При действии низких температур почвы и воздуха на растения в их тканях возникает патологический процесс, связанный с изменением состояния коллоидных веществ плазмы и проявляющийся в форме замерзания.
Сущность его заключается в том, что при низких температурах вода выходит из клеток в межклетные пространства ткани, где замерзает с образованием кристаллического льда и обусловливает обезвоживание клетки. Дальнейшее обезвоживание протоплазмы приводит к потере тургора клетки, а растущие кристаллы льда производят механическое сжатие и ранение клеток и протоплазмы. В результате действия двух факторов — обезвоживания и сжатия — происходит необратимое свертывание коллоидных веществ плазмы. Такие клетки при оттаивании не возвращаются к прежнему состоянию, так как они уже мертвы.
На процесс замерзания растений решающее влияние оказывает количество свободной воды и сахаров, содержащихся в клетках: чем больше воды заключает орган, тем больше он подвержен замерзанию и тем больше сказывается на нем действие даже не особенно низких температур. Особенно чувствительны к низкой температуре сочные нежные части растений, находящиеся в состоянии энергичного роста: цветки, молодые листья, молодые побеги. Более стойкими к низкой температуре оказываются те части растений, которые находятся в покоящемся состоянии или имеют более концентрированный клеточный сок, содержащий растворимые углеводы. Древесина, кора и почки зимой бедны водой и очень стойки к замерзанию. Еще более устойчивы семена, которые в высушенном состоянии выдерживают температуру до —190° С.
Остановимся на некоторых конкретных случаях заболеваний растений, вызываемых низкими температурами, — вымерзании, выпирании и выпревании озимых, морозобоинах, отлупе, ожоге и раковых опухолях древесных растений.
Вымерзание озимых культур от действия низких температур происходит чаще всего в годы с внезапным и резким переходом от осени к зиме и является довольно распространенной причиной повреждения и гибели озимых хлебов. В такие годы озимь не успевает приобрести зимостойкость посредством закаливания и погибает под действием морозов. Вымерзание слабо закаленных озимых может быть также в суровые и малоснежные зимы на возвышенных оголяющихся местах, на переувлажненных с осени глинистых почвах и при образовании ледяной корки. В начале зимы озимь более морозостойка и может выдерживать низкую температуру до—25—30° С, весной, после пробуждения морозостойкость падает и температура даже —8—10° С может повредить, а то и погубить растения. Озимь же, укрытая толстым слоем снега (35—40 см), даже при сильных морозах не страдает от вымерзания.
Поэтому основными мерами предупреждения и борьбы с вымерзанием озимых хлебов являются: снегозадержание с помощью кулис из высокостебельиых растений (подсолнечник, кукуруза, горчица и др.), а также полезащитных лесных полос; уплотнение снега в начале весеннего таяния для задержания быстрого схода его; хорошая агротехника (своевременный посев озимых хлебов, подкормки осенью фосфорно-калийными, а ранней весной азотными удобрениями); возделывание морозостойких сортов, к числу которых относятся озимая пшеница Лютесценс-230, Безостая-1, Мироновская-264, Гостианум-237 и озимая рожь Волжанка, Саратовская-1.
Выпревание — это изреживание или полная гибель озимых хлебов и многолетних трав не только от вымерзания, но и от целого комплекса других условий среды во время их зимовки. Одна из причин выпревания — истощение растений, которые находятся под снегом, но продолжают при ненормальных условиях жизненные процессы. Это наблюдается при выпадении снега с осени на непромерзшую почву. Исчерпав запасы сахаров за счет более интенсивного дыхания в условиях повышенной температуры, не получая воды и пищи из почвы, при недостатке света под снегом растение начинает голодать, сопротивляемость его по отношению к неблагоприятным факторам падает, вследствие чего наступает отмирание отдельных частей или всего растения.
Такое отмирание особенно сильно наблюдается при густых переросших с осени и слабо закаленных озимых, покрытых толстым слоем снега, а также когда на посеве озими образуется ледяная корка, под которой повышается температура и растения усиливают свою жизнедеятельность.
В большинстве случаев гибель озимых от выпревания наблюдается на низких местах поля, где скопляется с осени много влаги, а зимой — слишком много снега, на влажных глинистых почвах, которые неглубоко промерзают, и на загущенных посевах при избыточном удобрении азотом.
Выпревание озимых может быть вызвано развитием на перезимовавших растениях грибного организма, образующего на листьях паутинистый розоватый налет, известный под названием снежной плесени. Это паразитическое заболевание вызывает гриб Fusarium nivale Ces., развивающийся обычно на ослабленных растениях и вызывающий их гибель.
Для устранения выпревания озимых хлебов необходимо проводить своевременный посев их, избегая слишком ранних сроков; ускорять таяние снега в пониженных местах разрыхлением его или осыпая поверхность золой, минеральными удобрениями; возделывать сорта, устойчивые против выпревания. Из сортов озимой пшеницы лучшими в этом отношении считаются: Пшенично-пырейный гибрид 599, Мироновская-808, Харьковская 917 и некоторые другие (П. И. Подгорный).
Выпирание — это обнажение узлов кущения и корней озимых посевов, ведущее к гибели растений. Наблюдается оно зимой или весной на переувлажненных в верхних слоях, бесструктурных и на взрыхленных и неосевших почвах вследствие оседания и попеременного замерзания и оттаивания ее. В этих случаях вода в верхних слоях почвы замерзает и образовавшийся лед приподнимает почву вместе с растениями, причем корни их, сидящие в глубоких не оттаявших слоях, нередко отрываются. При последующем оттаивании земля оседает, а растения остаются как бы выпертыми из почвы и засыхают.
Причины выпирания — образование ледяной корки. При этом растения вмерзают в нее, а слой льда, постепенно нарастая снизу, подпирает верхний слой, с вмерзшими в него растениями, которые и вытягиваются из почвы. Выпиранию больше подвержены растения с неглубокими узлами кущения, а также растения, имеющие только зародышевые корни. От выпирания чаще страдают посевы озимых, многолетних трав, некоторых технических культур и земляника.
Борьба с выпиранием озимых проводится путем посева таких сортов озимых, у которых закладывается более глубокий узел кущения и которые выдерживают более глубокую заделку зерна при посеве; путем своевременного посева на осевшей почве; предпосевного прикатывания; внесения органических удобрений в пар и хорошей обработки его; прикатывания озимых кольчатыми или рубчатыми катками, а также снегозадержания на озимых посевах.
Морозобоины, или морозобойные трещины, наблюдаются у деревьев в покоящемся состоянии. Это наружная, идущая вдоль ствола трещина, более широкая на периферии (снаружи) и суживающаяся к середине. Морозобоина образуется зимой в результате неравномерного охлаждения наружной и внутренней частей ствола при резком понижении температуры. В таком случае наружные слои древесины из-за плохой теплопроводности дерева охлаждаются и сокращаются больше, чем внутренние; возникающее в связи с этим в стволе напряжение часто вызывает разрыв коры и древесины, в результате чего и возникает продольная трещина. Весной и летом по краям трещины образуется раневая ткань, трещина уменьшается и затягивается, а морозобоина становится закрытой. Морозобоина может быть и открытой, когда молодая ткань в последующие зимы вновь разрывается и способствует загниванию древесины.
Отлуп в отличие от морозобоины представляет собой внутреннюю трещину в стволе дерева, возникающую между годичными слоями. Он образуется при внезапном и быстром повышении температуры после больших морозов, когда внутренние части ствола, не успевшие сравняться по температуре с наружными, отстают от них в расширении, в результате чего появляется разрыв по кругу между годичными слоями древесины или между древесиной и корой. Отлуп может образоваться у всех древесных пород, главным образом в нижней части ствола, и распространяться в длину на несколько метров. Он может быть частичный, захватывающий часть круга дерева, и замкнутый, кольцевой, или полный. На плодовых деревьях явление отлупа не имеет широкого распространения, в лесных насаждениях оно понижает прочность древесины и снижает качество лесных сортиментов.
Морозные «ожоги» коры и раковые опухоли. Действие низких температур на древесные части растений (ветви, кора, стволы) чаще всего проявляется в образовании ожогов коры и раковых опухолей. Ожог коры деревьев обычно образуется вследствие сильного нагревания солнцем коры и наступающего вслед за этим резкого понижения температуры. Наблюдается он преимущественно на более крупных ветвях и стволах с южной или юго-западной стороны. Вследствие нагрева солнечными лучами клетки коры и камбия, расположенные на освещенной солнцем стороне ствола и ветвей, рано пробуждаются и начинают жизнедеятельность, а ночью температура падает и мороз убивает кору и камбий. Кора в таких местах ствола и ветвей темнеет, подсыхает и отпадает, обнажая древесину. Такие ожоги наносят большой вред плодовым деревьям, например, зимой на Дальнем Востоке, а летом в среднеазиатских республиках.
Раковые опухоли появляются в результате такого же повреждения камбия и коры на ветвях плодовых деревьев. Но вокруг пораженного места образуется наплыв, состоящий из сочной ткани, богатой водой и пластическими веществами. Если этот наплыв не успеет одеревенеть и подвергается новому действию мороза, то рана уже не заживает, остается открытой и окружается утолщенными краями, состоящими из ряда новых наплывов. Присутствие таких раковых образований препятствует нормальному росту дерева и нередко является причиной гибели отдельных ветвей плодовых деревьев.
Для предохранения садов от заморозков во время раскрывания почек и цветения надежной мерой является разведение костров из сухого навоза, торфа, прошлогодних листьев и других местных материалов.