Zapobieganie uszkodzeniom wywoływanym przez przymrozki wiosenne w szkółkach
Przymrozkiem w odróżnieniu od mrozu określamy spadki temperatury poniżej 0 °C w okresie wegetacji roślin. Meteorolodzy określają okres wegetacji od chwili gdy średnia dobowa kolejnych 3 dni wynosi powyżej 5 °C, ogrodnicy okres wegetacji określają od chwili ruszenia wzrostu i rozwoju roślin. Przymrozki ze względu na okres występowania dzielimy na przymrozki wiosenne (nazywane także późnymi) i przymrozki jesienne (nazywane wczesnymi). Zależnie od sposobu powstawania przymrozki dzielimy na przymrozki radiacyjne (wynikające z wypromieniowania ciepła z powierzchni gleby nocą) i na przymrozki adwekcyjne (spowodowane napływem zimnych mas powietrza). Mogą występować przymrozki mieszane powodowane napływem zimnych mas powietrza i dodatkowo pogłębiane radiacją ciepła podczas bezchmurnych nocy.
W Polsce najgroźniejsze są wiosenne przymrozki radiacyjne i mieszane, występujące w miesiącach maj a niekiedy nawet czerwiec tj. wtedy gdy rośliny w szkółkach są w pełni wzrostu. Rośliny w pełni rosnące mają tkanki silnie uwodnione i nie są w stanie szybko wytworzyć mechanizmów obronnych, chroniące je przed ochłodzeniem poniżej -2,0 do -2,5 °C. Przechłodzenie poniżej temperatury krytycznej prowadzi do wytworzenia lodu w przestrzeniach międzykomórkowych i bardzo szybko do zamarzania treści komórkowej co jest dla komórki zabójcze. Temperatura krytyczna zależy od wielu czynników, przede wszystkim od fenologicznego i fizjologicznego stanu roślin, odżywienia, długości trwania mrozu lub szybkości spadku temperatury. Szybkość spadku temperatury i głębokość spadku zależą od warunków atmosferycznych zwykle od możliwości wypromieniowania ciepła, zachmurzenia, ruchu powietrza i bardzo ważne od wilgotności względnej powietrza (RH). Ze względu na wpływ czynników wewnętrznych i zewnętrznych temperatury krytyczne nie są stałe dla taksonu czy nawet fazy wzrostowej. Przy użyciu metody zraszania jako chroniącej rośliny przed przymrozkiem należy uwzględnić efekt uderzenia kropli o części roślin, który znosi w roślinie stan soku komórkowego przechłodzonego (dla większości komórek temperatura krytyczna pod zraszaniem wynosi -0,5 do – 1,0°C
Mechanizmy obronne roślin przed przymrozkiem poprzedzanym ciepłym okresem w którym obserwujemy szybki wzrost rośliny są bardzo niewielkie. Możemy przygotować rośliny do przymrozku poprzez hartowanie ich niską temperaturą (poniżej 0 °C) lub poprzez suszę ale wiąże się to z co najmniej kilkudniowym zahamowaniem wzrostu na którym szkółkarzowi wiosną szczególnie zależy. Należy zaznaczyć, że istnieją małe różnice we wrażliwości taksonów na przymrozki wiosenne. Oczywiście gdy analizujemy świeżo wytworzone części roślin, niezależnie czy organy wegetatywne czy generatywne. Starsze pędy nawet kilkutygodniowe są odporniejsze, aniżeli młode przyrosty i kwiaty, jednakże uszkodzenia młodych części odczuwamy bardzo boleśnie. Roślina przycięta w celu odnowienia traci możliwość wytworzenia dobrych wymiarów a szkółkarz obciążony jest dodatkową pracą. Jeżeli stracimy pąki kwiatowe, tracimy na atrakcyjności produktu. Hartowanie poprzedzające przymrozek indukuje wytwarzanie specyficznych białek chroniących (dehydrynowych), tworzenie związków przeciwutleniających czy tworzenie kwasu abscyzynowego. Reakcje roślinne mogą jednak nie wystarczyć dla przejścia silnego chłodu dlatego szkółkarz jak każdy ogrodnik sięga po metody zapobiegania uszkodzeniom powodowanym przez przymrozki.
Do tzw. pasywnych metod ochrony przed przymrozkami należy wiele działań które wpływają na spadki temperatury i odporność roślin. Do nich można wymienić:
Wybór terenu. W obniżeniach, w tak zwanych zastoiskach mrozowych, dochodzi do silnych spadków temperatury podczas przymrozków radiacyjnych, dlatego unikamy sadzenia tam podkładek, gdyż oczka wiosną często przemarzają nawet po przeżyciu zimy pod śniegiem. Na kontenerowni na takie miejsca powinniśmy ustawiać doniczki najpóźniej, po minięciu okresu występowania przymrozków radiacyjnych.
Osłony przeciwwiatrowe. Ruch powietrza wzmaga parowanie roślin i przyspiesza ich ochładzanie. Nawet w okresie typowego przymrozku radiacyjnego nieznaczny ruch powietrza często decyduje z której strony nowe pędy przemarzną. Warto zadbać o osłony naturalne lub sztuczne podobnie jak w walce przed mrozem.
Odpowiednio opóźnione terminy wystawiania roślin na kontenerownię, opóźnione terminy wysiewu nasion, sadzenia szczepów i podkładek. Nie jest to proste. Późne wystawienie roślin to krótszy czas ich wzrostu i gorsze efekty końcowe. Nasiona najlepiej siać w glebę o temperaturze stratyfikacji (większy % wschodzi chociaż bardzo długo kiełkują). Zaszczepione podkładki, jeżeli je kalusujemy to lepiej sadzić do szkółki polowej po okresie ryzyka przymrozkowego (kalus łatwo marznie), jeżeli sadzimy wczesną wiosną to lepiej nie przeprowadzać zabiegu kalusowania (który jest jednak zabiegiem korzystnym dla zrastania szczepów)
Uprawa roślin odpornych na przymrozki. Jak już wspominałem w okresie intensywnego wzrostu różnice pomiędzy taksonami są niewielkie, natomiast w początkowych fazach fenologicznych wiosną różnice są znaczne. Dlatego na stanowiskach bardziej narażonych na przymrozki warto przeznaczać rośliny później się rozwijające.
Przy zaangażowaniu aktywnych metod ochrony należy zawsze uwzględniać metody pasywne jako pomocne a nawet decydujące o przeżyciu rośliny podczas przymrozków. Najważniejszą metodą ochrony przed przymrozkami możliwą do zastosowania w szkółkach jest zraszanie roślin podczas przymrozku. Metoda ta przewyższa skutecznością inne metody takie jak zadymianie (zagęszczanie powietrza), ogrzewanie czy mieszanie powietrza. Jest znana od 1953 roku w zastosowaniu dla winorośli, ziemniaka, truskawek czy chryzantem. Ma wiele zalet ale także wady. Nieprecyzyjne stosowanie metody zraszania może prowadzić do katastrofalnych skutków.
Zasadą metody ochrony roślin przez zraszanie wodą jest wykorzystanie ciepła procesu zmiany stanu skupienia (krystalizacji, krzepnięcia) wody podczas którego uwalnia się energia w ilości c. 80 kcal/kg zamarzającej wody (340kJ/kg). Proces krzepnięcia wymaga odprowadzenia ciepła z krzepnącej substancji i ta energia wykorzystywana jest do miejscowego utrzymywania temperatury na poziomie około -0,5°C przy stałym zamarzaniu wody. Jeżeli nie ma dopływu wody, która będzie mogła zamarzać, temperatura chronionej rośliny szybko się obniża do temperatury otoczenia (zależnie od rośliny, temperatury zewnętrznej, oświetlenia, osiągana jest po 1 – 4 minutach). Stały dopływ wody przez okres trwania przymrozków jest bardzo ważny. Ważny jest także opad w jednostce czasu. Należy podać tyle wody, aby nie spływała z chronionej rośliny (wtedy woda zamarzająca ochrania ziemię a nie rośliny) ale tyle aby był ciągły proces zamarzania. W montowanych urządzeniach nie stosuje się dawki niższej niż 2-3,5mm/godz. przy obrocie zraszacza do 1 nim. Dla wyjaśnienia należy tu wspomnieć o tym, że ciepło pompowanej wody nie odgrywa większego znaczenia. Ciepło właściwe wody wynoszące 4,19 kJ/kg/°C jest niewielkie w porównaniu do ciepła zmiany stanu skupienia (340kJ/kg). Dlatego nie staramy się używać specjalnie ciepłej lub odstałej wody. Możemy używać wody pompowanej bezpośrednio z głębin pomimo, że jej temperatura zwykle nie przekracza 6 °C. Należy podkreślić, że odwrotny proces zmiany stanu skupienia jakiemu podlega woda podczas przymrozkom tj. parowanie wymaga dostarczenia dużej ilości energii (ciepło parowania wody wynosi 2257 kJ/kg), a proces parowania jest uzależniony od niedosytu wilgotności w powietrzu. Dlatego dawka wody jest uzależniona od wiatru i od wilgotności względnej powietrza. Im silniejszy wiatr i im bardziej suche powietrze tym większa ilość wody musi być dostarczona aby ochronić tkankę roślin. Aby metoda zraszania była rzeczywiście skuteczna należy spełnić kilka zasad jej stosowania. Podane niżej reguły odnoszą się do przymrozku -6,0°C i bezwietrznej pogody:
Zabezpieczyć zasoby wody na 3 następujące po sobie noce z 10 godzinnymi przymrozkami. (przeciętna dawka wody 3,2 mm/godz. →32 m3/ha/godz. Wymagany zasób wody na 10 ha szkółki → 10 x 32 x 30 = 9600 m3)
Najniższa wymagana dawka wody dla ochrony przed -6 °C wynosi;
- dla roślin niskich ( truskawki, fasola, siewki leśne) -1,5-2,0 mm/h
- drzewa -2,0 mm/h
-winorośl -2 -2,5 mm/h
Przeciętna dawka wody powinna być o co najmniej 30% wyższa niż wymagana minimalna dawka.
Ciśnienie robocze powinno być nie mniejsze niż 3,5-4,5 bar dla dyszy o średnicy 4,0 mm i 4,5 – 5,5 bar dla dyszy 4,5 mm.
Czas obrotu zraszacza powinien być nie dłuższy niż 1 min.
Przesunięcie dyszy zraszacza powinno być takie aby nie powstawały sektory nie zroszonej powierzchni.
Pewność pracy zraszaczy powinna być zapewniona do minimum -10°C
Dla pewności pracy należy zainstalować urządzenia pomiarowe na terenie chronionym do określenia temperatury pod zraszaniem i wilgotności. Termometr mokry dla określenia temperatury roślin lub urządzenia sterujące programowane mikroprocesorem. Poza terenem zraszania należy umieścić rejestrator temperatury, różę wiatrów i wiatromierz. Doskonały urządzeniem jest mini stacja meteorologiczna przydatna do określenia początku zraszania i jego zakończenia.
Sprawdzenie gotowości instalacji wiosną, przed przymrozkami, po puszczeniu wody do rur (samą instalację staramy się trzymać suchą)
Włączanie przy 0 °C termometru wilgotnego (temperatura roślin). Przy bardzo małej szybkości spadku temperatury można włączyć zraszanie przy -0,5 °C
Obserwacja powstawania lodu na różnych powierzchniach (szybach, karoserii samochodu) nie nadaje się do określenia momentu włączenia zraszania!
Nie można przerywać zraszania podczas przymrozku!
Wyłączyć wtedy, gdy suchy termometr na zewnątrz powierzchni zraszanej osiągnie 0 °C (przy wietrze do 1,5 m/sec a przy pochmurnej pogodzie, występowania cienia na roślinach lub wietrze większym od 1,5 m/sec wyłączyć dopiero gdy temperatura osiągnie na zewnątrz powierzchni chronionej +1 °C).
Aby ochrona przed przymrozkiem mogła być stosowana w szkółkach należy uwzględnić jeszcze kilka szczegółów specyficznych dla branży.
Zmiana zraszaczy. Zraszacze do ochrony przed przymrozkami mają stosunkowo małe dysze, wkładki siatkowe do lepszej dyspersji kropli i specjalne kołpaki chroniące urządzenia obracające przed przemarznięciem. System nawadniania zainstalowany w szkółkach jest przydatny bez innych przeróbek, jedynie ważne, aby pokrycie drobną kroplą było dokładne a zraszacze obracały się nie wolniej niż 1 min.
Po okresie przymrozkowym wracamy do normalnych zraszaczy 9lub wymieniamy dysze), gdyż podlewanie zraszaczami antyprzymrozkowymi trwa zbyt długo.
Do ochrony nie nadają się ramiona zraszające używane na nowoczesnych kontenerowniach i mnożarkach ze względu na zbyt duże przerwy w dostarczaniu wody.
Nie nadają się do użycia armatki wodne używane w szkółkach polowych –z tego samego powodu co wyżej.
Używanie opryskiwaczy do ochrony przed przymrozkami jest bezsensowne (często szkodliwe).
Dla ochrony roślin pod osłonami można użyć minizraszaczy stosowanych do podlewania roślin jednakże lepiej, gdy nie są to dysze z antykapaczami. Przy użyciu minizraszaczy pod osłonami można dawkować mniejsze dawki wody (najniższe wymagane) ponieważ nie ma wiatru i parowanie jest minimalne. Zasadą dla użycia minizraszaczy jak i zraszaczy pulsacyjnych sektorowych jest spuszczenie wody z rur doprowadzających do zraszaczy i bezwzględne włączanie systemu przy 0 °C (cienkie przewody doprowadzające wodę do zraszaczy łatwo zamarzają).
Użycie zraszania pod osłonami jest bardzo skuteczne dla ochrony roślin przed przymrozkiem ale nie nadaje się do ogrzewania folii dla osunięcia śniegu.
Metoda walki z przymrozkiem jest skuteczna ale zawodna wtedy gdy z jakiegoś powodu przerwiemy zraszanie przed ustąpieniem przymrozku. Rośliny uwodnione są wrażliwsze na spadki temperatury od suchych a parujące resztki wody w czasie przymrozku obniżają temperaturę rośliny i powietrza poniżej temperatury otoczenia. Błędem często spotykanym jest także przedwczesne wyłączanie zraszania.
Rośliny zraszane są nadmiernie uwodnione co nie wpływa dobrze na stan ich korzeni (szczególnie w szkółkach polowych) jednakże po kilku dniach dochodzą do siebie i procesy beztlenowe (prowadzące do powstawania nadmiernych ilości alkoholu etylowego w korzeniach) zastępowane są przez korzystne procesy tlenowe. Kłopotliwe jest także wjeżdżanie do szkółki po okresie zraszania, szczególnie jeżeli po przymrozkach następują okresy deszczowe.
Zadymianie terenu szkółki podczas występowania przymrozków radiacyjnych może podnieść nieznacznie temperaturę (zwykle 0,5 – 1,0°C) co ma znaczenie dla ochrony mniej cennych upraw ale do ochrony szkółek jest metodą mało przydatną. Przydatną metodą może być metoda zagęszczania powietrza oparta na wytwarzaniu sztucznej mgły przez urządzenia dyspersujące drobiny oleju naturalnego (wcześniej stosowane oleje mineralne są zabronione), które są unoszone z prądami powietrza i po otoczenie przez cząsteczki wody tworzą mgłę zalegającą nad szkółką. Ilość pulsatorów(dyspenserów) zależy od wielkości urządzeń i wielkości szkółki. Wadą metody jest znoszenie mgły przez ruchy powietrza, zaletą w stosunku do dymu- większa mobilność i długotrwałość działania.
W warunkach Polski małą przydatność w ochronie przed przymrozkami ma metoda mieszania powietrza. Jest ona przydatna tylko do walki przed przymrozkami radiacyjnymi pod warunkiem, że ciepłe powietrze znajduje się niedaleko nad ziemią (nie wyżej niż 25 m), co u nas rzadko się zdarza. Wiatraki używane są raczej do wydmuchiwania zimnego powietrza z zastoisk mrozowych (także zimą).
W szkółkach kontenerowych zastosowanie mogą mieć metody oparte na podgrzewaniu powietrza. Aby skutecznie ogrzać powietrze nocą należy rozmieścić punkty grzania (bez wymuszonego poprzecznego ruchu powietrza) w co najmniej 300 punktach na 1 ha szkółki. Ze względów praktycznych i finansowych ogrzewanie przy pomocy piecyków gazowych, olejowych czy zniczy opalowych jest w szkółkach otwartych mało zasadne. Szansę mogą mieć urządzenia do ogrzewania z nawiewem ciepłego powietrza. Mogą być to urządzenia stacjonarne lub przewoźne. Zwykle ogrzewają powierzchnię szkółki spalając gaz (np. propan butan), dodatkowo zużywając olej napędowy do napędu wentylatorów. Stacjonarne urządzenie typu Frostguard zabezpiecza powierzchnię szkółki w promieniu 100 m, nawiewając ciepłe powietrze o temp.90-100 °C. Nie nadaje się do kwater o dużym wypełnieniu przez rośliny (np. iglaki).
Inny wymiar mają metody ogrzewania do ochrony roślin przed przymrozkami wiosennymi pod osłonami. W namiotach wczesną wiosną często wykorzystywane są nagrzewnice z rożnymi sposobami rozprowadzania ciepłego powietrza. Są one dodatkowo przydatne do ochrony przed niespodziewanymi opadami śniegu zagrażającymi zapadnięciem się namiotów. Przy tej metodzie bardzo duży wpływ na skuteczność ma szczelność namiotów i unikanie występowania mostków termicznych, szczególnie w najniższych częściach konstrukcji. Możliwości ogrzania namiotu decydują o wczesności rozpoczynania w nich uprawy roślin.
Skuteczną metodą w namiotach jest stosowanie zraszania ale metoda ta nie zabezpiecza przed ciężarem śniegu.
Dla niskich roślin przed przymrozkami przydatne są materiały okrywające rośliny, szczególnie włókniny, należy tylko sprawnie okrywać rośliny na około 1 godzinę przed zachodem słońca. Stosując materiały okrywające należy tak regulować nawadnianie, aby podłoże (gleba, substrat w doniczce i podłoże) było mokre a sama roślina możliwie sucha. Zwiększy to przewodnictwo ciepła z głębszych warstw gleby a jednocześnie zwiększy odporność roślin na spadki temperatury poniżej krytycznej.
W strategii zapobiegania szkodom wywoływanych przez przymrozki najważniejsze znaczenie ma prognozowanie wystąpienia przymrozku. Komunikaty meteorologiczne dobrych źródeł i własna stacja meteo z systemem ostrzegania (i budzenia) jest podstawą do podjęcia walki z nadchodzącym przymrozkiem. Inaczej niż z mrozem, do którego przygotowujemy się jesienią, niezależnie czy wystąpi czy nie, z przymrozkami rozpoczynamy działania na krótko przed ich wystąpieniem (także metody chemiczne zwiększające odporność roślin o których nie wspominam ze względu na małe zastosowanie w szkółkach). Będąc przygotowani, możemy wyraźnie zmniejszyć ryzyko uszkodzeń powodowanych przez wiosenne przymrozki.