3 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Естественный листопад присущ многим ра­стениям. У лиственных древесных и кустарниковых растений, произрастающих в условиях умеренного и кон­тинентального климата, в конце лета происходит массо­вое опадение листьев. Массовое сбрасывание листьев и хвои нередко происходит у растений умеренного кли­мата и в летнее время. Чаще всего это обусловливается недостатком влаги.

В тропическом поясе некоторые растения сбрасывают листья по нескольку раз в год. Известны там и такие деревья, у которых листопад наступает не сразу на всем растении, а постепенно. В связи с этим можно наблю­дать, как одни ветви уже сбросили листья, а другие еще нет.

Опадение листьев находится также в большой зави­симости от освещения. Например, в темноте у чайного куста все листья опадают в течение 3 недель, а у лимо­на — за 5 недель. Если же эти растения, находясь в оран­жерее, получают освещение, то подобной картины не наблюдается в течение довольно продолжительного времени.

Усиливается листопад и при недостаточном обеспече­нии растений азотом и фосфором, а также на засолен­ных почвах. В чем причина этого явления, выяснено еще не в полной мере, но установлено, что в условиях засо­ления в тканях растений накапливаются такие яды, как путресцин и кадаверин.

Опадение листьев имеет большое приспособительное значение, так как помогает перенести растениям небла­гоприятные условия. Нетрудно, например, представить, что получилось бы с деревьями и кустарниками, если бы они остались на зиму с листьями. Листья продол­жали бы испарять влагу и все больше и больше иссу­шать растения. Корни этих растений зимой не погибают, но под действием низких температур их деятельность ослабевает, поэтому они не смогли бы компенсировать потерю влаги листьями в зимнее время.

В условиях жаркого климата и тропиков у многих листопадных растений массовое опадение листьев проис­ходит при наступлении засухи, что предохраняет расте­ния от иссушения и гибели.

В практике сельского хозяйства наличие листьев на растениях к концу их вегетации иногда имеет отрица­тельное значение. Облиственность задерживает со­зревание плодов и клубней, а также вызревание по­бегов.

Особенно мешают листья во время уборки урожая хлопчатника. Ведь его первые коробочки начинают рас­крываться в сентябре и продолжают открываться в тече­ние нескольких месяцев, т. е. до наступления непогоды с дождями, а иногда и со снегом. Сбор хлопка — весьма трудоемкая работа. Если представить, что на каждом кусте хлопчатника будет 10 созревших коробочек, то на одном гектаре, имеющем 100 тыс. растений, их будет 1 млн. Значит, миллион раз нужно взять эти коробочки руками, чтобы собрать весь урожай и получить 50 ц хлопка-сырца. Причем иногда собирать хлопок прихо­дится в дождливую погоду, что очень тяжело для тех, кто собирает, и плохо для хлопка, так как качество волокна при этом снижается и требуются дополнитель­ные затраты на его сушку.

Естественно, с этим нельзя было мириться. Нужно было заменить ручной труд машинным, чтобы проводить уборку не в три месяца, а в течение нескольких дней. После долгих поисков и многочисленных неудач, нако­нец были сконструированы хлопкоуборочные машины. Но оказалось, что они не могут собирать хлопок при наличии на растениях листьев. Листья забивают шпин­дели, которые захватывают хлопок и окрашивают волок­но в зеленый цвет. Таким образом, листья, создавшие урожай, стали тормозом для механизированного сбора этого урожая. Здесь на помощь конструкторам пришли селекционеры и физиологи.

Селекционеры задались целью создать листопадные сорта хлопчатника. Такие сорта были выведены. У них опадение листьев происходит по мере созревания коро­бочек. Листопадные сорта хлопчатника отличаются и повышенной скороспелостью, что позволяет собрать больше доморозного, высококачественного хлопка-сырца и скорее закончить его сбор. Однако эти сорта пока не имеют еще широкого распространения, потому в на­стоящее время приходится применять химические сред­ства предуборочного удаления листьев — дефолиа­цию (от латинского слова de — приставка, означающая удаление, и folium — лист).

В период начала уборки урожая надо было прекра­тить жизнь листьев. И не просто засушить их, а заста­вить опасть, как опадают они у дикорастущих сортов хлопчатника во время летней засухи. Вот почему внимание физиологов и химиков было обращено на изыскание таких препаратов, которые в нужный момент вызывали бы массовое опадение листьев.

ПОЧЕМУ ОПАДАЮТ ЛИСТЬЯ

Около 100 лет назад впервые было подробно описано заболевание деревьев на улицах Берлина. У них весной задерживалось образование листьев, а летом начиналось их преждевременное опадение. Причем было установ­лено, что больные деревья появлялись группами. Осо­бенно сильно повреждались деревья, находящиеся в середине группы. Детальное изучение показало, что наблюдаемое повреждение деревьев связано с вредным действием на них светильного газа, выделяемого из неис­правных городских газопроводов. Опыты, поставленные в лабораториях, подтвердили это предположение. Под влиянием светильного газа действительно ускорялся листопад, а некоторые растения погибали.

Подобное явление было замечено и на деревьях, рас­тущих на территории заводов. Даже табачный дым вызывал опадение листьев. Такое же действие оказы­вали тлеющие опилки и бумага.

Казалось, что общего между светильным газом и табачным дымом? Но было установлено, что в их состав входит этилен, который и вызывает опадение листьев.

А не связан ли естественный листопад с образованием в растениях этилена? Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно было убедительно доказать, что этилен образуется в растениях. Проведенные опыты не оставили никакого сомнения. Этот газ найден во многих растениях. При этом было показано, что перед естественным опаде­нием листьев в них особенно много накапливается эти­лена. Если растение, у которого еще не началось обра­зование этого газа, поместить в камеру с этиленом, то через 2—3 дня начинается массовый листопад. Подобная картина наблюдается и в том случае, если побеги с листьями находятся в одной камере с созревающими плодами, выделяющими газ этилен. Облиственные ветки мимозы, бирючины, желтой акации и других растений, поставленные под стеклянный колпак с созревшими ябло­ками, полностью теряли листья через несколько дней (рис. 22).

Опадание листьев у желтой акации в результате действия этилена, выделяемого яблоками...

Опадание листьев у желтой акации в результате действия этилена, выделяемого яблоками…

Яблоки выделяют не только этилен, но и много дру­гих газообразных соединений: пропилен, бутилен, аце­тилен, метиловый и этиловый спирты, гераниол, уксус­ную, муравьиную, валерьяновую, масляную, пропионовую кислоты и их многочисленные эфиры. Но этилен оказался наиболее активным соединением в отношении его действия на растения. Он в 500 раз активнее пропи­лена, в 5000 раз — окиси углерода и в 500 000 раз — бутилена.

Вводя в сосуд этилен из расчета один объем газа на 2000 объемов воздуха, можно увидеть, как через не­сколько дней начнется массовое опадение листьев.

Почему же опадают лиcтья? Одна из причин естест­венного или искусственно вызванного листопада — обра­зование так называемого отделительного слоя.

Опадение листьев представляет собой сложный фи­зиологический процесс. Незадолго до листопада в резуль­тате деления клеток в листовом черешке образуется отделительный слой, перерезающий весь черешок в попе­речном направлении. Затем клетки отделительного слоя обособляются и начинают усиленно поглощать воду. Объем их увеличивается, в результате чего происходит разрыв кожицы листа и прилегающих к ней тканей. После этого лист продолжает удерживаться только сосудисто-волокнистыми пучками, которые в конце кон­цов разрываются, и лист опадает.

Существенную роль в образовании отделительного слоя играет также обеднение отделяющегося органа ауксинами. Уменьшение количества ауксинов в листьях может происходить не только в результате их старения, но и в связи с действием неблагоприятных для растения факторов, в том числе и ряда химических соединений.

Резкое уменьшение содержания ауксинов в черешке можно вызвать, срезая листовую пластинку. После такой операции в черешке быстро образуется отделительный слой. Если же на раневую поверхность черешка нанести содержащую ауксин ланолиновую пасту, то образование отделительного слоя задерживается. Образование отде­лительного слоя в черешках можно задержать, опрыски­вая растения слабым раствором препаратов АНУ и 2,4-Д.

Проникая в черешки, эти вещества значительно акти­визируют их жизнедеятельность. Это приводит к усилен­ному поступлению питательных веществ, стимулирует образование и приток ауксинов. Под влиянием стимули­рующих препаратов сильно активизируются процессы синтеза, что приводит к задержке формирования отдели­тельного слоя, и листья не опадают.

Действие этилена и ауксинов оказалось противопо­ложным, антагонистическим. Обогащение листа аукси­нами ослабляло действие этилена, задерживало старение и приостанавливало отделение листьев от растения. Если же лист подвергался действию этилена, то в нем снижа­лось количество ауксинов, лист быстрее становился желтым, раньше наступало отделение его от растения.

Вместе с тем не исключалось, что в растениях обра­зуются и другие соединения, участвующие в естествен­ном листопаде. Это предположение недавно нашло экспе­риментальное подтверждение. Из коробочек хлопчатника было выделено вещество абциссин, которое стимулирует естественное опадение листьев. Чтобы ускорить листо­пад, оказывается достаточным всего одной десятимил­лионной доли грамма этого вещества. В коробочках хлопчатника абциссина содержится очень мало. Для получения одной тысячной доли грамма этого природ­ного дефолианта потребовалось переработать около 5 кг створок коробочек.

Усиленное образование этилена и снижение продук­ции ауксинов, наблюдаемое при естественном старении листа, может быть ускорено действием неблагоприятных для растения факторов, в том числе и обработкой растений препаратами, усиливающими опадение ли­стьев.

Хотя этилен прекрасно стимулирует листопад, но он не нашел практического использования в силу своей летучести. Понадобилось изыскание других соединений.

В настоящее время найдены сотни таких веществ, но лишь некоторые из них получили практическое приме­нение. Особенно широко используются такие препараты, как цианамид кальция, цианамид натрия, хлорат магния, эндотал и другие.

Однако в последние годы первые два препарата все больше и больше уступают место хлорату магния. Дело в том, что цианамид кальция и натрия ядовиты, приме­няются в больших количествах и вызывают опадение листьев лишь при обработке растений во время росы. В период же проведения предуборочного удаления листьев во многих районах росы не бывает.

Хлорат магния неядовит, хорошо растворим в воде и вызывает массовое опадение листьев и без росы (рис. 23).

Предуборочное удаление листьев у хлопчатника...

Предуборочное удаление листьев у хлопчатника…

В настоящее время для предуборочного удаления листьев у хлопчатника широко используют авиацию.

До последнего времени считали, что ускорение созре­вания коробочек при удалении листьев связано с тем, что улучшается их проветривание, повышается темпера­тура коробочек вследствие прямого действия на них солнечных лучей. Но такое объяснение нельзя признать полным. Так, при ручном удалении листьев открытие коробочек происходит значительно медленнее, чем при химической дефолиации. Предполагают, что препараты ускоряют созревание коробочек.

Химическая дефолиация приводит к полному опаде­нию листьев и создает благоприятные условия для работы хлопкоуборочных машин (рис. 24). Широкое использование этих машин освободило тысячи людей от ручного сбора урожая. Так, семь механиков-водителей хлопкоуборочных машин собрали за сезон 1200 т хлопка, т. е. такое количество, для которого нужен целый желез­нодорожный состав. А если бы собирали этот хлопок руками, то понадобилось бы 475 сборщиков.

Машинный сбор хлопка

Машинный сбор хлопка

Под влиянием хлората магния и других дефолиантов ускоряется. отток питательных веществ из листьев в семена, в результате чего их вес заметно увеличивает­ся. Например, у необработанных растений подсолнечника вес 1000 семян был равен 24,2 г, тогда как у опрыснутых хлоратом магния — 31,5 г. Предуборочная обработка этим дефолиантом (10 кг на 1 га) клещевины также увеличивала абсолютный вес семян и повышала урожай на 1,3 ц с 1 га. Вместе с тем такая обработка ускоряла созревание семян, а опадение листьев облегчало уборку урожая.

Как указывалось выше, задержка листопада у дре­весных пород часто приводит к нежелательному иссуше­нию растений. Иссушение же растений влияет на их устойчивость к низким температурам. Это особенно ярко проявляется при недостатке воды в почве. Было уста­новлено, что снижение осенью влажности почвы с 19,8% до 15,2% увеличивало количество вымерзавших плодовых деревьев с 12% до 76%. Поэтому не случайно прак­тикуются осенние поливы садов.

Задержка осеннего листопада неблагоприятно сказы­вается и на подготовке деревьев и кустарников к перези­мовке. Наличие листьев, особенно в условиях теплой осени, способствует росту побегов, и когда неожиданно после теплых дней наступают заморозки, листья поги­бают, а в условиях суровой зимы могут погибнуть и мо­лодые, не подготовленные к перезимовке побеги. Это явление хорошо известно многим садоводам. Казалось, что убитые заморозками листья безразличны для расте­ния. Ведь они мертвые, и понятно, не теряют влагу. Да, эти листья не иссушают деревья, но они способ­ствуют распространению вредителей и болезней, а в случае обильных снегопадов засохшие листья задержи­вают снег в кронах, что приводит к обламыванию ветвей.

А кому не известно, как мешают перезимовке роз их изумрудно-зеленые листья? Если перед укрытием роз листья не обрывают, то весной на них легко заметить белый войлок развившихся грибов. Малейшее опоздание с открытием роз приводит к их массовой гибели. Гибнут они не от холода, а от микроорганизмов, нашедших себе прекрасные условия жизни на листьях. Любители роз обрывают листья перед укрытием. Но это неприятное и трудное занятие. Обрывают листья и у саженцев мно­гих культур перед осенней выкопкой, так как это умень­шает потерю влаги и повышает устойчивость саженцев при транспортировании и хранении на прикопочном участке.

А нельзя ли для этих целей привлечь химию?

Пытались для удаления листьев у роз использовать газ этилен, выделяемый созревающими яблоками или горящим минеральным маслом. Практически это дела­лось так. Выкопанные осенью розы переносили в закры­тое помещение и обильно смачивали водой. Затем в это помещение вносили несколько килограммов яблок или масленый подогреватель. Розы, находясь в течение суток в атмосфере, содержащей этилен, начинают сбрасывать листья.

Однако этот способ хотя и эффективен, но слишком трудоемок и не во всех случаях осуществим. В этом отношении куда проще и легче опрыскивание растений препаратами, вызываю­щими листопад, в том чи­сле и хлоратом магния. Под влиянием хлора­та магния и других пре­паратов опадают листья также у древесных и ку­старниковых растений. Опрыскивание цианами­дом кальция или хлора­том магния, например, де­ревьев эвкоммии, листья которой служат сырьем для получения гуттапер­чи, приводило к полному их опадению в течение одной недели, что значи­тельно облегчает сбор ли­стьев. Осеннее опрыски­вание яблонь, груш и ви­шен растворами этих пре­паратов приводит к мас­совому опадению листьев. Так же дружно опадают листья у саженцев шелковицы, яблони и груши, что улуч­шает их транспортировку й снижает заболевание бак­териями и грибами.

Однако наиболее эффективными дефолиантами по сравнению с эндоталом и хлоратом магния оказались фолекс (трибутилтритиофосфат) и ДЕФ (трибутилтритиофосфат). Опрыскивание саженцев фолексом (5—10 кг/га) и ДЕФ (2,5—5 кг/га), разведенными в 1000 л воды, обеспечивало полное опадение листьев в течение 10 дней. Причем листья опадают свежими (рис.25).

Саженцы яблони...

Саженцы яблони…

В обезлиственных деревьях ускоряется созревание побегов и улучшается обеспечение растений влагой, что способствует повышению их устойчивости к зимним условиям.

Для разных районов сроки обработки неодинаковы. Например, в условиях Башкирии целесообразным сро­ком удаления листьев в плодовых питомниках является первая декада, а для плодоносящих яблонь — конец первой и начало второй декады сентября. В южных районах эту обработку переносят на более поздние сроки. Дело в том, что наличие влаги и высокой температуры создают там благоприятные условия для накопления в растениях запасных веществ. Если же дефолиацию проводят рано, то листья начинают образовываться вновь, что приводит к истощению растений. Такие рас­тения плохо переносят пониженные температуры.

Но не у всех растений целесообразно вызывать искусственный листопад. У некоторых культур нужно задер­жать опадение листьев. Это особенно важно для кочан­ной и цветной капусты, у которых листья опадают во время хранения. При обработке цитрусовых препара­тами, уничтожающими лимонную щитовку, также наблю­дается нежелаемое явление — сильное опадение листьев. Оказалось возможным предупредить этот пре­ждевременный листопад с помощью препарата 2,4-Д, взятого в 0,01—0,025-процентной концентрации.

ВЫСУШИВАНИЕ РАСТЕНИЙ

Если препараты, употребляемые для удаления листь­ев, взять в более высоких дозах, то листья, быстро высы­хая, остаются на растениях. Это явление было нежела­тельным, так как при уборке хлопка-сырца происходило его засорение. Но сейчас, когда сконструированы маши­ны, очищающие хлопок, появилась потребность и в суш­ке растений (десикации). При этом обрабатывать растения можно в самом конце вегетации, когда все коробочки будут готовы к уборке. Но пока ученые рабо­тают над применением препаратов для сушки хлопчат­ника, на других культурах десикация используется широко.

Осенью, когда клубни картофеля находятся в почве и их пора выкапывать, ботва часто остается еще свежей, зеленой. При механизированной уборке она мешает работе машин. Часто ботву уничтожают и потому, что она является рассадником заболеваний.

В некоторых штатах США заболевания картофеля были так распространены и приносили такой ущерб уро­жаю, что ботву выжигали огнеметами, сушили дорого­стоящей и дефицитной серной кислотой. Это побудило к поискам других, более удобных и дешевых химических соединений. И здесь некоторых исследователей поджи­дали неприятные сюрпризы. Найденные препараты сушили быстро и хорошо ботву, но, передвигаясь в клубни и накапливаясь в них, вызывали необычную окраску клубней, а некоторые из них — даже отравление. Среди этих препаратов были и такие, которые не были ядови­тыми для клубней, не изменяли их окраску, но отравляли почву. Так, обработка картофеля хлоратом натрия из расчета 20 кг на 1 га сушила быстро ботву, но на сле­дующий год на этом месте нельзя было сеять пшеницу, так как сохранившийся препарат губительно действовал на всходы.

В этом отношении перспективными сушителями ботвы картофеля оказались: хлорат магния, хлорат пентаборат натрия, эндотал и другие. Они применяются за 1—2 неде­ли до уборки урожая.

А нужно ли сушить другие растения? Как известно, при уборке и обмолоте люцерны происходит сильное осыпание семян. Иногда же в силу неблагоприятных погодных условий, приходится косить не совсем созрев­шую люцерну и потом ее сушить. Сушка в валках еще больше увеличивает осыпание семян. В этом отношении химическая сушка люцерны имеет все преимущества перед обычной, так как при такой сушке не только уско­ряется созревание, но и уменьшается осыпание семян. Опрыскивание люцерны, а также и клевера цианамидом кальция и натрия и другими веществами приводит к быстрому высушиванию растений и к увеличению уро­жая семян.

Интересные результаты получены и по предубороч­ной сушке риса. Дело в том, что цветение и созревание семян в метелке происходит неравномерно. В то время, когда в нижней части метелки семена уже созрели и начинают осыпаться, в верхней части они еще зеленые. Во время полной спелости зерна вегетативные части рас­тения, а также зерна риса содержат значительное коли­чество воды. Это затрудняет механизированную уборку, а, кроме того, зерно, подсыхающее в валках, сильно рас­трескивается.

Эти обстоятельства побудили исследователей к раз­работке способов предуборочного высушивания риса. Из испытанных химических веществ наиболее эффектив­ным оказался хлорат магния из расчета 20 кг препарата на 1 га. Такая обработка приводит к быстрому высуши­ванию риса, что позволяет убирать его через неделю прямым комбайнированием.

Положительные результаты дает и сушка высадков сахарной свеклы. Неодновременность созревания семян свеклы, их осыпаемость, а также наличие во время убор­ки зеленой массы растения затрудняет использование машин для уборки урожая. Предуборочное высушивание создает благоприятные условия для механизированной уборки.

Применяются сушители и на посевах пшеницы. Обра­ботка пшеницы цианамидом кальция (0,015-процентный раствор), хлоратом магния (2-процентный раствор) и хлоратом натрия (2-процентный раствор) ускоряет созревание зерна, уменьшает его влажность, не снижая посевных качеств и урожая. Как известно, обычно содер­жание влаги в созревших семенах пшеницы, ржи, ячменя и других культур равно 12—14%. Если же содержание воды в семенах увеличивается на 3—5%, то это приводит к усилению обмена веществ. В этих условиях повышает­ся активность ферментов, идет распад запасных веществ на более простые соединения, сильно возрастает энергия дыхания. При повышении влажности семян пшеницы с 12—14% lо 28—30% интенсивность их дыхания повы­шается в тысячи раз, что приводит к быстрому самосо­греванию семян, к потере всхожести и ухудшению их пищевых качеств. К тому же создаются благоприятные условия для развития различного рода микроорганизмов.

Легче всего сушить семена на воздухе. Но это не всег­да можно сделать, так как этому мешает повышенная влажность воздуха в осеннее время. Были сконструиро­ваны специальные сушилки. Но и здесь целый ряд осло­жнений. Если сушить, например, семена бобов при повы­шенной температуре, они трескаются. Если же применять для них «мягкий» тепловой режим (25—30°), то произ­водительность сушки снижается, так как одну и ту же партию семян необходимо пропустить через сушилку несколько раз.

А нельзя ли и для сушки собранных семян использо­вать химические соединения? Проведенные опыты дали положительные результаты. Правда, многие из таких сушителей не нашли практического применения. Одни из них оказались ядовитыми для животных, другие снижали посевные качества семян, третьи не могут быть широко использованы из-за того, что дороги. Пока наи­более перспективными можно считать сульфат и фосфат натрия (двузамещенный). Эти вещества отличаются большой водопоглотительной способностью и сравни­тельно легко восстанавливаются. В связи с этим их используют многократно.

При опыливании семян сульфатом натрия последний отнимает от них воду и связывает ее в виде твердого раствора (кристаллогидрата)

Экспериментально установлено, что в среднем, чтобы снять 1% влаги, требуется 1,2—1,5% сульфата от исход­ного веса семян. При указанных дозах семена достигают нужной влажности в течение недели. Такая скорость обезвоживания, примерно, соответствует скорости есте­ственного подсыхания семян на корню при их созревании. Правильно проведенная химическая сушка не снижает всхожесть семян. Этот простой и доступный прием нахо­дит широкое применение в практике.

Если по климатическим условиям семена нужно со­брать в неспелом состоянии, то их также можно «доза­ривать» химическим способом. При смешивании бобов, не достигших полной спелости, с сульфатом натрия в соотношении 1 : 1 семена нормально дозревают.

Приведенные примеры говорят о широких возмож­ностях использования химии для предуборочного удале­ния листьев и высушивания растений. И здесь содруже­ство физиологии и химии дает свои прекрасные плоды. И это только начало, ибо применение химических препа­ратов для сушки растений и предуборочного удаления листьев имеет очень небольшую историю. Многие вопро­сы лишь намечены и требуют решения.