Закаливание растений происходит путем

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 18.09.2024

Закаливание растений — повышение их сопротивляемости к неблагоприятным факторам внешней среды.

У озимых и многолетних культур, например плодовых деревьев, закаливание — это естественный процесс, происходящий в поле или в саду осенью и зимой. Сначала у растений прекращается рост, они вступают в период покоя, накапливают много запасных питательных веществ — Сахаров, которые в дальнейшем приобретают защитные свойства. Затем под влиянием низкой температуры (около 0 °C) у растений изменяется физиологическое состояние клеток, они подготавливаются к перенесению начинающихся морозов. Это первая фаза закаливания.

В морозный период у растений перестраивается структура цитоплазмы клеток, она обезвоживается и становится выносливой к механическим деформациям. Из клеток вода поступает в межклетники. Это предохраняет клетки от образования в них льда и повреждений. Растения приобретают морозостойкость. Это вторая фаза закаливания. Во время оттепелей растения могут потерять это ценное свойство, но они способны к повторному закаливанию при наступлении морозов.

Закаливание проводят и в искусственных условиях. Для этого семена теплолюбивых культур намачивают в мешочках до появления первых наклюнувшихся семян (их должно быть не более 5%) и затем выдерживают ежедневно 12–18 ч при температуре от −1 до +5 °C и 6–12 ч при 18–20 °C, меняя температурный режим в течение суток. Семена томата закаливают 10–12 суток, огурца — 8–10 суток. Закаливают и семена холодостойких растений — капусты, моркови, лука. После намачивания их выдерживают при температуре от −2 до 0 °C в течение 10–15 суток.

Растения, выросшие из закаленных семян, лучше переносят понижение температуры весной и осенью, увеличивают урожайность.

Для повышения засухоустойчивости растений семена также закаливают: сначала намачивают, а затем подсушивают. Во время обезвоживания зародыш приспосабливается к засухе. Это передается и молодым растениям. У них цитоплазма более вязкая, эластичная, содержит больше связанной воды, что помогает уже всходам переносить засуху. Однако закаливать можно только те культуры, у которых засухоустойчивость связана с обезвоживанием цитоплазмы: пшеницу, ячмень, просо, кукурузу, морковь, томат, фасоль и некоторые другие (см. Зимостойкость растений, Засухоустойчивость растений).

Закаливают также рассаду сельскохозяйственных культур перед высадкой её в открытый грунт.

Зака́ливание расте́ний — повышение у растительных организмов устойчивости к воздействию неблагоприятных для них абиотических факторов внешней среды: низким либо высоким температурам, избытку или недостатку влаги, засоленности почвы. Наиболее часто о закаливании растений говорят применительно к повышению у них морозостойкости [1] .

При закаливании в растениях обычно происходят следующие изменения: повышается содержание белков стрессорного ответа, повышается концентрация защитных веществ (особенно сахаров и пролина), происходит частичное обезвоживание клеток, повышается текучесть клеточных мембран, наблюдается синтез специфических веществ (обычно специфических белков) [1] .

Повышение устойчивости к низким температурам у многих растений происходит естественным путём осенью: когда температура опускается до 0 °C, начинается экспрессия генов белков холодового шока, в результате которого происходит функциональная и структурная перестройка клеток. При дальнейшем понижении температуры наступает следующая фаза закаливания, при которой вода выходит в межклетники и там превращается в лёд. В таком состоянии травянистые растения могут переносить морозы до минус 20 °C, а древесные растения — до минус 60 °C [1] .

Искусственные мероприятия, способствующие закаливанию растений, можно условно разделить на две группы: одни мероприятия заключаются в воздействии на растения соответствующих абиотических факторов, но на таком уровне, который для них не является повреждающим; другие заключаются в обработке растений (их частей) антистрессорными, антиоксидантными и другими препаратами [1] . Для искусственного закаливания растений с целью повышения их засухоустойчивости применяют намачивание семян с последующим их подсушиванием. Для повышения солестойкости растений семена выдерживают в растворах, химический состав которых соответствует солям той почвы, в которой будут расти взрослые растения [2] .

Некоторые агроприёмы, применяемые при яровизации растений, способствуют их закаливанию, в то же время нельзя говорить, что яровизация является разновидностью закаливания, поскольку целью последнего не является ускорение перехода растений от вегетативного развития к генеративному [1] [3] .

Документ из архива "Закаливание растений", который расположен в категории "курсовые работы". Всё это находится в предмете "биология" из раздела "Студенческие работы", которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "биология" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "11594"

Текст из документа "11594"

Курсовая работа

Тема: Закаливание растений

БГТИ (Ф) ГОУ ОГУ 011600 50040 100

Руководитель работы: Мезенкова И.А.

Исполнитель: студент группы 02 БИО (д) Алейникова Е.П.

1. Закаливание растений 5

1.1 Сущность закаливания растений и его фазы 5

1.2 Закалка семян 7

1.3 Закаливание рассады 11

1.4 Реакция адаптации корневых систем, воздействуя на них температурами закаливания 12

2. Холодостойкость растений 16

3. Морозоустойчивость растений 20

Практическая часть 28

Список используемой литературы 30

Закаливание - это процесс, в результате которого повышается способность растений переносить неблагоприятные факторы внешней среды.

Проводится перед высадкой рассады, выращенной в защищенном грунте. Достигается оно путем снижения поливов и понижения температуры воздуха. Рассада за время закаливания становится приземистой, крепкой и значительно легче переносит высадку на новое место. Прошедшие закалку растения обычно более темной окраски, на листьях характерный налет.

Один лишь пример. При работе на опытном участке незакаленная рассада капусты погибала при заморозке -2 о , а закаленная выдерживала температуру -5 о . У некоторых растений (к примеру, томатов) холодостойкость от закаливания существенно не возрастает, но улучшается их приживаемость в неблагоприятных условиях.

Однако закаливанием не следует увлекаться, так как оно влечет за собой стойкие необратимые неблагоприятные изменения в растениях. Чтобы закалка не повредила вашему растению ее достаточно начинать за 3-5 дней до высадки рассады.

Целью данной курсовой работы изучить, обобщить и систематизировать теоретические и практические сведения о закаливании растений.

- проанализировать литературу по данному вопросу;

- обобщить теоретические и практические сведения;

Данная работа состоит из трех теоретических и одной практической части. Теоретическая часть включает в себя общее описание процесса закаливания растений, а также характеристика холодостойкости и морозоустойчивости растений.

Для достижения поставленной цели использовались следующие методы: библиографический, метод анализа и синтеза, эксперимент и мониторинг.

1.1 Сущность закаливания растений и его фазы

Физиологическая природа процесса закаливания была раскрыта благодаря работам И. И. Туманова и его школы.

Закаливание — это обратимое физиологическое приспособление к неблагоприятным воздействиям, происходящее под влиянием определенных внешних условий. В результате процесса закаливания морозоустойчивость организма резко повышается. Способностью к закаливанию обладают не все растительные организмы, она зависит от вида растения, его происхождения. Растения южного происхождения вообще к закаливанию не способны. У растений северных широт, переживающих значительное понижение температуры, процесс закаливания приурочен лишь к определенным этапам развития. Так, для приобретения способности к закаливанию древесине растения должны закончить процессы роста. Одновременно должен произойти отток различных веществ из надземных органов в корневые системы. Если в течение лета у древесных растений процессы роста не успели закончиться, то это может вызвать массовую гибель растений зимой. Так, часто зимняя гибель вызывается летней засухой. Засуха приостанавливает рост летом, не позволяет древесным культурам завершить ростовые процессы к осени. В результате растения оказываются не способны пройти процессы закаливания и гибнут даже при небольших морозах. Растения, выращенные при несоответствующем фотопериоде, не успевают завершить летний рост и не способны к закаливанию. Исследования показали, что яровые злаки по сравнению с озимыми растут при более пониженных плюсовых температурах, из-за этого в осенний период они почти не снижают темпов роста и не способны к закаливанию. Способность к закаливанию утрачивается весной в связи с началом ростовых процессов. Таким образом, устойчивость растений к морозу, способность пройти процессы закаливания тесно связаны с резким снижением темпов роста, с переходом растений в покоящееся состояние.

Показано, что к закаливанию способен лишь организм в целом, при обязательном наличии корневой системы. Всякое нарушение процессов оттока (кольцевание) препятствует закаливанию. Роль корней не сводится только к тому, что туда оттекают продукты обмена гормоны, способствующие ростовым процессам. Важное значение имеет то, что клетки корня вырабатывают вещества, повышающие устойчивость организма против мороза.

Собственно процесс закаливания требует определенного комплекса внешних условий и проходит в две фазы.

Первая фаза закаливания проходит на свету при несколько пониженных плюсовых температурах (днем около 10°С, ночью около 2°С) и умеренной влажности. В эту фазу продолжается дальнейшее замедление и даже полная остановка ростовых процессов. Особенное значение в развитии устойчивости растений к морозу в эту фазу имеет накопление сахарозы и некоторых других олигосахаров. Показано, что накапливающиеся в процессе закалывания сахара локализуются в разных частях клетки: в клеточном соке, цитоплазме, органеллах (особенно хлоропластах). Благодаря такому распределению часть сахаров прочно удерживается в клетках.

Влияние сахаров на повышение морозоустойчивости растений многосторонне. Накапливаясь в клетках, сахара повышают осмотическое давление. Чем выше концентрация раствора, тем ниже его точка замерзания, поэтому накопление сахаров предохраняет от замерзания большое количество воды, следовательно, заметно уменьшает количество образующегося льда. Накопление сахаров стабилизирует клеточные структуры, в частности хлоропласты, благодаря чему они продолжают функционировать.

Имеются данные, что при накоплении сахаров процесс фотофос-форилирования продолжается даже при отрицательных температурах. Особенное значение имеет защитное влияние сахаров на белки, сосредоточенные в поверхностных мембранах клетки. Условия, необходимые для прохождения первой фазы закаливания, пониженная плюсован температура и достаточное количество света способствуют накоплению сахаров. В этих условиях образование сахаров в процессе фотосинтеза идет с достаточной интенсивностью. Вместе с тем пониженная температура сокращает их трату как в процессе дыхания, так и в процессах роста. Более морозостойкие виды и сорта характеризуются большей способностью к накоплению. сахаров именно при пониженной температуре. Защитное действие сахаров проявляется только в том случае, если оно происходит при одновременном понижении температуры и умеренной влажности. В первую фазу закаливания происходит уменьшение содержания свободной воды. Именно поэтому излишняя влажность почвы (дождливая осень) препятствует прохождению процесса закаливания. Чем меньше в клетках и тканях содержание воды, тем меньше образуется льда и тем меньше опасность повреждения. К концу первой фазы закаливания клетки растений переходят в покоящееся состояние. Происходит процесс обособления цитоплазмы, что, в свою очередь, снижает возможность ее повреждения образующимися в межклетниках кристаллами льда. В эту фазу начинается также перестройка процессов обмена веществ. Особенно интенсивно эта перестройка протекает в период второй фазы закаливания.

Вторая фаза закаливания протекает при дальнейшем понижении температуры (около 0°С) и не требует света. В связи с этим для травянистых растений она может протекать и под снегом. В течение второй фазы происходит перестройка белков цитоплазмы. Происходит новообразование специфических белков. В относительно больших количествах накапливаются водорастворимые белки, отличающиеся менее крупными молекулами, но большей устойчивостью к обезвоживанию.

Важное значение имеет изменение межмолекулярных связей белков цитоплазмы. При обезвоживании, происходящем под влиянием льдообразования, происходит сближение белковых молекул. Связи между ними рвутся и не восстанавливаются в прежнем виде из-за слишком сильного сближения в деформации белковых молекул. В связи с этим большое значение имеет наличие сульфгидрильных и других гидрофильных группировок, которые способствуют удержанию воды препятствуют сближению молекул белка. Установлен параллелизм между содержанием сульфгидрильных групп и морозоустойчивостью.

В результате изменения свойств белков, межмолекулярных связен между ними постепенное обезвоживание приводит к тому, что в процессе закаливания цитоплазма переходит из состояния золя в гель. Перестройка цитоплазмы способствует увеличению ее проницаемости для воды. Благодаря более быстрому оттоку воды уменьшается опасность внутриклеточного льдообразования.

Не для всех растений необходимо протекание процессов закаливания в две фазы. У древесных растений, обладающих достаточным количеством сахаров, сразу протекают изменения, соответствующие второй фазе закаливания.

Таким образом, в процессе закаливания возникает морозоустойчивость, которая определяется рядом изменений. У закаленных растений благодаря высокой концентрации клеточного сока, уменьшению содержания воды кристаллы льда образуются не в клетке, а в межклетниках. Количество образовавшегося льда в межклетниках у закаленных растении также значительно меньше. Изменение свойств белков цитоплазмы приводит к тому, что они становятся более устойчивыми к обезвоживанию. Накопление сахаров оказывает дополнительное защитное влияние. Цитоплазма закаленных растений более устойчива и к механическому давлению. При закаливании происходят обратимые физиологические изменения. Повышение температуры весной сопровождается противоположными изменениями — происходит процесс закаливания растений. Поэтому весной растения часто гибнут даже от небольших заморозков.

Повышение морозоустойчивости растений имеет большое практическое значение. Для предохранения растений от повреждения морозом важно правильно организовать их питание в осенний период. Усиление фосфорного питания повышает устойчивость растений к морозу, тогда как азотные удобрения, способствуя процессам роста, делают растения более чувствительными.

1.2 Закалка семян

С этой целью семена помидоров и огурцов предварительно намачивают до полного набухания, а затем набухшие семена ежедневно выдерживают 6—8 часов в тепле (комнатная температура) и 16—18 часов на холоде (в холодильнике при —2—3° или в снегу). Семена закаливают до начала их массового прорастания (8—12 суток). Для помидоров хорошие результаты дает промораживание набухших (но не проросших!) семян в течение 3 суток при —3°.

Срока высева семян. Морковь, петрушку, салат, шпинат, лук можно высевать под зиму, перед наступлением постоянных морозов. Подзимние посевы ускоряют появление всходов. Весной эти культуры высевают рано, вскоре после схода снега. Свеклу сеют на 5—7 дней позже моркови. Скороспелые культуры — репу, редис, салат, шпинат — высевают по 3— 4 раза за лето. Однако необходимо учитывать, что репа, редис и скороспелые сорта редьки при позднее весеннем и июньском севе в сухую погоду очень быстро стрелкуются.

Одной из наиболее ценных овощных культур является томат. Она получила широкое распространение благодаря высоким питательным свойствам плодов, содержанию в них витаминов, минеральных солей и органических кислот. Используются как в свежем, так и в переработанном виде. Растения требовательны к теплу, свету, влаге. Лучшие почвы для помидоров — легкие, хорошо прогреваемые солнцем черноземы. В местных условиях помидоры выращивают преимущественно рассадным способом. Существует огромное количество ранних, средних и поздних сортов. В нашей зоне лучшими раннеспелыми сортами являются: Волгоградский скороспелый 323, Агата, Белый налив 241, Невский; среднеспелыми — Колхозный 34, Перемога, Тамбовский урожайный; поздними — Волгоградский 5/95, Новинка Приднестровья, Советский. Лучшие сорта для закрытого грунта — Украинский тепличный, Ленинградский осенний, Тепличный 200. Для приусадебных участков лучшее соотношение сортов (в %): ранние — 40%, средние—30%, поздние — 30%.

Для того чтобы растения лучше противостояли весенним возвратам холодов, рекомендуется набухшие семена закаливать с помощью низких температур. Для этого можно завернуть их в мешковину и закопать на 3—4 часа в снег. Затем занести в теплое помещение и прогреть. Эта операция повторяется несколько раз в течение 2—3 суток.

Лучшими сроками посева семян на рассаду в местных условиях считается 1—5 марта. Для прорастания семян необходима температура +20. +22°. С появлением всходов температуру на 2—3 дня снижают до +10. + 15° днем и +6. + 8° — ночью. Такой прием предохраняет рассаду от вытягивания и создает условия для хорошего развития корневой системы.

Наиболее благоприятная температура для роста, развития и плодоношения помидоров + 22. + 25° днем и + 16. + 18° — ночью. Ночная температура не должна опускаться ниже +12°, так как в этом случае растения приостанавливают цветение, а при +10° и ниже — прекращается и рост. Особенно опасна пониженная температура ( + 8° и ниже) в период бутонизации и цветения, когда у растений изменяется обмен веществ.

59. Морозоустойчивость, зимостойкость. Закаливание растений

Двулетние и многолетние растения, растущие в умеренной полосе, периодически подвергаются воздействию низких отрицательных температур. Разные растения обладают неодинаковой устойчивостью к этому воздействию. Изучение физиологических основ морозоустойчивости показало, что у одного и того же растения она меняется в зависимости от условий, предшествующих наступлению морозов. Установлено, что действие низких отрицательных температур находится в зависимости от состояния растений и, в частности, от оводненности тканей организма. Так, сухие семена могут выносить понижение температуры до -196°С (температура жидкого азота). Это показывает, что губительное влияние низкой температуры принципиально отлично от влияния высокой температуры, вызывающей непосредственное свертывание белков. Основное повреждающее влияние на растительный организм оказывает льдообразование, при этом лед может образовываться как в самой клетке, так и вне клетки. При быстром понижении температуры образование льда происходит внутри клетки о (в цитоплазме, вакуолях). При постепенном снижении температуры кристаллы льда образуются в первую очередь в межклетниках. Плазмалемма препятствует проникновению кристаллов льда внутрь клетки. Содержимое клетки находится в переохлажденном состоянии. В результате первоначального образования льда вне клеток водный потенциал в межклеточном пространстве становится более отрицательным по сравнению с водным потенциалом в клетке. Происходит перераспределение воды. Равновесие между содержанием воды в межклетниках и в клетке достигается благодаря либо оттоку воды из клетки, либо образованию внутриклеточного льда. Выбор того или иного пути зависит:

от быстроты понижения температуры,
от проницаемости плазмалеммы для воды,
от первоначальной осмотической концентрации клеточного сока.

Если скорость оттока воды из клетки соответствует скорости понижения температуры, то внутриклеточный лед не образуется. Однако гибель клетки и организма в целом может происходить в результате того, что образовавшиеся в межклетниках кристаллы льда, оттягивая воду из клетки, вызывают ее обезвоживание и одновременно оказывают на цитоплазму механическое давление, повреждающее клеточные структуры. Это вызывает ряд последствий:

потерю тургора,
повышение концентрации клеточного сока,
резкое уменьшение объема клеток,
сдвиг значений рН в неблагоприятную сторону.

Одной из наиболее ранних реакций на охлаждение является окислительный стресс. Усиление перекисного окисления липидов происходит благодаря накоплению активных форм кислорода. Изменяется соотношение ненасыщенных и насыщенных жирных кислот. Возможно, именно это является началом холодового повреждения плазмалеммы, мембран митохондрий и хлоропластов, повышения их проницаемости. Происходит повышение вязкости липидной фазы мембран, нарушаются функции мембранных белков, работа транспортных систем клетки. Плазмалемма теряет полупроницаемость. Свойства мембран изменяются еще и благодаря выходу растворенных веществ из клеток. Нарушается работа ферментов, локализованных на мембранах хлоропластов и митохондрий, и связанные с ними процессы окислительного и фотосинтетического фосфорилирования. Интенсивность фотосинтеза снижается, уменьшается отток ассимилятов. Именно изменение свойств мембран является первой причиной повреждения клеток. В некоторых случаях повреждение мембран наступает при оттаивании. Таким образом, если клетка не прошла процесса закаливания, цитоплазма свертывается из-за совместного влияния обезвоживания и механического давления образовавшихся в межклетниках кристаллов льда.

В зимний период растительный организм, помимо прямого влияния мороза, подвергается еще ряду неблагоприятных воздействий. Особенно многочисленные неблагоприятные воздействия испытывают травянистые многолетние и однолетние растения. Так, озимые растения могут погибать от слишком большого снежного покрова (выпревшие растений). Это связано с тем, что под снегом температура несколько повышается (около 0°С) и процесс дыхания идет довольно интенсивно. В результате происходит такая сильная трата сахаров, что растения могут погибнуть от истощения. Кроме того, такие растения легко поражаются снежной плесенью, что также приводит к гибели. В связи с этим для районов с теплыми зимами и очень глубоким снежным покровом, который лежит 2—3 месяца, необходимо выведение сортов с повышенным содержанием углеводов. Частой причиной зимней гибели растений является повреждение, связанное с образованием ледяной корки (выпирание растений). Образованию ледяной корки способствует наступление морозов при отсутствии снежного покрова. При образовании в почве льда происходит оттягивание воды из нижних слоев почвы, корни растения разрываются, что, естественно, приводит к их гибели. В этом случае важно, чтобы растения обладали большой устойчивостью корневых систем, большой способностью их к растяжению. Имеет значение также глубина залегания узла кущения. Углубление зоны кущения с 0,7 до 1,4 см значительно уменьшает гибель растений. Положение узла кущения зависит от ряда условий. Показано, что пасмурная погода, загущенные посевы приводят к более поверхностному его залеганию. При более глубокой заделке семян зона кущения располагается несколько глубже.

В весенний период растения погибают прежде всего от возврата холодов. Растения, перенесшие в зимний период температуру — 30°С, могут погибнуть весной при небольших заморозках. Кроме того, весной в пониженных местах в период таяния снега накапливается вода, и растения могут пострадать от вымокания. В этом случае причиной гибели растений служит резкий недостаток кислорода. При недостатке кислорода в клетках растений начинается процесс брожения, что может вызвать прямое отравление организма продуктами брожения, в частности спиртом.

Закаливание растений — повышение их сопротивляемости к неблагоприятным факторам внешней среды. У озимых и многолетних культур, например, плодовых деревьев, закаливание — это естественный процесс, происходящий в поле или в саду осенью и зимой. Сначала у растений прекращается рост, они вступают в период покоя, накапливают много запасных питательных веществ — сахаров, которые в дальнейшем приобретают защитные свойства. Затем под влиянием низкой температуры (около 0°) у растений изменяется физиологическое состояние клеток, они подготавливаются к перенесению начинающихся морозов. Это первая фаза закаливания.

В морозный период у растений перестраивается структура цитоплазмы клеток, она обезвоживается и становится выносливой к механическим деформациям. Из клеток вода поступает в межклетники. Это предохраняет клетки от образования в них льда и повреждений. Растения приобретают морозостойкость. Это вторая фаза закаливания. Во время оттепелей растения могут потерять это ценное свойство, но они способны к повторному закаливанию при наступлении морозов.

Закаливание проводят и в искусственных условиях. Для этого семена теплолюбивых культур намачивают в мешочках до появления первых наклюнувшихся семян (их должно быть не более 5%) и затем выдерживают ежедневно 12—18 ч при температуре от —1 до + 5° и б—12 ч при 18—20°, меняя температурный режим в течение суток. Семена томата закаливают 10—12 суток, огурца—8—10 суток. Закаливают и семена холодостойких растений — капусты, моркови, лука. После намачивания их выдерживают при температуре от —2 до 0° в течение 10—15 суток.

Читайте также: