Časopis NOVÁ BOTANIKA

BONUS: Teplé zimy a poškození rostlin náhlým jarním mrazem

Také jste se letos v brzkém jaru strachovali o rostliny v plném květu kvůli nebezpečí jarních mrazíků? Tento článek vznikl 15. dubna 2024, tedy přesně v době, kdy jsme po výjimečně teplých dnech, které uspíšily vývoj vegetace o tři týdny až měsíc, očekávali citelné ochlazení až pod bod mrazu.

Zimní sezona 2023-2024 (meteorologická zima = prosinec až únor) byla podle měření ČHMÚ v ČR velmi teplá, o 3,1 °C teplejší, než je normál 1991-2020; padaly teplotní rekordy: teplotně nadnormální byl prosinec 2023, únor 2024 i následující březen 2024. Nejde o ojedinělou zimu, trendy v oteplení jsou neúprosné. Za posledních 60 let došlo v ČR v zimních měsících k zvyšování průměrné teploty o 0,36 °C za 10 let, podobně došlo ke stoupání maximálních nebo minimálních zimních teplot za zimu, naopak se snížil počet mrazových dní (Tmin < 0 °) o -2,12 dní/10 let, klesl počet dní s výškou sněhu nad 1cm (-2,92 dní/10 let) a zároveň se snížila celková výška sněhové pokrývky (-3,06 cm/10 let).

Není divu, že nástup jarní vegetace rostlin začíná po teplých zimách mnohem dříve, než jsme v minulosti byli zvyklí. Zároveň se tím zvyšuje nebezpečí poškození částí rostlin jarními mrazy, které se stále mohou objevit. Většina u nás rostoucích rostlin, resp. jejich části či orgány, je chráněna před zimními mrazy různými mechanismy. Z mechanismů závislých na vnějších podmínkách jsou to hlavně vernalizace (jarovizace) bylin a dormance (odpočinek) pupenů u listnatých stromů mírného pásu. Oba tyto procesy, spojené s aktivitou rostlinných hormonů (viz rámeček), nastupují během podzimu a rostlinám umožňují chránit jejich citlivé části před mrazem tím, že zamezí jejich růstu a vývoji. Jedná se zejména o květy či květenství, které obecně patří mezi k mrazům nejcitlivější orgány rostlin a které u citlivých druhů přečkají zimní období ve vývojové fázi odolné k mrazům.

Jak vernalizace rostlin, tak dormance pupenů jsou ukončeny po působení nízkých teplot nad bodem mrazu, u nás nejpozději do konce prosince nebo na počátku ledna. Záleží pak na výši teplot nad 0 °C a době jejich působení, kdy dojde k obnovení růstu rostlin a poklesu jejich odolnosti k mrazu. I když svou roli v tempu jarního růstu hraje u některých druhů či kultivarů i délka fotoperiody, která je v lednu až březnu krátká (tj. pod 13 až 14 hodin), dominantní roli v obnovení růstu a vývoje hraje teplota. Obvykle se vyjadřuje v sumách průměrných denních teplot vzduchu nad 0 °C nebo 5 °C podle druhu. Tato suma se v posledních zimách významně zvýšila, např. v letošní zimě od 1. 1. 2024 do konce března byla tato suma teplot na naší meteostanici v Ruzyni 470 °C nad 0 °C, resp. 380 °C nad 5 °C, což je zhruba o 130 °C více než v roce 2023. K obnovení růstu a vývoje rostlin během letošní zimy a počátku jara došlo o 3 až 4 týdny dříve oproti dlouhodobému průměru. Zrychlený vývoj vegetace přináší vyšší pravděpodobnost poškození rostlin jarními mrazy.

Za posledních pět let bylo v důsledku rychlejšího nástupu jarní vegetace pozorováno na našem území větší poškození květů ovocných stromů, zejména těch nejranějších druhů - meruněk (Obr. 1), broskví a třešní (Obr. 2). Poškození květů ovocných stromů mrazem je celosvětový problém, a to prakticky ve všech zemích, kde se vyskytují jarní mrazíky. Pomocí přesných mrazových testů, kdy se různá vývojová stadia květů vystavují různým intenzitám mrazu, se stanovuje rozsah jejich citlivosti k mrazům (Tab. 1). Rozlišují se minimální teploty (MT), při kterých po dobu 30 minut ještě nedochází k mrazovému poškození květů, až po kritické teploty KT10, KT50 a KT90, které uvádějí intenzitu mrazu, při kterých dojde k 10%, 50% či 90% odumření poškozených květů. Jestliže v dormantním stavu v zimě mohou květní pupeny přežít i teploty hluboko pod -20 °C v závislosti na druhu a odrůdě, v době rašení květních pupenů mohou tyto části poškodit i teploty kolem -10 °C a v době plného kvetení a jeho konce se kritické teploty pohybují již kolem -2 až -1 °C. Rozsah mrazového poškození květů závisí také na délce působení mrazů. Na jednom stromě se vyskytují různé fáze vývoje květních pupenů, což rovněž ovlivňuje konečný rozsah poškození květů mrazem (Obr. 3-6).

Tabulka 1. Přehled kritických mrazových teplot v době vývoje květů. KT - kritická teplota, MT - minimální teplota

Jak lze tedy minimalizovat nebezpečí poškození předčasně vyvinutých rostlin jarním mrazem? Především výběrem druhů či odrůd rostlin vhodných do daných podmínek. Pro pozdržení předčasného vývoje během teplé zimy by měly být výhodnější pozdní či mrazuvzdornější odrůdy. Například některé meruňky mohou být výrazně citlivější k mrazům (již od -1 °C) oproti průměru uváděnému v Tab. 1. Obecně nižší MT za plného květu mají např. jabloně či slivoně (-4 °C) než meruňky (-2 °C) či broskve (-3 °C). Pokud dle aktuální předpovědi počasí hrozí u pěstovaných rostlin poškození jarními mrazy, lze je chránit např. netkanou textilií (menší stromky, zelenina, drobné ovoce), pomocí mlžičů a rozprašovačů vody, prohřátím kouřem, pomocí spalování pevných paliv či plynu nebo chemickou či biologickou ochranou (některé mikroorganismy mohou vytvářet kondenzační jádra ledových krystalů, nutnost aplikace ještě před květem).

Dormance: přechodné zastavení či omezení fyziologických procesů v živých organismech. Dormance bývá spojena s tvorbou různých klidových stadií (např. pupeny, semena, hlízy, cibule), v nichž se hromadí látky umožňující přežití, zásobní a ochranné povahy (např. cukry, dehydriny, antioxidanty, chaperony). Rozlišuje se pravá dormance, která nastává i v podmínkách stále příznivých pro růst rostlin, je součástí vývoje rostlin (např. dormance semen embryonálního typu - endodormance - či hluboká dormance pupenů dřevin) a umožňuje druhům překonat následné nepříznivé podmínky, např. zimu. Naproti tomu nepravá dormance vzniká v případě nepříznivých podmínek (extrémní teploty, sucho) a dá se překonat příznivými podmínkami (např. ekodormance u semen dodáním chybějícího faktoru pro klíčení - např. vody). Fytohormony jako kyselina abscisová (ABA), gibereliny (antagonisté ABA, podporují růst prýtů), etylén (podporující zrání plodů, senescenci, opad listů), auxin (růst a směr růstu prýtu a kořenů) a cytokininy (podpora růstu a diferenciace buněk) se obecně podílejí na růstu a vývoji rostlin. Kyselina abscisová je esenciální pro dormanci, zatímco se hladina fytohormonů potřebných pro růst se výrazně redukuje a znovu se zvyšuje až s ukončením dormance rostlin. Více o dormanci semen se dozvíte v NB 2021/2.

Vernalizace (jarovizace): určitá doba vystavení rostlin chladu (účinně pod 10 °C, obvykle několik týdnů až měsíců), která je nutná pro přechod z vegetativní fáze do generativní fáze vývoje (tj. pro indukci kvetení) rostlin mírného pásu. Některé přezimující rostliny mají kvetení závislé na délce fotoperiody a vykvetou i bez vystavení chladu na dlouhém dni (např. přesívky u obilnin). Ozimé obilniny obsahují recesivní vernalizační lokus VRN1 reprimovaný produktem genu VRN2. Po splnění vernalizačního požadavku se inhibuje produkt genu VRN2, a tím se odblokuje produkt genu VRN1 a dojde k indukci kvetení.

Chladové otužení rostlin: přizpůsobení se nízkým teplotám spojené se zvýšením mrazuvzdornosti rostlin. Již během několika hodin či dní dochází ke zvýšení hladiny kyseliny abscisové, omezení růstu rostlin a akumulaci protektivních látek (osmolytů, antioxidantů, chaperonů, dehydrinů). K otužení může docházet během různých vývojových fází rostliny, ovšem vyšších úrovní mrazuvzdornosti dosahují rostliny ve vegetativním stadiu vývoje.

Popisy k obrázkům:

Obr. 1 Kvetoucí meruňka (Prunus armeniaca)
Obr. 2 Třešeň (Prunus avium) v plném květu
Obr. 3 Kiwi (Actinidia arguta) v plném květu
Obr. 4 Kiwi (Actinidia arguta) po zasažení mrazem
Obr. 5 Kvetoucí jabloň (Malus domestica)
Obr. 6 Kvetoucí jabloň (Malus domestica) po zasažení mrazem

K dalšímu čtení:

Brázdil R. a další (2023): Severity of winters in the Czech Republic during the 1961-2021 period and related environmental impacts and responses. International Journal of Climatology, 43(6): 2820-2842.

Longstroth M. Critical Spring Temperatures for Tree Fruit Bud Development Stages, MSU Extension. Dostupné z: https://mrcc.purdue.edu/files/VIP/docs/PictureTableFFThresholds.pdf (30.3.2021).

Proebsting E.L,, Mills H.H. (1978): Low temperature resistance of developing flower buds of six deciduous fruit species. Journal of American Society for Horticultural Science, 103: 192-198.

Práce byla podpořena projekty Ministerstva zemědělství ČR RO0423 a QK22010293.

Autoři:
Mgr. Pavel Vítámvás, Ph.D. a RNDr. Ilja T. Prášil, CSc.
Laboratoř biologie stresu a biotechnologie ve šlechtění, Výzkumný ústav rostlinné výroby

Foto: (1, 3a, 4b) Zdeňka Navrátilová, (2, 3b, 4b) Pavel Vítámvás

Celý článek ke stažení v pdf zde: Vítámvás et Prášil, NB 2024/1

Další zajímavé informace z vědeckého výzkumu si přečtete v tištěné či e-verzi časopisu Nová Botanika 2024/1.

Objevujte praktické zajímavosti z výzkumu rostlin

s časopisem Nová Botanika

O nás

O časopise

Předplatné