安迪沃尔什
介绍
本文改编自互联网盆景俱乐部帖子。在其中，安迪讨论了植物茎和根冻结时所涉及的物理和化学变化。这种信息对于为该国许多地区建设寒冷天气至关重要。已经进行了一些轻微的编辑，以使其在此上下文中更具可读性。
冻结的三个阶段
首先，这里有几次作家说他们的树木在冬天被冻结并存活下来。我很清楚，当人们说植物冻结时，人们会有很多误解。如果植物真正冻结，它就会死亡。植物细胞内冰的形成总是致命的。我认为许多人在冬天看到的是他们的树木被冻结的土壤，他们把它与冷冻的植物等同起来。不是这种情况。
根据我的阅读，基本上有三个阶段的冻结可以观察到盆景：
盆景土壤中的水冻结。
冷冻植物组织中的“细胞间”水。
冷冻植物组织中的“细胞内”水。
土壤中的水冻结
土壤中水的冻结发生在三者的最高温度。自然界中的水很少会在0C（32F）的物理常数下冻结，因为总会有一些溶解在其中的物质会降低冰点。然而，由于土壤主要由颗粒和（通常）不是很多溶质组成，因此水在略低于0℃时会冻结。当冰在土壤中形成时，它实际上从土壤溶液中流出，留下颗粒和溶质（参考文献2）。那些在寒冷地区遭遇霜冻的人会注意到地面上有冰晶。在许多情况下，土壤本身不是冻结的（下面是泥泞的）。然而，这只发生在有冰晶生长空间的地方 - 即表面。在地下，盆景的土壤中，水无处可去，冻结到位。我已经看到我的盆景土壤中的水在19个冬天被冷冻了。
（顺便说一下，这里也说过，由于冰块的膨胀，这种冻结对根部施加了严重的破坏性压力。然而，植物细胞具有坚硬的细胞壁，能够承受几个大气压力。实际上，普通的陆地植物已经显示出在超过1000个大气压的恒温压力下存活。压力应力的抗性随季节而变化，不管你信不信，它已被证明随着冷硬化而增加（亚历山德罗夫1964年，参考文献2）。
在这一点上，重要的是要理解土壤中的水是冷冻的，而不是盆景的根或芽。盆景土壤中的水冻结对树木来说不是问题（除了我后面提到的）。
在土壤中水的冻结温度下，树几乎没有忧虑;但随着温度进一步下降，树的根和芽受到更大的风险。随着温度降低，植物就有冻结的危险，正如我之前所说，这对植物来说总是致命的。植物具有几种避免冷冻的机制，这些机制尚未完全了解。
一种机制是在细胞原生质中储存溶质（糖，糖醇，蛋白质等）。如果温度降至0℃以下，溶质的存在会降低水的凝固点并使植物不会冻结。在某些情况下，这种机制提供了很好的保日本研究人员（参考文献2中的Ichiki和Yamaya）发现，苹果（Malus sp。）将山梨醇的水平提高到冬季前水平的30倍以上，并将冬季抗寒程度与气管汁液中山梨醇的水平相关联。在峰值山梨糖醇水平时，通过实验测量耐寒性低至-25℃。有趣的是，山梨醇水平在整个季节变化，取决于外部温度，即随着温度下降山梨醇水平增加，反之亦然。许多其他物种也是如此 - 但并非全部。 （顺便说一句，耐力不是可以通过特殊的施肥程序提前建立在这样的树木中的东西。温暖的法术后快速冷却可以在远高于植物最低已知耐寒水平的温度下杀死这样的树木。
冷冻细胞间水
植物使用的另一种机制是将水从细胞原质排出到细胞间空间。细胞膜渗透性的变化允许水离开细胞并进入细胞和水之间的空间然后在那里而不是在细胞内冻结。这是我上面提到的第二个冻结阶段，可以通过盆景种植者在他/她的树上观察到。在一些树木中，当温度下降到足够低（非常低）时，会出现这种现象，并且在种植者的情况下可以看到松树。松树的针可能看起来像是僵硬的，因为它们很僵硬，弯曲时会破裂。 Pine针的细胞允许水“逃逸”到细胞间隙中并且在那里冻结，从而使针具有冻结的外观。再次，这是一种外观，植物本身（活组织）没有冷冻。该机制还允许“内部”细胞水避免被冷冻。
冷冻细胞内水
第三个冷冻阶段是细胞内水结冰。这导致细胞死亡，并且通过失去树枝或树本身来到春天时向盆景种植者展示。一种未被清楚理解的冷冻避免机制是所谓的“过冷”。通过某种方式，细胞“汁液”在远低于该“汁液”的已知冰点的温度下保持液态。这种“汁液”所在的血管直径存在一些物理关系，因为在较大的血管中，“汁液”会在较高的温度下冻结。
在这一点上，我必须说，[关于“圆形”与“尖锐”冰晶的讨论，当溶液中有糖时形成，我不知道是否会发生任何此类事情。但这确实是一个没有实际意义的问题，因为细胞内的冰形成，无论是来自“圆形”还是“尖锐”的冰晶，都会对细胞造成致命的影响。重要的是，冰的形状是什么。这是一个冷酷的事实。我会补充说，它特别是冰[晶体]形成而不是冻结被认为会造成损害，因为动物和植物细胞可以在液氮中快速冷冻，并且在解冻时具有超过90％的回收率。
这种快速冷冻导致细胞内水就地冻结而细胞内不形成冰。只有当冷冻过程以= /> 1°C /分钟的速率进行时，这才是成功的。然而，植物细胞受冻结过程的影响最小（到目前为止）。 （几年前我参与了几个液氮细胞库冰柜的验证，所以我对这个有一些个人经验）。
三个阶段的温度范围
现在，这3个冷冻事件中的每一个都发生在特定的温度范围内。土壤首先冻结，然后是“细胞间”水，最后是“内部”细胞水。在植物枝条的情况下（记得我说射击;非常重要的词）这些温度范围可能是这样的：
土壤水0至-5C（32至23F）
对于“细胞间”水，-5至-10℃（23至14F）
-20℃至-40℃（-4至-40°F）的“内部”细胞水。
这些是任意范围，例如并不特定于任何特定物种。然而，这样的范围可能适用于许多温带地区的许多物种。你们中的许多人会注意到你们所在地区的冬季温度不符合“内部”细胞冷冻的“标准”，因此你们的树木在你们所在的地区应该非常安全。情况确实如此。那么关于盆景冬季保护的所有话题是什么呢？
最后给出的各种物种的耐寒性值仅适用于地上组织。植物的根系在任何想象的范围内都不会经历相同程度的硬化。这就是盆景树木，自然界中的树木。在自然界中，树的根部在地下，并且不受任何接近地上芽的广泛变化和深冷的温度的任何地方。他们有点冷硬化;但不是很大程度上。 （顺便说一句，如果树干在秋季降温开始之前埋在土壤下，土壤下的树干组织就不会像其他地上部分那样冷硬化，很容易受损如果暴露）。
当一棵树从地面上移走并放入一个盆中时，它的生命可能处于危险之中，因为它的根部现在可以看到它们在自然界中从未见过的温度。这就是为什么有必要对盆景进行冬季保护的原因。 （事实上??，如果盆景很难-40等等，为什么我们大多数人甚至会为冬季储存而烦恼？）没有什么特别需要做的来帮助地上部分穿过冬天;地下部分需要帮助。我知道除了避免低温以防止冰冻对根部造成伤害之外没有其他特殊技巧。
根系杀死的温度虽然定向高于芽的温度，但从物种到物种也表现出很大的变异性。例如，Magnolia stellata的成熟根的“杀灭温度”仅为-5℃（23F），而对于Juniperus conferta，它是-23C（-9.4F）（参考文献5）。根据我的经验，Trident Maples非常容易受到中等温度的影响，而许多其他物种，例如杜鹃花则不然。我已经在户外的杜鹃花上砍伐了多年的杜鹃花，多年没有覆盖，它们幸存下来没有任何问题。 Reiner [Goebel]在这里写道，他所收集的东部白雪松根本没有任何冬季保护（将它们放在加拿大的长椅上）并且做得很好。杜鹃花和东部白雪松都具有致密，纤维和浅根系，它们的根通常可以暴露在较冷的温度下并且具有更大的抗性。我不知道它们的抵抗力是否是由于根部在较低温度下存活或它们在春季再生的能力更强。
干组织脱水
在这一点上，重要的是回到我在本文开头提到的与土壤水冻结相关的另一个冬季问题。我提到土壤水的冻结不是树的问题。除非在某些情况下，否则不是。如果地上组织的温度大幅上升并且土壤水保持冻结（如在许多温室中可能发生的那样），则可以从枝条中发生水的蒸腾。如果根不能从土壤中获取任何水分，它们就无法替代从枝条中丢失的任何水分，并且枝条可以脱落。任何有助于驱动蒸腾损失的风都会使这种情况大为恶化。这可能导致枝条和树枝的“冬季枯萎”。
显然这种情况非常不可取。对于盆景种植者来说，最好通过某种形式的防风来避免。温室和冷框架（或门廊和车库）自然地提供这个，但是在地面或覆盖的树木可能需要（取决于地区）在它们周围放置某种形式的防风林，以最大程度地防止这种潜在的威胁。
综上所述
现在，让我试着将所有这些“东西”汇总到一些有用的摘要中，任何人，任何地方都可以参考并掌握必要的信息，以便在冬天为他们的盆景做出明智和自信的决定。
来自温带植物的盆景将在秋季进入休眠期，这是由于缩短天数和/或降低温度而引发的。暴露在短日照，低温和（非常重要的）霜冻导致植物开始“冷硬化”以使其免受即将到来的冬季温度的影响。
来自温带植物的盆景需要经历一段时间的寒冷才能打破这种休眠并开始再生。该时间定义为1至10℃（34至50F），持续260至> 1000小时（参考文献4）。在许多情况下，这些要求在1月份（北半球）得到满足;然而，一直保持温暖的温度回归是植物恢复生长的必要条件。
盆景的地上部分（芽，叶，芽）来自大多数温带植物（“冷硬化”之后）可以承受非常低的温度（有些低至-70℃）
盆景的根源来自大多数温带植物，不像地上部分那样“冷硬化”，对低温更敏感，更容易受到损害。
在盆景盆中冷冻土壤不一定是对植物的威胁，除非伴随着枝条处于较高温度和/或暴露于干燥风的长时候并且枝条的干燥成为问题。
从这5点我相信可以看出，温带植物对盆景的最好冬季处理是：
允许植物正常进入休眠状态并“冷硬化”。暴露于秋季的第一次霜冻尤为重要。
将植物（最好记忆）存放在一个封闭的温度控制区域，在整个冬季温度保持在1到10摄氏度（34到50华氏度），以保持适当的温度和休眠时间，以保持温度从过低和破坏根部，并保持土壤冻结，以保护芽免受干燥伤害。
当生长的温度条件恢复时，从该保护区域移除植物。
现在显然大多数人都不能轻易达到第2步。但达到目标应该是目标。许多人在这里分享了许多冬季储存程序，这些程序将接近这一理想状态。冷藏架，车库，门廊，覆盖（带防风），埋葬锅（带防风罩），都是接近提供理想冬季保护的转换方式。
最后
考虑到上述理想模型（以及原因）以及您所在地区典型冬季条件的知识，我相信大多数读者将能够自信地选择有效的冬季储存方案。
我希望这有用（并且可读）。
安迪
参考文献：
1）Levitt，J。（1980）“植物对环境胁迫的反应”。 2）Li，P.H。和A. Sakai（1978）“植物抗寒性和冷冻应激”。 3）Long，S.P。和F.I.伍德沃德（1987）“植物与温度”。 4）Moore，T.C。 （1979）“植物激素的生物化学和生理学”。 5）Whitcomb，C。（1984）“容器中的植物生产”。
