Товары для сравнения
Корзина с товарами
Обратная связь
Наверх
Обратная связь
Я согласен на обработку персональных данных
Отправить
Центр прогрессивного растениеводства

Введите, например, Светильник TNeon 2*55W

Товаров в корзине:
0
Сумма:
0

Как температура воздуха влияет на растения?

12.04.2023 Автор: RastOk Hydroponics

Права: RastOk Hydroponics

Температура является ключевым фактором роста и развития растений.

Наряду со светом, углекислым газом, влажностью воздуха, водой и питательными веществами температура влияет на рост растений и, в конечном счете, на урожайность. Все эти факторы должны присутствовать в сбалансированном виде. Воздействие температуры 🔥 на растение бывает как кратковременным, так и долговременным.

Растения в теплице

Не случайно было проведено множество исследований для определения подходящих температурных стратегий, применяемых к производству функциональных теплиц. Однако оптимальная температура для растения зависит от ряда факторов. Реакция растения на температуру окружающей атмосферы зависит от стадии развития, на которой находится растение, имеющее своеобразные биологические часы, определяющие его чувствительность к температуре.

Различия между температурой окружающей среды и температурой растения

Большинство биологических процессов ускоряются при более высоких температурах, и это может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Например, более быстрый рост или плодоношение в большинстве случаев имеет преимущества. Однако возникающее в результате чрезмерное дыхание от повышенной температуры имеет негативные последствия, поскольку это означает, что для развития плода остается меньше энергии, и плоды будут меньше по размеру. Последствия бывают краткосрочные и долгосрочные. Сбалансированное усваивание элементов питания растением, например, определяется температурой и имеет немедленный эффект. С другой стороны, индукция цветения определяется климатом в течение гораздо более длительного периода.

Движение воды из листа в атмосферу

Мы можем вспомнить метафору дорожного движения. Устьица - это выходы, которые позволяют транспорту выезжать с шоссе. Когда на выездах много машин, выезжающим приходится притормаживать и возникают очереди. Когда машин меньше, поток транспорта может ускориться. То же самое происходит с молекулами в воздухе и с молекулами водяного пара в воздухе. Если концентрация вокруг устьиц (выходов) выше, молекулы могут выходить из устьиц менее быстро, создавая скопления. Это то, что происходит, когда дефицит давления пара высок. Это означает, что растению тяжело остывать, и это приводит к стрессу.

Температура растения и температура воздуха не совпадают, потому что растения способны охлаждаться за счет испарения и согреваться за счет излучения. Растения стремятся достичь своей оптимальной температуры, и в этом процессе важен баланс между температурой воздуха, относительной влажностью и светом. Если уровень освещенности высокий, растение будет перегреваться, что приведет к разнице между температурой растения и температурой воздуха. Чтобы охладиться, скорость транспирации растения должна увеличиться. Как и в случае с температурой, скорость транспирации зависит от условий окружающей среды, таких как освещенность, уровень атмосферного CO2 и относительная влажность, а также от видов растений.

Растения состоят из разных частей, которые по-разному реагируют на температуру. Температура плодов тесно связана с температурой воздуха; при повышении температуры воздуха повышается и температура плодов, и наоборот. Однако температура фруктов колеблется меньше, чем температура воздуха, а также требуется больше времени (обычно на пару часов) для повышения или понижения по сравнению с температурой воздуха. С другой стороны, температура цветов выше температуры воздуха или температуры листьев, а лепестки испаряются с гораздо меньшей скоростью, чем листья. Температура растения в верхней части полога испытывает большие колебания, чем в нижней части полога.

Дефицит давления пара

Относительная влажность окружающей среды зависит от температуры и скорости ветра. Более высокие температуры обычно приводят к увеличению потоотделения. Отчасти это связано с тем, что молекулы движутся быстрее, но горячий воздух также может содержать больше водяного пара. Когда нет движения воздуха, воздух вокруг листьев насыщается водяным паром, замедляя процесс испарения. Если воздух насыщается водой, слой воды конденсируется как на листьях, так и вокруг них, создавая благоприятную среду для патогенов, которые могут атаковать растение. 

тахометр

Дефицит водяного пара (далее ДВП) можно сравнить с одометром автомобиля. Если обороты двигателя увеличиваются, стрелка одометра поворачивается и входит в красную зону. Это приводит к повреждению двигателя только в том случае, если автомобиль продолжает двигаться в таком режиме в течение длительного периода времени. То же самое происходит и с растениями: когда ДВП остается очень высоким в течение длительного периода времени, на следующую ночь растение не сможет восстановиться и получит необратимые повреждения (сожженные листья или лепестки).

Разница между количеством водяного пара в воздухе и точкой насыщения называется дефицитом водяного пара (далее ДВП). Чем выше уровень ДВП, тем больше растение может выделять воды посредством транспирации. Однако, если ДВП слишком высок, растение может испытывать стресс, потому что оно не может восполнить количество воды, которое оно теряет в результате транспирации. Это не вызывает никаких проблем в краткосрочной перспективе — растение на следующую ночь поглощает достаточно воды, чтобы восстановиться. Но если ДВП остается повышенным в течение длительного времени, растение не может восстановиться на следующую ночь из-за необратимых повреждений, таких как сожженные листья 🍂 или лепестки.

Измерение толщины листа дает визуальное представление о восстановительном потенциале растения. На самом деле листья истончаются в течение дня, потому что теряют воду через транспирацию, но если ночью лист тоньше, чем накануне, это означает, что растение не смогло восстановиться. Таким образом, у нас может возникнуть соблазн поддерживать низкий уровень ДВП, чтобы избежать повреждений, но в этих условиях растение не стимулируется к росту и активности, что может иметь негативные последствия, когда растение сталкивается со стрессовыми ситуациями.
В общем, сравнение можно провести с одометром автомобиля. По мере увеличения оборотов двигателя стрелка одометра поднимается вверх, пока не достигнет красной зоны. Это приводит к повреждению двигателя только в том случае, если стрелка остается в красной зоне слишком долго. Для большинства установок ДВП должен находиться в пределах от 0.45 до 1.25 выраженных в кПа (кПа — единица давления) с оптимальным уровнем около 0.85 кПа. ДВП следует более или менее той же схеме, что и уровни облучения в окружающей среде; утром повышается, когда начинает светить солнце, достигая пика в полдень, а затем снова постепенно уменьшаясь, начиная с полудня. Чтобы рассчитать ДВП, вам сначала нужно знать температуру воздуха, температуру растения и относительную влажность.

Облака

Большая часть воды в атмосфере присутствует в виде водяного пара. Водяной пар невидим, но мы можем заметить его присутствие в зависимости от того, чувствуем ли мы его на себе (в летний зной и повышенную влажность это сильно ощущается, более высокая влажность заставляет нас чувствовать себя липкими). На видимость также влияет количество водяного пара в воздухе. Облака видны, потому что содержащийся в них водяной пар охлаждается в точке, где молекулы воды начинают конденсироваться и образовывать в воздухе маленькие капельки воды или даже кристаллы льда, которые мы воспринимаем как облака.

Устьица

Растения способны регулировать процесс транспирации и охлаждения с помощью специализированных органов, называемых устьицами.

👉 Устьица — это специализированные клетки листьев, которые могут открываться или закрываться, ограничивая выделение количества водяного пара 👈.

Чем выше температура, тем более открытые устьица. Трудно измерить открытие устьиц, поэтому для оценки можно использовать ДВП. Когда устьица открываются, больше газа может проникать в листья и выходить из них.

Факторы окружающей среды влияют на то, как быстро происходит этот процесс (называемый устьичной проводимостью). Например, более высокая относительная влажность приводит к более быстрой проводимости, в то время как более высокие уровни CO 2 снижают скорость устьичной проводимости. Но проводимость также определяется факторами, отличными от факторов окружающей среды, такими как гормоны растений и цвет света (длина волны), который получает растение. Гормон растений, абсцизовая кислота, регулирует концентрацию ионов в устьицах и определяет очень быстрое открывание устьиц всего за несколько минут. Свет с более короткими длинами волн (около 400-500 нанометров (нм)), то есть синий свет, заставляет устьица открываться шире, чем свет с более длинными волнами (около 700 нм).

Устьица

Это цветная сканирующая электронная микрофотография (СЭМ) нижней поверхности листа садовой розы, показывающая открытое устьица. Стома представляет собой крошечную пору, ограниченную двумя замыкающими клетками почковидной формы. Когда поры открываются, они позволяют газам входить и выходить, что необходимо для фотосинтеза. Поры закрываются ночью или во время засушливых периодов, чтобы предотвратить потерю воды.

Оптимальная температура днем и ночью

Днём и ночью в растении происходят разные процессы, соответственно меняются и оптимальные температуры для растения. Транспортировка сахаров происходит в основном ночью и особенно в самые жаркие части растения. Листья остывают быстрее, чем плоды и цветы, и поэтому большая часть доступной энергии уходит на эти части растения, которым энергия нужна для роста и развития.

Оптимальные сочетания дневных и ночных температур изучались в первой в мире теплице с кондиционированием воздуха, фитотроне, в Калифорнийском технологическом институте в 1949 г. Эксперименты показали, что растения томатов вырастали более высокими при сочетании повышенной температуры в часы светового периода и более низкая температура в темное время суток, а не когда температура поддерживается постоянной. Эта способность растений различать колебания температуры между днем и ночью называется термопериодизмом и влияет на цветение, плодоношение и рост.

Количество сахара, транспортируемого в растущую ткань, где энергия необходима для обеспечения более высокого уровня дыхания, может быть ограничено при более высоких ночных температурах, и, следовательно, рост также может быть ограничен. Также было обнаружено, что удлинение стебля происходит при сочетании высоких дневных и низких ночных температур. Низкая ночная температура улучшает водный баланс растения, что является основной причиной большей вытянутости стебля. Таким образом, температуру можно использовать как инструмент регулирования роста растений, но низкие ночные температуры также могут экономить энергию. Термин термоморфогенез используется для описания последствий термопериода на морфологии растения.

садовый термометр

Оптимальная температура воздуха зависит также от интенсивности света и количества углекислого газа в воздухе. Растения функционируют подобно хладнокровным животным, поскольку их метаболизм и скорость фотосинтеза увеличиваются в зависимости от температуры окружающего воздуха. При очень низких температурах (уровень зависит от сорта растения) фотосинтез почти не происходит, сколько бы света ни было. Скорость фотосинтеза увеличивается с повышением температуры воздуха. Когда свет и температура находятся в равновесии, определяющим фактором будет уровень CO2 в окружающей среде. Если достаточно СО2, скорость фотосинтеза увеличивается с повышением температуры, хотя другие факторы, такие как фермент RuBisCo, также вносят свой вклад.
RuBisCo играет жизненно важную роль в фотосинтезе. В некоторых случаях происходит процесс, известный как фотодыхание — это происходит, когда RuBisCo связывается с кислородом, а не с углекислым газом, как это происходит при обычном фотосинтезе. Уровень CO2 и оптимальная температура будут ниже при низком уровне освещения, чем при высоком, а ферментативная активность также будет увеличиваться при более высоких температурах.

Падение температуры и интегрирование (DIF)

Концепция DIF касается взаимосвязи между дневными и ночными температурами. Влияние чередующихся дневных температур на рост длины стебля растений зависит от разницы (DIF) между дневными и ночными температурами (которая рассчитывается путем вычитания ночных температур из дневных температур), а не от отдельных и независимых реакций на дневные и ночные температуры. Другими словами, эта разница температур имеет решающее значение, как и то, что выше: ночная температура или дневная температура.

DIF сильно влияет не на рост листвы, а на рост секций стебля (расстояние между междоузлиями). Растения, выращенные с положительным DIF выше, чем растения выращенные с нулевым DIF, в то время как растения, выращенные с нулевым DIF, выше и имеют более длинные междоузлия, чем растения, выращенные с отрицательным DIF. Другие важные морфогенетические ответы на отрицательный DIF (т.е. когда дневная температура ниже ночной) включают цветочные стебли, цветоносы, листья и более короткие черешки.

растения в тумане

Различия в удлинении междоузлий и расширении листа являются результатом различий в процессе удлинения и/или деления клеток. Когда DIF отрицателен, оба этих процесса ингибируются, и это может быть результатом снижения активности гиббереллина в субапикальной меристеме (ткань растения, ответственная за рост).

Гиббереллин — растительный гормон, стимулирующий рост растений.

DIF больше влияет на удлинение стебля в период быстрого роста, поэтому сеянцы более чувствительны, чем взрослые растения, к перепадам дневных и ночных температур. Следовательно, отрицательный DIF на ранней стадии удлинения стебля важен для ограничения высоты растения.
Удлинение стебля также может быть вызвано кратковременным понижением температуры (около двух часов) в течение суточного 24-часового цикла выращивания, обычно при первых лучах солнца или незадолго до него, но в темное время суток. Реактивность на изменение температуры проявляется сильнее в первые часы света у растений длинного, короткого и нейтрального дня; поэтому падение температуры в течение последних двух часов ночи влияет на высоту растения. Обычно это легко сделать в теплицах осенью в холодном климате из-за естественно низких ночных температур.

Изменение чувствительности удлинения стебля к температуре днем и ночью может контролироваться эндогенной скоростью роста. В 1994 году у Chrysanthemum была выявлена циркадная скорость роста (длительностью около 24 часов). Удлинение стебля растения не является постоянным в течение 24-часового цикла света и темноты. Как длиннодневные, так и короткодневные растения, выращенные в условиях искусственного света, ночью вытягиваются быстрее, чем днем. Для цветения орхидеям нужен период низких ночных температур.

Температурная интеграция — это стратегия, используемая производителями. Определяются минимальная и максимальная температура для урожая, и температура может варьироваться, пока средняя температура поддерживается в течение более длительного периода. Эта стратегия максимально использует природное тепло.

Температура воздуха является основным фактором окружающей среды, влияющим на скорость развития и роста растения. Однако температура воздуха никогда не является изолированным фактором. Каждый фактор роста растения связан со всеми остальными факторами, и задача состоит в том, чтобы найти слабое звено в этой цепи. В этой статье проанализированы многие из факторов, но есть и другие важные факторы, такие как водный баланс и, следовательно, косвенно транспирация. Все, что происходит или будет происходить в оранжереях, происходит при первой точке контроля температуры воздуха; достижение этого является первым шагом на долгом пути к получению превосходных урожаев.

С уважением, ваш RastOk.