Водный режим – виноград

Организация службы мониторинга водного режима виноградников

Организация службы мониторинга водного режима виноградников.

До недавнего времени массовой организации служб мониторинга водного режима виноградников в отечественном виноградарстве препятствовало отсутствие доступных технических средств ведения локального экологического мониторинга. Усилиями специалистов ИВиВ «Магарач» в Крыму была инициирована разработка подобных технических средств, что привело к появлению надежного и доступного отечественного оборудования (в частности крымской компании «Логрус»). Таким образом, основное препятствие для организации служб мониторинга в целом на сегодняшний день преодолено. Однако наличие самого замечательного оборудования является лишь необходимым, но не достаточным условием успешного внедрения информационных технологий в виноградарстве. Настоящая статья написана с целью помочь виноградарям, виноделам и специалистам в области управления орошением виноградников лучше понять организационную структуру СМ для плодотворной совместной работы.

Определение. Под «службой мониторинга водным режимом виноградников» (в дальнейшем – СМ) будем понимать регулярно проводимую совокупность мероприятий, обеспечивающих снабжение пользователя (агронома, фермера, научного сотрудника и др.) оперативной информацией о водном режиме виноградника и функциональном состоянии растений в целях оперативного управления орошением и другими элементами технологии возделывания винограда.

Следует прокомментировать данное определение в одном принципиальном месте. Около 20 лет тому назад первые попытки определить функции фитомониторинга (только ли пассивное наблюдение или же управление тоже?) вызвали бурные споры специалистов в этой области и привели тогда к изящному компромиссу, предложенному основоположниками фитомониторинга В. Г.Кармановым, О. О.Лялиным и С. С.Радченко (1). Решено было определять фитомониторинг в двух смыслах: узком и широком. СМ, как некоторое методическое обобщение традиционного физиологического и фитомониторного подходов при оценке водного режима растений, так же можно понимать в узком и широком смысле слова. В узком смысле СМ создается только для снабжения пользователя информацией (первая часть определения), которую он далее использует, как может. В широком смысле в функции СМ входит так же управление орошением и другими технологическими процессами на основе анализа полученной информации и имеющихся знаний. Из данного выше определения ясна позиция автора: СМ на современном этапе наших представлений о водном режиме растений (по крайней мере, винограда) уже может и должна трактоваться в широком смысле слова, организовываться не только с целью получения информации, но и предусматривать ее переработку и активное воздействие на водный режим растений и их функциональное состояние в требуемом направлении. Иными словами охватывать все три выделяемые ступени иерархии: а – информацию, б – знание, в – управление (2).

Попытки ограничиться только подачей информации о водном режиме насаждений за последние 15 лет приводили многие компании к вполне закономерным коммерческим неудачам. Исключением являлись лишь случаи снабжения информацией некоторых научных подразделений и крупных тепличных комплексов. Действительно, жизнеспособной в плане оказания информационных услуг в общем виде в виноградарстве может быть лишь удобная информационная служба, способная реально помочь виноградарю непосредственно при управлении технологией возделывания винограда и ее совершенствовании. Эту роль призвана выполнить СМ.

Цели и задачи организации СМ.

Обоснование необходимости создания СМ, а так же обзоры методов ведения мониторинга, стратегий орошения виноградников и реализующих их на практике физиологических алгоритмов были даны нами ранее (см. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и др.). В настоящей работе отметим лишь, что первоначально концепция СМ разрабатывалась в целях активного воздействия на качество винограда путем проведения точной оросительной политики в рамках той или иной стратегии орошения. Напомним, что стратегией орошения называется общий план варьирования водным режимом растений в течение вегетации (7). Стратегии орошения можно разделить на две группы: бесстрессовые и стрессовые. Первые направлены на предотвращение стрессовых воздействий на протяжении всей вегетации. Вторые предусматривают проведение такой оросительной политики, в результате которой в определенные периоды растения подвергаются заранее запрограммированным стрессовым воздействиям определенной глубины и длительности. Стратегии орошения реализуются на практике через физиологические алгоритмы управления орошением, для точной реализации которых необходимо постоянное наблюдение (мониторинг) за состоянием водного режима растений и параметрами среды их обитания. Подобный мониторинг достигается путем организации СМ на опытных или производственных виноградниках. Необходимо отметить, что точное и оперативное управление орошением хотя и является основной, но далеко не единственной задачей организации СМ. Со временем стала ясной перспектива плодотворного использования СМ при решении и других задач виноградарства: защиты растений, агротехники, сортоизучения и др. (подробнее см., например, 8). Создание современных портативных метеостанций, датчиков влажности почвы, фитомониторов и удобных телеметрических систем связи между ними и пользователем с одной стороны позволяет уверенно говорить о возникновении информационных технологий управлением орошением. С другой же стороны, за последние несколько лет СМ стала приобретать очевидные очертания не только информационной технологии, способной обеспечить точное управление орошением, но и технологии управления возделыванием винограда в целом, на каждом конкретном, сколь угодно малом винограднике.

Управление технологией возделывания винограда и структура СМ.

Виноградник является сложной динамической и биолого-гуманистической системой (2, 3). Отсюда следует, что виноградник, как объект управления, полностью согласуется с формулировкой объекта рассмотрения классической кибернетики Н. Винера. Эти фундаментальные кибернетические представления были положены в свое время В. Г.Кармановым, В. Н.Савиным, А. Ф.Чудновским и другими известными отечественными учеными в основу создания такого оригинального научного направления, как биокибернетика растений (10, 11, 12). В рамках биокибернетического подхода в Агрофизическом институте (СПб) в общем виде для любых возделываемых культурных растений были разработаны представления о принципах управления технологией возделывания растений на основе концепции обратной связи (11). К сожалению, ни в отечественной, ни в обширной зарубежной литературе последних 15 лет, посвященной теме орошения и управления орошением виноградников, кибернетический взгляд на эти процессы в явном виде практически отсутствует. Между тем корректное описание управления орошением виноградников, а значит и описание, и анализ структуры СМ, возможны только на основе биокибернетических представлений. На рис.1 приводится схема системы управления, которая по определению, как любая кибернетическая система, является системой с обратной связью. По каналам обратной связи объект управления (виноградник) информирует управляющую систему (человека или автомат) о своем состоянии. Если это состояние отличается от желаемого, включается управляющее воздействие. Строго говоря, от объекта управления к управляющей системе поступает не информация, а некоторые данные, восприятие, которые уже потом преобразуются в представления и информацию. Эта тема, однако, заслуживает отдельного рассмотрения, в настоящей же работе будем рассматривать несколько упрощенную схему системы управления.

В более развернутом виде для случая управления орошением виноградника эта схема представлена на рис.2. СМ, как следует из этой схемы, призвана обеспечить первичный сбор информации (СМ-1), преобразование информации на основе знаний (методических рекомендаций, алгоритмов и т. д.) в целях определения водного статуса растений и принятия решения о необходимости начала орошения (СМ-2), а так же определение времени прекращения орошения (СМ-3), постоянное накопление и анализ информации о параметрах урожая, данных мониторинга и складывающихся погодных условий, (создание базы данных) в целях изменения или уточнений стратегии орошения и физиологических алгоритмов управления орошением для каждого конкретного виноградника (СМ-4).

Этапы организации службы мониторинга водного режима виноградников.

1. Составление проекта СМ.

I. Информационный блок.

III. Блок управления.

Типовые варианты проектов организации службы мониторинга виноградников.

2. Подготовка, проверка и установка оборудования. Предварительный выбор пилотных растений.

3. Изучение водного режима виноградника.

4. Управление орошением виноградника.

Пример организации службы мониторинга водного режима виноградников.

1. Составление проекта.

2. Подготовка, проверка и установка оборудования. Предварительный выбор пилотных растений.

3. Изучение водного режима виноградника.

4. Управление орошением.

1. Лялин О. О., Радченко С. С., Карманов В. Г. Проблемы фитомониторинга на современном этапе // Физические методы и средства получения информации в агромониторинге: Сб. Науч. Тр./ АФИ, 1987, С.30-35.

2. Молчанов А. М. Информация, моделирование и управление в экологии. Принципы и методы экоинформатики (материалы Всесоюзного совещания по экоинформатике и экологическим базам данных, 6-8 января 1987). Москва, 1986, с 17-18).

3. Нилов Н. Г. Опыт применения методологии фитомониторинга в виноградарстве.// Биофизика растений и фитомониторинг. Сб. научных трудов, Ленинград.1990.-c.140-150

4. Нилов Н. Г. Основная задача фитомониторинга в виноградарстве.// Виногр. и винод. 1993.N 1-2, – c.11-15

5. Нилов Н. Г. Методы мониторинга водного режима виноградников // Виноградарство и виноделие. Сб. Науч. Трудов. – ХХХI. Ялта.-2000.-С36-42.

6. Нилов Н. Г.. Тенденции в современном растениеводстве, приводящие к неободимости организации служб мониторинга водного режима насаждений// Виноградарство и виноделие. Сб. Науч. Трудов.-XXXII, Ялта. 2001.-С. 9-12.

7. Нилов Н. Г. Стратегии орошения виноградников. //Виноделие и виноградарство #1, 2001.- 26-30.

8. Нилов. Н. Г. .Методические и технологические возможности использования фитомонитора «АМ-Крым-1» в виноградарстве. «Виноградарство I Виноробство», Мiжвiдомчий науковий збiрник № 42, с.12-24, ННЦ «IBIB iм В. Е. Таiрова», Одесса 2005.

9. Нилов. Н. Г. Физиологические алгоритмы управления орошением виноградников // Виноградарство и виноделие. Сб. Науч. Трудов. – ХХХVI. Ялта.-2006.-С29-35.

10. Карманов В. Г. Приложение автоматики и кибернетики к растениеводству. ДАН СССР, 1959, том 128, №1.

11. Чудновский А. Ф,.Карманов В. Г,.Савин В. Н,. Рябова Е. П. Кибернетика в сельском хозяйстве. Изд-во «Колос», Ленинград, 1965, 152 с.

12. Кибернетика в растениеводстве. ВИНТИ по Сельскому хозяйству, выпуск 95, Материалы Всесоюзной конференции по применению кибернетики в растениеводстве. Москва, 1967, 335с.

Как поливать виноград?

Хотим получать больше урожая с виноградной лозы, иметь отменные вина и десертные сорта к столу, тяжелые налитые гроздья, привлекательный внешний вид ягод – необходимо обеспечить орошение. С начала вегетации и до сбора урожая виноградник в среднем потребляет воды – 450–500 л/кв. м.

Большая потребность в поливе с последних чисел июля и до начала августа, то есть на пике вегетации. Поэтому такие поливы и называют вегетационные, их за лето требуется ориентировочно 5–7, но руководствоваться обязательно следует и погодными показателями. До наступления вегетации и когда происходит созревание ягод, виноград нуждается в воде меньше.

Перед цветением и во время его, от полива следует воздержаться, чтобы не залить растение, потому что виноградный цвет может изросситься. То есть чрезмерная влажность не даст виноградным цветам нормально опылиться, ягод завяжется мало или может не быть совсем. Так и говорят – цвет сойдет с росой, изросситься.

Также если злоупотреблять орошением после того, как начали зреть грозди – чревато снижением устойчивости винограда к серой гнили, транспортабельность и сохранность ухудшаться, упадет процентное содержание сахара в продукте.

Как определить оптимальную потребность в орошении? Само растение укажет и поможет понять, когда ему требуется полив. Конечно, это будет совсем точный показатель, но затрудняясь в определении влажности почвы можно и его принять к сведению. Если в начале вегетации верхушки побегов долго не расправляются, а листья, наоборот, выглядят плоскими и не столь рельефными как обычно – виноградная лоза испытывает жажду. Позже, как сигнал к поливу служит изменение цвета листьев. Они становятся темнее, чем обычно, и кончики желтеют и подсыхают.

Глубина проникновения воды при поливах, предпринимаемых во время вегетационного периода, требуется не менее чем метр. В этом поверхностном слое почвы сосредоточена основная масса корневой системы лозы, оттуда же, виноградный куст получает практически весь объем воды.

Корни винограда достигают более углубленных грунтовых пластов, в частности, до двухметровой отметки, именно настолько должна напитаться влагой земля при влагозарядном поливе поздней осенью. Норма для влагозарядного полива перед осенне-зимним периодом где-то 140–200 л/кв. м, для вегетационного орошения вдвое меньше – 70–100 л/кв. м. Правда, объем жидкости нужно сопоставлять с водно-физическими свойствами почвы, а лучше именно от них и отталкиваться. При формировке виноградных лоз «на арку» воды для полива им требуется больше.

Переувлажнение за счет частых и объемных поливов нежелательно. Кроме того, что напрасно расходуем воду, рабочую силу и ресурсы, корневая система винограда будет развиваться поверхностно, снижая засухоустойчивость лозы, а у беседочных сортов и морозостойкость.

Виноградные лозы можно поливать поверхностно, подпочвенно, капельным орошением и системным дождеванием. Наиболее распространенный способ орошения – поверхностный. В виноградниках для полива рекомендуется прокапывать поливные борозды с наклоном не менее 2%, а лучше 5–15% и с хорошим рельефом. Борозды прокапываются непосредственно перед поливом. Как правило, при междурядье в 1,5–1,6 м нужна одна поливная борозда. Если между рядами винограда более 2 м – 2 борозды, с дистанцией между собой в 1 м.

Во дворах, где посажены лозы в один ряд, борозды прокапывают с обеих сторон, отступив от виноградных кустов 50–60 см. Глубиной борозды 15–20 см. После полива борозды закапываются, чтобы ограничить испарение воды, но можно их прикрывать каким-либо укрывным материалом, оставив до следующего орошения, что существенно экономит силы и время.

Орошение виноградников

Виноградная лоза в течение вегетационного периода потребляет большое количество воды, которая в основном испаряется через листья и другие части растения. Специальными опытами НИИСВиВ им. акад. Р. Р. Шредера установлено, что в условиях Самаркандской области при урожае сорта Кишмиш белый 250 ц/га в течение вегетационного периода испаряется около 11 тыс. м 3 воды с 1 га виноградника, причем до 90% этого количества расходуется в период завязывания ягод до полного их созревания. Кроме того выяснено, что различные водные режимы неодинаково влияют на рост, плодоношение и качество винограда.

Многолетние опыты в Самаркандском филиале института им, акад. Р. Р. Шредера показали, что молодые виноградники лучше растут и быстрее вступают в плодоношение при режиме влажности почвы не ниже 70% от НВ. Влажность 40% и даже 55 от НВ для таких виноградников явно недостаточна.

В начале фазы плодоношения рост и высокий урожай отмечается при поддержании влажности почвы также не ниже 70% от НВ. Потребность плодоносящего виноградника в воде в разные фазы вегетации неодинакова. В первый период вегетации следует поддерживать влажность почвы на уровне 70—80% от НВ, а во второй — 60—65%.

Следует иметь в виду и сортовые различия в потребности воды.

Для сортов с разной способностью сахаронакопления, также установлена пофазная потребность в воде и в соответствии с этим разработаны нормы и сроки поливов. Таким образом, решающим моментом в установлении сроков и норм поливов должна быть потребность самого растения в воде, при этом обязательно нужно учитывать почвенно-климатические условия и водообеспеченность района.

В связи с этим все виноградники делят на поливные, условно-поливные и богарные. Поливные обеспечены водой как в зимний, так и вегетационный периоды (4—12 поливов). Условно-поливные только в зимний период и частично (не ежегодно) в первый период вегетации (1—2 полива соответственно), богарные — не поливаются.

В Узбекистане под виноградники используют многие типы почвы, а наиболее широко распространенные сероземы разнообразны по механическому составу, от которого в значительной степени зависит влажность и водопроницаемость, поэтому количество поливов и их норму необходимо устанавливать дифференцированно с учетом конкретных условий.

Рекомендуется следующая схема поливов виноградников: на легких супесчаных почвах 5—8 вегетационных поливов при норме 400—500 м 3 /га, на тяжелых глинистых — 3—4 (соответственно 700—800), на галечниковых почвах и песках со слабой водоудерживающей способностью 8—12 (соответственно 300—400), на землях с близким залеганием грунтовых вод — 1—2 (соответственно 400—500).

Многовековая культура винограда подсказывает обязательное применение зимних влагозарядковых поливов, с помощью которых легче поддерживать необходимый режим влажности почвы в вегетационный период.

Были проведены специальные исследования по установлению эффективности сочетания зимних поливов с вегетационными на плодоносящих виноградниках в условиях сероземных среднесуглинистых почв с глубоким залеганием грунтовых вод (Ходжимуратова M.)

В результате проведенных исследований установлено, что:

• сочетание зимних поливов виноградников с вегетационными сказывается положительно на водный режим растений: повышается содержание воды в листьях и транспирация, что способствует интенсивности процесса фотосинтеза, а осмотическое давление в течение вегетационного периода возрастает не столь сильно, как при проведении только вегетационных или только зимних поливов;
• проведение только зимних поливов создает водный режим почвы, способствующий хорошему прохождению физиологических процессов в растении в течение первой половины вегетационного периода. Затем, во второй половине вегетации, влажность почвы значительно уменьшается, что сказывается на некотором ослаблении этих процессов;
• при проведении только вегетационных поливов водный режим почвы и растения несколько отличается от вариантов, где зимние поливы сочетались с вегетационными. В межполивные периоды здесь происходят более резкие изменения водного режима почвы и растения;
• при поддержании в период вегетации влажности почвы не ниже 60% от НВ, физиологические процессы в растении идут слабее, чем при влажности почвы не ниже 70% от НВ;
• сочетание зимних поливов с вегетационными, особенно при влажности почвы 70% от НВ, оказывает положительное влияние на рост и вызревание побегов.

Проведение только зимних влагозарядковых поливов с промачиванием почвы до глубины 2 м и более обеспечивает влажность почвы виноградника не ниже 70% от НВ в период до начала—середины июля, в августе влажность почвы уменьшается до 60%, а в сентябре — до 47—52% от НВ.

При сочетании зимних поливов с вегетационными, для поддержания влажности почвы не ниже 70% от НВ, вегетационные поливы следует давать: первый — в июле, второй — в конце августа—сентябре.

При сочетании зимних поливов с вегетационными для поддержания влажности почвы не ниже 60% от НВ, достаточно одного вегетационного полива в конце июля—начале августа.

При проведении только вегетационных поливов для поддержания влажности почвы не ниже 70% от НВ их требуется не менее трех поливов: в мае, в конце июня и в августе — начале сентября.

При проведении только вегетационных поливов для поддержания влажности почвы не ниже 60% от НВ требуется не менее двух поливов — в конце июня и в конце августа—начале сентября.

Сочетание зимних поливов с вегетационными при влажности почвы 70% от НВ для плодоносящих виноградников является наиболее эффективным, оно обеспечивает увеличение: числа гроздей на куст — на 8—10%, среднего веса ягод — на 3—5%, среднего веса гроздей — 5—6% и урожайности с гектара на 30—47 ц или — 12—15%. Сахаристость ягод при этом уменьшается мало по сравнению с проведением только вегетационных поливов.

Сочетание зимних поливов виноградников с вегетационными экономически вполне оправдано. На плодоносящих виноградниках Самаркандской области при культуре на среднесуглинистых сероземах и глубоком залегании грунтовых вод для поддержания влажности почвы в горизонте 0—200 см в течение всего вегетационного периода не ниже 70% от НВ следует проводить 1—2 зимних и 2 вегетационных полива с промачиванием почвы на глубину не меньше 2 м.

Засоленные почвы с помощью зимних поливов промывают для снижения концентрации солей в почве. Влагозарядковые поливы дают большими поливными нормами: 1200—1500—2000 m 3 /га.

В Узбекистане виноградники поливали разными способами — по глубоким арыкам, затоплением и по бороздам (инфильтрация), получившим наибольшее распространение. Для такого полива машиной МПВ предварительно нарезают борозды глубиной 15—25 см. На участках со слабым уклоном глубже, с сильным — мельче. На легких почвах длина борозд должна быть короче, чем на тяжелых (100—300 м).

Расстояние между поливными бороздами зависит от ширины междурядий виноградника и характера почвы участка. При междурядье 2,5 м достаточно две борозды, а при 3,0 и 3,5 м и тяжелых почвах необходимо нарезать три борозды.

Инфильтрационный полив проводят небольшой струей в течение длительного времени. Обычно в начале полива в борозду подают воды до 1 л/сек., когда она дойдет до конца борозды, струю резко уменьшают. После увлажнения почвы на достаточную глубину по всей длине борозды подачу воды прекращают.

Размер струи зависит от водопроницаемости почвы и уклона участка. При высокой водопроницаемости и малом уклоне участка нужна более сильная струя (0,25—0,5 л/сек,), при низкой водопроницаемости и значительном уклоне — меньшая (0,1—0,2). Продолжительность полива также зависит от механического состава почв: на тяжелых плотных для увлажнения корнеобитаемого слоя требуется 20 час. и более, а на легких — 10—15.

Для своевременного вызревания лозы, подготовки растений к зиме и созревания урожая, поливы прекращают в северных районах к началу сентября, в южных — к середине сентября. В горно-предгорных районах, где выпадает не менее 600 мм осадков, возделывается богарная культура винограда. В некоторых предгорно-горных районах при наличии воды виноградникам необходимо дать хотя бы один полив. Это значительно улучшает рост и плодоношение растений.

Капельное орошение виноградников

В Узбекистане в перспективе виноградарство намечается развивать не только в долинной зоне на типичных сероземах, но и на склоновых неудобных землях, а также на территориях с каменистыми почвами. Эти земли непригодны для возделывания основной сельхозкультуры Республики — хлопчатника, но способны при правильной агротехнике обеспечивать высокие урожаи винограда.

В условиях аридной зоны Узбекистана получение стабильных урожаев возможно только при применении искусственного орошения. Опыты по разработке прогрессивных способов полива на виноградниках проведенные Самаркандским филиалом УзНИИСВиВ им. акад. Р. Р. Шредера (Насимов А. Н.) показали, что наиболее эффективным способом является капельное орошение, особенно при освоении склоновых земель.

Капельный способ полива является особенно эффективным в условиях малодебетных источников водоснабжения, пересеченного рельефа местности на каменистых или легких почвах с повышенной водопроницаемостью, что позволяет включить в сельхозоборот дополнительные земли, совершенно не пригодные для других культур.

Применение капельного орошения оказалось весьма эффективным, так в пору полного плодоношения кустов (6—7-ом году после посадки) урожайность сортов Кишмиш черный достигает 190—200 ц/га. При этом на получение единицы высококачественного урожая затрачивается в 2—2,5 раза меньше воды, чем при бороздковом поливе.

Капельное орошение способствует более ускоренному созреванию винограда и обеспечивает высокое (26—28%) сахаронакопление в ягодах винограда при достаточно крупных (250—270 г) гроздьях. Полученная значительная сумма чистого дохода при капельном орошении позволяет за сравнительно короткий срок (4—5 лет после посадки виноградников) окупить все затраты по возделыванию виноградников на склонах, а также строительству системы капельного орошения.

При освоении склонов крутизной до 20° под виноградники при применении капельного орошения, террасирование этих земель проводить не обязательно. Посадку виноградных кустов с использованием капельного способа полива следует проводить по плантажной пахоте прямолинейными рядами. При этом ряды должны располагаться поперек склона.

При бестеррасной прямолинейной посадке виноградников с расположением рядов поперек склона и ведением кустов на вертикальной шпалере при крутизне до 10°, ширина междурядий должна быть 3 м, а при крутизне 11—20° — 3,2 м. Расстояние между кустами в ряду 2,5 м. Длина рядов в винограднике на склоновых участках может составить от 10 до 120 м, которая определяется, исходя из размеров склона. На склоновых землях, в отличие от равнинных, размеры и формы клеток могут быть различной величины и конфигурации, которые зависят от микрорельефа, формы и величины площади склонов.

Производственное испытание, проведенное в хозяйстве им. Пославского Зааминского района Джизакской области подтвердило высокую экономическую эффективность освоения склоновых земель под виноградники с применением капельного орошения. В хозяйстве им. Пославского общая площадь под капельным орошением составляет 160 га. Большие перспективы имеются в Кошрабадском районе, в колхозе «Ок-тепа» этого района 35 га виноградников орошается капельным способом.

Источник: Ю.М. Джавакянц, В.И. Горбач. Виноград Узбекистана. «Шарк». Ташкент. 2001

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источники:

http://vinograd-vino.ru/stati-i-issledovaniya/823-organizatsiya-sluzhby-monitoringa-vodnogo-rezhima-vinogradnikov.html
http://da4a-sad.ru/normy-poliva-vinogradnika/
http://www.activestudy.info/oroshenie-vinogradnikov/