Причины стресса растений в тепличных условиях

Раньше понятие «стресс» применялось лишь для живых существ, обладающих нервной системой, однако и растения тоже могут испытывать на себе неприятные последствия негативных факторов окружающей среды, которые угнетают их жизнедеятельность и подавляют цветение и плодоношение.

Стрессовым фактором для растений является любой действующий фактор внешней среды, который может вызвать в их организме повреждения, нарушения внутренних процессов жизнедеятельности или гибель. В ответ на возникновение стрессового фактора растение впадает в состояние стресса или «адаптационного синдрома». Биологическое значение стресса — мобилизация всех сил организма на сохранение состояния жизнеспособности. Однако при стрессе снижается продуктивность, возникает напряженное состояние и изменения, которые могут стать необратимыми.

Есть три основных вида стресса растений:

1. абиотический

- солнечная радиация (высокая, низкая, влияние ультрафиолета)

- вода (засуха, избыток воды)

- температура (высокая, низкая, заморозки)

- питательные вещества и химикаты (избыток, недостаток, воздействие токсических веществ и материалов) и т.д.

2. биотический

- насекомые, животные птицы, нематоды

- патогены (грибки, вирусы, микробы и т. д.)

- сорняки

3. изменение климатических условий

- экстремальные изменения климата (шторм, потоп)

- изменения климата длительного влияния (засуха/повышенная влажность, истощение почвы, снижение качества воздуха)

Наиболее часто в тепличных условиях растения испытывают стресс из-за:

- перегрева (температура регулярно поднимается выше +40С)

- выращивания одновременно в одной теплице нескольких видов овощей или цветов несовместимых друг с другом

- недостаток кислорода при отсутствии хорошего дренажа почвы

-низкое качество воздуха, избыток или нехватка углекислого газа

-отсутствие должной вентиляции

-заболевания

-переувлажнение

-избыток УФ-излучения

-перемещение субстрата, пересадка, постоянная обрезка листьев и стеблей

-электрические/магнитные поля

Устойчивость растения к стрессовому воздействию зависит от фазы онтогенеза. Считается, что максимально устойчивыми к стрессовым факторам растения являются в покоящемся состоянии, то есть в виде луковиц, клубней и семян. Наиболее чувствительными к переменам микроклимата, влажности и солености почвы, появлению вредителей растения становятся в период цветения, плодоношения, период формирования гамет и в молодом возрасте.

Реакция растений на стресс может быть как неспецифической, так и специфической. К неспецифическим реакциям относятся: повышение проницаемости клеточных мембран, увеличение вязкости цитоплазмы, активный синтез «белков стресса» и этилена, торможение роста, замедление процесса деления клеток, выход ионов калия из клеток, замедление процесса фотосинтеза и усиление дыхания. В случае, например, заражения грибками, растение дает специфическую реакцию, т. е. реакцию на конкретный раздражитель.(С.С. Пятыгин «Стресс у растений:физиологический подход» Том 69, 2008).

Реакция растения на стресс развивается постепенно, иногда в течение нескольких дней или недель в зависимости от нарушивших покой причин. Специалисты делят процесс развития стресса у растений на три основных этапа. Так, например, на первом этапе возникает повышенная проницаемость мембран, что приводит к закислению цитоплазмы и, как следствие, распаду полимеров. В это же время замедляется синтез белка, ускоряется синтез гормонов стресса, подавляются дыхание и фотосинтез, в клетках листьев и плодов накапливаются продукты распада. Вторая фаза стресса является попыткой растения адаптироваться к изменившимся условиям — в это время восстанавливается нормальная проницаемость мембран. В случае, если действие неблагоприятного фактора на этом этапе постепенно снижается или вовсе пропадает, растение успевает адаптироваться и продолжает жизнедеятельность, но из-за общего ослабления его продуктивность снижается. В третьей фазе наступает полное истощение. Если в течение двух первых фаз необходимые показатели окружающей среды не были приведены в нужное состояние, то к началу третьей стрессовой фазы силы растения исчерпываются, хлоропласты и митохондрии разрушаются, что приводит к полной гибели. Третий этап стресса растений почти никогда не может быть обратимым.

В тоже время к стрессу нельзя отнести сдвиги метаболизма (перемены интенсивности фотосинтеза, дыхания, транспирации) при смене режима освещения, полива, во время плодоношения, цветения и естественного старения, несмотря на то, что изменения веществ в конце онтогенеза схожи с теми, что диагностируют при стрессовом состоянии.

Повреждения, которые наносят стрессовые факторы, могут различаться. Например, первичное стрессоповреждение — пластичное повреждение — может привести к гибели растения мгновенно. Быстрое замораживание, обширные ожоги листьев, отравление химпрепаратами и тому подобное относятся к этому типу повреждений. Второй тип или «непрямое стрессоповреждение» вызывает эластичное напряжение, которое является обратимым, однако при длительном воздействии может вызвать необратимые изменения и гибель растения. К такому типу повреждений можно отнести слишком низкие или слишком высокие температуры в течение длительного времени, дефицит или переизбыток влаги в субстрате и т. д. Подобные факторы замедляют все химические и метаболические процессы растения, активизируют продукцию токсичных соединений. Третий тип стресса повреждает растения не путем напряжения, а путем вторичного стресса. Например, высокая температура может напрямую не вредить растению, однако снизить влажность субстрата и воздуха. Вторичный стресс может также вызывать прямое или непрямое повреждение и давать начало третичному стрессу.

В настоящее время многие компании занимаются разработкой препаратов, способных помочь растению справляться с разными видами стресса. Даже несмотря на то, что в теплице редко складывается действительно опасная для развития растений ситуация, стоит выбирать наиболее устойчивые к заболеваниям, вредителям, изменению качества воздуха, сорта. Важно также использовать препараты, повышающие резистентность растения к условиям дефицита влаги или минеральных веществ, например эпин или циркон. Для уменьшения стресса растений от применения фунгицидов и инсектицидов в теплице используется смесь этих химикатов с аминопрепаратами (с аминопрепаратами нельзя смешивать препараты на основе серы, сульфаминов и щелочи).

Для профилактики возникновения стресса растений, причиной которого станут загрязнения, рекомендуется периодически производить полную мойку теплицы и использовать биотехнологию фиторемедиации, позволяющую очистить воду, твердые и жидкие субстраты от органических загрязнений, химикатов и тяжелых металлов.

Несмотря на то, что в теплицах создаются максимально комфортные условия, важно следить за тем, чтобы ни одна из систем климат-контроля, полива, освещения и зашторивания не давала сбой. Для этого специалисты рекомендуют проводить калибровку и проверку датчиков газоанализаторов, температуры и всего действующего оборудования не реже чем указано производителем оборудования.