Около 100 лет назад впервые было подробно описано заболевание деревьев на улицах Берлина. У них весной задерживалось образование листьев, а летом начиналось их преждевременное опадение. Причем было установлено, что больные деревья появлялись группами. Особенно сильно повреждались деревья, находящиеся в середине группы. Детальное изучение показало, что наблюдаемое повреждение деревьев связано с вредным действием на них светильного газа, выделяемого из неисправных городских газопроводов. Опыты, поставленные в лабораториях, подтвердили это предположение. Под влиянием светильного газа действительно ускорялся листопад, а некоторые растения погибали.
Подобное явление было замечено и на деревьях, растущих на территории заводов. Даже табачный дым вызывал опадение листьев. Такое же действие оказывали тлеющие опилки и бумага.
Казалось, что общего между светильным газом и табачным дымом? Но было установлено, что в их состав входит этилен, который и вызывает опадение листьев.
А не связан ли естественный листопад с образованием в растениях этилена? Прежде чем ответить на этот вопрос, нужно было убедительно доказать, что этилен образуется в растениях. Проведенные опыты не оставили никакого сомнения. Этот газ найден во многих растениях. При этом было показано, что перед естественным опадением листьев в них особенно много накапливается этилена. Если растение, у которого еще не началось образование этого газа, поместить в камеру с этиленом, то через 2—3 дня начинается массовый листопад. Подобная картина наблюдается и в том случае, если побеги с листьями находятся в одной камере с созревающими плодами, выделяющими газ этилен. Облиственные ветки мимозы, бирючины, желтой акации и других растений, поставленные под стеклянный колпак с созревшими яблоками, полностью теряли листья через несколько дней.
Яблоки выделяют не только этилен, но и много других газообразных соединений: пропилен, бутилен, ацетилен, метиловый и этиловый спирты, гераниол, уксусную, муравьиную, валерьяновую, масляную, пропионовую кислоты и их многочисленные эфиры. Но этилен оказался наиболее активным соединением в отношении его действия на растения. Он в 500 раз активнее пропилена, в 5000 раз — окиси углерода и в 500000 раз — бутилена.
Вводя в сосуд этилен из расчета один объем газа на 2000 объемов воздуха, можно увидеть, как через несколько дней начнется массовое опадение листьев.
Почему же опадают листья?
Одна из причин естественного или искусственно вызванного листопада — образование так называемого отделительного слоя.
Опадение листьев представляет собой сложный физиологический процесс. Незадолго до листопада в результате деления клеток в листовом черешке образуется отделительный слой, перерезающий весь черешок в поперечном направлении. Затем клетки отделительного слоя обособляются и начинают усиленно поглощать воду. Объем их увеличивается, в результате чего происходит разрыв кожицы листа и прилегающих к ней тканей. После этого лист продолжает удерживаться только сосудисто-волокнистыми пучками, которые в конце концов разрываются, и лист опадает.
Существенную роль в образовании отделительного слоя играет также обеднение отделяющегося органа ауксинами. Уменьшение количества ауксинов в листьях может происходить не только в результате их старения, но и в связи с действием неблагоприятных для растения факторов, в том числе и ряда химических соединений.
Резкое уменьшение содержания ауксинов в черешке можно вызвать, срезая листовую пластинку. После такой операции в черешке быстро образуется отделительный слой. Если же на раневую поверхность черешка нанести содержащую ауксин ланолиновую пасту, то образование отделительного слоя задерживается. Образование отделительного слоя в черешках можно задержать, опрыскивая растения слабым раствором препаратов АНУ и 2,4-Д.
Проникая в черешки, эти вещества значительно активизируют их жизнедеятельность. Это приводит к усиленному поступлению питательных веществ, стимулирует образование и приток ауксинов. Под влиянием стимулирующих препаратов сильно активизируются процессы синтеза, что приводит к задержке формирования отделительного слоя, и листья не опадают.
Действие этилена и ауксинов оказалось противоположным, антагонистическим. Обогащение листа ауксинами ослабляло действие этилена, задерживало старение и приостанавливало отделение листьев от растения. Если же лист подвергался действию этилена, то в нем снижалось количество ауксинов, лист быстрее становился желтым, раньше наступало отделение его от растения.
Вместе с тем не исключалось, что в растениях образуются и другие соединения, участвующие в естественном листопаде. Это предположение недавно нашло экспериментальное подтверждение. Из коробочек хлопчатника было выделено вещество абциссин, которое стимулирует естественное опадение листьев. Чтобы ускорить листопад, оказывается достаточным всего одной десятимиллионной доли грамма этого вещества. В коробочках хлопчатника абциссина содержится очень мало. Для получения одной тысячной доли грамма этого природного дефолианта потребовалось переработать около 5 кг створок коробочек.
Усиленное образование этилена и снижение продукции ауксинов, наблюдаемое при естественном старении листа, может быть ускорено действием неблагоприятных для растения факторов, в том числе и обработкой растений препаратами, усиливающими опадение листьев.
Хотя этилен прекрасно стимулирует листопад, но он не нашел практического использования в силу своей летучести. Понадобилось изыскание других соединений.
В настоящее время найдены сотни таких веществ, но лишь некоторые из них получили практическое применение. Особенно широко используются такие препараты, как цианамид кальция, цианамид натрия, хлорат магния, эндотал и другие.
Однако в последние годы первые два препарата все больше и больше уступают место хлорату магния. Дело в том, что цианамид кальция и натрия ядовиты, применяются в больших количествах и вызывают опадение листьев лишь при обработке растений во время росы. В период же проведения предуборочного удаления листьев во многих районах росы не бывает.
Хлорат магния неядовит, хорошо растворим в воде и вызывает массовое опадение листьев и без росы.
В настоящее время для предуборочного удаления листьев у хлопчатника широко используют авиацию.
До последнего времени считали, что ускорение созревания коробочек при удалении листьев связано с тем, что улучшается их проветривание, повышается температура коробочек вследствие прямого действия на них солнечных лучей. Но такое объяснение нельзя признать полным. Так, при ручном удалении листьев открытие коробочек происходит значительно медленнее, чем при химической дефолиации. Предполагают, что препараты ускоряют созревание коробочек.
Химическая дефолиация приводит к полному опадению листьев и создает благоприятные условия для работы хлопкоуборочных машин. Широкое использование этих машин освободило тысячи людей от ручного сбора урожая. Так, семь механиков-водителей хлопкоуборочных машин собрали за сезон 1200 т хлопка, т. е. такое количество, для которого нужен целый железнодорожный состав. А если бы собирали этот хлопок руками, то понадобилось бы 475 сборщиков.
Под влиянием хлората магния и других дефолиантов ускоряется отток питательных веществ из листьев в семена, в результате чего их вес заметно увеличивается. Например, у необработанных растений подсолнечника вес 1000 семян был равен 24,2 г, тогда как у опрыснутых хлоратом магния — 31,5 г. Предуборочная обработка этим дефолиантом (10 кг на 1 га) клещевины также увеличивала абсолютный вес семян и повышала урожай на 1,3 ц с 1 га. Вместе с тем такая обработка ускоряла созревание семян, а опадение листьев облегчало уборку урожая.
Как указывалось выше, задержка листопада у древесных пород часто приводит к нежелательному иссушению растений. Иссушение же растений влияет на их устойчивость к низким температурам. Это особенно ярко проявляется при недостатке воды в почве. Было установлено, что снижение осенью влажности почвы с 19,8% до 15,2% увеличивало количество вымерзавших плодовых деревьев с 12% до 76%. Поэтому не случайно практикуются осенние поливы садов.
Задержка осеннего листопада неблагоприятно сказывается и на подготовке деревьев и кустарников к перезимовке. Наличие листьев, особенно в условиях теплой осени, способствует росту побегов, и когда неожиданно после теплых дней наступают заморозки, листья погибают, а в условиях суровой зимы могут погибнуть и молодые, не подготовленные к перезимовке побеги. Эта явление хорошо известно многим садоводам. Казалось, что убитые заморозками листья безразличны для растения. Ведь они мертвые, и понятно, не теряют влагу. Да, эти листья не иссушают деревья, но они способствует распространению вредителей и болезней, а в случае обильных снегопадов засохшие листья задерживают снег в кронах, что приводит к обламыванию ветвей.
А кому не известно, как мешают перезимовке роз их изумрудно-зеленые листья? Если перед укрытием роз листья не обрывают, то весной на них легко заметить белый войлок развившихся грибов. Малейшее опоздание с открытием роз приводит к их массовой гибели. Гибнут они не от холода, а от микроорганизмов, нашедших себе прекрасные условия жизни на листьях. Любители роз обрывают листья перед укрытием. Но это неприятное и трудное занятие. Обрывают листья и у саженцев многих культур перед осенней выкопкой, так как это уменьшает потерю влаги и повышает устойчивость саженцев при транспортировании и хранении на прикопочном участке.
А нельзя ли для этих целей привлечь химию?
Пытались для удаления листьев у роз использовать газ этилен, выделяемый созревающими яблоками или горящим минеральным маслом. Практически это делалось так. Выкопанные осенью розы переносили в закрытое помещение и обильно смачивали водой. Затем в это помещение вносили несколько килограммов яблок или масленый подогреватель. Розы, находясь в течение суток в атмосфере, содержащей этилен, начинают сбрасывать листья.
Однако этот способ хотя и эффективен, но слишком трудоемок и не во всех случаях осуществим. В этом отношении куда проще и легче опрыскивание растений препаратами, вызывающими листопад, в том числе и хлоратом магния.
Под влиянием хлората магния и других препаратов опадают листья также у древесных и кустарниковых растений. Опрыскивание цианамидом кальция или хлоратом магния, например, деревьев эвкоммии, листья которой служат сырьем для получения гуттаперчи, приводило к полному их опадению в течение одной недели, что значительно облегчает сбор листьев. Осеннее опрыскивание яблонь, груш и вишен растворами этих препаратов приводит к массовому опадению листьев. Так же дружно опадают листья у саженцев шелковицы, яблони и груши, что улучшает их транспортировку и снижает заболевание бактериями и грибами.
Однако наиболее эффективными дефолиантами по сравнению с эндоталом и хлоратом магния оказались фолекс (трибутилтритиофосфат) и ДЕФ (трибутилтритиофосфат). Опрыскивание саженцев фолексом (5—10 кг/га) и ДЕФ (2,5—5 кг/га), разведенными в 1000 л воды, обеспечивало полное опадение листьев в течение 10 дней. Причем листья опадают свежими.
В обезлиственных деревьях ускоряется созревание побегов и улучшается обеспечение растений влагой, что способствует повышению их устойчивости к зимним условиям.
Для разных районов сроки обработки неодинаковы. Например, в условиях Башкирии целесообразным сроком удаления листьев в плодовых питомниках является первая декада, а для плодоносящих яблонь — конец первой и начало второй декады сентября. В южных районах эту обработку переносят на более поздние сроки. Дело в том, что наличие влаги и высокой температуры создают там благоприятные условия для накопления в растениях запасных веществ. Если же дефолиацию проводят рано, то листья начинают образовываться вновь, что приводит к истощению растений. Такие растения плохо переносят пониженные температуры.
Но не у всех растений целесообразно вызывать искусственный листопад. У некоторых культур нужно задержать опадение листьев. Это особенно важно для кочанной и цветной капусты, у которых листья опадают во время хранения. При обработке цитрусовых препаратами, уничтожающими лимонную щитовку, также наблюдается нежелаемое явление — сильное опадение листьев. Оказалось возможным предупредить этот преждевременный листопад с помощью препарата 2,4-Д, взятого в 0,01—0,025-процентной концентрации.