- lokalizacja nasadzeń sadowniczych na skłonach zapewniających spływ mroźnego powietrza w doliny; wybór odmian o kwiatach bardziej wytrzymałych na mróz lub kwitnących w terminach późniejszych niż występowanie ostatnich przymrozków;
- opryskiwanie kwitnących drzew przed zapowiadanymi przymrozkami substancjami, które okresowo podwyższają wytrzymałość na mróz generatywnych organów drzewa;
- instalowanie urządzeń do deszczowania kwitnących sadów; stosowanie zadymiania na czas trwania przymrozku.
Według definicji przymrozek to spadek temperatury minimalnej powietrza poniżej 0°C, najczęściej w nocy bądź nad ranem, w dniu, w którym temperatura powietrza utrzymuje się powyżej 0°C. Zasadniczą przyczyną obniżenia się temperatury powietrza jest powstawanie ujemnego bilansu ciepła między powietrzem (otoczeniem) a glebą, zlokalizowanymi na niej różnymi obiektami, roślinnością oraz zbiornikami wodnymi. O bilansie ciepła w rozpatrywanym regionie decyduje różnica między gromadzeniem się (przypływem) energii pochodzącej z promieniowania krótkofalowego a ubytkiem energii w postaci promieniowania długofalowego (rys.).
Rys. Powstawanie bilansu energetycznego
Ze słońca wysyłane jest promieniowanie krótkofalowe. W zależności od położenia kuli ziemskiej w stosunku do słońca oświetlana jest tylko część globu — od wschodu słońca — początku oświetlenia ziemi, do jego zachodu — końca oświetlenia. Docierające do ziemi widmo promieniowania krótkofalowego składa się z promieniowania bezpośredniego — rys. (a), tzn. nienapotykającego w drodze do ziemi na żadne przeszkody, oraz z promieniowania rozproszonego — rys. (b), które w drodze na ziemię natrafiło na przeszkodę i uległo rozproszeniu. Część z rozproszonych promieni ulatuje w przestrzeń kosmiczną i jest tracona, a część z opóźnieniem dociera do ziemi. Jeszcze inna część promieni krótkofalowych, dochodząc do ziemi, ulega odbiciu, powraca do atmosfery, ulega rozproszeniu i ponownie kierowana jest na ziemię. Dochodzące do ziemi (w różnej postaci) promieniowanie jest kumulowane przez glebę, budynki, rośliny i zbiorniki wodne, co w bilansie stanowi o wysokości całodziennego zysku. Wraz z zachodem słońca dopływ energii ustaje. Zgromadzona energia jest wykorzystywana w procesach fizjologicznych i biochemicznych, a ponadto uchodzi do atmosfery w postaci promieniowania długofalowego. Promieniowanie długofalowe przebiega stale, zarówno w dzień jak i w nocy (rys.). Promienie długofalowe emitowane są z powierzchni ziemi przez glebę, rośliny, budynki, zbiorniki wodne, itp. Zmniejszane są w ten sposób zapasy zgromadzone w ciągu dnia. Szybkość strat energii zależy od lokalnych warunków. Promieniowanie długofalowe realizuje się przez promieniowanie bezpośrednie — rys. (a), które nie natrafiając na przeszkody ulatuje w przestrzeń kosmiczną. Część promieni w atmosferze ziemskiej napotyka na przeszkody naturalne, np. chmury, lub sztuczne, m.in. zasłona dymna w sadzie — rys. (b), odbija się, rozprasza i ponownie wraca w kierunku innych obiektów, czyli nie jest stracona. podobnie jak te odbite od obiektów lub roślin zlokalizowanych blisko ziemi. Odbite promienie są zawracane i ponownie wykorzystywane — rys. (c). Promieniowanie długofalowe jest stratą energii i może być zmniejszone lub opóźnione przez napotkane przeszkody, utrudniające odpływ nagromadzonej energii do przestrzeni kosmicznej.
Odkrycie mechanizmu zmniejszania strat energii cieplnej lub opóźnienia, czyli uniknięcia powstawania przymrozku, zostało w praktyce ogrodniczej szeroko wykorzystane. Przykładem jest przykrywanie inspektów matami, wykorzystanie do uprawy nowalijek warzywnych nieogrzewanych tuneli foliowych, zadymianie drzew w sadach, przykrywanie perforowaną folią wczesnych gruntowych upraw warzywnych. itp.
Po dojściu do ujemnego bilansu ciepła istnieje niebezpieczeństwo spadku temperatury poniżej 0°C, czyli wystąpienia przymrozku. Przymrozki dzielimy na: łagodne, gdy temperatura powietrza obniża się do granic od -0,1°C do -2°C, umiarkowane od -2,1° C do -4°C oraz silne, gdy spada poniżej -4°C. Przymrozki mogą powstawać jako radiacyjne, tzn. wywołane wypromieniowaniem ciepła z ziemi w bezwietrzne i bezchmurne noce, oraz przymrozki adwekcyjne, wywołane mroźnym napływowym powietrzem z sąsiednich rejonów. Radiacji i adwekcji zawsze towarzyszy ruch powietrza. Przy małym ruchu, który nie przekracza szybkości 1,5 m/s uważamy, że wiatr jest słaby, nieutrudniający zabiegów walki ze skutkami przymrozków. Przy wietrze powyżej 1,5 m/s powstają turbulencje powietrza, a walka ze skutkami przymrozków jest trudna, bar-dziej kosztowna i często bezskuteczna. Na przedwiośniu, gdy w wyniku ocieplenia pąki drzew tracą zdolność wytrzymałości na mróz nabytej zimą w okresie hartowania, wytrzymałe są tylko do granicy punktu zamarzania soku komórkowego. Poziom ten uzależniony jest od fazy rozwoju pąka. Im bliżej pełni kwitnienia, tym uwodnienie jest wyższe, a mrozoodporność niższa (tab.1).
Tab. 1. Wytrzymałość na mróz pąków kwiatowych, kwiatów i zawiązków jabłoni na przedwiośniu i wiosną (Westwood 1978)
Trwa to do okresu różowego pąka, ale w fazie rozchylenia się pąków — wytrzymałość na mróz na krótki czas wzrasta (tab.1). Tłumaczymy to gwałtownym ubytkiem wody po otwarciu się tzw. balonu korony kwiatu, tuż przed pełnią kwitnienia. Po zapłodnieniu tworzą się zawiązki, które osiągają najniższą wytrzymałość na mróz. Nawet łagodne przymrozki wywołują na zawiązkach tzw. plamy mrozowe, które po wyrośnięciu owoców nie są przydatne do obrotu, jako owoce konsumpcyjne. Należy zwrócić uwagę na niewielką różnicę między temperaturą, w której ginie 10% kwiatów, a temperaturą, która niszczy aż 90% z nich. Jest to przedział zaledwie 1-2°C (tab. 1). Oznacza to, że ocieplenie atmosfery wokół kwiatu o 1-2°C może uchronić je przed przemarznięciem. Do uzyskania zadowalającego plonu wymagane jest zapylenie i zapłodnienie 10% kwiatów drzew ziarnkowych i 40% kwiatów drzew pestkowych. Niestety, wymagania te, mimo olbrzymiego wysiłku sadowników i postępu techniki, nie zawsze są możliwe do osiągnięcia. Z wymienionych na początku tego artykułu trzech grup metod ochrony drzew i krzewów przed uszkodzeniami wiosennymi przymrozkami, najprostsze do wykorzystania w praktyce są wymienione w grupie pierwszej. Potwierdziło się to w Polsce bardzo wyraźnie w czasie surowej zimy, tzw. zimy stulecia (1986/1987). W tym czasie (-35°C do -40°C) sady położone nawet na najmniejszych skłonach ucierpiały mniej niż zlokalizowane na równinach lub obniżeniach terenu. Zjawisko to było widoczne nie tylko po surowych zimach, ale również w inne lata w okresie lżejszych zim w rejonie Rakoniewic (Wielkopolska), zagłębiu uprawy brzoskwini. Sadownicy, którzy założyli sady na skłonach, w latach, w których występowały przymrozki, osiągali wysokie zyski, ponieważ kwiaty nie były uszkadzane tam przez przymrozki, a drzewa plonowały. Pod koniec ubiegłego stulecia pojawiło się również kilka nowych odmian, m.in. brzoskwini (np. ‚Reliance’), których kwiaty okazały się bardziej odporne na mróz niż uprawianych w pierwszej połowie XX wieku. Każda odmiana, która ma odporniejsze kwiaty, chociaż o 1°C, jest pewniejsza niż ta uprawiana dotychczas. Druga grupa metod jest również łatwa do zastosowania. Jest to dolistne opryskiwanie substancjami organiczno-mineralnymi. które mogą w sprzyjających warunkach przyczynić się do okresowego krótkotrwałego podwyższenia wytrzymałości kwiatów i zawiązków na ujemną temperaturę.
Mechanizmy i konsekwencje uszkodzeń mrozowych pąków kwiatowych
Procesy nabywania przez rośliny sadownicze wytrzymałości na niesprzyjające warunki środowiska rozpoczynają się już na przełomie lata i jesieni, roku poprzedzającego zimę. Sygnałem do ich rozpoczęcia jest zmiana zakresu widma słonecznego absorbowanego przez fitochrom (zegar biologiczny każdego organizmu), związana ze skracaniem się długości dnia. Uruchamia to powstawanie w roślinie różnych substancji hormonalnych inicjujących lub przyspieszających procesy nabywania odporności na niesprzyjające warunki, zwłaszcza na temperaturę poniżej 0°C. Późną jesienią i wczesną zimą rośliny sadownicze wchodzą w okres głębokiego spoczynku. W grudniu, styczniu, a w niektórych regionach kraju, częściowo w lutym wytrzymałość roślin sadowniczych na mróz jest najwyższa. W tym okresie temperatura krytyczna przy której mogą powstać uszkodzenia mrozowe pąków liściowych wynosi od -40 do -44°C, dla pąków kwiatowych zaś od -25 do -35°C. Przy takiej wytrzymałości na mróz, uszkodzenia pąków liściowych, a nawet kwiatowych, u drzew owocowych w pełni zimy zbyt często nie występują. Te ostatnie wysoką wytrzymałość na ujemną temperaturę zawdzięczają specjalnemu mechanizmowi ochronnemu opartemu na mechanizmie przechłodzenia wody. Późną jesienią, gdy temperatura obniży się poniżej 0°C następuje wychłodzenie pąków. Początkowo ochraniają je łuski okrywające. W miarę upływu czasu i obniżania się temperatury dochodzi do zamarznięcia wody w przestrzeniach między łuskami oraz u nasady osi pąka. W wyniku zamarzania wody, tworzące się kryształki lodu, odciągają pozostałą w pąku wodę ze środka pąka tzn. zaczątków kwiatów i liści. Powstają wówczas puste przestrzenie między warstwą lodu w okrywach oraz u nasady osi pąka a częściowo odwodnionymi zaczątkami kwiatów i liści. Woda znajdująca się w środkowej części pąka (w zaczątkach liści i kwiatów) ulega przechłodzeniu, tzn. pozostaje w stanie ciekłym, mimo ujemnej temperatury na zewnątrz pąka. W przechłodzonej wodzie pąki nie przemarzają do czasu, gdy temperatura powietrza nie przekroczy -39°C do -43°C. Po przekroczeniu tej temperatury, w częściach rodnych pąka samorzutnie powstaje lód i wszystko przemarza. Niezależnie od mechanizmu ochraniającego organy generatywne wewnątrz pąka kwiatowego, obniżanie temperatury poniżej wytrzymałości tkanek pędu lub krótkopędu uszkadza inne części pąka. Zaczynają się one najczęściej od śladu poliściowego i poduszki, na której jest osadzony pąk. Uszkodzona zostaje warstwa łyka, w której mieszczą się naczynia dostarczające do pąka wodę i składniki pokarmowe. Transport wody utrudniają również uszkodzenia u nasady osi pąka. Mimo tych utrudnień, najważniejsza część pąka primordia nowych pąków, kwiatów i liści pozostają nieuszkodzone, rozwijają się, wytwarzają kwiaty, a nawet zawiązują owoce. Owoce te często utrzymują się całe lato, mimo iż drzewo zostało silnie uszkodzone przez mróz są jednak małe i słabej jakości. Przechłodzona woda często przedwcześnie przekształca się w lód (i zabija część pąka), jeśli powstanie sztuczny bodziec wywołujący naruszenie równowagi. Inicjację takiego procesu mogą wywołać bakterie chorobotwórcze lub otwarta rana, przez którą przeniknie igiełka lodu z sąsiedniej komórki. Dlatego drzewa osłabione chorobą lub uszkodzone mechanicznie zimą są bardziej uszkadzane przez mróz niż zdrowe i w tzw. „dobrej kondycji”.
Wytrzymałość pąka na mróz jest cechą indywidualną, tzn. że na tym samym drzewie są pąki, które przy takich samych mrozach zimą przetrzymują lub giną. W pąkach wielokwiatowych, ginie czasami tylko jeden kwiat, drugi zaś przeżywa i rozwija się normalnie. Po surowej zimie regeneracja uszkodzonych drzew i pąków kwiatowych jest opóźniona, gdyż najpierw muszą być odbudowane (o ile to możliwe), naczynia i tkanki odpowiedzialne za transport wody i składników pokarmowych. Uszkodzone organy najpierw wykorzystują najbliżej położone zapasy. Jeśli transport wody i składników pokarmowych nie zostanie odbudowany, drzewo więdnie, zasycha i ginie. Trwa to nawet kilkanaście tygodni. Jak możemy wtedy pomóc? Przede wszystkim zadbać, aby w sadzie nie było deficytu wody, a gdzie to możliwe stosować dolistne nawożenie wieloskładnikowymi nawozami. Opóźnione cięcie i ewentualne szczepienie mostowe także sprzyja lepszej regeneracji uszkodzeń mrozowych.
Pod koniec lutego, niezależnie od panujących warunków otoczenia i upływu okresu głębokiego spoczynku w tkankach drzew i krzewów rozpoczynają się gwałtowne procesy utraty odporności na mróz. Wraz z ruszeniem wegetacji, odporność ta obniża się aż do najniższej po kwitnieniu drzew (tab. 2). Przyjmuje się, że dla optymalnego plonowania drzew powinno być zapłodnionych co najmniej 10% kwiatów drzew ziarnkowych oraz 40% pestkowych (o czym wspominaliśmy powyżej). Z danych w tabeli wynika, że w okresie najniższej odporności na mróz (fazy: kwitnienia i zawiązków), kwiaty drzew pestkowych mają nieco wyższą wytrzymałość na mróz niż ziarnkowych. Natomiast drzewa pestkowe kwitną wcześniej. a więc ryzyko uszkodzenia przez przymrozki jest większe. Jednak przymrozki do -5°C dają większe szanse uratowania od uszkodzeń mrozowych 10% kwiatów drzew ziarnkowych niż 40% pestkowych niezbędnych do dobrego owocowania.
Ze słońca wysyłane jest promieniowanie krótkofalowe. W zależności od położenia kuli ziemskiej w stosunku do słońca oświetlana jest tylko część globu — od wschodu słońca — początku oświetlenia ziemi, do jego zachodu — końca oświetlenia. Docierające do ziemi widmo promieniowania krótkofalowego składa się z promieniowania bezpośredniego — rys. (a), tzn. nienapotykającego w drodze do ziemi na żadne przeszkody, oraz z promieniowania rozproszonego — rys. (b), które w drodze na ziemię natrafiło na przeszkodę i uległo rozproszeniu. Część z rozproszonych promieni ulatuje w przestrzeń kosmiczną i jest tracona, a część z opóźnieniem dociera do ziemi. Jeszcze inna część promieni krótkofalowych, dochodząc do ziemi, ulega odbiciu, powraca do atmosfery, ulega rozproszeniu i ponownie kierowana jest na ziemię. Dochodzące do ziemi (w różnej postaci) promieniowanie jest kumulowane przez glebę, budynki, rośliny i zbiorniki wodne, co w bilansie stanowi o wysokości całodziennego zysku. Wraz z zachodem słońca dopływ energii ustaje. Zgromadzona energia jest wykorzystywana w procesach fizjologicznych i biochemicznych, a ponadto uchodzi do atmosfery w postaci promieniowania długofalowego. Promieniowanie długofalowe przebiega stale, zarówno w dzień jak i w nocy (rys.). Promienie długofalowe emitowane są z powierzchni ziemi przez glebę, rośliny, budynki, zbiorniki wodne, itp. Zmniejszane są w ten sposób zapasy zgromadzone w ciągu dnia. Szybkość strat energii zależy od lokalnych warunków. Promieniowanie długofalowe realizuje się przez promieniowanie bezpośrednie — rys. (a), które nie natrafiając na przeszkody ulatuje w przestrzeń kosmiczną. Część promieni w atmosferze ziemskiej napotyka na przeszkody naturalne, np. chmury, lub sztuczne, m.in. zasłona dymna w sadzie — rys. (b), odbija się, rozprasza i ponownie wraca w kierunku innych obiektów, czyli nie jest stracona. podobnie jak te odbite od obiektów lub roślin zlokalizowanych blisko ziemi. Odbite promienie są zawracane i ponownie wykorzystywane — rys. (c). Promieniowanie długofalowe jest stratą energii i może być zmniejszone lub opóźnione przez napotkane przeszkody, utrudniające odpływ nagromadzonej energii do przestrzeni kosmicznej.
Odkrycie mechanizmu zmniejszania strat energii cieplnej lub opóźnienia, czyli uniknięcia powstawania przymrozku, zostało w praktyce ogrodniczej szeroko wykorzystane. Przykładem jest przykrywanie inspektów matami, wykorzystanie do uprawy nowalijek warzywnych nieogrzewanych tuneli foliowych, zadymianie drzew w sadach, przykrywanie perforowaną folią wczesnych gruntowych upraw warzywnych. itp.
Po dojściu do ujemnego bilansu ciepła istnieje niebezpieczeństwo spadku temperatury poniżej 0°C, czyli wystąpienia przymrozku. Przymrozki dzielimy na: łagodne, gdy temperatura powietrza obniża się do granic od -0,1°C do -2°C, umiarkowane od -2,1° C do -4°C oraz silne, gdy spada poniżej -4°C. Przymrozki mogą powstawać jako radiacyjne, tzn. wywołane wypromieniowaniem ciepła z ziemi w bezwietrzne i bezchmurne noce, oraz przymrozki adwekcyjne, wywołane mroźnym napływowym powietrzem z sąsiednich rejonów. Radiacji i adwekcji zawsze towarzyszy ruch powietrza. Przy małym ruchu, który nie przekracza szybkości 1,5 m/s uważamy, że wiatr jest słaby, nieutrudniający zabiegów walki ze skutkami przymrozków. Przy wietrze powyżej 1,5 m/s powstają turbulencje powietrza, a walka ze skutkami przymrozków jest trudna, bar-dziej kosztowna i często bezskuteczna. Na przedwiośniu, gdy w wyniku ocieplenia pąki drzew tracą zdolność wytrzymałości na mróz nabytej zimą w okresie hartowania, wytrzymałe są tylko do granicy punktu zamarzania soku komórkowego. Poziom ten uzależniony jest od fazy rozwoju pąka. Im bliżej pełni kwitnienia, tym uwodnienie jest wyższe, a mrozoodporność niższa (tab.1).
Tab. 1. Wytrzymałość na mróz pąków kwiatowych, kwiatów i zawiązków jabłoni na przedwiośniu i wiosną (Westwood 1978)
Trwa to do okresu różowego pąka, ale w fazie rozchylenia się pąków — wytrzymałość na mróz na krótki czas wzrasta (tab.1). Tłumaczymy to gwałtownym ubytkiem wody po otwarciu się tzw. balonu korony kwiatu, tuż przed pełnią kwitnienia. Po zapłodnieniu tworzą się zawiązki, które osiągają najniższą wytrzymałość na mróz. Nawet łagodne przymrozki wywołują na zawiązkach tzw. plamy mrozowe, które po wyrośnięciu owoców nie są przydatne do obrotu, jako owoce konsumpcyjne. Należy zwrócić uwagę na niewielką różnicę między temperaturą, w której ginie 10% kwiatów, a temperaturą, która niszczy aż 90% z nich. Jest to przedział zaledwie 1-2°C (tab. 1). Oznacza to, że ocieplenie atmosfery wokół kwiatu o 1-2°C może uchronić je przed przemarznięciem. Do uzyskania zadowalającego plonu wymagane jest zapylenie i zapłodnienie 10% kwiatów drzew ziarnkowych i 40% kwiatów drzew pestkowych. Niestety, wymagania te, mimo olbrzymiego wysiłku sadowników i postępu techniki, nie zawsze są możliwe do osiągnięcia. Z wymienionych na początku tego artykułu trzech grup metod ochrony drzew i krzewów przed uszkodzeniami wiosennymi przymrozkami, najprostsze do wykorzystania w praktyce są wymienione w grupie pierwszej. Potwierdziło się to w Polsce bardzo wyraźnie w czasie surowej zimy, tzw. zimy stulecia (1986/1987). W tym czasie (-35°C do -40°C) sady położone nawet na najmniejszych skłonach ucierpiały mniej niż zlokalizowane na równinach lub obniżeniach terenu. Zjawisko to było widoczne nie tylko po surowych zimach, ale również w inne lata w okresie lżejszych zim w rejonie Rakoniewic (Wielkopolska), zagłębiu uprawy brzoskwini. Sadownicy, którzy założyli sady na skłonach, w latach, w których występowały przymrozki, osiągali wysokie zyski, ponieważ kwiaty nie były uszkadzane tam przez przymrozki, a drzewa plonowały. Pod koniec ubiegłego stulecia pojawiło się również kilka nowych odmian, m.in. brzoskwini (np. ‚Reliance’), których kwiaty okazały się bardziej odporne na mróz niż uprawianych w pierwszej połowie XX wieku. Każda odmiana, która ma odporniejsze kwiaty, chociaż o 1°C, jest pewniejsza niż ta uprawiana dotychczas. Druga grupa metod jest również łatwa do zastosowania. Jest to dolistne opryskiwanie substancjami organiczno-mineralnymi. które mogą w sprzyjających warunkach przyczynić się do okresowego krótkotrwałego podwyższenia wytrzymałości kwiatów i zawiązków na ujemną temperaturę.
Mechanizmy i konsekwencje uszkodzeń mrozowych pąków kwiatowych
Procesy nabywania przez rośliny sadownicze wytrzymałości na niesprzyjające warunki środowiska rozpoczynają się już na przełomie lata i jesieni, roku poprzedzającego zimę. Sygnałem do ich rozpoczęcia jest zmiana zakresu widma słonecznego absorbowanego przez fitochrom (zegar biologiczny każdego organizmu), związana ze skracaniem się długości dnia. Uruchamia to powstawanie w roślinie różnych substancji hormonalnych inicjujących lub przyspieszających procesy nabywania odporności na niesprzyjające warunki, zwłaszcza na temperaturę poniżej 0°C. Późną jesienią i wczesną zimą rośliny sadownicze wchodzą w okres głębokiego spoczynku. W grudniu, styczniu, a w niektórych regionach kraju, częściowo w lutym wytrzymałość roślin sadowniczych na mróz jest najwyższa. W tym okresie temperatura krytyczna przy której mogą powstać uszkodzenia mrozowe pąków liściowych wynosi od -40 do -44°C, dla pąków kwiatowych zaś od -25 do -35°C. Przy takiej wytrzymałości na mróz, uszkodzenia pąków liściowych, a nawet kwiatowych, u drzew owocowych w pełni zimy zbyt często nie występują. Te ostatnie wysoką wytrzymałość na ujemną temperaturę zawdzięczają specjalnemu mechanizmowi ochronnemu opartemu na mechanizmie przechłodzenia wody. Późną jesienią, gdy temperatura obniży się poniżej 0°C następuje wychłodzenie pąków. Początkowo ochraniają je łuski okrywające. W miarę upływu czasu i obniżania się temperatury dochodzi do zamarznięcia wody w przestrzeniach między łuskami oraz u nasady osi pąka. W wyniku zamarzania wody, tworzące się kryształki lodu, odciągają pozostałą w pąku wodę ze środka pąka tzn. zaczątków kwiatów i liści. Powstają wówczas puste przestrzenie między warstwą lodu w okrywach oraz u nasady osi pąka a częściowo odwodnionymi zaczątkami kwiatów i liści. Woda znajdująca się w środkowej części pąka (w zaczątkach liści i kwiatów) ulega przechłodzeniu, tzn. pozostaje w stanie ciekłym, mimo ujemnej temperatury na zewnątrz pąka. W przechłodzonej wodzie pąki nie przemarzają do czasu, gdy temperatura powietrza nie przekroczy -39°C do -43°C. Po przekroczeniu tej temperatury, w częściach rodnych pąka samorzutnie powstaje lód i wszystko przemarza. Niezależnie od mechanizmu ochraniającego organy generatywne wewnątrz pąka kwiatowego, obniżanie temperatury poniżej wytrzymałości tkanek pędu lub krótkopędu uszkadza inne części pąka. Zaczynają się one najczęściej od śladu poliściowego i poduszki, na której jest osadzony pąk. Uszkodzona zostaje warstwa łyka, w której mieszczą się naczynia dostarczające do pąka wodę i składniki pokarmowe. Transport wody utrudniają również uszkodzenia u nasady osi pąka. Mimo tych utrudnień, najważniejsza część pąka primordia nowych pąków, kwiatów i liści pozostają nieuszkodzone, rozwijają się, wytwarzają kwiaty, a nawet zawiązują owoce. Owoce te często utrzymują się całe lato, mimo iż drzewo zostało silnie uszkodzone przez mróz są jednak małe i słabej jakości. Przechłodzona woda często przedwcześnie przekształca się w lód (i zabija część pąka), jeśli powstanie sztuczny bodziec wywołujący naruszenie równowagi. Inicjację takiego procesu mogą wywołać bakterie chorobotwórcze lub otwarta rana, przez którą przeniknie igiełka lodu z sąsiedniej komórki. Dlatego drzewa osłabione chorobą lub uszkodzone mechanicznie zimą są bardziej uszkadzane przez mróz niż zdrowe i w tzw. „dobrej kondycji”.
Wytrzymałość pąka na mróz jest cechą indywidualną, tzn. że na tym samym drzewie są pąki, które przy takich samych mrozach zimą przetrzymują lub giną. W pąkach wielokwiatowych, ginie czasami tylko jeden kwiat, drugi zaś przeżywa i rozwija się normalnie. Po surowej zimie regeneracja uszkodzonych drzew i pąków kwiatowych jest opóźniona, gdyż najpierw muszą być odbudowane (o ile to możliwe), naczynia i tkanki odpowiedzialne za transport wody i składników pokarmowych. Uszkodzone organy najpierw wykorzystują najbliżej położone zapasy. Jeśli transport wody i składników pokarmowych nie zostanie odbudowany, drzewo więdnie, zasycha i ginie. Trwa to nawet kilkanaście tygodni. Jak możemy wtedy pomóc? Przede wszystkim zadbać, aby w sadzie nie było deficytu wody, a gdzie to możliwe stosować dolistne nawożenie wieloskładnikowymi nawozami. Opóźnione cięcie i ewentualne szczepienie mostowe także sprzyja lepszej regeneracji uszkodzeń mrozowych.
Pod koniec lutego, niezależnie od panujących warunków otoczenia i upływu okresu głębokiego spoczynku w tkankach drzew i krzewów rozpoczynają się gwałtowne procesy utraty odporności na mróz. Wraz z ruszeniem wegetacji, odporność ta obniża się aż do najniższej po kwitnieniu drzew (tab. 2). Przyjmuje się, że dla optymalnego plonowania drzew powinno być zapłodnionych co najmniej 10% kwiatów drzew ziarnkowych oraz 40% pestkowych (o czym wspominaliśmy powyżej). Z danych w tabeli wynika, że w okresie najniższej odporności na mróz (fazy: kwitnienia i zawiązków), kwiaty drzew pestkowych mają nieco wyższą wytrzymałość na mróz niż ziarnkowych. Natomiast drzewa pestkowe kwitną wcześniej. a więc ryzyko uszkodzenia przez przymrozki jest większe. Jednak przymrozki do -5°C dają większe szanse uratowania od uszkodzeń mrozowych 10% kwiatów drzew ziarnkowych niż 40% pestkowych niezbędnych do dobrego owocowania.
Tab. 2. Wytrzymałość na mróz różnych gatunków drzew owocowych w czasie kwitnienia.
Dlatego też po silnych przymrozkach, koniecznie należy wykonać testy kontrolne, które umożliwią określić skalę uszkodzeń, a ich wyniki zadecydują, co dalej należy robić w sadzie. W naszych warunkach klimatycznych wiosenne ryzyko uszkodzeń mrozowych pąków kwiatowych rozpoczyna się na przełomie lutego i marca, gdy w pąkach ruszają procesy utraty najwyższej odporności na mróz. Nie ma żadnej metody, która chroni wówczas pąki kwiatowe przed nawrotem groźnej dla nich temperatury. W krajach o intensywnej produkcji sadowniczej, wykorzystuje się do tego wczesnowiosenne zamgławianie sadów. Mgła ochładza pąki kwiatowe i wstrzymuje procesy ruszenia wegetacji. Z obserwacji prowadzonych w Stacji w Przybrodzie, na drzewach objętych wieloletnim doświadczeniem nawozowym wynika, że rośliny przenawożone azotem lub na poletkach o zbyt długim sezonie nawadniania, rozpoczynają wcześniej wegetację i są obarczone większym ryzykiem wczesnowiosennego uszkodzenia pąków przez przymrozki. W literaturze rosyjskiej, można spotkać zalecenia ochrony topniejącego pod drzewami śniegu, np. przez ściółkowanie, aby opóźnić ruszenie wegetacji. Zalecenie takie w Polsce nie ma większego znaczenia w praktyce (może w małych ogrodach przydomowych). Potwierdza jednak celowość dążenia do opóźnienia ruszenia okresu wegetacji. Teoretycznie większa możliwość ochrony drzew owocowych przed wiosennymi przymrozkami rozpoczyna się wraz z pojawieniem się liści. Na świecie najczęściej stosuje się względnie skuteczną metodę – deszczowanie drzew. Należy podkreślić, że na początku kwitnienia zarówno kwiaty jabłoni jak i brzoskwini wytrzymują temperaturę do -3,9°C (tab. 2). Między temperaturą, która zabija 10% i 90% kwiatów u jabłoni różnica wynosi 1,6°C, natomiast u brzoskwini tylko 0,6°C (tab. 2). Dane te obrazują skalę trudności, jaką ma pokonać sadownik, aby skutecznie ochronić kwitnące drzewa czy krzewy przed uszkodzeniami przez wiosenne przymrozki. Wrażliwość części kwiatów na działanie mrozu też się zmienia, nawet w okresie kwitnienia. Wzrasta ona na krótko w pełni kwitnienia, po fazie różowego pąka prawdopodobnie po otwarciu się kwiatów. Wskutek silnego ubytku wody, wzrasta sucha masa części kwiatu i podwyższa się wytrzymałość na mróz. Po kilku dniach, odporność kwiatów ponownie się obniża do poziomu różowego pąka. W kwiecie najbardziej wrażliwa na uszkodzenia mrozowe jest zalążnia. Wytrzymuje ona bez uszkodzeń temperaturę ok. -3°C. Pylniki natomiast temperaturę do -4°C, a liście wokół kwiatów do -5°C. Dlatego też przy testowaniu pąk kroimy podłużnie i za zdrowy uznajemy tylko ten, w którym nieuszkodzona jest zalążnia. Najbardziej podatne na mróz są zawiązki owoców, im młodsze, tym bardziej wrażliwe. Spostrzeżenie to ma duże znaczenie dla sadowników, którzy stosują różne metody ochrony kwitnących drzew. Nie należy zaniedbywać zabiegów ochronny przed przymrozkami po przekwitnięciu drzew. Bo zawiązki owoców są bardziej wrażliwe na mróz niż otwarte kwiaty.
Stosowane na świecie metody ochrony przed przymrozkami można podzielić na dwie grupy: pasywnej oraz aktywnej ochrony roślin przed przymrozkami.
Metody pasywne: wybór właściwej wystawy (skłonu) pola pod zakładany sad; unikanie zastoisk mrozowych; odpowiedni dobór gatunku i odmian, których kwitnienie nie jest zagrożone przez przymrozki; nie stosowanie zabiegów sanitarno-agrotechnicznych przyśpieszających wegetację. W wielu krajach do walki z przymrozkami poleca się również niszczenie źródeł gwałtownego wyparowania (utraty) ciepła z sadu. A więc można stosować niskie koszenie murawy lub wypalanie części zielonych na powierzchni gleby szybko działającymi herbicydami, na krótko przed wystąpieniem przymrozku. Do tej grupy metod zaliczane jest również zakładanie wiatrołomów, zabezpieczających przed adwekcyjnym spływem chłodnych mas powietrza do sadu w okresie ochłodzenia. Właściwie dobrane i wykorzystane w praktyce metody pasywnej ochrony przed przymrozkami są najtańsze i w wielu przypadkach najskuteczniejsze. by zabezpieczyć drzewa w okresie kwitnienia przed stratami mrozowymi. Jeśli metody pasywne nie zabezpieczają w pełni sadu przed uszkodzeniami przez wiosenne przymrozki, wspomagamy je metodami aktywnej ochrony, do których zaliczamy: zmętnianie powietrza (zadymia-nie); zamgławianie lub deszczowanie; ogrzewanie sadu ropą lub gazem butan-propan; mieszanie powietrza nad sadem i między drzewami (wiatromaszyny); łączenie metod ogrzewania i mieszania powietrza; opryskiwanie substancjami organiczno-mineralnymi (podwyższają odporność kwiatów na przymrozek). Najbardziej skutecznymi metodami ochrony są: deszczowanie drzew w czasie przymrozku lub różne pochodne tej metody jak zamgławianie wodą, nawadnianie podkoronowe, deszczowanie wczesno-wiosenne opóźniające wegetację i kwitnienie drzew oraz zalewanie sadu wodą. Ponadto ogrzewanie sadu przez spalanie ropy, gazu butan-propan lub zawieszone promienniki; mieszanie powietrza nad sadem przez tzw. wiatromaszyny albo przelot nad obiektem ochrony w określonej częstotliwości helikoptera: łączenie metod ogrzewania gazem butan-propan i mieszanie powietrza. Nie zaleca się lub bardzo sporadycznie zadymiania. Ponieważ jest zagrożeniem dla środowiska, niebezpieczeństwem dla ruchu kołowego na głównych ciągach transportowych lub w okolicach lotnisk. Są też trudności w dobraniu właściwych materiałów dymotwórczych akceptowanych przez ekologów. Można natomiast, w określonych warunkach, spalać sztucznie przygotowane brykiety lub pojemniki z materiałami dymotwórczymi. Z literatury wynika, że w Europie stosowane jest przede wszystkim deszczowanie sadu, na drugiej półkuli — mieszanie powietrza nad sadem lub ogrzewanie sadu połączone z mieszaniem powietrza nad koronami drzew. Nie ma jednak uniwersalnej metody, która gwarantuje skuteczną ochronę kwiatów przed uszkodzeniami przez wiosenne przymrozki. Dla każdego rejonu upraw sadowniczych należy dobrać najskuteczniejsze metody, sprawdzone w określonym mikroklimacie. Trudności w doborze najmniej zawodnej metody walki z przymrozkami polegają przede wszystkim na niskiej wytrzymałości na ujemną temperaturę zalążni, pylników i znamienia kwiatów oraz bardzo małej różnicy w temperaturze, która uszkadza 10% i 90% kwiatów. Oznacza to, że przymrozek -6°C może zniszczyć każdy plon. Te niewielkie różnice temperatury, która niszczy 10 albo 90% kwiatów, pozwalają również uratować plon, a tym samym dochód już przy niewielkim (nawet 1-2°C) wzroście temperatury wokół kwiatów. Dlatego nawet najbardziej zawodna metoda jaką jest zadymianie sadu stwarza szansę ochrony kwiatów przed przymrozkami. Mieszanie powietrza nad sadem – metoda skuteczna tylko w rejonach, gdzie występuje zjawisko „inwersji temperatury” (tzn. w okresie przedwiośnia i wczesnej wio-sny najniższe warstwy powietrza są chłodniejsze niż warstwy wyższe). Ustawione w sadzie, na co najmniej 10 m wysokości masztach, wentyla-tory mieszają powietrze, ściągając w dół jego cieplejsze warstwy, nie pozwalają na spadek temperatury poniżej śmiertelnej dla kwiatów. W rejonach, gdzie nie występuje zjawisko inwersji temperatury, metoda ta nie ma zastosowania. Dlatego w Europie, w tym i w Polsce, nie jest spotykana. Ogrzewanie sadu przez spalanie ropy lub gazu butan-propan – stosowane jest w rejonach, gdzie ten rodzaj paliwa jest tani. Obecnie w sadach nie spala się ropy ze względu na jej cenę i zanieczyszczenie środowiska. W USA, Meksyku, częściowo w Szwajcarii i niektórych krajach afrykańskich stosuje się ogrzewanie sadów gazem butan-propan. Dla zwiększenia skuteczności ogrzewania łączy się spalanie gazu z mieszaniem powietrza nad sadem. Metoda ta jest bardzo skuteczna, prawie niezawodna, ale kosztowna. Do prawidłowego funkcjonowania systemu potrzebna jest instalacja: pojemnik na gaz butan-propan umieszczony na obrzeżu sadu, instalacja rozprowadzająca, piece do spalania gazu, a przy metodzie łączonej – wiatraki (1 na 4-5 ha sadu). W Europie, ze względu na ceny paliwa, metoda ta też nie jest stosowana. Deszczowanie drzew (zamgławianie) – było początkowo stosowane tylko w Europie. Współtwórcą tej metody była Polka, dr Irena Modlibowska, pracująca w East Malling, w Anglii. Obecnie na mniejszą lub większą skalę metoda ta stosowana jest prawie na całym świecie. Uważana jest za najtańszą, a przy prawidłowym wykonaniu prawie niezawodną do ochrony kwitnących drzew i krzewów przed uszkodzeniami przymrozkowymi. Polega ona na deszczowaniu kwitnących roślin, ciągłym, równomiernym, rozbitym na drobne krople strumieniem wody, która opada na kwiaty, pokrywa je cienką warstwą i zamarza. W czasie zamarzania z wody wydziela się ciepło. Napotyka ono przy rozchodzeniu się na większy opór powietrza w otaczającej atmosferze niż w kierunku pąka, kwiatu i łodygi. Dlatego nie ulatuje, lecz ogrzewa „schowane” pod lodem generatywne części rośliny, chroniąc je przed przemarznięciem. Kwiaty są więc chronione nie przez warstwę lodu, lecz ciepło wydzielane przez marznącą wodę. Ważne jest, by woda była regularnie, bez przerwy podawana na chronione pąki, kwiaty czy zawiązki. Im większy mróz, tym więcej wody powinno być podawane na drzewo. Prawidłowo prowadzone deszczowanie pozwala ochronić kwiaty drzew przed przymrozkami od -6°C do -8°C. Zastosowanie tej metody powinno być jednak poprzedzone dokładnymi badaniami warunków mikroklimatycznych regionu, uwzględniać specyfikę sieci nawadniającej i zapewniać bezawaryjne działanie całego systemu. Jest to warunek skutecznej ochrony przed przymrozkami. Wszelkie zakłócenia w prawidłowym funkcjonowaniu systemu narażają bowiem sadownika na wyższe straty w porównaniu do roślin niedeszczowanych. Aby system mógł pracować niezawodnie, należy mu zapewnić źródło czystej wody, o dużej wydajności lub połączenie ze zbiornikiem awaryjnym. Powinien być też wyposażony w agregat ssąco-tłoczący połączony z systemem rozprowadzającym wodę oraz drobnokropliste zraszacze z kołpakami. które zabezpieczają sprężyny poruszające pulsatory przed zamarznięciem. Warto też mieć własny agregat prądotwórczy. który przejmuje zasilanie agregatu ssąco-tłoczącego w czasie wyłączenia prądu. Deszczować należy przede wszystkim sady zlokalizowane na terenach zapewniających szybkie odprowadzenie nagromadzonej wody (pola zdrenowane, sady nawet na niewielkich skłonach lub lekkie. przepuszczalne gleby). Drzewa o płytkim systemie korzeniowym powinny być zabezpieczone podporami lub prowadzone przy rusztowaniach, gdyż po kilkudniowym deszczowaniu mogą się przewracać. Sad z instalacją do ponadkoronowego deszczowania należy odpowiednio ciąć, gdyż szeroko prowadzone korony pod ciężarem lodu często się rozłamują, a zbyt długie konary łamią. Instalacje tego typu można dodatkowo wykorzystać w okresie wegetacji do nawadniania sadu. Coraz więcej jest też publikacji dotyczących ochrony kwitnących drzew i krzewów owocowych przed skutkami przymrozków przez opryskiwanie ich substancjami organiczno-mineralnymi. Preparaty te poprawiają wytrzymałość kwiatów na mróz przez zmiany metabolizmu wewnątrzkomórkowego. Najczęściej każdy rejon intensywnej produkcji sadowniczej ma swój zalecany preparat. Dotychczas jednak nie znaleziono substancji, która zapewniałaby zadowalające i powtarzalne wyniki. Wciąż pojawiają się nowe preparaty, w początkowej fazie badań przynoszą zadowalające i obiecujące wyniki, ale praktyka ich skuteczność szybko weryfikuje i to nie zawsze pozytywnie. Stosowanie „obiecujących” preparatów ciągle powraca, gdyż byłaby to najtańsza i prosta w wykonaniu metoda ochrony przed przymrozkami.
Ważne jest by po wystąpieniu przymrozku wspomagać roślinę w walce ze stresem zapewniając jej optymalne nawożenie makro- i mikroelementowe oraz aby zapewnić jej ochronę przed chorobami spowodowanymi uszkodzeniami mrozowymi.
Artykuł opracowany na podstawie: Sad Nowoczesny nr 5/2004 „Mechanizmy i konsekwencje uszkodzeń mrozowych pąków kwiatowych”, 5/2005 „Metody ochrony przed przymrozkami”, 4/2006 „Przymrozki – przyczyny powstawania i zakresy uszkodzeń kwitnących drzew owocowych” autor: prof. dr hab. Tadeusz Hołubowicz, tabele pochodzą z ww. czasopism, zdjęcia: Anna Niezgoda.
Przymrozki idą dlatego trzeba się przygotować, zabezpieczyć wszystkie rośliny, jak i budynki.
OdpowiedzUsuń