При изучении действия на растительные организмы низких положительных и отрицательных температур принято различать три вида устойчивости: морозоустойчивость, холодоустойчивость (холодостойкость) и заморозкоустойчивость.

     В отличие от морозоустойчивости – способности растений переносить действие отрицательных температур в состоянии покоя, два других вида устойчивости проявляются у растений в период их активного роста, и именно о них следует говорить, когда речь идет об однолетних культурах, в т.ч. и огурце. При этом под холодоустойчивостью (холодостойкостью) подразумевают  способность растений расти при низких положительных температурах, под термином «заморозкоустойчивость» - способность растений противостоять внезапному кратковременному действию отрицательных температур (заморозков) без существенного снижения продуктивности.

     По отношению к низким положительным и отрицательным температурам можно выделить три группы растений:

1.      Нехолодостойкие растения – серьезно повреждаются уже при температуре выше 0°С (водоросли теплых морей, листостебельные растения тропических дождевых лесов, в т.ч. и огурец).

2.      Неморозостойкие растения – переносят низкие температуры, однако вымерзают, как только в тканях начинает образовываться лед. В холодное время года у них повышается осмотическое давление клеточного сока и протоплазмы, а также переохлаждаемость, что предотвращает или замедляет образование льда примерно до -7°С, а при постоянном переохлаждении и до более низких температур (высокогорные тропические растения, субтропические жестколистные древесные растения, пальмы, суккуленты, вечнозеленые древесные растения умеренной зоны).

3.      Морозоустойчивые («льдоустойчивые») растения – переносят внеклеточное замерзание воды и связанное с ним обезвоживание (мхи всех климатических зон, многолетние растения районов с холодной зимой).

 

Воздействие низких положительных температур на растения огурца

     Наименьшую устойчивость к низким температурам имеют проростки (фаза развернутых семядолей – появление 1-го настоящего листа). В последующем холодостойкость огуречных растений с возрастом повышается, немного снижаясь на некоторое время после 3-4 недель интенсивного плодоношения. Отдельные органы растений огурца также имеют различную устойчивость к холоду. Наиболее чувствительны цветки, затем в порядке возрастания холодостойкости следуют корни, листья (от нижних к верхним), и в последнюю очередь – стебли.

     Зеленцы начинают получать повреждения при температуре ниже +7°С. На плодах появляются водянистые пятна, язвы. Оптимальная температура хранения товарного урожая +10…+13°С при относительно влажности воздуха 90-95 %; в этих условиях зеленцы могут сохранять потребительские качества до 2-х недель.

     О том, что корневая система более чувствительна к похолоданию, свидетельствует тот факт, что в необогреваемых теплицах растения огурца перестают расти, если почва холодная, несмотря на то, что надземная масса растений находится в тепле (нагретый воздух в солнечные дни). И наоборот, когда корнеобитаемый субстрат как следует прогрет (например, паровые гряды), растения в условиях похолодания продолжают свое развитие и могут переносить понижения температуры воздуха до +5°С в течение нескольких дней.

     При температуре воздуха +8…+12°С и ниже и температуре почвы +10…+12°С рост огурцов прекращается. Длительное воздействие температуры +3…+5°С в течение 3-5 суток приводит к поражению и гибели растений, что не обусловлено образованием в клетках кристаллов льда.

     При охлаждении признаки ответной реакции растений проявляются уже через 1 день после начала стресса. Первый симптом: черешки листьев отгибаются вниз. Это явление обозначают термином «эпинастия» (эпинастия наблюдается и при небольшом похолодании и не приносит ущерба для растений). Затем сначала завядают семядоли и более старые листья, в последующем – более молодые. Листья желтеют, края листьев буреют и засыхают. Подвядшие растения, у которых верхушечная почка нормальная, могут находиться в таком состоянии при пониженной температуре (+6…+8°С), в зависимости от гибрида, довольно долго – несколько дней. Потом, при постепенном повышении температуры воздуха огурцы могут «поправиться»: верхняя их часть остается живой и растения трогаются в рост. Однако быстрый их перенос в тепло (+25…+30°С) вызывает полное засыхание и гибель растений.

     С физиологической точки зрения причиной повреждения растений холодом является нарушение обмена веществ и структуры протопластов (протопласт – живое содержимое растительных клеток). Происходит нарушение функциональной активности клеточных мембран (снижается их проницаемость), возрастает вязкость протоплазмы, разрушается хлорофилл, нарушается энергетический баланс клеток и транспорт воды от корней к листьям. Также затрудняется поступление и транспорт веществ в растении и отток продуктов ассимиляции и токсичных веществ из клеток. Все это приводит к разрушению растительного организма как единого целого, снижению его жизнеспособности.

     Физиологически ослабленные растения сильнее поражаются возбудителями заболеваний. При низкой температуре огурцы более восприимчивы к вирусам. Кроме того, в холодной почве активизируются грибные патогенны родов Pythium и Rhizoctonia, поражающие корни и корневую шейку.

     Степень отрицательного воздействия низких положительных температур на огуречные растения зависит от многих факторов:

• от скоростей снижения и последующего повышения температуры. Чем выше указанные скорости, тем сильнее повреждаются растения;
• от условий выращивания, предшествующих похолоданию. Закаливание семян и рассады, оптимальная влажность почвы, отсутствие сильных дневных перегревов способствуют повышению холодостойкости;
• от выбранного гибрида. Давно известно, что огурцы северного происхождения более холодостойки, чем огурцы южного происхождения. Поэтому при создании современных холодостойких гибридов используют северные генотипы. Повышенной холодостойкостью характеризуются гибриды F1: Вирента, Салтан, Мальчик с пальчик, Анюта, Подмосковные вечера, Фермер, Лорд, Верные друзья, Марьина роща, Чистые пруды, Макар, Марта, Мельница, Будь здоров, Карапуз и ряд других.

 

Влияние заморозков на растения

     В отличие от явления морозоустойчивости (т.е. способности растений переносить температуру ниже 0°С), связанного, главным образом, с вопросом перезимовки, заморозки являются большой проблемой для вегетирующих овощных, полевых и бахчевых культур, цветущих плодовых деревьев и кустарников.

     Поздние весенние и ранние осенние заморощзки – явление обычное для средней полосы России. Заморозки бывают трех типов:

1. Адвективные заморозки – обусловлены вторжением холодного арктического воздуха обычно в начале весны и в конце осени. Продолжительность таких заморозков может быть несколько суток подряд. Адвективные заморозки мало зависят от рельефа местности. Различие между температурой воздуха у поверхности почвы и на высоте 2 м незначительно. Как правило, адвективные заморозки по времени не совпадают с вегетационным периодом огурца в открытом грунте и в необогреваемых теплицах.
2. Радиационные заморозки (утренники) – образуются из-за сильного охлаждения поверхности почвы и травостоя в результате радиационного излучения в тихие ясные ночи при невысокой среднесуточной температуре воздуха. Сильнее охлаждается приземный слой воздуха, он становится более тяжелым и стекает вниз. Поэтому наиболее морозоопасными являются нижние части северных склонов и замкнутые котловины. Радиационные заморозки кратковременны, могут длиться всего несколько часов. Они наблюдаются в конце ночи, усиливаясь к восходу Солнца, и к началу дня исчезают. Радиационные заморозки обычно имеют место в конце лета – начале осени и представляют большую опасность для огурца.
3. Адвективно-радиационные заморозки возникают в результате прихода холодного воздуха и дальнейшего ночного охлаждения почвы и травостоя при ясном небе. Их длительность составляет  3-5 часов в предутреннее время. Такие заморозки возникают в конце весны, в начале лета и ранней осенью и также очень опасны для огуречных растений.

 

     Причина повреждения теплолюбивых растений заморозками – образование кристаллов льда в межклетниках и клетках растительных тканей, а при кратковременном небольшом заморозке – переохлаждение растений и физиологические расстройства. Ни один сорт огурца, даже самый холодостойкий, в силу своего тропического происхождения, не переносит отрицательной температуры, т.к. лед (у огурца лед начинает образовываться при температуре от -1°С) разрывает растительные ткани, вызывая гибель огуречного растения. После оттаивания из тканей вытекает клеточный сок, и растения увядают. Если лед не образовался, вероятность восстановления растений возрастает. Таким образом, морозоустойчивых огурцов нет. Однако у холодостойких гибридов во время заморозков  кристаллизация льда наблюдается позже во времени  и при несколько более низких значениях температуры, и растения легче переносят низкотемпературный стресс по сравнению с нехолодостойкими огурцами.

     В отличие от теплолюбивых форм морозоустойчивые культуры (щавель, хрен, эстрагон, ревень, многолетние пряновкусовые травы и др.) переносят образование льда в межклетниках.

     Если заморозок кратковременный, и кристаллы льда не успели образоваться, огурцы могут остаться в живых. Способность переносить низкотемпературный стресс во многом зависит от физиологического состояния растений, предшествующих заморозку погодных условий, быстроты охлаждения и оттаивания. Поэтому, например, растения одного и того же гибрида в одном случае, будучи закаленными, могут перенести кратковременное понижение температуры воздуха до -1…-2°С и не погибнуть (особенно, если почва была теплая и не успела остынуть), а в другом случае, без предшествующей закалки, полностью завянуть при температуре +5…+6°С.

 Агротехнические способы борьбы с заморозками

   Для прогнозирования наступления заморозка используют прибор – психрометр, который можно сделать в домашних условиях. К фанерной дощечке прикрепляют два спиртовых наружных термометра. Под правым термометром (на расстоянии 3-4 см ниже) устанавливают баночку с водой. Спиртовой шарик правого термометра обматывают белой батистовой тряпочкой, конец которой опускают в баночку с водой. Психрометр устанавливают на высоте 2 м или на почве, если прогнозируется почвенный заморозок, и замеряют показания обоих термометров. По таблице смотрят места пересечения линий температур и определяют возможность заморозка.

     Дождевание. Предупредительный полив дождеванием (5-10 л /м²) проводят вечером – накануне заморозка. На ночь увлажненными остаются и почва, и растения. Вода обладает малой теплоотдачей и большой теплоемкостью, и в период заморозка поддерживает, таким образом, положительную температуру. Чем выше влажность почвы, тем больше ее теплоемкость и тем больше она накапливает днем тепла. Кроме этого, орошение при заморозках повышает температуру «точки росы», при которой появляется роса. При образовании росы выделяется теплота, и температура воздуха может подняться на 1,5-2,0°С, что задерживает и ослабляет заморозок. Однако этот способ можно применять не всегда. Так, вечернее дождевание в теплицах во второй половине лета провоцирует появление ложной мучнистой росы, а в конце мая – начале июня – появление таких болезней как бактериоз, фузариоз, белая и серая гнили, оливковая пятнистость и др. Поэтому необходимо выращивать гибриды огурца с комплексной устойчивостью к болезням. Этим ценным признаком обладают все гибриды селекции агрофирмы «Манул».

     Дымление. При дымлении образуется дымовая завеса, которая уменьшает охлаждение почвы, а также защищает растения от прямых солнечных лучей после восхода Солнца (это уменьшает скорость перехода от низкой температуры к высокой и увеличивает вероятность восстановления  подмороженных растений). Кроме того, на частичках дыма происходит конденсация влаги с выделением тепла. Дымовую кучу готовят из горючих материалов с добавлением влажной травы, листьев, ботвы, которые дают густой дым с большим количеством водяного пара. В ночь на заморозок кучи зажигают, когда температура воздуха опустится до +3…+4°С. Дымление рекомендуют продолжать и в течение часа после восхода Солнца. Этот прием проводят как в открытом, так и в защищенном грунте.

     К другим способам борьбы с заморозками относят все агротехнические приемы, защищающие растения от низких положительных температур: выращивание на паровых грядах, закаливание семян и рассады, выращивание огурца в открытом грунте среди высокорослых овощных культур, укрытие молодых растений густо воткнутыми в землю березовыми ветками с листьями и др. Раньше крестьяне укрывали огуречные гряды плотными матами или рогожами, которые укладывали перед заморозком на деревянные каркасы в форме шалаша. Также практиковалось возделывание огурца в глубоких бороздах. Для этого на ровной поверхности или гряде высотой 20-40 см и шириной не менее 1 м, на расстоянии 30 см от краев гряды делали две широкие борозды глубиной 40-50 см, куда высевали семена. В случае заморозка молодые растения можно было укрыть сверху стеклом или другим материалом. Выращивание огурца в бороздах («арычная система») эффективно и в случаях, когда нет возможности регулярно поливать гряды водой.

     Классическим приемом в конце 19-го – первой половине 20-го веков было возделывание огурца и других овощей в парниках. Русский односкатный парник представляет из себя траншею глубиной 50-70 см, шириной по дну 120-125 см, по верху 145-150 см. В траншею весной вначале укладывают биотопливо слоем 40-60 см, затем – плодородную землю слоем 10-15 см (до уровня почвы). Сверху парник закрывают стеклянными рамами размером 106х160 см. Рамы опираются на северный и южный парубни (венцы из бревен). Северный парубень выше южного на 10-12 см для лучшего солнечного освещения. Позже была разработана модификация русского односкатного парника – двускатный парник с высотой в коньке 60 см, позволяющий механизировать процесс открывания рам.

 

     Холодо- и заморозкоустойчивость, как и морозоустойчивость, определяются генетическими возможностями организма и имеют верхний и нижний пределы. Об этом свидетельствует возможность повышения холодо- и заморозкоустойчивости растительных организмов путем предварительного воздействия различными факторами химического (химическими веществами) или физического характера (путем закаливания). В результате таких закаливающих воздействий растения повышают, как правило, устойчивость к неблагоприятным температурам, в пределах генетически обусловленной. Однако при этом, наряду с положительной реакцией – усилением холодостойкости, иногда наблюдаются и отрицательные – задержка роста, а при ежегодном закаливании семян, т.е. усилении воздействия в поколениях – низкорослость, недостаточное развитие листовой поверхности, измельчение плодов и т.д.

     Важная роль в процессах устойчивости растений к неблагоприятным факторам придается ростовым процессам и метаболизму (обмену веществ). В интактном  (целостном) организме рост и метаболизм тесно взаимосвязаны и не могут рассматриваться обособлено. Холодостойкий гибрид, обладая по сравнению с нехолодостойким более широкой возможностью температурной адаптации, может в меньшей мере снижать процессы жизнедеятельности роста и метаболизма, в условиях низких положительных температур и (или) быстро сводить процессы жизнедеятельности до минимума в условиях кратковременного действия отрицательных температур, т.е.  заморозков.

     Одним из путей управления процессами сбалансированности роста при неблагоприятных температурных режимах и повышения устойчивости в этих условиях является применение аналогов фитогормонов – синтетических регуляторов роста.

     Известны многочисленные литературные данные об эффективности использования ретардантов – препаратов, тормозящих рост стебля в высоту. Обнаружено, что обработка растений огурца растворами препаратов тур (0,01%) и дигидрел (0,015%) в фазе 3-х настоящих листьев заметно повышала холодостойкость растений. При обработке в фазу 6-ти настоящих листьев концентрацию дигидрела увеличивали до 0,05%. При этом, кроме повышения холодостойкости, отмечены торможение роста стебля в длину и усиление его роста в толщину, стимуляция образования женских цветков, повышения урожайности. Холодостойкость растений огурца повышали также препараты этрел и алар.

     Опытами с проростками огурца установлено, что регуляторы роста цитокининовой природы – кинетин и 6-бензиламинопурин в концентрации 0,1-1,0 мг/л ускоряют прорастание семян огурца при пониженной температуре и повышают холодостойкость растений в условиях открытого грунта, увеличивая урожайность на 18%. Предполагают, что основная причина этих эффектов – активация цитокининами синтеза белков при пониженных температурах и снижение интенсивности перекисного окисления липидов при охлаждении. Все эти физиологические изменения способствуют стабилизации функционального ослабления мембран и, следовательно, повышают устойчивость растений к неблагоприятным условиям среды.

     Перечисленные выше регуляторы роста используют на огурце только в физиологических исследованиях.

     Получены результаты о повышении холодостойкости культур при применении синтетических препаратов брассиностероидов – аналогов недавно открытого класса фитогормонов-брассиностероидов. Обработка проростков огурца брассинолидом снижает повреждающее действие охлаждения, повышая устойчивость к нему посредством защиты целостности мембран клеток и мембраносвязанных структур. Широко доступный препарат этого класса соединений – эпин – пользуется обоснованной популярностью у овощеводов-любителей. Помимо стимулирующего эффекта на растения огурца, обработка препаратом способствует повышению холодостойкости. Эффект обработки более выражен, если растения обработать до охлаждения, а не с одновременным действием пониженной температуры. 

1.