Jak zatem radzić sobie w chwili, gdy krótkoterminowa prognoza pogody mówi o nadciągającym chłodzie? Jest kilka metod, które są w stanie podnieść odporność roślin, dzięki czemu przetrwają one przymrozek o 2–4°C mocniejszy i kilka godzin dłuższy, niż gdybyśmy ich nie zastosowali.

Na początek warto zastanowić się, czy w ogóle coś robić. Odporność roślin na przymrozek zależy od gatunku, odmiany i fazy rozwojowej. Wrażliwsze są gatunki ciepłolubne. Ale w początkowej fazie wzrostu są one często bardziej odporne, niż później, gdyż na początku są na etapie czerpania składników z nasiona, a zatem mają stosunkowo dużo cukrów w soku komórkowym. Można tutaj posłużyć się przykładem z płynem do chłodnic. Zwykle im zawiera on więcej np. gikolu, tym punkt zamarzania jest niższy. Podobnie działają cukry w soku komórkowym.

JAK DZIAŁA MRÓZ?

Niszczące działanie mrozu na rośliny polega na dwóch podstawowych zjawiskach.

• Po pierwsze tworzą się kryształy lodu. Szczególnie groźne będą te powstające w przestworach międzykomórkowych, gdzie woda nie zawiera zbyt dużo cukrów. Powstają one wokół tzw. jąder krystalizacji, którymi są np. pewne białka na powierzchni komórek. Lód związuje wodę, co powoduje odciągnięcie jej z soku komórkowego. Prowadzi to do wzrostu stężenia jonów, zmiany konfiguracji białek oraz zbliżenia i dysfunkcji organelli (patrz schemat). Po ustąpieniu mrozu gwałtownie rozpuszczający się lód zbyt szybko nawadnia komórki. Jednak jeśli warunki te nie trwają długo, to są odwracalne.

Przebieg procesu niszczenia komórek roślinnych pod wpływem niskich temperatur. 1 – w wyniku odpływu wody w kierunku tworzących się kryształów lodu w przestworach międzykomórkowych następuje zagęszczenie jonów. 2 – dalszy odpływ wody, co powoduje, że białka w cytoplazmie ulegają dehydratacji i zmienia się ich struktura. 3 – na skutek dalszego odpływu wody organelle komórkowe zbliżają się i tracą swoje funkcje. 4 – kryształy lodu na zewnątrz błony i w komórce rozrywają błony i sok komórkowy wycieka. Komórka zamiera. Rys. Krajewska.

• Drugie zjawisko to mechaniczne oddziaływanie kryształów lodu na błony plazmatyczne, które są w niskich temperaturach usztywnione i pozbawione części swoich funkcji. Gdy dochodzi do mechanicznego przerwania błon, komórka zamiera.

Metody fizyczne zapobiegania przymrozkom

Zapobieganie przymrozkom ma charakter głównie fizycznego niedopuszczenia do ochłodzenia nad uprawą lub zapobieganie tworzeniu kryształów lodu na roślinach. Bariery fizyczne tworzy się w mikroklimacie pola przez np. zadymianie. Metoda ta nieco podgrzewa także powietrze. Jest jednak problematyczna w terenach zurbanizowanych, gdzie spotyka się z protestem mieszkańców.

Inną metodą tworzenia bariery jest mieszanie powietrza za pomocą wentylatorów czy wiatrakowców, latających np. nad sadami. Wymieszane w ten sposób powietrze odbija spływające masy zimniejszego powietrza i opóźnia pojawienie się mrozu.

Jednak w uprawach polowych najczęściej stosuje się metodę deszczowania przez spodziewanym przymrozkiem. Warto tutaj dodać, że opryskiwanie wodą w dawce ok. 300 l/ha to stanowczo za mało, aby ochronić przed skutkami przymrozku. Aby było to skuteczne, rośliny muszą być zlane wodą. Zasada działania tej metody polega na tworzeniu na powierzchni roślin bariery z wody, która nawet gdy zamarza, oddaje swoje ciepło w kierunku m.in. roślin. Metoda ta jest jednak skuteczna przy krótkotrwałych przymrozkach.

Ciekawie wygląda metoda stosowania modyfikowanych bakterii Pseudomonas syringae (patrz wyżej wywiad z fizjologiem roślin). Są one pozbawione białka aktywnie zarodkującego lód (INA) i stosowane są w USA. Po opryskaniu roztworem bakterii powierzchni roślin, namnażają się tam one i w efekcie tworzą warstwę bez wspomnianych wyżej jąder krystalizacji. W UE jako GMO nie są dopuszczone. 

Wywiad z prof. Marcinem Rapaczem z Katedry Fizjologii, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

prof. Marcin Rapacz Katedra Fizjologii, Hodowli Roślin i Nasiennictwa, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie.

Od czego zależy odporność roślin rolniczych na przymrozki?

Na pewno od fazy rozwojowej i od odmiany – i nie tylko chodzi tu o międzyodmianowe różnice w długości faz wzrostu i rozwoju. Kukurydza czy ziemniaki są wrażliwe na przymrozki od wschodów, zboża i rzepak w fazie kwitnienia, rzepak począwszy od fazy żółtego pąka, a po zapyleniu już nieco mniej. Zboża od początku kłoszenia i jeszcze bardziej w czasie kwitnienia.

Czy są wyznaczone temperatury graniczne i czas ich oddziaływania na różne gatunki lub odmiany roślin?

Nie do końca da się to zrobić. Prowadzę z koleżanką projekt dotyczący tej tematyki u pszenicy i jęczmienia. Można przyjąć, że dla obu gatunków zauważalnych szkód w plonie nie będzie tak do –3°C, przy –6°C już jest bardzo źle, szczególnie przy bardzo zaawansowanym kwitnieniu. Rzepak już przy –3°C jest poważnie uszkadzany.

Jakie znaczenie dla odporności roślin na wiosenne przymrozki ma odmiana?

Ma, ale sprawa jest słabo rozpoznana. Badania, które robimy na jęczmieniu i pszenicy, wskazują na to, że zróżnicowanie jest bardzo wyraźne, szczególnie jeśli będą występować przymrozki w zakresie od –3°C do –6°C. Tło genetyczne tej odporności jest inne niż tło odporności na mróz zimą. Zatem odmiany zimotrwałe wg danych COBORU niekoniecznie będą odporne na wiosenne przymrozki. Z obecnie uprawianych odmian pszenicy stosunkowo odporniejsze na przymrozki są np. Artist i Euforia. Co do jęczmienia nie mam danych.

Czy możliwe jest wzmocnienie odporności roślin na przymrozki za pomocą substancji chemicznych?

Niestety, niewiele o tym wiadomo. Natomiast trzeba rozsądnie podchodzić do stosowania biostymulatorów wczesną wiosną, bo często przyspieszają one kwitnienie, a to zwiększa prawdopodobieństwo napotkania mrozu w krytycznej dla rozwoju fazie.

Niedobór których składników wpłynie negatywnie na taką odporność?

Na pewno niedobór potasu będzie szkodliwy. Co do reszty to efekty będą neutralne. Jednak nie powinno się zbyt wcześnie nawozić dolistnie roślin, żeby nie przyspieszyć zbyt ich rozwoju.

Wiele mówi się o negatywnym wpływie azotu azotanowego na odporność roślin na temperatury poniżej 0°C. Z czego wynika taka reakcja roślin?

Azotany są szybko pobierane i redukowane do azotu amonowego. Do tego potrzeba dużej ilości energii. Jest to proces konkurencyjny do produkcji cukrów w procesie fotosyntezy, ponieważ enzym redukujący azotany czerpie energię z fazy jasnej fotosyntezy. Czyli jesienią rośliny nie będą się dobrze hartować, bo nie będą gromadzić cukrów, a do tego będą szybciej rosły. Wiosną azotany stymulują rozwój i zwiększają uwodnienie komórek.

Czy forma amonowa lub amidowa azotu podana przed przymrozkami, także działa negatywnie na odporność roślin na niskie temperatury?

Wiosną nie.

Jakie inne składniki pokarmowe mogą zmniejszyć odporność roślin?

Wszystko, co stymuluje szybszy rozwój roślin.

Czy są inne substancje powodujące podniesienie odporności roślin na wiosenne przymrozki, np. aminokwasy, sacharydy, estry itp., których skuteczność potwierdzona jest niezależnymi badaniami naukowymi?

Nie wiem, jak to jest z niezależnością badań naukowych, ale są polecane. Są na pewno wiarygodne badania na roślinach sadowniczych, potwierdzające skuteczność biopreparatów opartych na niezarejestrowanych w Polsce bakteriach.

Czy skuteczne są działania po wystąpieniu przymrozków, jak stosowanie biostymulatorów, nawożenie dolistnie, fungicydy?

Według mnie niczego ponad prawidłową agrotechnikę nie można zrobić. Zranienia, poza pękaniem łodyg rzepaku, zdarzają się nieczęsto, ale już się tego nie naprawi. Jeśli chodzi o zniszczone kwiaty, też w kłosach, to rośliny kompensują to zwiększając np. masę nasion lub dodatkowo się krzewią. Niestety – krzewienie i wytwarzanie nowych kłosków czy pędów bocznych sprawia, że dojrzewanie jest nierównomierne i plon tak czy inaczej spadnie.


Tomasz Czubiński
Rys. Krajewska. Fot. Rapacz