Фотопериодизм и плодовые культуры, растения и продолжительность светового периода

Как известно, длительность светлого периода суток на Земле определяется длиною периода нахождения солнца над горизонтом. Дважды в год во время весеннего (18 марта) и осеннего (25 сентября) равноденствия день равен ночи.

Наибольшая длина дня для северного полушария наблюдается 22 июня. Для северных широт от 40-й до 70-й параллели, в пределах которой расположена основная территория России, самый длинный день колеблется от 15 часов до непрерывного освещения, продолжающегося на широте 70° около 60 суток. В Екатеринбурге продолжительность самого длинного дня составила около 17 часов 54 минут, на севере нашей области в Краснотурьинске – около 19 часов. А совсем близко расположенном к югу от Екатеринбурга соседнем Челябинске она составила уже около 17 часов 24 минут. То есть разница в продолжительности самого длинного дня в нашей области, по сравнению с Челябинском, увеличивается на 0,5–1,5 часа, что, вообще-то, уже весьма существенно, и замечается растениями.

Дело в том, что постоянные для нашей широты суточные изменения соотношения светлых и темных периодов (фотопериодов) играют исключительную роль в жизнедеятельности растений. Многочисленные исследования показали, что все растения по отношению к фотопериодам делятся на короткодневные и длиннодневные. Существуют и так называемые растения нейтрального дня, но большинство исследований на основании разных признаков относят их либо к короткодневным, либо к длиннодневным. Как правило, короткодневные растения – это южные виды, а растения длинного дня – северные.

Что же происходит при переселении более южных видов растений короткого дня в более северные области с длинным днем? У таких растений может не наблюдаться цветение, может наблюдаться цветение, но не завязываться плоды, растения могут не окончить рост до начала холодов, у них может снижаться зимостойкость, ухудшаться симбиоз с почвенными бактериями и иммунитет к поражению грибными заболеваниями и так далее. В основу всего сказанного многие специалисты ставят реакцию клеточных фоторецепторов красного цвета – фитохрома. Нас же в данном случае интересует конкретно перенос и реакция короткодневных, более южных плодовых, ягодных и орехоплодных растений в северные области с длинным днем, к каковым относится и Свердловская область.

Оказывается, такие опыты, причем в довольно большом объеме, были в свое время поставлены Б. С. Мошковым в Агрофизическом институте Академии сельскохозяйственных наук в Пушкине под Санкт-Петербургом (Мошков Б. С. Актиноритмизм растений. Москва, «Агропромиздат», 1987 год). В этих опытах исследовались ростовые характеристики растений, их зимостойкость и многие другие характеристики. В качестве примера изменения ростовых характеристик приведены зависимости сроков вегетации и средних суточных приростов яблони и миндаля, а также в зависимости изменения высоты прироста черенковых растений яблони парадизки (клонового карликового подвоя).

Видно, что при переносе яблони сибирки на широту с максимальной длиной дня 16 часов окончание роста ее побегов удлиняется на 5 и больше число дней, существенно при этом снижается и суточный прирост побегов (максимальный наблюдается при длине дня 13 часов). У миндаля окончание роста побегов не зависит от длины дня, а средний суточный прирост побегов начинает существенно снижаться, начиная с длины дня 17 часов. Очень хорошо заметно, что наименьшая высота прироста наблюдается при естественно длинном дне. С уменьшением длительности дня высота прироста быстро растет, достигая максимума при 12-часовом дне. Хорошо видно, что значительное увеличение суточного прироста яблони сибирки и миндаля при 13-часовом дне и высоты прироста растения яблони парадизки при 12-часовом дне, по сравнению с приростом этих растений, находящихся все время на длинном дне, показывает, что не всегда уменьшение светлого периода, в течение которого происходит фотосинтез, приводит к сокращению растительной массы.

Опыты с древесными растениями в Агрофизическом институте также показали, что фотопериодические условия выращивания влияют и на такие важные практические характеристики, как зимостойкость и морозостойкость растений. Известно, что многие древесные растения у себя на родине выдерживают значительные морозы, и, в то же время если их перенести в более высокие широты, они начинают вымерзать при менее низких температурах. Например, многие маньчжурские и вообще дальневосточные виды, хорошо переносящие зимы в пределах своего естественного распространения, сильно страдают от морозов на широте Санкт-Петербурга при длинном, естественном дне и искусственно укороченных днях. Это демонстрируют данные перезимовки восьми различных видов растений, выращиваемых в Пушкине под Санкт-Петербургом при длинном, естественном дне и при искусственно укороченных днях.

Южные формы акации белой, грецкого ореха, абрикоса, миндаля и винограда, росшие при естественных условиях на широте Санкт-Петербурга и оставленных на зиму без укрытия, полностью вымерзли. Сеянцы же образцов, росших в течение лета при укороченных до определенного периода днях, становились зимоустойчивыми и не вымерзли. Более того, в большинстве случаев сеянцы и саженцы южных древесных видов, выращенных при коротких днях, не только не вымерзли, но и вообще не страдали от перезимовки в открытом грунте. Весной их рост начинался из верхушечной почки, так же как и у себя на родине. Растения акации белой после выращивания при 14-часовом дне совершенно не страдали от перезимовки, в то время как контрольные растения вымерзли полностью – от вершинной почки до концов корневой системы.

Кроме указанных опытов переноса южных древесных растений, росших в условиях короткого дня, в более северные области с длинным днем, что приводит к сокращению прироста побегов, удлинению сроков их вызревания, снижению зимостойкости и морозостойкости и пр., существуют и другие подобные исследования. Так в процессе исследования академика А. Т. Мокроносова (Мокроносов А. Т. Взаимосвязь фотосинтеза и функции роста. Сборник «Фотосинтез и продуктивный процесс». Москва, «Наука», 1998 год), при выращивании растений при разных фотопериодах было выявлено, что в дневные часы у растений на коротком дне (при 10-часовой длительности светового периода) фотосинтез усилен, по сравнению с фотосинтезом у растений на длинном дне (16–18 часов светлого времени). Такое усиление фотосинтеза при сокращении длительности светового периода имеет компенсационный характер, так как суммарная фиксация СО2 при 10- и 16–18-часовых дня оказывается близкой по величине. Оно имеет общий характер для большинства растений и подтверждается также опытами Б. С. Мошкова. То есть эффективность фотосинтеза у растений на длинном дне практически не увеличивается.

В этой же статье говорится о том, что при одинаковой концентрации СО2 с увеличением дневной температуры в процессе усиления фотосинтеза сильнее растет синтез сахарозы, чем крахмала. Крахмал при этом откладывается про запас, а сахароза транспортируется и используется в качестве энергетического материала в процессе роста растения. В северных областях, по сравнению с южными, дневные температуры, естественно, ниже, короче и сам период положительных дневных температур. Поэтому, наряду со снижением общей эффективности фотосинтеза, там происходит и большее снижение синтеза сахарозы, чем крахмала, что однозначно сказывается на снижении вегетативного роста растения и подтверждает результаты опытов Б. С. Мошкова.

Кроме того, как показали последние исследования ученых, фотопериодизм растений очень сильно связан и с их термопериодизмом. То есть очень большое влияние на рост и развитие растений имеют отдельно средние дневные и средние ночные температуры воздуха. Особенно это важно для северных областей при выращивании там более южных растений.

Несмотря на более короткую длину ночи в этих областях, вследствие более низкой ее средней температуры воздуха значительно ухудшается транспорт дневных порций синтезированной сахарозы к растущим побегам. И это также, естественно, снижает темпы вегетативного роста растений и объясняет результаты опытов Б. С. Мошкова.

В настоящее время на наших рынках продается громадное количество саженцев плодовых, ягодных, орехоплодных и декоративных древесных растений, завозимых из различных южных местностей, и все они распродаются и не увозятся обратно на юг, а приобретаются нашими садоводами. Указанные растения не пригодны для условий Свердловской области не только по меньшему количеству тепла и более короткому периоду вегетации в ней, но и по другому фотопериодизму и термопериодизму. Ведь даже завоз растений, полученных в Челябинске, расположенном к югу от Екатеринбурга по широте где-то на 30 минут, Краснотурьинска – где-то на 1 градус 45 минут, вызывает отставание их роста на 20 августа на величину порядка 2 дней для Екатеринбурга и порядка 5–6 дней для Краснотурьинска. А насколько дней должно случиться такое отставание при завозе подобных саженцев, скажем, из Казахстана, Средней Азии или из Ставропольского и Краснодарского краев? А ведь это настоящее невыполнение требований фотопериодизма, заложенного геном данных растений и нереализуемого в новой для них местности.

Хотел бы предостеречь садоводов-любителей в преддверии скорого осеннего посадочного сезона от бездумного приобретения таких саженцев, все равно они сразу погибнут. Подобные виды, сорта и формы данных растений могут быть введены в культуру в более северных областях только через селекцию или пересев семян с жестким отбором во многих поколениях.

В. Н. Шаламов

(Уральский садовод № 35, 31 августа 2011)

Другие статьи В. Шаламова в разделе Шаламов Виталий Николаевич: статьи по садоводству