От чего зависит морозостойкость материала: Морозостойкость

Морозостойкость. Как определяется морозостойкость различных строительных материалов (бетона, щебня)? От чего зависит?

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Морозостойкость — способность насыщенного водой материа­ла сохранять физико-механические свойства при попеременном замораживании и оттаивании.

Морозостойкость строительного материала характеризуется маркой по морозостойкости: числом циклов попеременного замора­живания и оттаивания образцов бетона, после которых сохраняются первоначальные физико-механические свойства в нормируемых пределах: как правило, потеря массы и (или) прочности.

Щебень Полученные пробы промывают и высушивают до постоянной массы. Затем каждую пробу данной фракции равномерно насыпают в металлический сосуд и заливают водой, имеющей температуру 20±5 °С. Через 48 ч сливают воду из сосуда, помещают щебень в морозильную камеру и доводят температуру в камере до (-18±2) °С. Продолжительность одного цикла замораживания при такой темпе­ратуре составляет 4 ч. После этого сосуд с щебнем вынимают из морозильной камеры и помещают в ванну с водой с температурой 20±5 °С и выдерживают при этой температуре до полного оттаива­ния щебня, но не менее 2 ч. Далее циклы испытания повторяют.

После 15, 25 и каждых 25 циклов попеременного заморажива­ния и оттаивания пробу щебня высушивают до постоянной массы, просеивают через контрольное сито, на котором она полностью ос­тавалась перед испытанием, взвешивают остаток на сите и вычис­ляют потерю массы Am, %, с точностью до 0,1% по формуле Морозостойкость бетона определяется на образцах кубической формы размером 100x100x100 мм или 150x150x150 мм при дости­жении им нормативной прочности на сжатие (как правило, после 28 суток твердения).

Контрольные и основные образцы перед заморажива­нием насыщают водой температурой 18±2 °С.

Для насыщения образцы погружают в жидкость на 1/3 их высо­ты на 24 ч, затем уровень жидкости повышают до 2/3 высоты об­разца и выдерживают в таком состоянии еще 24 ч, после чего об­разцы полностью погружают в жидкость на 48 ч таким образом, что­бы уровень жидкости был выше верхней грани образцов не менее чем на 20 мм.

Контрольные образцы через 2…4 ч после извлечения из ванны испытывают на сжатие.

Основные образцы загружают в морозильную камеру при тем­пературе минус 18+2 °С и выдерживают при этой температуре не менее 2,5 ч для образцов с ребром 100 мм и не менее 3,5 ч для об­разцов с ребром 150 мм. Образцы после замораживания оттаивают в ванне с водой при температуре 18±2 °С в течение 2,0±0,5 ч и 3,0+0,5 ч соответственно в зависимости от размера образцов. В су­тки должно проводиться не менее 1 цикла.

Количество циклов попеременного замораживания и оттаива­ния, после которых должно проводиться испытание на сжатие, ус­танавливается в зависимости от ожидаемой марки бетона по моро­зостойкости.

Марку бетона по морозостойкости принимают за соответст­вующую требуемой, если среднее значение прочности на сжатие основных образцов после установленного для данной марки коли­чества циклов попеременного замораживания и оттаивания умень­шилось не более чем на 5 % по сравнению со средней прочностью на сжатие контрольных образцов.

Для цементных бетонов установлены следующие марки по мо­розостойкости: F25, F35, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400, F500, F600, F800. F1000. Зависит от физических свойств материала.

Назовите свойства, связанные с отношением материала к нагреванию. Единицы измерения. Численные значения. Примеры для различных материалов.

Теплопроводность(ккал/м*ч*градус,вода0,51),термостойкость,теплоёмкость(кДЖ/кг*градус вода=1), огнеупорность(градусы), огнестойкость(градусы). Теплопроводность сталь 50 . теплоёмкость сталь – 0,48

Теплопроводность. От чего зависит? В каких единицах измеряется. Численные значения теплопроводности для различных материалов. Для каких конструкций учитывается?

Теплопроводность (ккал/м*ч*градус) – это способность материала передавать через свою толщу тепло. Это явление возникает когда на противоположных поверхностях материала существует разность температур, например, на внешней и внутренней поверхностях стен здания. Зависит от строения и вещества материала, величины и характера пористости, влажности и др. Воздух – 0,02. Вода-0,51.Кирпич-0,75.гранит-2,5.Сталь-50. Учитывается для стен помещений, жилых строений и тд.

Объясните различие между огнестойкостью, огнеупорностью и теплостойкостью. Примеры.

Огнестойкость-способность материала не гореть. Огнеупорность-способность материала выдерживать длительное время действие высоких температур без деформации(без плавления). Термостойкость – способность материала сохранять эксплуатационные свойства при повышенных температурах: не деформируясь сохранять прочность.

Назовите механические и деформативные свойства материалов. Методы их определения.

Механические свойства отражают способность материала противостоять механическим воздействиям (нагрузкам) при эксплуатации. Нагрузки могут быть постоянными и временными. Св-ва: прочность твёрдость, стойкость при ударе, стойкость при истирании, износостойкость ,упругопластические и деформативные св-ва.

Релаксация — свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная ее личина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую ‘(пластическую), при этом изменения размеров не происходит. Такое исчезновение напряжений возможно за счет межмолекулярных перемещений и переориентации внутримолекулярной структуры. Время, в течение которого первоначальная величина напряжения снижается в е —2,718 раза (е — основание натуральных логарифмов), называют периодом релаксации. Период релаксации меняется от 1(Н0 с у материалов жидкой консистенции до 2-Ю10 с (десятки лет и более) — у твердых материалов (чем меньше, тем более деформативен материал).

Упругость — свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Количественно упругость характеризуют пределом упругости, который условно приравнивают напряжению, при котором материал начинает получать остаточные деформации очень малой величины, устанавливаемой в технических условиях для данного материала.Вышеуказанные характеристики прочности в значительной степени являются условными: 1) они не учитывают фактора времени, т. е. продолжительности действия напряжений, что искажает величину истинной прочности материала; 2) размеры, форма, характер поверхности образцов материала, скорость нагружения, прикалывания боры и другие исходные данные в принятых методах условны. Предел прочности одного и того же материала может иметь различную величину в зависимости от размера образца, его формы, скорости приложения нагрузки и конструкции прибора, на котором испытывались образцы.

Твердость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Для определения твердости материалов в зависимости от их вида и назначения существует ряд методов. Твердость каменных материалов однородного строения определяют по шкале Мооса, которая составлена из 10 минералов с условным показателем твердости от 1 до 10 (самый мягкий тальк— 1, самый твердый алмаз— 10). Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один царапает испытываемый материал, а другой оставляет черту на образце материала. Твердость металла, бетона, пластмасс определяют вдавливанием в испытуемый образец под определенной нагрузкой и в течение определенного времени стандартного стального шарика. За характеристику твердости в этом случае принимают отношение нагрузки к площади отпечатка. Показатели твердости, полученные разными способами, нельзя сравнивать друг с другом. Высокая прочность материала не всегда говорит о его твердости (например, древесина по прочности при сжатии равнозначна бетону, а ее твердость значительно меньше, чем у бетона).

Истираемость — свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Оба эти свойства определяют различными условными методами: истираемость — на специальных кругах истирания, а износ — с помощью вращающихся барабанов, куда вместе с пробой материала часто загружают определенное количество металлических шаров, усиливающих эффект измельчения. За характеристику истираемости принимают потерю массы или объема материала, отнесенных к 1 см2 площади истирания, а за характеристику износа — относительную потерю массы образца в процентах от пробы материала.

⇐ Предыдущая12

Рекомендуемые страницы:

Морозостойкость и факторы, влияющие на морозостойкость. — МегаЛекции

Классификация свойств стройматериалов.

Свойства-это характеристика материала или изделия, к-рая проявляется в процессе преработки, применении эксплуатации. Способность материалов определенным способом реагировать отдельно или в совокупности с другими факторами ( внешними и внутренними). Свойства : простые и сложные. Простые нельзя разделить. Свойства зависят от структуры материала.

Свойства: Функциональные ( эксплуатационно-технические и технологические), Эстетические( АРх- художественные(форма, размер, блеск, цвет, текстура)), Технико-Экономические.

Эксплуатационно-технические: *физичексие(структурные(истинная плотность, средняя плотность, пористость, насыпная плотность, пустотность,водопоглащение,водостойкость, влагостойкость, влажность, влагоотдача, гигроскопичность, проницаемость, морозостойкость, огнестойкость, аккустика), гидрофизичекские и теплофизические), *механические(прочность, твердость, истираемость и т.д.), *химические(характеризуют способность материала сопротивляться агрессивным средам(бензостойкость, маслостойкость, кислотостойкость, щелочестойкость), *биологические (свойство материала сопротивляться разрушению от отдельных видов растений и др.видов живых организмов ЗАВИСЯТ: от влажности. Пористости, структуры и плотности), *технологические(способность подвергаться обработке(распиловка, дробимость, полируемость, укрывистость, гвоздимость, удобоукладываемость. ВЛИЯНИЕ: на качество и стоимость материала), *комплексные(ДОЛГОВЕЧНОСТЬ(способность сопротивляться действию атмосферных и др. факторов, СОВМЕСТИМОСТЬ: способность образовывать прочную конструкцию и способность долго сохранять свои функции, НАДЕЖНОСТЬ: выполнение своих функций )

 

Структурные свойства материалов: истинная средняя плотность.

Средняя плотность – это масса единицы объема материала в естественном состоянии(с пустотами и порами). Зависит от структуры и влажности.

Истинная плотность – это масса единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии, т.е. без пор и пустот, и трещин…

 

Структурные свойства материалов: пористость и пустотность.

Пористость материала-это степень заполнения его объема порами. Эта характеристика влияет на эксплуатационные свойства(теплопроводность, морозостойкость, водопоглощение, водонепроницаемость, прочность, звукопроводность).

Пористость зависит от технологии получения материала.

Пористость метериала-это отношение объема его пор на его объем в естественном состоянии. Пустоты – это поры объем которых более 2 мм.

Пустотность – это масса сыпучего материала вместе с его пустотами.

Гидрофизические свойства — водопоглощение.

Водопоглощение – это способность материала впитывать в себя воду и удерживать ее при непосредственном соприкосновении с ней. Водопоглощение оценивают количеством воды, поглощенной образцом из материла при выдерживании его в воде в течении заданного времени, выраженным в процентах в %. Водопоглощение по массе – это поглощенное количество воды на, отнесенное к его(материала) массе. Водопоглощение по объему — … отнесенное к его объему.

Соотношение между водопоглощением по массе и по объему это и есть средняя плотность материала в сухом состоянии.

ВОдопоглощение зависит от пористости, продолжительности насыщения, скорости погружения в воду, от размера пор. Применяют медленное погружение при кипячении для ускорения.

Влияет на плотность, теплопроводность, прочность.

ВОдопоглощение по массе = 0…180%

Водопоглощение по объему всегда меньше 100%!!!

 

Гидрофизические свойства – влажность и влагоотдача.

Влажность – это содержание влаги в материале в естественно влажном состоянии, отнесенное к массе материала в сухом состоянии, выраженное в процентах.

Влажность всегда меньше водопоглощения.

Влагоотдача – свойство материала отдавать влагу окружающей среде или — это выделение влаги из материала при определенных условиях (температура, давление, движение воздуха). Зависит от структуры материала.

Влажность и водопоглощение влияют на прочность, теплопроводность и плотность.

 

 

Гидрофизические свойства – водостойкость и влагостойкость.

Водостойкость – способность материала сохранять плотность при увлажнении. Характеризуется коэффициентом размягчения.

Влагостойкость – способность материала длительно сопротивляться разрушающему действию влаги при периодичном увлажнении и высыхании.

Гигроскопичность и паропроницаемость.

Гигроскопичность – это способность материала поглощать влагу из окружающей среды. Материалы которые притягивают своей поверхностью влагу называются гидрофильными, а которые отталкивают – гидрофобными.

Мелкопорные материалы – большая гигроскопичность (сахар, цемент, соль)

Влияет на теплопроводность материала.

Паропроницаемость – свойство материала пропускать сквозь себя жидкости, воздух, газ.(флюиды). И выражаются в общем виде: количеством флюида, проходящего за единицу времени через единицу поверхности материала заданной толщины при перепаде давления.

Зависит от пористости(размера, количества, характера) от поверхности и ее толщи.

 

Морозостойкость и факторы, влияющие на морозостойкость.

Морозостойкость – сложное свойство, характеризующее способность материала, поглощенного водой, выдерживать многократное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и снижения прочности. F35, 50… 500. (марка)

Зависит от пористости, формы и размера пор и степени насыщения их водой.

Чтобы увеличить морозостойкость надо уменьшить пористость и увеличить прочность.

 

 

---

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Морозостойкость — это… Что такое Морозостойкость?

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Основная причина разрушения материала под действием низких температур — расширение воды, заполняющей поры материала, при замерзании. Морозостойкость зависит главным образом от структуры материала: чем выше относительный объём пор, доступных для проникновения воды, тем ниже морозостойкость.

• Морозостойкость — способность организмов (растений) длительное время выносить температуры ниже 0 °C. Морозостойкость также предполагает способность противостоять очень сильным (более 40 °C) морозам.

  Низкая морозостойкость- разрушение асфальтового покрытия тротуара — 5 лет эксплуатации

Наиболее часто используется обозначение: «F» с цифрами от 50 до 1000 (пример — F200), означающими количество циклов замерзания-оттаивания. См. также: Зоны морозостойкости.

Морозостойкость — один из важнейших показателей качества бетона, кирпича и других строительных материалов, обеспечение которых особенно важно для России в связи с ее географическим положением и климатическими условиями. Сотни тысяч конструкций из различных строительных материалов находятся на открытом воздухе, увлажняются при действии природных факторов, подвергаются многократному замораживанию и оттаиванию. Конструкции из неморозостойкого материала со временем теряют несущую способность, подвергаются поверхностному износу и получают различного рода повреждения.

Почему повсеместно встречаются морозные повреждения деталей строений, почему крошатся и рассыпаются на второй или третий год бордюры и асфальт на дорогах, бетонные ступени, балконные плиты, брусчатка тротуаров, кирпич и другие конструкции и материалы? Причиной преждевременного разрушения изделий является их низкая морозостойкость или, говоря техническим языком, несоответствие марки по морозостойкости требованиям нормативных документов. Маркой по морозостойкости является количество циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенных водой образцов без нарушений целостности и изменения прочности. Кирпич и бетон по-хорошему должны без видимых разрушений служить не менее 100 лет.

Изделия с недостаточной морозостойкостью появляются при нарушении изготовителем регламента и технологии изготовления и отсутствии текущего контроля морозостойкости.

Например, для бетона обеспеченной морозостойкости решающими факторами кроме расхода цемента являются: водоцементное отношение, вид цемента, условия твердения бетона, наличие воздухововлекающих добавок и др.

Материаловедение | Факторы, влияющие на морозостойкость

Анализ механизма разрушения при замораживании показывает, что морозостойкость пористых строительных материалов связана, в основном, с двумя характеристиками структуры: водопоглощением и способностью сопротивляться растягивающим напряжениям.

Водопоглощение – косвенная характеристика пористости, которая показывает способность материалов впитывать и удерживать влагу в период эксплуатации (см. раздел 3.6). Водопоглощение характеризуется коэффициентом насыщения пор водой, который определяется по формуле

Кн = W0 /П,

где Кн – коэффициент насыщения, ед.;

W0 – водопоглощение по объему, %;

П – общая пористость материала, %.

Коэффициент насыщения может изменяться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые и W0 = П). Уменьшение коэффициента насыщения при неизменной пористости свидетельствует о сокращении открытой пористости, что значительно повышает морозостойкость структуры.

Предел прочности при растяжении зависит от природы химических связей и наступает при нарушении равновесия между силами притяжения и отталкивания с последующим нарушением связности структуры. Эта характеристика является константой для каждого материала.

Однако следует заметить, что в условиях замораживания, в локальных участках пористой структуры имеет место не классическое осевое растяжение, а гидростатическое давление расширения, которое меняет характер и механизм разрушения структуры.

Главной проблемой повышения морозостойкости пористых материалов является снижение растягивающих напряжений при замораживании, которое может быть достигнуто:

– путем снижения водопоглощения, за счет создания микропористой структуры с преимущественно замкнутыми порами;

– путем воздухововлечения, которое образует в материале воздушные резервуары, гасящие избыточное давление мигрирующей воды;

– путем введения в структуру материала высокодисперсного армирующего компонента, увеличивающего пластическую составляющую в целом упругой деформации.

Количественно морозостойкость материала оценивается циклами замораживания и оттаивания. Количество циклов определяется по потере прочности материала (DR/R), которая не должна превышать 25% или по потере массы (DM/M), которая не должна превышать 5%.

Показатель морозостойкости (марка) обозначается символами F15; F25; F50…F500, где цифры обозначают количество циклов замораживания и оттаивания материала при испытании.

Условия испытания, установленные российскими и международными стандартами, являются значительно более суровыми, чем реальные условия эксплуатации материала, особенно в части интенсивности зам

Определение морозостойкости материалов — Студопедия

Цель работы: определить марку по морозостойкости цементного бетона. Познакомиться с методами ее определения.

I. Теоретическая часть:

Морозостойкость – это свойство насыщенного водой или раствором соли материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. Количественная характеристика морозостойкости – марка по морозостойкости (F), которая показывает число циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенного в жидкой среде материала, при которых потери прочности и массы не превышают указанных в ГОСТе и СНиПах значений.

;

— потеря прочности и массы, насыщенного в жидкой среде образца, после i циклов замораживания и оттаивания, %;

— предел прочности при сжатии(в МПа) и масса (в г) образца после n циклов замораживания и оттаивания образца;

— предел прочности при сжатии (в МПа) и масса образца (в г), насыщенного в жидкой среде, до замораживания.

Для каждого материала устанавливают марки по морозостойкости. Марка обозначается буквой F, после которой указывается минимальное число циклов, которое должен выдержать материал (например, F100).

Марка по морозостойкости (F) для тяжелого цементного бетона – это количество циклов попеременного замораживания и оттаивания насыщенного водой стандартного образца, при которых потеря прочности не превышает 5%, а для бетона дорожных и аэродромных покрытий, кроме того, потеря массы не более чем на 3% (ГОСТ ……).

Стандарт устанавливает три метода контроля морозостойкости:

I – для бетонов, кроме дорожных и аэродромных;

II – для дорожных и аэродромных бетонов и ускоренный для других бетонов;

III – ускоренный для всех видов бетона.

Морозостойкость строительных материалов — это… Что такое Морозостойкость строительных материалов?

Морозостойкость строительных материалов – называют способность материала, насыщенного водой, выдерживать многочисленное попеременное замораживание, а также оттаивание без значительного уменьшения прочности и без визуальных обнаруживаемых признаков разрушения. Степень морозостойкости определяется количеством циклов заморозки/оттаивания, которые проводят в условиях лаборатории.

[ГОСТ 10060-75, ГОСТ 12852.4-77, ГОСТ 7025-78]

Морозостойкость – способность строительных материалов в увлажненном состоянии сопротивляться разрушающему воздействию попеременного замораживания и оттаивания.

[СНиП I-2 ]

Рубрика термина: Свойства материалов

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград.
Под редакцией Ложкина В.П..
2015-2016.

морозостойкость

Морозостойкость
и определяющие ее факторы.

Морозостойкость—
это способность материала в водонасыщенном
состояние противостоять многократному
попеременному замораживанию и оттаиванию.
Морозостойкость материала зависит от
его структуры, степени заполнения пор
водой, формы и размера пор, наличия
защемленного воздуха в порах после
водонасыщения, ионного состава,
температуры и тд. Морозостойкость
материала определяется числом циклов
замораживания(-18(-\+2)) и оттаивания в воде
(+20(-\+2)), после которых образци снижают
прочность не более чем на 5% или массу
не более чем на 5%/

Морозостойкость
— свойство насыщенного водой материала
выдерживать попеременное замораживание
и оттаивание. Морозостойкость материала
количественно оценивается маркой по
морозостойкости. За марку материала по
морозостойкости принимают наибольшее
число циклов попеременного замораживания
и оттаивания, которое выдерживают
образцы материала без снижения прочности
на сжатие более 15%; после испытания
образцы не должны иметь видимых
повреждений — трещин, выкрашивания
(потеря массы не более 5%). От морозостойкости
зависит долговечность строительных
материалов в конструкциях, подвергающихся
действию атмосферных факторов и воды.

Марка
по морозостойкости устанавливается
проектом с учетом вида конструкции,
условий ее эксплуатации и климата.
Климатические условия характеризуются
среднемесячной температурой наиболее
холодного месяца и числом циклов
попеременного замораживания и оттаивания
по данным многолетних метеорологических
наблюдений.

Легкие
бетоны, кирпич, керамические камни для
наружных стен обычно имеют морозостойкость
15, 25, 35. однако бетон, применяемый в
строительстве мостов и дорог, должен
иметь марку 50, 100 и 200, а гидротехнический
бетон — до 500.

Воздействие
на бетон попеременного замораживания
и оттаивания подобно многократному
воздействию повторной растягивающей
нагрузки, вызывающей усталость материала.

Испытание
морозостойкости материала в лаборатории
проводят на образцах установленной
формы и размеров (бетонные кубы, кирпич
и т.п.). перед испытанием образцы насыщают
водой. После этого их замораживают в
холодильной камере от -15 до -20С, чтобы
вода замерзла в тонких порах. Извлеченные
из холодильной камеры образцы оттаивают
в воде с температурой 15-20С, которая
обеспечивает водонасыщенное состояние
образцов.

Для
оценки морозостойкости материала
применяют физические методы контроля
и прежде всего импульсный ультразвуковой
метод. С его помощью можно проследить
изменение прочности или модуля упругости
бетона в процессе циклического
замораживания и определить марку бетона
по морозостойкости в циклах замораживания
и оттаивания, число которых соответствует
допустимому снижению прочности или
модуля упругости.

Морозостойкость | Статья о морозостойкости по The Free Dictionary

(строительных материалов), способности строительных материалов во влажном состоянии выдерживать многие циклы замораживания и оттаивания без разрушения. Основная причина разрушения материалов под действием низких температур заключается в том, что вода, заполняющая поры материала, расширяется при замерзании. Морозостойкость зависит в первую очередь от структуры материала: чем больше поры, в которые может проникнуть вода, тем ниже будет морозостойкость.

Понятие о морозостойкости и методы ее испытаний были впервые предложены в 1886 г. профессором Н. А. Белелюбским.

Степень морозостойкости определяется на основании лабораторных испытаний образцов материала. Показатель морозостойкости — это количество циклов замораживания и оттаивания, которое может пройти материал, прежде чем он потеряет 25 процентов своей первоначальной прочности или 5 процентов своего веса.

Морозостойкость строительных материалов повышается за счет уменьшения их водопоглощения — например, за счет увеличения доли закрытых пор, увеличения плотности внешних слоев материала или гидроизоляции поверхности материала.Морозостойкость во многом определяет долговечность наружных стен и элементов кровли зданий и сооружений.

у растений — способность переносить кратковременные и продолжительные морозы; вид зимостойкости. Зимующие растения ежегодно развивают морозостойкость в результате длительной и сложной подготовки к зиме. В теплое время года, когда растения разрастаются, их морозостойкость незначительна; в зимние морозы максимально. Во время оттепелей морозостойкость резко падает, а затем, если нарастание заморозков происходит медленно, снова повышается.Опасны резкие перепады температур, ведь растения не успевают пройти повторные закаливания.

Морозостойкость определяется физическими и химическими процессами, происходящими в клетках, которые препятствуют замораживанию внутриклеточной воды и повышают устойчивость клеток к обезвоживанию протопластов и механическим деформациям внеклеточным льдом. Эти процессы развиваются путем закаливания растений при низких температурах в несколько этапов, начиная с периода покоя.Если необходимые процессы не происходят в клетках растений на каком-либо этапе, растения недостаточно морозоустойчивы и могут погибнуть.

Морозостойкость определяется в первую очередь наследственно. Некоторые виды растений погибают при умеренных морозах (например, лимонные деревья погибают при температуре от −5 ° до −12 ° C), а другие способны пережить самые суровые зимы (например, некоторые яблони переносят заморозки до −40 ° C). ° С). Лиственницы, березы и другие деревья Восточной Сибири выдерживают морозы до -70 ° C.

Различные сорта одного и того же вида растений могут различаться по морозостойкости; например, одни сорта озимой пшеницы погибают при температуре ниже –15 ° С, а другие погибают только ниже –23 ° С. Таким образом, одним из наиболее эффективных методов повышения морозостойкости является выведение морозостойких сортов для определенных регионов. Также на морозостойкость влияют почвенно-климатические условия и агротехнические приемы, обеспечивающие растениям оптимальные условия питания, водоснабжения и аэрации почвы.

Культурные растения обычно не достигают максимальной морозостойкости в естественных условиях (поле или сад), так как условия для подготовки к зиме зачастую неблагоприятны. Озимая пшеница, например, промерзает при температуре ниже –15 ° С на глубине узла кущения; после застывания в лабораторных условиях переносит морозы до −30 ° C. Абрикос незначительно повреждается при температуре −60 ° C после лабораторного закаливания однолетних сеянцев, тогда как сорт яблони Антоновка еще способен цвести после таких морозов.После лабораторной закалки черенки черной смородины европейской могут укореняться и развиваться даже после воздействия низких температур до −253 ° C.

Оценка морозостойкости растений проводится в полевых условиях (по количеству перезимовавших растений на единицу площади) или в лаборатории, где можно определить температуру, при которой растения в холодильных установках начинают замерзать, и где замерзать. сопротивление можно изучать в течение длительного периода.

СПРАВКА

Туманов, И.I. «О физиологическом механизме морозостойкости растения». Физиология растений , 1967, т. 14, вып. 3.

Г.А. С АМЫГИН и И. И. Т УМАНОВ

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

.

границ | Влияние факторов окружающей среды и методов хозяйствования на микроклимат, физиологию зимы и морозостойкость деревьев

Введение

Морозные стрессы сильно влияют на высотное и широтное распределение растений (Gusta et al., 1983; Koerner, 1998; Gansert, 2004; Larcher, 2005; Charrier et al., 2013a). Из различных погодных явлений заморозки вызывают наибольшие экономические потери в сельском хозяйстве (Снайдер и Мело-Абреу, 2005; Снайдер и др., 2005). Одно событие замораживания может привести к потерям в сотни миллионов долларов для производства фруктов и деревьев (Attaway, 1997). Большинство видов фруктов, произрастающих в настоящее время в зонах умеренного климата, происходят из более теплого климата, особенно в Азии, например грецкий орех (Fornari et al., 2001), яблони, груши и сливы. В процессе селекции, начавшейся в плиоцене (Манчестер, 1989), основными целями были высокая урожайность и сильная устойчивость к патогенам, а не морозостойкость (Fady et al., 2003). Хотя мороз резко ограничивает жизненные формы и приводит к огромным экономическим потерям, он не изучен так тщательно, как другие биотические или абиотические стрессы, такие как засуха или травоядность.Основная причина этого может заключаться в том, что повреждение происходит, когда деревья кажутся неактивными, и повреждение может стать видимым только в последующий вегетационный период.

Риск заморозков (вероятность повреждения от заморозков) увеличивается, когда опасность (вероятность данной температуры замерзания) совпадает с уязвимостью (чувствительность к заморозкам). Чувствительность к морозам — это противоположность морозостойкости. В течение годового цикла роста и покоя переходные периоды осенью и весной наиболее рискованны. Это когда растения наиболее уязвимы и вероятность замерзания умеренная.Вероятности осенних и весенних заморозков сопоставимы (Спулак, Балкар, 2013). Осенью и весной умеренные заморозки могут значительно повредить деревья, но зимой температуры, вызывающие повреждение (например, морозостойкость), намного ниже, чем температуры, с которыми сталкиваются деревья (Larcher et al., 2010; Kollas et al. , 2014).

Фенологические процессы особенно важны для предотвращения заморозков весной и осенью (рис. 1). Фенологические стадии (например, индукция и высвобождение эндодормальности и экодормальности; Lang et al., 1987) контролируют воздействие мороза на уязвимые органы (например, промывные почки, распускающиеся цветы и листья лиственных деревьев). Следовательно, индукция и освобождение от покоя происходит одновременно с акклиматизацией и дезакклимацией к морозам (Palonen, Linden, 1999; Charrier et al., 2011). После прекращения роста акклиматизация к морозу и высвобождение эндодормона регулируются низкими температурами, тогда как дезакклимация и высвобождение экологического запаха впоследствии регулируются более теплыми и умеренными температурами. Температура ощущается внутри шишки как для охлаждения, так и для выгонки (Bonhomme et al., 2013). Однако у поздних сукцессионных видов фотопериод может также влиять на выход из покоя и время распускания почек (Basler and Koerner, 2012). Фотопериод оказывает наибольшее влияние, когда требования к охлаждению не выполняются (Laube et al., 2014). «Запас безопасности» (рассчитываемый как разница между температурами, вызывающими повреждение, и минимальными температурами) обычно достаточно велик в конце периода экодормирования, чтобы избежать повреждения промывных почек (Lenz et al., 2013). Тем не менее, повреждение морозом все же может произойти (Rodrigo, 2000; Cittadini et al., 2006). На более теплых окраинах посевных площадей деревья могут испытывать недостаточное охлаждение, что приводит к беспорядочным схемам смывания (Balandier et al., 1993; Bonhomme et al., 1999; Marafon et al., 2011; Chuine et al., 2014; Dantec и др., 2014).

Рис. 1. Стратегии, разработанные деревьями для предотвращения или выдерживания стресса от замерзания и образования льда (адаптировано из Levitt, 1980) .

На уровне отдельных деревьев морозостойкость хорошо задокументирована.Многие модели используются для прогнозирования временных изменений морозостойкости (например, Fuchigami et al., 1982; Greer, Warrington, 1982; Leinonen, 1996; Poirier et al., 2010). Однако деревья — это интегрированные организмы, состоящие из повторяющихся структур, называемых модулями (Hallé et al., 1978; Kawamura, 2010). Эти модули (например, почки, побеги, ветви) гистологически и пространственно различны и расположены на расстоянии до нескольких метров друг от друга. Такая организация приводит к неоднородности температур органов из-за неоднородности микроклиматических условий (рамка A, рисунок 2).Во внутрииндивидуальном масштабе пространственная изменчивость морозостойкости и опасности также неоднородна, от корневой системы до верхушечных почек (Charrier et al., 2013b). Последствия повреждения морозами надземных вегетативных частей растений изучены менее тщательно, чем последствия повреждения экономически важных частей, таких как цветы и плоды. Однако архитектура надземной части дерева влияет на распределение температуры (микроклимат) и, следовательно, на потенциальный ущерб.На всех частях растения апикальная меристема побегов играет ключевую роль, поскольку повреждение ее температурой влияет на выживаемость, экологическое распределение (Nobel, 1980) и производство плодов (Rodrigo, 2000). При повреждении верхушечных почек потеря верхушечного доминирования приводит к изменению характера роста. Последующие изменения в архитектуре дерева, следовательно, будут влиять на местные условия окружающей среды (например, свет, температуру и влажность), что, в свою очередь, может влиять на накопление углерода и развитие вредителей.

Рисунок 2. Концептуальные рамки процессов развития морозостойкости деревьев. Микроклимат (кадр A) является результатом взаимодействия климата и пространственной структуры кроны деревьев. Деревья, испытывающие заморозки, объединяют экофизиологические и внутренние процессы в течение всего года (рамка B). Среди этих биофизических факторов баланс общих неструктурных углеводов (например, сахаров и запасов крахмала; рамка C) является результатом различных взаимодействий источник-поглотитель в течение года.Содержание воды (рамка D) регулируется потоками ввода-вывода, что может привести к эмболии. Неструктурные углеводы, содержание воды и повреждение в прошлом году влияют на морозостойкость (рамка E) и выживаемость (рамка F). Эти взаимодействия модулируются либо природными явлениями (номера 1–7), либо антропогенными событиями (номерами 8–13).

Продуктивность и устойчивость лесных и фруктовых деревьев зависят от процессов роста. Рост — это комплексный процесс, контролируемый условиями окружающей среды и методами управления.Независимо от вида или местонахождения растения, стрессы, связанные с морозами, имеют одинаковые последствия, вызванные низкими температурами и внеклеточным или внутриклеточным замораживанием. Деревья используют аналогичные стратегии, чтобы справиться с этими стрессами, включая избегание и терпимость. Морозостойкость обычно зависит от осмотического контроля с помощью криопротекторов и содержания свободной воды в тканях. Тем не менее, эмпирические зависимости между факторами окружающей среды (например, температурой и фотопериодом) и морозостойкостью часто используются для целей моделирования и прогнозирования.В этом обзоре мы предлагаем концептуальную основу (рис. 2), которая явно включает экофизиологические процессы, лежащие в основе рисков заморозков. Сначала мы рассмотрим различные симптомы, вызванные переохлаждением и замораживанием (см. «Симптомы низкотемпературного повреждения»), а также их временные и пространственные закономерности (см. «Модуляция морозостойкости»). Затем мы оцениваем различные стратегии, используемые для борьбы с морозостойкостью (см. «Стратегии повышения морозостойкости»). Среди них мы сосредотачиваемся на экологических детерминантах и ​​методах управления, которые влияют на стратегию осмотического контроля (см. Экологические факторы и методы управления, влияющие на риск заморозков).В частности, мы подробно рассказываем, как факторы окружающей среды и методы управления взаимодействуют с морозостойкостью и микроклиматическими условиями внутри кроны. Эта структура может быть интегрирована в многолетнем временном масштабе с кумулятивными сублетальными стрессами.

Признаки повреждения при низкой температуре

Низкие температуры влияют на живые клетки растений и неживые одревесневшие структуры. В зависимости от того, падает ли температура ниже точки замерзания сока, происходит повреждение от переохлаждения или замерзания (Sakai and Larcher, 1987).Ущерб от замерзания также зависит от места образования льда.

Переохлаждение

Переохлаждение, которое часто встречается у тропических видов, вызывает (i) ограниченный обмен между клетками из-за снижения текучести мембран и сниженной активности мембраносвязанных насосных каналов (Alves et al., 2001), (ii) снижение метаболизма из-за снижения ферментативного активности (Lyons and Raison, 1970), (iii) денатурации белка (Siddiqui and Cavicchioli, 2006) и (iv) дифференциальной экспрессии генов.Обзор этих механизмов см. В Ruelland et al. (2009). В период листвы низкие температуры влияют на активность ферментов, связанных с фотосинтезом. Следовательно, электроны накапливаются в фотосистемах и генерируют активные формы кислорода (Ensminger et al., 2006; Mai et al., 2009; Silva-Cancino et al., 2012).

Повреждение живых клеток морозом

Когда температура опускается ниже 0 ° C, вода может кристаллизоваться вокруг ядра, обычно во внеклеточном пространстве (рис. 1).Скрытое тепло, выделяемое при кристаллизации внеклеточной (то есть апопластической) воды, может быть обнаружено как высокотемпературный экзотермический эффект (HTE). HTE, зарегистрированные между –2 и –4 ° C, не показывают сезонной закономерности (Pramsohler and Neuner, 2013). Ткани, демонстрирующие вторичный рост, обычно толерантны к внеклеточному замораживанию, но химический потенциал льда притягивает воду из внутриклеточного во внеклеточное пространство, вызывая обезвоживание и сокращение клеток (Dowgert and Steponkus, 1984). Когда точка замерзания понижается, клетки могут переохлаждаться (<–10 ° C) или, у некоторых видов, глубоко переохлаждаться (<–40 ° C), что приводит к «застекловыванию» цитоплазмы (Wolfe and Bryant, 2001 ).

Всякий раз, когда образуется внутриклеточный лед, возникает экзотермический эффект при более низкой температуре, чем при образовании внеклеточного льда. Низкотемпературные экзотермы различаются между видами (например, в отношении их происхождения; Burke et al., 1976; Kaku and Iwaya, 1979) и между сезонами (Pramsohler, Neuner, 2013). Внутриклеточный лед приводит к низкому водному потенциалу на границе раздела лед-вода, что нарушает молекулярные связи (водород, ван-дер-ваальсовы и гидрофобные связи), что приводит к разрушению мембраны и денатурации макромолекул, таких как ферменты и структурные белки (Uemura et al. ., 2006; Ruelland et al., 2009). В естественных условиях образование внутриклеточного льда обычно вызывает гибель клеток (Wolfe, Bryant, 2001; Gusta et al., 2004; Muldrew et al., 2004).

Повреждения от мороза одревесневшим строениям

Внеклеточный лед вызывает механическую нагрузку на клеточные стенки, приводя к коллапсу и осмотическим нарушениям в клетках с макромолекулой и денатурацией мембран (Steponkus, 1981). Этот эффект в сочетании с увеличенным объемом внеклеточного льда (около 10%) может вызывать образование морозных трещин в древесине (Ishida, 1963; Cinotti, 1991).Повреждение также может быть результатом биомеханических эффектов замораживания (Charrier et al., 2014a). Замороженный сок увеличивает жесткость древесины (т.е. более высокий модуль Юнга, E ), что помогает кронам выдерживать вес снега и льда вплоть до их предела прочности (Umbanhowar et al., 2008). Последовательное замораживание и оттаивание апопластной воды порождает водные потоки (Améglio и Cruiziat, 1992; Améglio et al., 2001). Пузырьки воздуха, выходящие изо льда, могут расширяться во время оттаивания, вызывая эмболию ксилемы (Améglio et al., 1995; Lemoine et al., 1999; Хак и Сперри, 2001; Améglio et al., 2002; Charrier et al., 2014b; Kasuga et al., 2015). Основным фактором, определяющим чувствительность ксилемы, является диаметр проводящих элементов (Davis et al., 1999; Pittermann, Sperry, 2003; Charrier et al., 2014b). После однократного замораживания-оттаивания эмболия привела к 100% потере гидравлической проводимости у Quercus robur по сравнению с 0% у Pinus sylvestris (Charrier et al., 2013a). Однако виды с узкой проводящей ксилемой элементы также могут развить эмболию после многих последовательных циклов замораживания-оттаивания (Mayr et al., 2006, 2007). Низкие температуры существенно влияют на потерю гидравлической проводимости, но только в более широких каналах ксилемы (Mayr, Sperry, 2010; Charrier et al., 2014b). Среди клонов тополя деревья с узкими сосудами ксилемы были более устойчивы к эмболии, вызванной замораживанием, и росли более энергично (Schreiber et al., 2013). Следовательно, зимняя эмболия является основным фактором, контролирующим расположение древесных линий (Mayr et al., 2002, 2003, 2014; Charrier et al., 2013a). Последовательное замораживание и оттаивание может также повлиять на последующую засухоустойчивость яблонь, явление, известное как «морозная усталость» (Christensen-Dalsgaard and Tyree, 2013, 2014).

Модуляция морозостойкости

Морозостойкость проявляет значительную пространственно-временную фенотипическую пластичность. Чтобы поддерживать отрицательные температуры, деревья способны временно повышать свою морозостойкость (т. Е. Акклиматизироваться) от нескольких градусов ниже 0 ° C до таких низких температур, как жидкий азот (–196 ° C; Sakai and Larcher, 1987). Контрастное поведение также наблюдается во всех органах (Charrier et al., 2013b).

Временные паттерны морозостойкости

Осень

Осенью акклиматизация к морозам связана с прекращением роста и развитием эндодормальности (Weiser, 1970; Hänninen, Kramer, 2007; Kalcsits et al., 2009). Уменьшение светового периода и низкие температуры вызывают появление бутонов, прекращение роста и акклиматизацию к морозам (Aronsson, 1975; Christersson, 1978; Arora, Rowland, 2011; Pagter and Williams, 2011). Морозостойкость можно смоделировать с помощью двух независимых ответов: один на короткие фотопериоды, а другой — на низкие температуры (Leinonen, 1996). Точно так же два независимых пути могут управлять высвобождением эндодормальности: один регулируется фотопериодом (усиливается высокими температурами), а другой регулируется холодными температурами (Tanino et al., 2010).

Скорость акклиматизации к холоду зависит от температуры (Greer and Warrington, 1982). После долгой теплой осени однократное замораживание может значительно повредить верхушечные почки и вызвать гибель деревьев (Fady et al., 2003). Однако искусственно повышенная температура в сочетании с коротким световым периодом может вызвать значительную акклиматизацию (Schwarz, 1970; Charrier and Améglio, 2011). В этом исследовании авторы предположили, что низкие (<5 ° C) и теплые (> 15 ° C), но не умеренные температуры вызывают морозостойкость, поскольку более высокая ферментативная активность усиливает гидролиз крахмала, производя больше растворенных веществ криопротектора (Sakai, 1966; Elle и Sauter, 2000).Холодное закаливание можно предотвратить путем искусственного увеличения содержания воды в тканях (Charrier and Améglio, 2011), что эффективно при низких уровнях морозостойкости (см. Стратегии повышения морозостойкости). Следовательно, теплые температуры почвы снижают морозостойкость, поддерживая активность корневой системы (кадры A, D и E, рис. 2).

Зима

Глубокой зимой основной риск заморозков связан с зимней засухой, а не с повреждениями от мороза, особенно на больших высотах или широтах (Mayr et al., 2003; Man et al., 2013). Когда почва промерзает, обезвоживание надземных частей не компенсируется поглощением воды корнями, что может быть смертельным для полупервирентных растений (Tranquillini, 1979). В очень холодных регионах растения могут быть полностью покрыты льдом и повреждены аноксией. Риск заморозков максимален на более холодных краях высотного и широтного распределения растений (Charrier et al., 2013a). Мягкие периоды, вызывающие дезаклимацию (Kalberer et al., 2006; Pagter et al., 2011), могут быть разрушительными при возобновлении заморозков (Saarinen et al., 2011).

Пружина

В зонах с умеренным климатом риски весенних заморозков задокументированы больше, чем риски для других периодов. Критическое повреждение цветов или бутонов может испортить годовой урожай (Rodrigo, 2000). В контексте изменения климата многие исследования были сосредоточены на прогнозировании риска заморозков, но эти анализы дали противоречивые результаты. Согласно прогнозам, риск заморозков будет увеличиваться (Hanninen, 1991; Inouye, 2008; Augspurger, 2013) или уменьшаться (Murray et al., 1989; Scheifinger et al., 2003; Eccel et al., 2009; Бараер и др., 2010; Бенни и др., 2010; Дай и др., 2013). Ожидается, что повышение средней температуры с постоянным изменением приведет к снижению воздействия заморозков, даже если чувствительные стадии развития растений происходят раньше весной. Тем не менее некоторые авторы подчеркивают сложную картину (Linkosalo et al., 2000, 2006; Rochette et al., 2004; Gu et al., 2008) с антагонистическими эффектами повышения температуры и изменчивости температуры (Rigby and Porporato, 2008). Увеличение как среднего, так и дисперсии (предсказано IPCC; Field et al., 2014) подразумевает, что заморозки все еще могут произойти и повредить промывные почки. В большинстве случаев запас прочности между опасными температурами и морозостойкостью (около 5 ° C) должен предотвратить повреждение (Lenz et al., 2013). Однако весеннее повреждение цветков чаще происходит на холодных окраинах распространения растений (Cittadini et al., 2006). Позднее распускание почек может предотвратить повреждение весенними заморозками. Однако поздние заморозки могут иметь серьезные последствия для удлинения стеблей и развивающихся листьев, таких как плохое восстановление фотосинтеза, более короткий вегетационный период и меньшее производство неструктурных углеводов (NSC; Ball et al., 1997).

Лето

Летом растения особенно уязвимы, но заморозки происходят только на границе экологического распределения: на больших высотах (Larcher et al., 2010; Pramsohler et al., 2012; Ladinig et al., 2013; Neuner et al., ., 2013) и высоких широтах (Christersson, 1971; Burke et al., 1976; Gorsuch, Oberhauer, 2002). Летом мороз повреждает только наиболее уязвимые и незащищенные органы (плоды, цветы и бутоны; Hacker et al., 2011).

Онтогенетический эффект

Многие факторы могут влиять на морозостойкость, включая высоту растений, микроклимат и состояние почвы, но их непросто изучить самостоятельно.Таким образом, лишь несколько исследований посвящены влиянию возраста на морозостойкость. Однако сеянцы и саженцы обычно более чувствительны, чем взрослые особи. Так, например, у молоди Rhododendron spp наблюдается значительный от года к году рост морозостойкости, но не у взрослых особей (Lim et al., 2014).

Пространственное распределение морозостойкости

Пространственная неоднородность морозостойкости наблюдается по органам и тканям (Sakai, Larcher, 1987). Дифференциальное распределение морозостойкости бывает как качественным (внеклеточное замораживание или переохлаждение), так и количественным (акклиматизация).Долгосрочное выживание растений связано с защитой меристемы. Развитие бутонов важно для первичного вегетативного роста и размножения, тогда как камбиальное развитие важно для вторичного роста. Различия в морозостойкости органов подробно описаны только для нескольких видов: например, лиана, Hedera helix (Andergassen, Bauer, 2002), лесные деревья, Abies alba и Acer pseudoplatanus (Larcher и Mair, 1968; Larcher, 1985) и плодовое дерево, Juglans regia (Charrier et al., 2013б).

Корневая система выживает только при умеренном внеклеточном замораживании (примерно от –5 до –10 ° C; Stattin et al., 2012) и, за исключением стержневого корня, не проявляет сезонного характера (Charrier et al., 2013b) . Тонкие корни являются наиболее чувствительными (около –5 ° C) и могут быть серьезно повреждены под голой почвой (Cleavitt et al., 2008). Зимой снежный покров защищает корни, поддерживая температуру почвы выше нуля (Comerford et al., 2013). Ствол — самая прочная часть, потому что обычно он защищен толстой корой, которая имеет высокую тепловую инерцию (Moran et al., 2011). Однако осенью при полном увлажнении стволов можно наблюдать механические повреждения. Расширение воды (сока) во время замораживания может вызвать механическое напряжение, превышающее жесткость клеточной стенки, и вызвать морозные трещины (Ishida, 1963; Cinotti, 1991).

Из различных тканей растений кора является наиболее устойчивой, гораздо более устойчивой, чем древесина (Arora, Wisniewski, 1994; Charrier et al., 2013b). Почки, вероятно, являются наиболее чувствительными и наиболее подверженными воздействию морозов органами (Ashworth et al., 1985; Pramsohler et al., 2012). Многие исследования были сосредоточены на способности растений к глубокому переохлаждению и размножению льда в почках и древесине (Itier et al., 1991; Jones et al., 2000; Hacker et al., 2011; Kuprian et al., 2014; Charrier et al., 2014; Charrier et al. ., 2015). Зимой почки отсоединяются от деревянной ксилемы, что может препятствовать проникновению льда в почку (Hacker et al., 2011). Весной барьер между ксилемой и почками устраняется, и распространение льда в почку может вызвать серьезные повреждения (Pramsohler and Neuner, 2013), ставя под угрозу урожай плодов в течение всего года (Rodrigo, 2000; Rowland et al., 2013).

Внутри вегетативной почки зачатки листьев являются наиболее чувствительными частями, тогда как прокамбий и сердцевинная паренхима могут выдерживать более низкие температуры (Andergassen and Bauer, 2002). У цветков переохлаждение пестика и семяпочек определяет потенциальную выживаемость произведенных семян (Lardon and Triboi-Blondel, 1994). Почки в нижней части дерева более уязвимы к морозам, чем в верхней (Read, 1967). Шишки, обращенные к солнцу, более устойчивы, чем на противоположной стороне (Read, 1967).

Стратегии повышения морозостойкости

Как наблюдалось для большинства стрессов (биотических или абиотических; Grime, 1977), морозостойкость деревьев включает две основные стратегии: избегание и терпимость (Levitt, 1980; рис. 1).

Предотвращение замерзания

Некоторые виды демонстрируют стратегию избегания стресса — пространственное и временное распределение чувствительных органов и меристем обеспечивает защиту от низких температур. Раункиер (1934) предложил классификацию растений по положению меристем в период покоя.Меристемы, расположенные под землей (например, Cryptophytes) или под укрытием (например, Chamaephytes), меньше подвержены воздействию низких температур, чем меристемы над снежным покровом (например, Phanerophytes). Для видов с умеренным и северным климатом эта адаптация позволяет избежать замерзания. В более крупном масштабе избегание стресса может быть проиллюстрировано биогеографическим распространением данного вида, отражающим адаптацию к абиотическим и биотическим стрессам. Дисхронизм между чувствительными фенологическими стадиями и событиями замораживания — это стратегия избегания (например,г., листопад для лиственных пород). Таким образом, предотвращение стресса связано с воздействием отрицательных температур, от глобального до микроклиматического масштаба.

Устойчивость к замерзанию

Как указано выше, повреждение тканей растений зависит от количества, местоположения и скорости образования льда (рис. 1). Однако растения могут частично контролировать образование льда, снижая риск заморозков. Образования льда можно избежать, продуцируя антинуклеаторы, такие как белки-антифризы (Pearce, 2001; рис. 1), которые позволяют переохлаждать сок.Ледяные преграды могут блокировать распространение льда в чувствительных тканях в разное время (например, защита почек зимой; Dereuddre and Gazeau, 1992; Pramsohler et al., 2012).

Другие механизмы резистентности включают ингибирование образования внутриклеточного льда (рис. 1). Увеличение внутриклеточного os

.