Влияние различных факторов на накопление сахаров в процессе роста и созревания ягод – Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда

Влияние различных факторов на накопление сахаров в процессе роста и созревания ягод – Основные закономерности созревания и нарастания объема ягод винограда

Характеристика биохимических процессов роста и созревания винограда

Со времени образования завязи основная энергия виноградного куста направляется на развитие ягод, что немедленно сказывается на уменьшении прироста побегов лозы.

По характеру изменений, происходящих при развитии виноградной ягоды, можно различать три периода: 1) роста; 2) созревания и 3) перезревания.

Период роста начинается с образования завязи и продолжается до начала размягчения ягоды и появления у красных сортов окраски; продолжительность этого периода 40-45 дней. В этот отрезок времени происходит энергичный процесс дыхания, пластические вещества расходуются на построение клеток и тканей ягоды, которая постепенно увеличивается в размерах. Из семяпочек образуются семена, околоплодник разрастается. Ягода содержит хлорофилл, окрашена в зеленый цвет и так же, как и другие зеленые части растения, усваивает углекислоту воздуха. Однако образующийся сахар расходуется, накопления его не происходит, вследствие чего содержание его в ягодах в этот период не больше, чем в других зеленых органах виноградной лозы и редко превышает 1%. Сахар в виноградной ягоде представляет собой преимущественно глюкозу (около 75%).

Во время роста ягоды обогащаются органическими кислотами и их кислыми солями.

Органические кислоты в виноградной ягоде образуются, как и в листьях, в результате сгорания сахара. Вначале появляется большое количество свободной яблочной и винной кислоты. По мере развития ягод содержание кислот возрастает и кислотность сока достигает нередко 35 г/л (на винную кислоту) и выше. Яблочная кислота все время преобладает над винной и к концу периода роста составляет главную часть кислот в соке ягод. Винного камня в этот период сравнительно мало. Кроме яблочной и винной, в виноградном соке в незначительных количествах встречаются кислоты лимонная, янтарная, гликолевая, щавелевая, глюкуроновая и другие.

Общее количество дубильных веществ в ягоде постепенно возрастает, по в соке мякоти к концу периода роста количество их заметно падает.

Несмотря па быстрый рост клеток, зеленые ягоды до конца периода остаются твердыми. Увеличение объема мякоти ягоды сопровождается также ростом семян, вес которых в течение всего периода увеличивается, причем они остаются зелеными и мягкими.

Таким образом, характерной особенностью периода роста является накопление в ягоде органических кислот, образующихся в результате окисления углеводов.

Период созревания. К концу первого периода ягода перестает расти и достигает нормальной величины. Если в дальнейшем ягода и увеличивается, то очень незначительно. Переход плодовой мякоти из твердого в мягкое состояние (превращение протопектина в пектин) создает впечатление, будто ягода наливается соком. Поэтому период созревания называют также периодом налива ягод. Помимо размягчения у красных сортов появляется красная окраска, у белых – светло-желтая или желто-зеленая.

С прекращением роста ягоды перестают расходовать углеводы, вследствие чего в них быстро накапливается сахар за счет поступления его из листьев. Это накопление сахара так велико, что дневной прирост его достигает 0,5-1%, особенно в конце периода созревания. При этом наряду с глюкозой накапливается фруктоза, количество которой постепенно относительно возрастает и к концу периода достигает той же величины, что и количество глюкозы. Полная зрелость наступает тогда, когда абсолютное накопление сахара останавливается.

Другим, не менее важным, признаком, характеризующим период созревания ягод винограда, является падение кислотности сока. Кислоты винная и яблочная испытывают в этот период различные изменения. Винная кислота нейтрализуется основаниями, преимущественно калием, образуя кислый виннокислый калий. Этот процесс совершается в течение всего периода созревания винограда и к концу его винная кислота почти целиком переходит в соли, так что в соке вполне зрелых ягод в свободном состоянии она не содержится.

Яблочная кислота, как менее активная, чем винная, значительно слабее реагирует с основаниями; количество ее уменьшается вследствие окисления до углекислоты и воды в процессе дыхания. Частично яблочная кислота переходит в другие органические соединения, а в конце периода созревания, когда свободной винной кислоты обычно уже нет, дает соли. К моменту полной зрелости ягод яблочная кислота, как показывают исследования, в небольшом количестве содержится в них в свободном состоянии.

Таким образом, количество кислот при созревании уменьшается вследствие нейтрализации их минеральными веществами, поступающими в ягоду, и окисления при дыхании до окончательных продуктов – СО₂ и Н₂О. Наряду с накоплением сахара и уменьшением кислот в период созревания происходит ряд других, менее изученных явлений. К числу их относятся изменения пектиновых веществ, сопровождающиеся переходом нерастворимого протопектина в пектин, в результате чего ткани мякоти размягчаются и ослизневают. Вместо хлорофилла в ягоде появляются красящие и ароматические вещества. Общее содержание азотистых веществ изменяется очень мало, но в то же время количество нерастворимых азотистых веществ возрастает. В золе все время увеличивается содержание калия, кальция и магния. Количество фосфорной кислоты также повышается. Дубильные вещества из мякоти исчезают, но общее содержание их в ягоде существенно не изменяется.

Характерный для сорта аромат проявляется только при полной зрелости ягод.

На созревание ягод оказывает большое влияние внешняя температура; оптимальная температура 30°. При более высокой температуре ягоды перегреваются, подвергаются «запалу» и задерживаются в росте. Свет зреюшим ягодам не нужен.

Важное значение во время созревания винограда имеет влага. Только при достаточном ее притоке из почвы происходит нормальная работа хлорофилла в листьях, регулярное поступление минеральных веществ и правильное распределение питательных веществ в растении. В сухую погоду из-за недостатка влаги созревание ягод сильно задерживается, что выражается в крайне медленном накоплении сахара. В засушливые годы ко времени сбора винограда процесс созревания в нем приостанавливается и в ягодах не накапливается того количества сахара, которое они обычно имеют при достижении полной зрелости.

Гребни в период роста и созревания содержат большое количество крахмала. К моменту полной зрелости винограда крахмал из гребней исчезает, они деревенеют, теряют воду и вес их значительно уменьшается. Семена также деревенеют, приобретают коричневую окраску; вес их от начала созревания до полной зрелости уменьшается.

Период перезревания. При наступлении полной зрелости гребни деревенеют, вследствие чего связь между виноградным растением и ягодами прерывается, сок ягоды начинает концентрироваться в результате испарения содержащейся в ней воды. Содержание сахара и количество сухого вещества в ягодах относительно повышается. Абсолютное же количество сахара, а также кислот уменьшается вследствие сгорания при дыхании ягод. Разрушению подвергается преимущественно фруктоза; исследования показывают, что ее относительное количество все время понижается. Потеря сахара вследствие сжигания в третий период невелика.

Кислотность в период перезревания, несмотря на концентрацию сока ягоды, в результате сжигания яблочной кислоты и нейтрализации кислот основаниями, все время падает. Кислотность сусла значительно уменьшается, что ясно ощущается на вкус.

Изменения других веществ в винограде при его перезревании мало изучены.

Развитие грозди и созревание ягод винограда

Гребень и ягоды развиваются из соцветия после оплодотво­рения завязи цветков. При этом выделяются три фазы: форми­рование (развитие), созревание и перезревание винограда.

Формирование ягод. Процесс продолжается 40—50 дней с момента оплодотворения завязи. В этот период происходит энергичный рост ягод и гребня, из семяпочек формируются се­мена. При этом основная часть разросшегося околоплодника становится мякотью, которая состоит из крупных клеток с боль­шими вакуолями, наполненными клеточным соком.

Гроздь в первой фазе развития — зеленый орган, содержащий хлорофилл и участвующий в фотосинтезе. Усиленные процессы дыхания и роста растения препятствуют накоплению в ягоде углеводов — сахаров содержится не более 1%, однако образуется большое количество органических кислот с преобладанием яблочной кислоты.

Титруемая кислотность сока достигает 35—40 г/л, на­капливаются фенольные вещества, поэтому ягода имеет очень кислый и терпкий вкус. Обычно до конца первой фазы семена остаются зелеными, неспособными к прорастанию, а ягода — твердой и несъедобной.

Созревание винограда. Процесс продолжается от 30 до 60 дней в зависимости от сорта, условий окружающей среды и на­правлений использования урожая.

Созревание виноградной грозди начинается с постепенного размягчения ягод и остановки их физического роста. За счет интенсивных физиологических процессов в клеточном соке ягод постепенно накапливаются сахара и уменьшается содержание кислот; происходит увеличение тургора и массы ягод за счет налива их соком и притока различных экстрактивных веществ; созревают семена.

В этот период виноград достигает физиоло­гической зрелости, что характеризуется способностью семян к прорастанию. Затем наступают различные стадии технической зрелости, при которых в виноградной ягоде накапливаются са­хара и кислоты в определенном соотношении, что обеспечивает получение тех или иных типов вин, соков и других продуктов переработки винограда.

С прекращением роста ягод на кожице возникает прюиновый налет, мякоть становится полупрозрачной, мягкой, а в поверх­ностных слоях ягоды накапливаются эфирные масла и крася­щие вещества, свойственные сорту. Максимальное содержание сахаров, ароматических и красящих веществ отмечается к кон­цу периода созревания и называется полной зрелостью вино­града.

Семена в стадии полной зрелости приобретают коричневую окраску, из гребней исчезает крахмал, они теряют воду и по­степенно деревенеют, однако связь ягоды с побегом сохраняет­ся. От момента цветения винограда до полной зрелости ягод проходит в среднем 130 дней.

Перезревание ягод. Процесс начинается с полного одревес­нения гребненожки и прекращения поступления из листьев пи­тательных веществ (сахаров). При этом происходит снижение кислотности сока вследствие окисления яблочной кислоты до С02 и воды и нейтрализации кислот основаниями, в основном калийными.

Испарение воды из ягод вызывает концентрацию сока, поэтому абсолютная масса ягод падает, а относительное содержание экстрактивных веществ растет, и содержание саха­ров может достигнуть 30, а в отдельных случаях—40 г на 100 мл и более. Этот процесс называется увяливанием вино­града.

Увяливание ягод обеспечивает техническую зрелость для приготовления ликерных и сладких десертных вин. Перезрева­ние винограда — явление редкое, допускаемое только при полу­чении особых типов вин в районах с сухой и жаркой продол­жительной осенью: на Южном берегу Крыма, в Армении, Уз­бекистане, Туркмении.

Показатели технической зрелости винограда. Из всего много­образия видов зрелости винограда для промышленной перера­ботки основное значение имеют показатели его технической зрелости. К ним относятся сахаристость, титруемая кислотность (сумма свободных кислот и их солей), величина рН сока, количество и соотношение кислот, наличие технологического запаса красящих веществ, определен­ное содержание веществ аромата и другие показатели.

Чаще всего при определении технической зрелости пользу­ются двумя легко определяемыми показателями: сахаристостью и титруемой кислотностью.

Приведенные оптимальные кондиции достигаются комплек­сом агротехнических приемов и целенаправленным программи­рованием урожая винограда на необходимое для промышлен­ной переработки качество.

Влияние внешних факторов на продуктивность винограда

Внешние факторы оказывают большое влияние на рост, развитие, урожайность и вкусовые качества винограда.

Рассмотрим основные условия окружающей среды, влияющие на продуктивность винограда.

Освещенность.

Виноград недаром называют «солнечной ягодой». Для нормального роста и жизнедеятельности в целом, а также высокой продуктивности винограду необходима хорошая освещенность. При достаточном освещении происходит наилучшее вырабатывание углеводов листьями винограда. В свою очередь углеводы благоприятно влияют на вкусовые качества винограда (усиление аромата, налив ягод, повышение сахаристости и снижение кислотности). При недостаточном освещении происходит сильное осыпание цветков, пожелтение и преждевременное опадение листьев, а также плохая закладка плодовых почек. Особенно болезненно на недостаток света реагируют южные сорта.

Почва.

Секрет пластичности винограда в том, что он нетребовательный к почве, приспосабливается почти к любой, кроме болотистой и солончаковой, сильно засоленной. Виноград способен освоиться и выстоять на малопригодных, засушливых, каменистых, песчаных землях, расти на крутых склонах гор. На худшие почвы реагирует уменьшением грозди, урожайности, но может компенсировать тонкостью букета виноградного сока. На благоприятных почвах лоза начинает наращивать древесину и «жировать» и зачастую нуждается в сдерживании ее роста специальными виноградарскими приемами.

Уплотненность почвы (особенно однородная) угнетает корни, отрицательно сказывается на накопление сахара и способствует росту кислотности.

Корни винограда способны использовать трещины в твердых породах, они проникают на значительную глубину каменистых отложений, находя там необходимые питательные вещества. Каменистые почвы средней плотности (особенно с вкраплениями камней) обладают более благоприятными для винограда свойствами, лучшей водопроницаемостью и хорошей аэрацией (воздухообменом), а обломки пород при выветривании и вымывании пополняют в грунте запасы элементов питания.

Для успешного роста винограда важно поддерживать в почве оптимальный уровень кислотности. Наиболее комфортно виноград себя чувствует на слабокислых и слабощелочных почвах (рН 6,5-7,5).

Температура.

Виноград считается растением умеренно-теплого климата. Вегетационный период виноградного куста начинается с того момента когда почвы на глубине залегания корней прогреется +6 +12 0 С (в зависимости от сорта винограда ). При таких температурах у винограда начинают работать корни. Распускание почек происходит при температуре воздуха +10 +12 0 С. При среднесуточной температуре воздуха от +20 до + 28 0 С наблюдается лучший рост однолетних побегов, улучшается процесс формирования цветков и т.д.

Для нормального оплодотворение завязи необходима температура воздуха не ниже +15 0 С

Остальные отрицательные и положительные температуры можно систематизировать так:

• +37 +40 0 С – жара, останавливающая вегетацию;
• +28 +29 0 С – оптимальная температура для созревания винограда;
• +22 +28 0 С – температура благоприятна для цветения;
• +12 +14 0 С – неблагоприятная для цветения;
• 0 -1 0 С – гибнут распустившиеся почки и молодые побеги;
• -16 0 С – гибнут отдельные глазки неукрывных сортов.

В виноградарстве среднесуточную температуру воздуха +10 0 С принято называть активной температурой (биологический ноль), при которой наиболее заметны процессы роста и развития винограда .

Сумма активных температур, необходимых до полного созревания винограда, называют сумму среднесуточных температур, равные +10 0 С и вышеустановленных с первого дня такой температуры до полного созревания данному сорту. Таким образам, зная данное значение можно определить оптимальные сорта винограда для конкретного региона.

Для получения винограда хорошего качества необходимо, чтобы среднесуточная температура самого теплого месяца (июль) составляла +17 +19 0 С.

От температурных условий зимнего периода зависит выбор сорта винограда (укрывной или нет).

Влага и осадки.

Виноград относится к засухоустойчивым растениям благодаря далеко идущей корневой системе. Однако почти все процессы жизнедеятельности виноградного куста связаны с водой. Виноград благодарно реагирует прибавками урожая на грамотный полив, учитывающий климатическую картину года.

Обильные осадки в период цветения отрицательно сказываются на оплодотворении винограда, а в период созревания винограда вызывает растрескивание плодов и увеличивают риск поражения гнилью.

Дождливая, холодная погода является одной из причин замедленного развития побегов винограда. Продолжительные дожди в летний период, а также при обильных росах способствуют развитию на винограднике грибковых болезней (особенно милдью). Затопление корней водой на длительный период приводит к гибели куста.

Тем временем, недостаточное количество влаги, может отрицательно сказаться на развитии и нормальной жизнедеятельности винограда (ослабевает и рано прекращается рост кустов, замедляется накопление в ягодах сахара).

Для винограда лучше всего умеренные и равномерно выпадающие в течение вегетационного периода осадки (общей суммой 500-800 мм).

Осадки в виде града могут уничтожить весь урожай на винограднике за 15-20 минут.

Ветра.

Ветровой режим местности имеет большое значение для успешного выращивания винограда. В зависимости от времени года, температуры и влажности воздуха, скорости и силе ветрового потока может оказывать как благоприятные, так и отрицательные влияние на развитие растения. Легкий ветер в период активной вегетации благоприятно влияют на аэрацию листьев, перенос пыльцы. При повышенной влажности ветра могут переносить грибковые споры, которые способствуют распространению болезней .

Источники:

http://wine.historic.ru/books/item/f00/s00/z0000015/st023.shtml
http://vinocenter.ru/razvitie-grozdi-i-sozrevanie-yagod-vinograda.html
http://agrarnyisector.ru/sadovodstvo/pro-vinograd/vliyanie-vneshnikh-faktorov-na-produktivnost-vinograda.html