Исследование влияния дефицита орошения на виноградниках

Регулировка дефицита орошения и частичного подсушивания корневой зоны, как методы управления орошением виноградной лозы

Регулируемый дефицит орошения (РДО), как один из приемов орошения был изначально разработан для семечковых и косточковых плодов и успешно адаптирован для производства винного винограда. Дефицит воды применяется в период закладки и развития ягод, чтобы сократить вегетативный рост и, по мере необходимости, размер ягод красных винных сортов винограда. Применение дефицита воды можно избежать в период ягодного созревания, однако это потребует точного управления орошением для обеспечения оптимального баланса между созреванием ягод и вегетативным ростом. В частности, для сорта Шираз, такая практика орошения оказывает значительное влияние на улучшение качества вина. Частичное подсушивание корневой зоны (ЧПК) – это новая техника орошения, которая улучает эффективность использования воды в выращивании винного винограда без значительного снижения урожайности. Техника была разработана на основе знаний механизма контроля за испарением, и требует, чтобы примерно половина корневой системы была сухой или находилась вне доступа воды, в то время как остальная часть орошалась. Орошаемая и сухая стороны корневой системы чередуются циклами по 10-14 дней. ЧПК значительно снижает устьичную проводимость лозы, если сравнивать с приемом воды всей корневой системой. Обе системы требуют высококвалифицированных знаний и аккуратного мониторинга рекомендуемого содержания воды в почве. Капельное орошение и другие виды микро-полива делают возможным применение методов РДО и ЧПК.

На мировом рынке наблюдается постоянный спрос на высококачественные вина, поэтому для виноградарей становится актуальным вопрос улучшения качества виноматериала.

Во многих регионах, капельное орошение является неотъемлемой частью выращивания винограда. Традиционно, виноградари использовали орошения для максимизации производительности, т.к. оно отражалось на рекомендуемом коэффициенте урожайности.

Данные коэффициенты помогают предсказывать периоды максимальной потребности в воде, и важны на стадии проектирования развития виноградника. Тем не менее, использование данных практик приводит к тому, что повышаются нормы расхода воды сверх тех, которые являлись бы оптимальными для наиболее подходящего баланса между растительным и репродуктивным развитием, необходимым для производства винограда высшего качества.

Ключ к улучшению качества винограда путем орошения виноградников находится в балансе между вегетативным и репродуктивном развитием, т.к. избыточный скачок роста может иметь нежелательные последствия на фруктовую композицию. Водный стресс рассматривается как основной метод влияния на рост побегов, и, в общем, вегетативный рост признается более чувствительным к водному стрессу, чем рост ягод (плодов). Тем не менее, этот механизм регулировки стал возможным только в результате более глубокого понимания физиологических реакций на дефицит воды и широкое распространение использования капельного и других форм микро-орошения, которые позволяют точно контролировать расход количеством воды по времени. РДО и ЧПК стали установившимися методами управления водными ресурсами в управлении виноградниками и виноделием в Европе.

Регулируемый дефицит орошения

РДО предполагает применение водного стресса для контроля вегетативного и репродуктивного роста. Изначально данный метод был применен на персиковых и грушевых садах для контроля роста путем создания внушительного по объему водного стресса на ключевых стадиях развития плодов. В виноградарстве, снижение орошения до начала созревания винограда ведет к значительному снижению в размере ягод, чем, если бы орошение снизили после созревания, по сравнению с контрольной группой. Вино, произведенное из ягод с постоянным поливом отличалось от вина с ранним или поздним дефицитом орошения по внешнему виду, букету, запаху, вкусу и аромату, и разница была очевидна.

В эксперименте с винными сортами винограда, было обнаружено, что снижение орошения в определенные периоды роста ягод в начале созревания снижают свежесть ягод, сухой вес и концентрацию сахара.

Для сравнения эффектов водного стресса в период развития ягод на хорошо орошаемых растениях были проведены длительные полевые исследования на зрелой лозе винограднико. К культурным сортам винограда сорта Шираз применяли паузу в орошения в течение четырех периодов развития ягод после цветения.

Контрольные растения орошались таким образом, чтобы водный стресс был минимальным, при этом велись постоянные наблюдения за содержанием воды в почве в течение всего сезона выращивания, и использовалась современная система орошения, которая подает воду в точности с потребностью. Результаты совместно с другими выводами и добавлением кривых, представляющих вегетативный рост и предложенный период дефицита воды, демонстрирует График 1.

Основные выводы были следующими:

• Рост ягод наиболее чувствителен к водному стрессу в период разделения перикарпий клеток.
• Для снижения размера ягод требуется более высокий уровень водного стресса, чем для снижения вегетативного роста.
• Снижение размера ягод, и следовательно уровень обрезки, отразилось на боле раннем созревании ягод.
• Меньший размер ягод характеризуется высоким содержанием антоцианина.
• Водный стресс в период раннего созревания год может повышать уровень конецентрации антоцианина.
• Водный стресс в период созревания ягод (после начала созревания) снижает накопление растворимых веществ в ягодах.
• Накопление вкусовых соединений происходило сравнительно поздно в процессе созревания, и было чувствительно к водному стрессу.

С помощью современной системой орошения удавалось достаточно точно управлять насыщенностью почвы водой до необходимого уровня, для управления за вегетативным и репродуктивным ростом.

Материалы и методы.

На многих виноградниках при использовании РДО проверяют влажность почвы. В местах, где влажность почвы измеряется нейтронным водомером, например, объем доступной воды поддерживается ниже уровня максимальной производительности капельных линий в период создания дефицита.

Общий объем доступной воды в корневой зоне не должен уменьшаться на величину, большую, чем разница между полным и частичным наполнением капельных линий, и на практике это скорее всего потребует легкого орошения для предотвращения чрезмерного дефицита воды. Для контроля за вегетативным и репродуктивным ростом виноградников, период водного стресса должен быть ограничен после завязи ягод. Данная стратегия в большей степени применима для красных сортов винограда, чем для белых, потому как для последних, контроль размера ягод и листовой кроны не так важны. Наблюдая за разрастанием побегов или сравнивая темпы роста веса ягод у растений без создания водного стресса, можно оценить эффективность дефицита воды.

При поливе водой со средним или высоким содержанием соли (хлористого натрия) потребуется также наблюдение за уровнем содержания соли в почве в период создания пониженного орошения, и возможно применения щелочи для полива в конце периода дефицитного орошения.

На некоторых виноградниках приспособились применять метод водного стресса сразу же после завязи ягод для контроля за вегетативным ростом, и, в частности, для сорта Шираз, для контроля за размером ягод. Во многих случаях данная практика отразилась на значительном улучшении качества красного вина, хотя иногда за счет уменьшения урожая. Кроме того, исследования показали, что в отличие от существующей практики многих виноградников, рекомендуется избегать водного стресса в период созревания плодов (после начала созревания).

Минимизация водного стресса, во время контроля за вегетативным ростом, в результате отражается на более раннем созревании ягод и изменении букета вина. Для виноградников с капельным орошением продолжение контролируемого уровня орошения в период завязи ягод более важно, из-за того, что в результате происходит более глубокое высушивание слоев почвы и снижение общего уровня ее влажности по сравнению с поливом по бороздам, т.к. из-за повышенного испарения может развиться стресс от пересушивания почвы.

Данные характеристики особенно актуальны в определенных районах, где созревание ягод происходит в теплых и сухих условиях. Поддержание высокого уровня влажности почвы до и после урожая, в настоящее время считается целесообразным для роста корней после сбора винограда, и не консервирует лозу в состояние покоя в условиях водного стресса, которое приводит к восприимчивости и повреждениям от холодной погоды. Как следствие, виноградари сейчас больше используют термин «стратегическое управление поливом», чем термин РДО.

Частичное подсушивание корневой зоны

Метод ЧПК ориентируется на биохимическую реакцию растений на водный стресс для достижения баланса между вегетативным и репродуктивным развитием. Поступая таким образом, достигается вторичная цель – существенное увеличение производительности на единицу поливной воды. Было выявлено, что даже при снижении орошения в 2 раза, при ЧПК не было значительного снижения урожая. Лоза в условиях ЧПК показала сокращение вегетативного роста, в результате измерения веса при обрезке (см. Таблицу один).

Влияние капельного орошения и биологически активных веществ на продуктивность и качество винограда в условиях Западного Предкавказья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.08, кандидат сельскохозяйственных наук Кудряшова, Виктория Викторовна

• Специальность ВАК РФ 06.01.08
• Количество страниц 160

• Скачать автореферат
• Читать автореферат

Оглавление диссертации кандидат сельскохозяйственных наук Кудряшова, Виктория Викторовна

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА.

1.1. Требования виноградного растения к влаге.

1.2. Исследования по орошению виноградников.

1.2.1. Условия проведения поливов и поливная норма.

1.2.2. Основные способы полива, применяемые в виноградарстве.

1.2.3. Влияние орошения на развитие вегетативной массы и корневой системы виноградного растения.

1.2.4. Влияние орошения на урожайность винограда.

1.2.5. Влияние орошения на качество винограда и винопродукции.

1.3. Биологически активные вещества в виноградарстве.

1.3.1. Характеристика биологически активных веществ.

1.3.2. Опыт применения биологически активных веществ на винограде.

2. УСЛОВИЯ, ПРЕДМЕТ И МЕТОДИКИ ПРОВОДИМЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Почвенно-климатическая характеристика места проведения опытов.

2.2. Объект и методики исследований.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Метеорологические условия в годы исследований и их влияние на развитие растений винограда и прохождение фенологических фаз.

3.2. Режим увлажнения почвы виноградников при капельном орошении.

3.3. Влияние капельного орошения и биологически активных веществ на физиологические показатели винограда.

3.4. Развитие корневой системы винограда в связи с орошением и применением биологически активных веществ.

3.5. Влияние изучаемых приемов на рост и развитие вегетативной массы и генеративных органов винограда.

3.6. Эмбриональная плодоносность глазков винограда в связи с орошением и применением биологически активных веществ.

3.7. Урожайность винограда.

3.8. Качество винограда и виноматериалов.

3.9. Экономическая эффективность применяемых приемов.

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Виноградарство», 06.01.08 шифр ВАК

Биологическое обоснование орошения промышленных виноградников на Юге Российской Федерации 2002 год, доктор сельскохозяйственных наук Кириченко, Александр Владимирович

Продуктивность виноградников при капельно-струйном орошении по системе “Хамрани” в Южном Дагестане 2005 год, кандидат сельскохозяйственных наук Исмаилов, Алимбек Бегларович

Обоснование и разработка путей, методов и способов повышения продуктивности виноградников, качества винограда, виноматериалов и сохраняемости столового винограда в условиях Дагестана 2004 год, доктор сельскохозяйственных наук Алиева, Асият Наримановна

Разработка путей, методов и способов повышения продуктивности виноградников, качества винограда, виноматериалов и сохраняемости столового винограда в условиях Дагестана 2004 год, доктор сельскохозяйственных наук Алиева, Асият Наримановна

Экологические и биологические аспекты формирования высокопродуктивных насаждений Vitis vinifera sativa DC. в условиях Северного Кавказа 2007 год, доктор биологических наук Арабханов, Юсуп Магомедович

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние капельного орошения и биологически активных веществ на продуктивность и качество винограда в условиях Западного Предкавказья»

Виноградарство является самостоятельной высокопродуктивной отраслью сельского хозяйства. По объему производства в мире виноград занимает 7 место среди сельскохозяйственных культур и первое среди фруктов.

Более 95% виноградных насаждений Российской Федерации сосредоточено в Северо-Кавказском эколого-географическом регионе – Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской области, Дагестанской, Кабардино-Балкарской и Чеченской республиках.

Состояние отрасли в регионе является важным и значимым при решении проблем социального, финансового значения и занятости населения.

Природно-климатические условия Северного Кавказа и наличие квалифицированных кадров позволяют выращивать виноград различных сроков созревания, направления использования и качества, отвечающего требованиям винодельческого производства и пищевой индустрии – потребления в свежем виде, длительного хранения и отдаленных транспортировок.

За последние два десятилетия виноградарство пережило два сильнейших потрясения: в 80-е гг. – компания по борьбе с пьянством и алкоголизмом и в 90-е гг. – формирование и становление рыночных отношений, приведшие к изменению форм собственности, уменьшению площадей виноградников, нарушению системного управления процессами производства винограда. Применение удобрений, организация орошения, механизация работ – эффективные приемы повышения продуктивности насаждений до сих пор не получили должного развития и влияния на повышение эффективности и укрепление отрасли.

Вследствие этого на первый план вышли проблемы повышения продуктивности виноградников и устойчивости плодоношения. Решить их позволяет эколого-адаптивное ведение виноградарства, которое обеспечивает стабильность производства с оптимальным использованием биологического потенциала сортов, получением ежегодных гарантированных урожаев требуемого качества, полученным по технологиям, предотвращающим деградацию природной среды и снижающим отрицательные последствия техногенных мероприятий.

Настоящая работа посвящена изучению комплексного воздействия на виноградное растение капельного орошения и биологически активных веществ, их раздельному и совместному влиянию на урожайность и качество винограда и винопродукции.

Капельное орошение широко применяется в Израиле, США, Франции, Италии, Испании, Австралии и других странах мира. В последние годы растет количество площадей виноградников, оборудованных системами данного способа полива. В субъектах Южного Федерального округа насчитывается по статистическим данным, их пока немного, 40 га. В Краснодарском крае – 22 га. Дефицит информации по эффективности орошения на виноградниках для условий Кубани ограничивает применение капельного полива.

Стандартный сортимент винограда столовых и технических сортов, для зон Краснодарского края в силу причин абиотического характера (морозо-опасные зимы, позднее наступление вегетации из-за холодных весенних температур, запоздалое цветение и большая вероятность засух) требует доработки технологий с привлечением как орошения, так и биологически активных веществ, ускоряющих процесс созревания винограда, повышающих качество и величину урожая. Работы такого плана выполнялись с применением микроэлементов и отдельных биологически активных препаратов отечественного и зарубежного производства.

Цель работы состоит в изучении действия орошения и биологически активных веществ на продуктивность винограда; научного обоснования и оценки степени эффективности их применения для получения устойчивых и качественных урожаев винограда.

Поставленная цель предусматривала выполнение следующих задач:

1) оптимизация водопотребления виноградника;

2) установление реакции растений винограда при капельном орошении и применении биологически активных веществ на: рост и развитие корневой системы и вегетативной массы кустов; потенциальную плодоносность почек; продуктивность растений; величину и структуру урожая; качество сока и виноматериалов; энергетическую ценность вина;

3) определение экономической эффективности применения капельного орошения и биологически активных веществ.

Орошение виноградников, нормы, сроки, способы полива

Виноград принадлежит к небольшому семейству Виноградовые Vitaceae, объединяющему 14 родов и 968 видов. Семейство Виноградовые относятся к типу покрытосеменных растений, классу Двудольные. Жизнь виноградного растения – многолетней древесной лианы – в естественных условиях длится многие десятки лет.

Основная масса воды (более 99%) расходуется виноградным растением на оптимизацию условий, необходимых для прохождения процессов транспирации и дыхания, и только 0,25 % используется на непосредственное образование органического вещества. Для формирования 100 кг урожая виноградному растению требуется: в условиях Дона – 20 – 30 м 3 , Крыма – 29 – 44 м 3 , Средней Азии – 44 – 50 м 3 воды.

По морфолого-анатомическим и физиолого-биохимическим свойствам виноградное растение относится к мезофитам. Однако в процессе длительной эволюции в его филогенезе в различных эколого-географических условиях выработались и закрепились высокая пластичность и отзывчивость на водный режим. Виноград может расти и плодоносить в условиях как жесткого водного дефицита, так значительного переувлажнения. Орошение положительно влияет на экологические факторы, микроклимат и фитоклимат, что, в конечном счете, приводит к улучшению роста и развития виноградных растений и значительному повышению их продуктивности. Важная особенность орошаемых виноградников – гарантированная стабильность урожайности. Под влиянием орошения влажность воздуха в зоне куста повышается на 6 – 16%, в критические периоды снижается температура воздуха, значительно улучшаются гидромеханические свойства почвы, вследствие чего возрастает эффективность применения удобрений.

Расход воды на формирование 100 кг урожая принято называть коэффициентом водопотребления. Этот показатель не является величиной постоянной и значительно варьирует от многих причин.

Величина водопотребления виноградного растения зависит от зоны возделывания винограда (сумма осадков, распределение их по сезонам, сумма активных температур, гидротермический коэффициент, влажность воздуха, тип почвы и ее физико-механический состав, глубина залегания грунтовых вод); биологических особенностей сортов (сильно–, средне– и слаборослые); состояния виноградного растения (возраст, урожайность); технологии возделывания (схема посадки, содержание почвы и способы ее обработки); системы орошения виноградника (влагозарядковые и вегетационные поливы) и способов вегетационных поливов (бороздковый, по щелям, дождевание, внутрипочвенный, капельный).

Водопотребление виноградного растения значительно изменяется по фазам его вегетации. Наибольшее количество воды (около 80%) расходуется им в период роста побегов, формирования и созревания урожая, что учитывают при разработке графиков и норм поливов в условиях орошаемой культуры.

Систему орошения и способы полива выбирают на основе всестороннего глубокого изучения проектными организациями гидрологических, почвенных, климатических и экономических условий. При выборе способа полива учитывают, кроме того, рельеф местности.

Оросительная система включает в себя: источник орошения, головные сооружения, регулирующие подачу воды из источника орошения; магистральные каналы, подводящие воду из источников орошения к орошаемым участкам; распределительные каналы, состоящие из оросительных каналов, поливных и выводных борозд.

Поливы делят на влагозарядковые и вегетационные. Влагозарядковые поливы (2 – 3) проводят в зимнее время при больших нормах (1200 – 1500м 3 ) напуском – для максимального накопления влаги в глубоких горизонтах почвы (2м). Целесообразность таких поливов обусловлена тем, что корневая система у виноградного растения достигает глубины 2 – 3 м и более и при необходимости может использовать влагу из этих горизонтов. Запас влаги в глубоких горизонтах почвы позволяет значительно сократить количество поливов в период вегетации, когда поливная вода особенно дефицитна.

Вегетационные поливы проводят более часто и при меньших поливных нормах (400 – 800 м 3 в зависимости от влагоемкости почвы). Их приурочивают к фазам вегетации с учетом потребности виноградного растения во влаге. Количество поливов определяется зоной возделывания, влажностью почвы, ее влагоемкостью, механическим составом, физическими свойствами, возрастом насаждений, величиной урожая, направленностью его использования, биологией сорта и др. В жарком засушливом климате число вегетационных поливов больше, особенно на песчаных почвах легкого механического состава. При этом применяют малые поливные нормы (300 – 400 м 3 ). Частые поливы проводят также на молодых виноградниках, корневая система у которых расположена ближе к поверхности почвы. На плодоносящих виноградниках, отличающихся хорошо развитой корневой системой, которая достигает глубоких горизонтов почвы, количество вегетационных поливов сокращают.

Главный критерий определения сроков проведения поливов – показатель наименьшей влагоемкости (НВ). Для обеспечения высокой продуктивности кустов винограда в период вегетации до начала созревания ягод необходимо поддерживать влажность почвы в пределах: для песчаных почв 100 – 50 %НВ, для южных супесчаных черноземов – 100 – 60% (НВ), обыкновенных легкосуглинков – 100 – 75 % НВ. Это значит, что очередной полив следует проводить при влажности метрового слоя почвы, равной нижнему порогу показателя оптимального увлажнения. Величина этого показателя изменяется по фазам вегетации виноградного растения. Влажность почвы на уровне 80 – 85% НВ нужно поддерживать в фазы роста побегов и ягод и несколько снижать ее (до 65 – 70% НВ) при вызревании побегов. Однако при влажности почвы ниже этого предела, снижается морозо– и зимостойкость виноградного растения, что допускать нельзя.

Существуют несколько способов вегетационных поливов:

• поверхностный, когда полив проводят непосредственно по поверхности почвы; он включает в себя инфильтрационные поливы: по бороздам и по щелям;
• надземный, осуществляемый дождеванием и мелкодисперсным разбрызгивание;
• внутрипочвенный, при котором вода с помощью специальной системы подается в корнеобитаемый слой почвы;
• капельный, когда поливная вода подается локально, каждому растению с помощью специальных капельниц.

Выбор способа полива в значительной мере определяется климатом, рельефом местности, величиной уклона, источником орошения, технологией возделывания винограда, материально-техническим обеспечением хозяйства.

Один из наиболее новых способов орошения виноградников. Принципиальное отличие его от других способов – дозированная подача поливной воды к каждому растению, что делает этот способ наиболее экономичным по расходу и целенаправленному использованию поливной воды. К безусловным его преимуществам относится и возможность не только полной механизации, но и автоматизации полива. Кроме того, его можно применять на участках со сложным рельефом. Важное преимущество капельного способа орошения виноградников на горных склонах – предотвращение водной эрозии почвы и накопления солей в ее корнеобитаемом слое.

Прибавка урожая без ухудшения качества виноградной продукции колеблется в среднем от 24,8 до 106,1 % при экономии расхода поливной воды 30 – 40 %.

Как видно из таблицы, наиболее высокие урожаи винограда при наименьших за¬тратах поливной воды обеспечивает капельный способ орошения.

Таблица. Эффективность различных способов орошения виноградников.

Источники:

http://www.yug-poliv.ru/article/obzor_pressy/regulirovka_defitsita_orosheniya_i_chastichnogo_podsushivaniya_kornevoy_zony_kak_metody_upravleniya_/
http://www.dissercat.com/content/vliyanie-kapelnogo-orosheniya-i-biologicheski-aktivnykh-veshchestv-na-produktivnost-i-kaches
http://www.aquaspray.ru/articles/oroshenie-vinogradnikov-normj-sroki-sposobj.html