди.

Температура повітря вище 35 °С, як правило, призводить до стерилізації пилку. Квітки залишаються незапиленими, старіють та обпадають. Рослини нежаростійких сортів томату, перцю, баклажану можуть скинути і зав’язь. У великоплідного томату через брак запилення можуть утворюватися дрібні пустотілі плоди-пуфи. Їхня маса — 20-40 г, насіннєві камери порожні, форма трохи загострена до верхівки, пірамідальна.

Щоб запліднення відбулося і зав’язалися нормальні плоди, досить знизити температуру рослини на деякий час. За хорошого догляду плодоношення триватиме й в умовах спеки і посилиться, коли вона спаде. Знизити температуру повітря на кілька градусів можна за допомогою освіжаючого дощування в найспекотнішу пору дня, але тільки невеликою поливною нормою. Навіть у таких екстремальних умовах квітки сформують повноцінну зав’язь, але за обробки препаратом, що стимулює плодоутворення.

У погано облистяних, частіше у великоплідних сортів томатів і перцю, у спекотні сонячні дні плоди можуть отримати сонячні опіки. Це великі жовті або білі плями на поверхні зелених плодів з боку, доступного прямим сонячним променям. Тканина плями розм’якшена, ніби зварена. Згодом м’якоть під плямою може затвердіти і навіть зазнати гниття. Односторонній перегрів плода від потрапляння прямих сонячних променів може також спричинити нерівномірне фарбування дозрілих червоних плодів у вигляді жовтуватої плями на поверхніВрятує від цього штучне притінення рослин. Його можна влаштувати за допомогою сітки, що притіняє, яка скорочує сонячний потік на 35–85 %, рівномірно розподіляючи сонячні промені. Температура над рослинами знижується на 5…10 °С.

І. Непорожній, Е. Непорожня, селекціонери