1.2.2 Вплив агрометеорологічних умов перезимівлі на врожай озимої пшениці.
На величину врожайності озимої пшениці значно впливають умови перезимівлі озимої пшениці. Загибель озимих рослин в зимовий період – це результат впливу несприятливих агрометеорологічних умов, які спричиняють такі явища як вимерзання, випрівання, вимокання, інтоксикацію вуглекислим газом, випирання, видування, льодова кірка.
Вимерзання. Природу вимерзання рослин найповніше досліджували
М. А. Максимов та І. І. Туманов. Розрізняють три типи вимерзання рослин, які визначаються швидкістю і кінцевою температурою охолодження, ступенем загартування рослин. Перший тип вимерзання пов'язаний з утворенням льоду всередині клітин і спричинюється швидким (2—5 °С за хвилину) охолодженням рослин. Такий тип вимерзання у природі майже не трапляється, бо рослини охолоджуються значно повільніше.
Другий тип вимерзання пов'язаний з утворенням льоду тільки в міжклітинниках (протопласт залишається незамерзлим).
Із зниженням температури вода відтягується від клітини кристалами льоду в міжклітинні простори, внаслідок чого протопласт поступово зневоднюється, що часто спричинює коагуляцію білкових колоїдів, і клітина гине. Шкідливе також утворення льоду в міжклітинниках: великі кристали його тиснуть на стінки клітин, деформують протопласт. Залежно від біологічних особливостей культури кожна з цих причин може бути головною, оскільки для кожної клітини існує гранична межа зневоднення і стиснення (відхилення від неї спричиняє загибель рослини) (детальніше Польовий А.М., Божко Л.Ю. Довгострокові агрометеорологічні прогнози. – с 36 - 48).
При третьому типі вимерзання спочатку утворюється позаклітинний, а потім внутрішньоклітинний лід. Таке явище частіше спостерігається у морозостійких деревних рослин при низьких температурах — близько мінус 40°С. Коли критичні: температури тримаються недовго,. вимерзання може й не бути, оскільки: на рослини впливає не тільки абсолютний мінімум температури, а й тривалість, її дії.
Рослини найбільші морозостійкі на початку зими. Основними заходами запобігання вимерзанню є вирощування морозостійких сортів, сівба в оптимальні строки, загортання» насіння в добре ущільнений: грунт на оптимальну глибину
Стан озимих посівів на момент відновлення вегетації залежить від умов перезимівлі а стійкість рослин до несприятливих умов перезимівлі залежить від міри їх загартування восени перед припиненням вегетації. Метеорологічні умови осіннього періоду вегетації озимої пшениці, особливо у другу половину відіграють вирішальну роль у підготовці озимої пшениці до зимівлі.
Поступове зниження температури повітря спричиняє послаблення інтенсивності ростових процесів, обміну речовин, дихання а також обезводнення тканин рослини та послаблення загального метаболізму. Процеси затухають, але не закінчуються і на останній стадії осіннього періоду є необхідними для формування морозо- та зимостійкості.
Несприятливі умови перезимівлі через збільшення зрідженості посівів зменшують урожай озимих культур. Дослідженнями В.М. Хомякова встановлено, що оптимальні для формування врожаю озимої пшениці термічні умови створюються при температурі ґрунту на глибині вузла кущіння від -1 до – 7 °С. Зниження мінімальної температури на глибині вузла кущіння до -7,1 – 13 °С спричиняє зменшення врожайності. Мінімальна температура від – 13, 1 до – 17,0 °С зменшує врожай на 30 відсотків через зрідження посівів. Температура нижче – 17 °С спричиняє масову загибель рослин.
За даними В.М. Лічикакі вимерзання озимої пшениці в Україні спостерігається один раз у десять років. Кращим захистом для рослин від вимерзання є сніговий покрив. Тому для оптимізації умов перезимівлі необхідно використовувати снігову меліорацію. За даними О.М. Шульгіна основні принципи снігової меліорації такі:
1. Товщина снігового покриву повинна бути такою, щоб у верхньому шарі ґрунту створювався сприятливий термічний режим.
2. Висоту снігового покриву слід диференціювати в залежності від холодостійкості культури, умов осіннього періоду, стану рослин на момент припинення вегетації.
3. Накопичення снігу починати якомога раніше, щоб зберегти ґрунт від глибокого промерзання і створювати сприятливі умови для всмоктування води під час танення снігу.
4. При сніговій меліорації забезпечувати по можливості рівномірний розподіл снігу на полях( дивись Польовий А.М. Сільськогосподаарська метеорологія. –с. 473 – 485).].
Вимокання. Найбільшої шкоди посівам озимих культур завдає осіннє, а потім ще й весняне застоювання води і перезволоження грунту, які на теренах України, спостергаються переважно в районах Передкарпаття та Закарпаття. Застоюванню талих вод і вимоканню рослин із факторів зовнішнього середовищ сприяють, високий рівень підґрунтових вод, погані водно-фізичні властивості ґрунту, слабка його водопроникність ступінь ослоєння і перезволоження, важкий гранулометричний склад, випадання великої кількості опадів, утворення притертої льодової кірки, глибоке промерзання ґрунту, повільне наростання: позитивних температур у весняний період. З іншого боку, ступінь вимокання зумовлюється станом рослин: рослини, що добре розкущилися, пошкоджуються менше, ніж слабкі, які встигають утворити лише два-три, листочки; добре загартовані рослини і менш ослаблені протягом зимового період також відзначаються більшою стійкістю проти вимокання.
При вимоканні рослини не завжди гинуть, але воно завжди спричиняє уповільнення процесів росту і розвитку, недорозвинення зародкового колосу а це в свою чергу зменшує врожай. Дослідженнями [5] встановлено, що через 6 – днів затоплення рослини жовтіють, а через 12 – 13 пошкоджуються бактеріями і гинуть. Підвищені температури прискорюють негативний вплив затоплення рослин водою. Єдиним заходом боротьби із затопленням рослин і вимоканням є нарізка водостокових борозен для відведення води.
Випрівання. Дослідженнями було доведено, що сніг, навіть при метровому шарі, не перешкоджає нормальному газообміну рослин, оскільки повітря під ним за вмістом кисню майже не відрізняється від повітря над його поверхнею. При тривалому перебуванні рослин під глибоким шаром снігу вони відчувають нестачу не в кисні, а в запасних речовинах, необхідних для нормального дихання та обміну речовин. У зв'язку з цим процес випрівання озимих дослідники розподілили на три фази: 1 — вуглеводну-виснаження озимих рослин; 2 — розпад органічних речовин (білків та ін.); 3 - ураження сніговою пліснявою ослаблених за зиму рослин. Причинами ослаблення рослин можуть бути: осіннє перезволоження, нестача елементів живлення й освітлення у період появи сходів і кущіння, випадання снігу на не досить промерзлий грунт, а також пізнє танення снігу весною. До речі, не всі дослідники поділяють думку, що незамерзлий стан грунту при випаданні снігу має вирішальне значення для випрівання озимих культур. Випадки їх випрівання спостерігали як при випаданні, снігу на добре промерзлий, так і незамерзлий грунт, коли на його поверхні утримувалася температура, близька до 0 °С.
Фундаментальні дослідження щодо причин випрівання рослин виконані М.М. Калініним та В.О. Мойсейчик [6]. Було встановлено, що найчастіше випрівання спостерігається в районах з тривалістю залягання товстого шару снігу висотою більше 30см не менше 8 декад, температурою ґрунту на глибині вузла кущіння від -5 до 5 °С та глибиною промерзання ґрунту менше 50 см. При тривалості залягання снігу висотою більше 30 см більше 11 декад загибель озимої пшениці від випрівання становить більше 50 %.
На території України випрівання до 30 % рослин може спостерігатись в північно-західних і західних областях.
Залежність між тривалістю періоду з снігом більше 30см та терміном його встановлення на полях
Як і для послаблення дії морозів , так і для боротьби з випріванням необхідно щоб рослини восени мали оптимальний для перезимівлі розвиток, пройшли всі стадії загартування. Зменшити негативну дію випрівання можна ранньою весною ще при мерзлому ґрунті підживити ослаблені рослини мінеральними добривами і розрахунку N60P40K40. Після підживлення посіви необхідно обробити боронуванням
Випирання виникає внаслідок частого замерзання і відтанення ґрунту, що найчастіше спостерігається ранньою весною або на початку зими, коли морозні ночі змінюються теплими днями. Ґрунт під час замерзання у зв'язку з утворенням у ньому льоду розширюється в об'ємі і, здуваючись, захоплює із собою рослини. Під час відтанення грунту і перетворення кристалів льоду на воду ґрунт зменшується в об'ємі й осідає, а рослини лишаються немов би висмикнутими з нього, з оголеними вузлами кущіння й обірваними корінцями. Механічне пошкодження рослин при випиранні можливе лише у тому випадку, якщо грунт міцно примерзає до рослини [3,7 ].
Льодяна кірка в окремі роки дуже шкідлива, особливо в морозні зими. Вона буває притертою й висячою. Висяча кірка з'являється на посівах озимих тоді, коли сніг тане частково. Після похолодання на його поверхні утворюється щільний льодяний шар, а під ним нещільний шар снігу або пустоти. Така кірка менш шкідлива. Якщо відлиги тривалі; й сніг тане майже повністю або просочується водою, на посівах залишається шар води, яка, замерзаючи, утворює суцільну льодяну кірку. Дощі під час відлиг посилюють ці утворення. Така кірка вмерзає у грунт на глибину його відтавання, а вузли кущіння й корені рослин вмерзають у лід. Дія притертої кірки різнобічна. Лід механічно пошкоджує рослини. Він у п'ять разів теллопровідніший, ніж сніг, і посилює дію морозів, тому рослини швидше вимерзають. Під кіркою порушується газообмін, рослини відчувають нестачу кисню. У них переважає аеробне дихання з утворенням спирту, який токсично діє на клітини. Шкідливість кірки підвищується із збільшенням її товщини й часу перебування на посівах.
– Залежність загибелі озимої пшениці (У) від середньої товщини льодової кірки (Х) за час її залягання впродовж 4-х і більше декад.
За дослідженнями В.М. Лічикакі загибель рослин від льодяної кірки при товщині льоду 1-2 см становить 11 – 18%, при збільшенні товщини льоду до 3,5 см кількість загиблих рослин подвоюється, а при товщині 5 см – перевищує 60%. Краще виживають під кіркою добре розвинені рослини. Дещо послабити шкідливість дії кірки можна досягти снігозатриманням
В районах Степу України в окремі роки спостерігаються зимово – весняні засухи. Під час таких засух надземна частина починає вегетувати, а коренева система знаходиться в мерзлому ґрунті і не може постачати вологу, внаслідок чого рослини засихають. При тривалій дії таких умов засихає і вузол кущіння і рослини гинуть (детальніше Польовий А.М., Божко Л.Ю. Довгострокові агрометеорологічні прогнози. – с 48-56). [6].
В Україні нерідко відбуваються пилові буревії, які найчастіше спостерігаються ранньою весною, коли ґрунт швидко висихає після танення снігу. Сильні вітри зносять шар ґрунту і рослини зимуючих культур зносяться разом з ним або залишаються з оголеним корінням. Для боротьби з таким явищем розроблена спеціальна система, яка включає безвідвальний обробіток ґрунту, полезахисні лісонасадження, снігозатримання та зменшення відстані між рядками захисних куліс.