Книга: Биологические основы получения высоких урожаев овощных культур

8.1. Тепловой режим

8.1. Тепловой режим

Температура — это основной фактор, определяющий сроки и возможности возделывания овощных культур в открытом грунте и энергозатраты в тепличном овощеводстве.

Наличие достаточного количества тепла обусловливает все жизненные процессы, протекающие в растениях от момента прорастания семян до конца вегетации, — фотосинтез, дыхание, усвоение и передвижение питательных веществ.

При высоких и низких температурах в тканях и клетках происходят необратимые изменения, приводящие к гибели. Повышение температуры до определенных размеров увеличивает фотосинтез и дыхание, затем может наступить необратимая коагуляция (свертывание) белков, а при понижении температуры снижается продуктивность фотосинтеза и дыхания. Температура, при которой уравновешивается приход и расход продуктов фотосинтеза, называется компенсационной точкой.

Отношение к теплу складывается из двух показателей: теплотребовательности, определяемой достаточной для нормального роста и плодоношения напряженностью теплового режима и количеством тепла в течение вегетационного периода, а также способности растения противостоять неблагоприятным температурам.

В зависимости от этих показателей предложены классификации растений. Наиболее совершенной из них является классификация, предложенная В. И. Эдельштейном, который делит овощные культуры на пять групп (табл. 3).

Таблица 3. Классификация овощных растений по требовательности к теплу

1. Морозостойкие или зимостойкие культуры. У растений этой группы рост начинается при +1 °C, но наиболее интенсивно идет при 15–20 °C. Вегетирующие растения могут переносить кратковременные заморозки до минус 8–10 °C. Находясь в состоянии покоя растения успешно перезимовывают, в особенности при наличии снежного покрова. К этой группе относятся все многолетние культуры, а также лук порей и пастернак.

2. Холодостойкие. Семена холодостойких культур прорастают при 2–5 °C. Оптимальная температура для их роста 15–20 °C. Растения могут переносить кратковременные заморозки до минус 2–7 °C.

Температура выше 25 °C угнетает растения, а при 30–32 °C наступает компенсационная точка, когда приход от ассимиляции бывает равен расходу на дыхание. К холодостойким растениям относятся: капуста, корнеплодные растения, салат, укроп, шпинат, репчатый лук и др.

3. Условно теплолюбивые растения. Для роста растений требуется температура 15–20 °C, при 10 °C рост приостанавливается, надземная часть растений погибает при 0 °C. Единственным представителем, относящимся к этой группе, является картофель.

4. Теплолюбивые растения. Семена теплолюбивых растений начинают прорастать при 15–16 °C. Оптимальная температура для роста и развития растений 24 ± 4 °C. При температуре ниже 15 °C и выше 30 °C ассимиляция прекращается. Снижение температуры до 0 °C приводит к гибели растений.

Теплолюбивыми растениями являются: огурец, кабачок, томат, перец, баклажан.

5. Жаростойкие. Рост и развитие растений идут нормально при такой же температуре, как и у теплолюбивых растений, но растения могут ассимилировать при температуре до 40 °C. К группе жаростойких относятся: арбуз, дыня, тыква. Устойчивость к экстремальным высоким температурам обусловливается способностью коагуляции белков. Например, у арбуза порог коагуляции находится около 50 °C, а у тыквы — 60–65 °C.

Овощные культуры, возделываемые в защищенном грунте, профессор В. А. Брызгалов разделил на три группы.

1. Требовательные к теплу растения: семейства тыквенные, пасленовые, фасоль. Оптимальная температура для их выращивания 23± 5 °C.

2. Культуры требующие умеренных температур (14±2 °C): капустные растения, укроп, салат, шпинат.

3. Растения требующие пониженных температур (4±2 °C), сюда относятся все доращиваемые культуры (цветная и брюссельская капуста).

Культуры и сорта не однородны по отношению к температуре внутри групп. Меняется это отношение и в период онтогенеза. Если набухание семян может проходить при низкой положительной температуре, то прорастание их может начаться при определенном минимуме тепла. Такой минимальной температурой для холодостойких культур является 1–5 °C, для картофеля, фасоли, кукурузы 8–10 °C, огурца, томата 14–15 °C, для баклажана, перца, дыни, арбуза 16–17 °C. Повышение температуры до 25–30 °C ускоряет прорастание семян, поскольку процессы превращения сложных органических соединений в более простые идут значительно быстрее. Однако и слишком высокая температура может задержать прорастание семян. По сообщению Г. И. Тараканова, семена салата не прорастают при 30 °C.

К моменту появления всходов питательные вещества семени интенсивно расходуются на новообразования и энергетические процессы. Поэтому в регулируемых условиях защищенного грунта с наступлением этой фазы температуру снижают для холодостойких культур до 8–12 °C, для теплолюбивых до 14–15 °C. В этих условиях корневая система продолжает свой рост, так как для ее роста температура должна быть на 3–4 °C ниже, чем для роста подсемядольного колена. Спустя 5–7 суток температуру постепенно повышают до уровня оптимальной для данной культуры. Температура окружающей среды в фазе цветения и плодоношения растений должна быть более высокой, чем в другие фазы.

Колебания температуры, обусловленные сменой дня и ночи, приводят к различной требовательности растений к теплу в течение суток. Это явление называется термопериодизмом.

Растения приспособились к перенесению более низких температур в ночные часы в связи с тем, что процесс ассимиляции в это время не проходит и расход энергии уменьшается.

Исследованиями П. Ф. Кононкова установлено, что в районах, где суточная амплитуда колебаний температуры высокая, а интенсивность освещения относительно низкая, термопериодизм проявляется в большей степени. Поэтому в ночное время температура окружающей среды должна быть на 5–7 °C ниже по сравнению с дневной. Это сравнительно легко достигать в условиях защищенного грунта. В условиях открытого грунта понижение температуры ночью — обычное явление.

Б. С. Мошков отмечает, что для овощных культур в ночное время снижать температуру не следует. Однако, как показали исследования П. Ф. Кононкова, это допустимо при условии высокой интенсивности дневного освещения.

Опытами научных учреждений установлено, что в пасмурную погоду температура должна быть несколько ниже, чем в ясную, так как интенсивность фотосинтеза в это время уменьшается, соответственно нужно и снизить расход питательных веществ на дыхание.

Профессор В. М. Марков рекомендует следующие оптимальные (благоприятные) температурные условия при пасмурной погоде: для капусты, репы, редьки, брюквы, редиса, хрена — 10–13 °C; для салата, шпината, укропа, моркови, петрушки, пастернака, гороха, щавеля, ревеня, лука-батуна, шнитт-лука — 13–16 °C; для репчатого лука, порея, чеснока, свеклы, сельдерея — 16–19 °C; для фасоли, кукурузы, тыквы, томата — 19–22 °C; для перца, баклажана, огурца, дыни, арбуза — 22–25 °C.

Установление оптимальной температуры для ясной погоды и для ночного времени проводится по формуле:

Топт = Тпасм± 7 °C.

Для условий ясной погоды +7 °C, для ночного времени: –7 °C.

Если для огурца в пасмурную погоду рекомендуется температура 22 °C, то для ясной погоды она должна быть 27–32 °C, а ночью — 15–18 °C.

Установление благоприятного теплового режима больше относится к условиям защищенного грунта.

В открытом грунте регулировать тепловой режим сложнее. Наукой и практикой разработаны приемы, с помощью которых можно в значительной мере улучшать температурные условия для растений.

Огородники издавна подбирали участки для ранних теплолюбивых культур, хорошо защищенные от холодных ветров, со склоном к югу. Участки, имеющие южный склон на 2–3 °C, теплее по сравнению с северными. Поэтому условия роста и развития растений на этих участках складываются благоприятнее, чем на склонах, обращенных к северу и востоку.

Важное значение для улучшения теплового режима имеет устройство гряд и гребней, способствующих лучшему прогреванию почвы.

По данным З. С. Лежанкиной, в условиях Ленинградской области температура почвы на глубине 5 см в среднем за вегетационный период в 8 ч была на грядах выше на 2,4 °C по сравнению с ровной поверхностью.

Значительное улучшение теплового режима бывает при применении кулис из высокорослых растений.

Исследованиями Т. А. Брызгаловой, М. С. Алисова, Н. Н. Гороховской и другими установлено, что температура воздуха между кулисами в ветреную погоду бывает на 1,5–4 °C выше, чем на не защищенном участке.

В южных районах кулисные посевы выполняют другую роль, они предохраняют основные культуры от перегрева.

На изменение теплового режима оказывает существенное влияние мульчирование почвы.

Особенно хорошо улучшает тепловой режим мульчирование светопрозрачной полиэтиленовой пленкой. Исследованиями установлено, что при мульчировании почвы пленкой температура ее на глубине 5 см была на 2–3 °C, а на глубине 20 см — на 2–2,5 °C выше, чем без мульчирования.

В условиях открытого грунта овощным растениям могут причинить вред заморозки, которые в северных и центральных областях страны продолжаются до 1–10 июня. Чтобы предотвратить вредное действие весенней низкой температуры, применяют дымление или дождевание за час до наступления заморозка. Насыщение воздуха парами воды или дымом препятствует излучению тепла и благодаря этому предотвращается снижение температуры.

Наряду с созданием благоприятных условий среды важное значение имеет приспособление самих растений к неблагоприятным условиям внешней среды путем проведения закалки семян и рассады. Закаленная рассада капусты может переносить заморозки до минус 5–7 °C.

Биологический процесс качественных изменений, связанный с воздействием на растение низкими положительными температурами в течение определенного периода, приводящий к образованию генеративных органов, в агрономической практике принято называть яровизацией.

Наличие периода яровизации свойственно озимым, двулетним и многолетним растениям, принадлежащим к группе холодостойких культур, происходящих из зоны умеренного климата, и является приспособлением к перезимовке, сложившимся в период эволюции. Однолетние овощные растения этой группы на воздействие яровизирующими температурами практически не реагируют или иногда ускоряют переход к образованию регенеративных органов.

Без пребывания в условиях пониженных температур культуры, требующие яровизации, генеративных органов не образуют. Не зацветают в подобных условиях, а продолжают расти капуста, корнеплоды, лук репчатый. Большинство этих культур в первый год жизни образуют розетку листьев, кочан, корнеплод, луковицу, корневище, в фазе которых идет перезимовка. В течение перезимовки или хранения растения яровизируются. На следующий год растения образуют цветоносы, цветут и дают семена. У многолетних культур яровизация повторяется ежегодно.

Культуры и сорта различаются по темпам прохождения и продолжительности яровизации. Южные и ранние сорта имеют относительно короткий период яровизации по сравнению с более северными и поздними.

Для перехода к цветению растений, прошедших яровизацию, необходимо воздействовать на них длинным днем.

В практике промышленного овощеводства с проблемой яровизации приходится сталкиваться при возделывании корнеплодов, репчатого лука, кочанных видов капусты. При выращивании на овощ у этих культур важно задержать яровизацию и не допустить образования генеративных органов в первый год жизни и, наоборот, стимулировать ее прохождение при культуре на семена.

Часты случаи массового стрелкования ранней белокочанной капусты, сельдерея при ранней высадке рассады в годы с холодной весной, южных сортов моркови и свеклы при посеве в центральных и северных районах.

Температура оказывает большое влияние на рост корней. Низкие положительные температуры корнеобитаемого слоя, приближающиеся к 0 °C, и высокие — в пределах 30–35 °C, вызывают однозначную реакцию — уменьшение общей длины корней, утолщение их, ярко белую окраску и поверхностное расположение в почве.

При температуре почвы 22–26 °C формируется наиболее мощная разветвленная корневая система. Значительное снижение температуры почвы в зоне корней ниже этого уровня, даже на относительно короткий срок, вызывает необратимые изменения, тормозящие рост корней и не только молодых, но и взрослых растений, снижая их продуктивность.

Существование в природе отрицательного вертикального температурного градиента внешней среды растения (воздух теплее, почва холоднее) не представляет наилучших условий для развития корневой системы. Оптимальные условия для роста корней и всего овощного растения в целом, а также его высшей продуктивности создаются при положительном вертикальном температурном градиенте (воздух холоднее, почва теплее).

Контрольные вопросы

1. Какие основные показатели характеризуют отношение овощных растений к условиям внешней среды?

2. На какие группы подразделяются растения по отношению к теплу?

3. Какими способами можно повысить холодостойкость и жаростойкость растений?

4. Что такое яровизация?

5. Пути регулирования теплового режима в открытом грунте.