Russian Federation
employee
Russian Federation
Volgograd, Volgograd, Russian Federation
Abstract. Scientific novelty and practical significance. Due to the presence of a strong root system, the grapes are a rather drought-resistant crop, but the lack of soil and air moisture adversely affects the growth and development of the plant, which ultimately significantly reduces the yield. In the soil and climatic conditions of the Astrakhan region, characterized by a high degree of aridity, as well as the presence of light chestnut structureless soils that retain moisture poorly, the study of the drought tolerance of grape varieties is particularly relevant. The purpose of the research was to study the degree of drought tolerance of grape varieties to identify the adaptive mechanisms of plants in the arid conditions of the region. To achieve the goal, the following tasks were solved: determination of the total water content in the leaves and the relative turghorescence of the leaves; determination of water deficiency in the leaves; determination of water-holding capacity of leaves, as the main indicator of drought resistance. Methods. The object of research was 12 grape varieties of various technological orientations grown on the territory of the vineyard of the Caspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. Were investigated early ripe varieties (Vostorg, Astrahanskij skorospelyj, Madlen muskatnyj, Koroleva vinogradnikov, Shasla belaya, Bianka, Fioletovyj rannij) and mid-season varieties (Kishmish Luchistyj, Husajne rozovyj, Levokumskij). For control were taken: Kodryanka – for early ripe varieties; Karamol – for varieties of medium ripening. The experience laid down by the method of B.A. Dospehov. The scheme of planting bushes 1250.0 pcs/ha. Formation of bushes – fan, four-sleeve. Irrigation was carried out on furrows with a norm of 600.0–800.0 m3/ha. To assess the adaptive resistance of grape varieties to drought, we determined: the total water content in the leaves, the relative turborescence of the leaves according to the Witherly method, the water deficit in the leaves according to the Litvinov method, and the water retention capacity according to the Eremeev method. Results. The lowest water deficit in the group of early ripening varieties was found in the varieties Kodryanka, Madlen muskatnyj and Koroleva vinogradnikov (4.9–5.7 %); in the group of middle-ripening varieties, the varieties are Levokumskij and Kishmish Luchistyj (4.7–5.0 %). As a result of the research, 7 varieties with a high degree of drought resistance were identified: Kodryanka, Astrahanskij skorospelyj, Koroleva vinogradnikov, Shasla belaya, Karamol, Kishmish Luchistyj and Husajne rozovyj.
grapes, drought resistance, water content of leaves, water holding capacity, turghorescence, water deficiency.
Постановка проблемы (Introduction)
Виноград является древнейшей культурой. В течение тысячелетий он произрастал на обширной территории земного шара в различных экологических условиях. Поэтому в виноградной лозе сочетаются особенности растений тенистых лесов и открытых солнечных мест, что характеризует высокую пластичность винограда и объясняет обилие его форм [1, с. 75]. Современные научные достижения как отечественных, так и зарубежных селекционеров способствуют возрастающему производству винограда [2, с. 6; 3, с. 610]. Фактор неизменного поиска перспективных сортов винограда – учет конъюнктуры рынка, который диктует качество получаемого продукта [4, с. 39]. Развитие виноградной отрасли направлено на выпуск конкурентоспособной и высококачественной продукции с отличительными качественными признаками характерными для географии производства [4, с. 185]. В южных района РФ виноградарство дает около 30 % доходов из числа реализации продукции сельского хозяйства. Финансовые затраты на выращивание винограда окупаются уже на четвертый год после посадки [5, с. 66]. По сравнению с овощеводческой отраслью в виноградарстве получают валовой продукции с единицы обрабатываемой площади на 30–40 % больше [6, с. 20], [7, с. 66.]. Доход с 1 га от производства плодоносящих насаждений винограда в 8,7 раза больше дохода от производства зерна озимой пшеницы [8, с. 97].
Прохождение фаз вегетации винограда определяется биологическими особенностями сортов. Существенное влияние на вегетацию оказывают условия среды обитания культуры винограда [9, с. 36]. К существенным изменениям фенологии приводят как погодные, так и глобальные климатические изменения. Смещение наблюдается особенно у ранних и средних сортов. Большая роль в прохождении фаз вегетации принадлежит температуре воздуха и почвы [10, с. 19; 11, с 4]. Атмосферная засуха усиливает транспирацию и способствует нарушению поступления воды из почвы в органы растений, в результате чего растение завядает [12, с. 17; 13, с. 10]. Атмосферную засуху обычно сопровождает почвенная, которая всегда снижает урожай и может привести к полной его потере. Потери урожая зависят от напряженности и продолжительности засухи [14, с. 320]. Засухоустойчивость определяет способность культуры переносить длительные засухи, большой водный дефицит и обезвоживание тканей.
Природно-климатические условия Астраханской области позволяют возделывать в регионе различные сорта винограда, обладающие высокими потребительскими качествами. Прежде всего, следует отметить режим солнечной радиации. В среднем за год здесь наблюдается менее 50 пасмурных дней, а сумма активных температур воздуха составляет 3100–3800 °С. Еще одним преимуществом для получения качественного винограда является большая контрастность дневных и ночных температур воздуха. В континентальном климате при незначительной облачности происходит значительное радиационное охлаждение поверхности и листьев и всего растения в целом, что активизирует отток продуктов фотосинтеза от листьев к ягодам. По этому показателю Астраханская область имеет преимущество перед другими виноградарскими регионами России [14, с. 321]. Естественные условия региона наряду с преимуществами создают и отрицательные моменты. Так, для климатических условий области характерно длительное отсутствие либо незначительное количество осадков в течение периода вегетации винограда, а также атмосферные и почвенные засухи, что приводит к обезвоживанию растительного организма и нарушению его жизненных процессов.
В современной литературе недостаточно информации по изучению степени засухоустойчивости сортов винограда в аридных условиях. Более полное изучение данного вопроса будет способствовать повышению продуктивности и качества виноградных насаждений. Знание природы нарушений и сущности адаптивных реакций может помочь выбрать методы воздействия для усиления защитных свойств и повышения устойчивости растений к неблагоприятным факторам в условиях недостаточного увлажнения. Целью исследований являлось изучение степени засухоустойчивости сортов винограда для выявления адаптационных механизмов растений в аридных условиях Астраханской области. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: определить общее содержание воды в листьях и относительную тургоресцентность листьев винограда изучаемых сортов; установить дефицит воды в листьях винограда; определить водоудерживающую способность листьев винограда, как основного показателя засухоустойчивости.
Методология и методы исследования (Methods)
Исследования по изучению степени засухоустойчивости сортов винограда проводились в подзоне светло-каштановых почв Астраханской области на территории виноградника ФГБНУ «ПАФНЦ РАН» в 2017–2018 гг. Объектом исследований являлись 12 сортов винограда различной технологической направленности:
- раннеспелые: столовые: Восторг, Астраханский скороспелый, Мадлен мускатный, Королева виноградников, Шасла белая; технический – Бианка; универсальный – Фиолетовый ранний;
- среднеспелые: столовые – Кишмиш Лучистый, Хусайне розовый; технический – Левокумский.
За контроль были приняты сорта, внесенные в Государственный реестр селекционных достижений и допущенные к использованию в Нижневолжском регионе: Кодрянка – для раннеспелых сортов; Карамол – для сортов среднего срока созревания.
Опыт заложен по методу «куст-делянка» в систематическом порядке по методике Б. А. Доспехова. Схема посадки кустов: 2,0×4,0 м (1250,0 шт/га). Формирование кустов – веерное, четырехрукавное. Культура винограда – укрывная, корнесобственная, искусственно орошаемая. Полив – поверхностный по бороздам нормой 600,0–800,0 м3/га.
Для оценки адаптационной устойчивости сортов винограда к засухе определяли общее содержание воды в листьях, относительную тургоресцентность листьев – по методу Уизерли, дефицит воды в листьях – по Литвинову, водоудерживающую способность – по Еремееву.
Результаты (Results)
Исследование особенностей роста и развития многолетней культуры винограда в засушливых условиях Астраханской области связано с регулярным метеорологическим анализом условий возделывания. Анализ метеоусловий периода исследований показал, что наиболее жарким месяцем в 2017 году был август, когда максимальная температура воздуха достигала 40,5 °С. Осадки выпали лишь в третьей декаде месяца (10,3 мм), влажность воздуха составляла 38 %, а в пик жары снижалась до 10 %. В июле выпало минимальное количество осадков за все лето – 1,7 мм. В 2018 году самыми засушливыми были май и июнь. Влажность воздуха в мае опускалась до 11,0 %, при этом осадков не было совсем. В июне выпало всего 11,9 мм осадков. Среднемесячная температура воздуха мая составила 20,4 °С, июня – 23,5 °С.
Изучение показателей водного режима сортов винограда позволило установить, что ткани листьев всех сортов, несмотря на засушливые условия, были хорошо оводнены на протяжении всего периода исследований. Оводненность листьев в среднем за два года исследований составила 68,1–76,4 %, что свидетельствует о положительной работе корневой системы кустов винограда (таблица 1). Максимальный процент оводненности по сравнению с контрольным сортом Кодрянка в группе раннеспелых сортов отмечен у сортов Астраханский скороспелый (73,7 %) и Фиолетовый ранний (72,7 %). Положительным индикатором внутреннего водного баланса у растений является тургор, который в процентах показывает исходное количество воды от ее содержания. Все изучаемые сорта отличались хорошей тургоресцентностью листьев, которая составляла от 90,3 % у сорта Шасла белая до 93,7 % у сорта Кишмиш Лучистый. При этом в группе среднеспелых сортов этот показатель был несколько выше. Излишняя потеря воды растением приводит к нарушению водного режима и образованию водного дефицита, который при переходе за определенную норму начинает отрицательно влиять на растение. Для разных растений величина водного дефицита, при которой сказывается его неблагоприятное влияние, различна.
Таблица 1
Параметры водного режима сортов винограда, 2017–2018 гг.
|
№ |
Сорт |
Оводненность листьев, % |
Тургоресцентность листьев, % |
Водный дефицит, % |
Водоудерживающая способность, % |
||||||||||
|
2017 |
2018 |
Среднее |
2017 |
2018 |
Среднее |
2017 |
2018 |
Среднее |
2017 |
2018 |
Среднее |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
||
|
Раннеспелые сорта |
|||||||||||||||
|
1 |
Кодрянка (контроль) |
71,9 |
71,9 |
71,9 |
90,0 |
91,2 |
90,6 |
5,9 |
5,9 |
5,9 |
17,3 |
21,1 |
19,2 |
||
|
2 |
Восторг |
69,8 |
68,2 |
69,0 |
91,3 |
91,3 |
91,3 |
7,2 |
6,5 |
6,9 |
30,5 |
29,4 |
29,9 |
||
|
3 |
Астраханский скороспелый |
73,6 |
73,8 |
73,7 |
90,0 |
93,4 |
91,7 |
8,1 |
4,9 |
6,5 |
18,6 |
22,2 |
20,4 |
||
|
4 |
Мадлен мускатный |
71,1 |
72,3 |
71,7 |
92,3 |
94,0 |
93,2 |
5,0 |
4,8 |
4,9 |
23,9 |
22,8 |
23,4 |
||
|
5 |
Королева виноградников |
71,1 |
71,8 |
71,5 |
91,3 |
91,8 |
91,6 |
5,8 |
5,6 |
5,7 |
16,2 |
26,1 |
21,2 |
||
|
6 |
Шасла белая |
69,9 |
68,5 |
69,2 |
89,7 |
90,8 |
90,3 |
7,6 |
7,9 |
7,8 |
13,0 |
27,3 |
20,2 |
||
|
7 |
Бианка |
70,4 |
68,5 |
69,5 |
89,7 |
91,5 |
90,6 |
7,5 |
5,9 |
6,7 |
24,7 |
34,4 |
29,6 |
||
|
8 |
Фиолетовый ранний |
73,1 |
72,3 |
72,7 |
91,0 |
91,1 |
91,1 |
6,6 |
5,8 |
6,2 |
20,4 |
26,8 |
23,6 |
||
|
|
Среднеспелые сорта |
||||||||||||||
|
9 |
Карамол (контроль) |
68,8 |
71,3 |
70,1 |
92,7 |
92,6 |
92,7 |
5,4 |
5,4 |
5,4 |
17,8 |
18,7 |
18,3 |
||
|
10 |
Кишмиш Лучистый |
69,9 |
66,3 |
68,1 |
93,3 |
94,0 |
93,7 |
5,4 |
4,5 |
5,0 |
16,1 |
20,4 |
18,3 |
||
|
11 |
Хусайне розовый |
71,6 |
71,4 |
71,5 |
92,7 |
92,9 |
92,8 |
5,2 |
5,9 |
5,6 |
13,4 |
20,9 |
17,2 |
||
|
12 |
Левокумский |
78,3 |
74,4 |
76,4 |
92,3 |
93,4 |
92,9 |
4,9 |
4,5 |
4,7 |
23,8 |
29,7 |
26,8 |
||
Table 1
Water parameters of grape varieties, 2017–2018 years
|
No. |
Variety |
Water content of leaves, % |
Turghorescence of leaves, % |
Water deficiency,% |
Water retaining ability, % |
||||||||||
|
2017 |
2018 |
Average |
2017 |
2018 |
Average |
2017 |
2018 |
Average |
2017 |
2018 |
Average |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
||
|
Early ripe varieties |
|||||||||||||||
|
1 |
Kodryanka (kontrol') |
71.9 |
71.9 |
71.9 |
90.0 |
91.2 |
90.6 |
5.9 |
5.9 |
5.9 |
17.3 |
21.1 |
19.2 |
||
|
2 |
Vostorg |
69.8 |
68.2 |
69.0 |
91.3 |
91.3 |
91.3 |
7.2 |
6.5 |
6.9 |
30.5 |
29.4 |
29.9 |
||
|
3 |
Astrahanskij skorospelyj |
73.6 |
73.8 |
73.7 |
90.0 |
93.4 |
91.7 |
8.1 |
4.9 |
6.5 |
18.6 |
22.2 |
20.4 |
||
|
4 |
Madlen muskatnyj |
71.1 |
72.3 |
71.7 |
92.3 |
94.0 |
93.2 |
5.0 |
4.8 |
4.9 |
23.9 |
22.8 |
23.4 |
||
|
5 |
Koroleva vinogradnikov |
71.1 |
71.8 |
71.5 |
91.3 |
91.8 |
91.6 |
5.8 |
5.6 |
5.7 |
16.2 |
26.1 |
21.2 |
||
|
6 |
Shasla belaya |
69.9 |
68.5 |
69.2 |
89.7 |
90.8 |
90.3 |
7.6 |
7.9 |
7.8 |
13.0 |
27.3 |
20.2 |
||
|
7 |
Bianka |
70.4 |
68.5 |
69.5 |
89.7 |
91.5 |
90.6 |
7.5 |
5.9 |
6.7 |
24.7 |
34.4 |
29.6 |
||
|
8 |
Fioletovyj rannij |
73.1 |
72.3 |
72.7 |
91.0 |
91.1 |
91.1 |
6.6 |
5.8 |
6.2 |
20.4 |
26.8 |
23.6 |
||
|
|
Mid-season varieties |
||||||||||||||
|
9 |
Karamol (kontrol') |
68.8 |
71.3 |
70.1 |
92.7 |
92.6 |
92.7 |
5.4 |
5.4 |
5.4 |
17.8 |
18.7 |
18.3 |
||
|
10 |
Kishmish Luchistyj |
69.9 |
66.3 |
68.1 |
93.3 |
94.0 |
93.7 |
5.4 |
4.5 |
5.0 |
16.1 |
20.4 |
18.3 |
||
|
11 |
Husajne rozovyj |
71.6 |
71.4 |
71.5 |
92.7 |
92.9 |
92.8 |
5.2 |
5.9 |
5.6 |
13.4 |
20.9 |
17.2 |
||
|
12 |
Levokumskij |
78.3 |
74.4 |
76.4 |
92.3 |
93.4 |
92.9 |
4.9 |
4.5 |
4.7 |
23.8 |
29.7 |
26.8 |
||
Показатели водного дефицита в опыте зависели от напряженности факторов внешней среды и увеличивались в процессе вегетации по мере нарастания термического напряжения. Наименьший водный дефицит в группе раннеспелых сортов в среднем за пять лет изучения отмечен у сортов Кодрянка (контроль), Мадлен мускатный и Королева виноградников (4,9–5,7 %); в группе среднеспелых сортов – Левокумский и Кишмиш Лучистый (4,7–5,0 %).
Основным показателем засухоустойчивости является свойство растения изменять водоудерживающую способность. Листья растений, более устойчивых к засухе, в процессе завядания теряют меньше воды, чем листья менее устойчивых. Исследованиями выявлено, что наиболее устойчивыми к фактору обезвоживания в аридных условиях Астраханской области оказались раннеспелые сорта Кодрянка, Астраханский скороспелый, Королева виноградников и Шасла белая (19,2–21,2 %), а также среднеспелые сорта Карамол, Кишмиш Лучистый и Хусайне розовый (17,2–18,3 %).
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Сравнительное изучение сортов винограда различной технологической направленности в условиях острозасушливого климата Астраханской области позволило выделить сорта с высокими адаптивными и хозяйственно ценными свойствами для производства и селекции. Наиболее засухоустойчивыми и адаптированными сортами оказались: раннеспелые – Кодрянка, Астраханский скороспелый, Королева виноградников и Шасла белая; среднеспелые – Карамол, Кишмиш Лучистый и Хусайне розовый.
1. Usenko L. N., Udalova Z. V. Vozrozhdenie vinogradarsko-vinodel'cheskoy otrasli kak odno iz perspektivnyh napravleniy razvitiya APK Rossii // Uchet i statistika. 2017. № 3 (47). S. 74-82.
2. Abdrabba S., Hussein S. Chemical composition of pulp, seed and peel of red grape from Libya // Global Journal of Scientifi c Researches. 2015. Vol. 3 (2). Pp. 6-11.
3. Polulyah A. A., Volynkin V. A., Lihovskoy V. V. Geneticheskie resursy vinograda instituta «Magarach». Problemy i perspektivy sohraneniya // Vavilovskiy zhurnal genetiki i selekcii. 2017. T. 21. № 6. S. 608-616.
4. Rustioni L., Cola, G., Maghradze D., Abashidze E., Argiriou A., Aroutiounian R., Brazão J., Chipashvili R., Cocco M., Cornea V., Dejeu L., Eiras Dias E., Goryslavets S., Ibáñez J., Kocsis L., Lorenzini F., Maletic E., Mamasakhlisashvili L., Margaryan K., Maul E. [et al.] Description of the Vitis vinifera L. Phenotypic variability in eno-carpological traits by a Euro-asiatic collaborative network among ampelographic collections // Vitis - Journal of Grapevine Research. 2019. T. 58. No. 1. Pp. 37-46.
5. Poluhina E. V. Deystvie nekornevyh podkormok na soderzhanie suhih veschestv v yagodah vinograda // Sovremennoe ekologicheskoe sostoyanie prirodnoy sredy i nauchno-prakticheskie aspekty racional'nogo prirodopol'zovaniya: materialy IV mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy internet-konferencii. Solenoe Zaymische, 2019. S. 185-189.
6. Ivanenko E. N., Tyutyuma N. V., Tumanyan A. F., Poluhina E. V. Vliyanie nekornevyh podkormok na vospriimchivost' vinograda k boleznyam v oroshaemyh usloviyah Astrahanskoy oblasti // Teoreticheskie i prikladnye problemy agropromyshlennogo kompleksa. 2017. № 3 (32). S. 31-36.
7. Magomedov A. M. Osobennosti razvitiya otrasli vinogradarstva Dagestana // Gornoe sel'skoe hozyaystvo. 2015. № 4. S. 15-19.
8. Ivanenko E. N., Muhortova T. V., Poluhina E. V. Effektivnost' vozdelyvaniya stolovogo vinograda s primeneniem agrohimicheskih sredstv novogo pokoleniya // Vestnik Kurskoy gosudarstvennoy sel'skohozyaystvennoy akademii. 2018. № 3. S. 65-69.
9. Guguchkina T. I., Antonenko M. V. Ispol'zovanie novyh sortov vinograda dlya vysokokachestvennyh vin yuga Rossii // Plodovodstvo i vinogradarstvo yuga Rossii. 2018. 52 (4). S. 96-109.
10. Dergachev D. V., Lar'kina M. D., Petrov V. S., Pankin M. I. Osobennosti vegetacii sorta vinograda otechestvennoy selekcii «Podarok Dmitriya» v stressovyh pogodnyh usloviyah umerenno-kontinental'nogo klimata yuga Rossii // Plodovodstvo i vinogradarstvo yuga Rossii. 2019. № 58 (4). S. 35-45.
11. Petrov V. S., Aleynikova G. Yu., Naumova L. G., Luk'yanova A. A. Adaptivna reakciya na lozovi sortove v usloviya na klimatichni promeni // Lozarstvo i vinarstvo. 2018. № 6. S. 18-31.
12. Petrov V. S., Pankin M. I., Kovalenko A. G. Agrobiologicheskie svoystva tehnicheskih sortov vinograda v usloviyah umerenno-kontinental'nogo klimata yuga Rossii // Plodovodstvo i vinogradarstvo Yuga Rossii. 2018. № 49 (01). S. 1-15.
13. Vlasenko M. V. Transpiraciya mnogoletnih kormovyh vidov v usloviyah zasushlivoy sredy // Vestnik Bashkirskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2017. № 4 (44). S. 16-24.
14. Pakshina S. M., Belous N. M., Smolsky E. V., Silaev A. L. Influences of technologies of cultivation of perennial bluegrass herbs on their transpiration in the conditions of water meadows // Biosystems Diversity. 2017. T. 25. No. 1. Pp. 9-15.
15. Ivanenko E. N., Dronik A. A. Soderzhanie suhih veschestv v plodah yabloni i grushi pod vliyaniem nekornevogo pitaniya // Sovremennoe ekologicheskoe sostoyanie prirodnoy sredy i nauchno-prakticheskie aspekty racional'nogo prirodopol'zovaniya: materialy III Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy internet-konferencii. Solenoe Zaymische, 2018. S. 318-323.
