Сарахан Є.В. Розробка і удосконалення методів оцінки посухостійкості винограду та прийомів послаблення дії посухи Автореферат

Огляд літератури. Проведено аналіз публікацій за результатами досліджень вітчизняних та зарубіжних науковців з питань загальної адаптації рослинних організмів та виноградної рослини, впливових факторів, що діють на виноградну рослину, змін фізіологічних і біохімічних показників – водного режиму виноградної рослини, пігментного комплексу, інтенсивності дихання та ін. згідно з метою роботи. На основі аналізу зроблені висновки про актуальність досліджень по розробці і удосконаленню методів оцінки посухостійкості винограду та прийомів послаблення дії посухи.

Матеріал, методи і умови проведення досліджень. Дослідження проводили протягом 2003 – 2007 років у відділі розсадництва і розмноження винограду ННЦ “Інститут виноградарства і виноробства ім. В.Є. Таїрова'' та його лабораторно-тепличному комплексі.

В промисловому виноградарстві України переважно культивують щеплені рослини винограду, де підщепою є філоксеростійкі американські сорти і гібриди. Саме підщепа та її коренева система забезпечують потреби прищепи в волозі. Тому об'єктом дослідження були обрані районовані, філоксеростійкі підщепні сорти винограду, які за літературними даними різняться за стійкістю до посухи: Берландієрі х Ріпарія Кобер 5 ББ (Кобер 5 ББ), що вважається посухостійким, і Ріпарія х Рупестріс 101-14 ( Р х Р 101-14), що відрізняється середньою стійкістю до посухи.

Дослідні виноградні рослини вирощували в спеціальних ємностях, чотири рослини на одну ємність. Кожна посудина вміщувала 30 кг сухого грунту – чорнозем південний мало гумусний середньосуглинковий. Вміст гумусу 3,74 %.

У контрольних варіантах досліду підтримували передполивну вологість грунту в межах 70 – 80 % НВ.

Умови посухи для виноградних рослин створювались шляхом припинення поливів на 7 – 10 діб. Після дії стресу поливи відновлювали.

Для визначення вологості грунту використовували термостатно-ваговий метод. Зразки відбирали у триразовій повторності з шарів грунту 0 – 10, 10 – 20, 20 – 30, 30 – 40, 40 – 50 см.

У дослідах з вивчення дії полімерних абсорбентів перед садінням рослини порошок гідрогелю Теравет засипали на дно лунки у розрахунку 20 г на ємність. Гумітаб додавали по ј таблетки на рослину.

Основні фізіологічні і біохімічні визначення та аналізи виконані з використанням загальноприйнятих методів. Із параметрів водного режиму вивчали: вміст води в тканинах – ваговим методом після висушування зразків до постійної маси при температурі 105 ˚C, водозатримуючу здатність за методом Л.І. Сергеєва, К.О. Сергеєвої, В.К. Мельникова, (1961). Вимірювання водного дефіциту листків винограду проводили за модифікованою методикою П.І. Литвинова, (1951). Зміни оводненості і вмісту форм води вивчали за методикою, запропонованою П.Я. Голодригою і Л.К. Киреєвою для винограду, (1967). Водний потенціал визначали рефрактометричним методом. Інтенсивність транспірації вимірювали по Л.А. Іванову, (1982), площу листкової поверхні та облиств'яність пагонів обчислювали за ампелометричним методом С.О. Мельника, В.І. Щегловської, (1951). Інтенсивність дихання листків визначали за методикою Бойсен – Йенсена, (1964). Вміст хлорофілів “а”, “b” і каротиноїдів визначали ацетоновим методом за Т.М. Годнєвим, (1963). Розрахунок вмісту пігментів проводили на сиру масу за рівняннями Реббелена. Вміст цукрів в пагонах визначали за методом Бертрана в модифікації Л.В. Мілованової для винограду, (1967). Кількість крохмалю – колориметричним методом за Х.М. Починком, (1976). Ступінь ушкодження тканин рослини високими температурами та дією посухи визначали виміром електропровідності екстрагованих з тканин листків і десорбованих у бідистильованній воді електролітів (патент № 20131). Оптичні показники пігментного комплексу листків вимірювали з використанням приладу «Флоратест» та спеціально розробленої нами методики (патент № 24908).

У період вегетації визначали такі агробіологічні показники:

- площу листкової поверхні та облиств'яність пагонів;

- довжину пагонів (см);

- діаметр пагону (мм);

- об’єм приросту (смі).

Після вегетації проводили заготівлю пагонів (лози) дослідних підщепних сортів винограду, і чубуки варіантів досліду зберігались за загальноприйнятою технологією. Середня проба чубуків кожного варіанту використовувалася для вивчення біохімічних показників визрілих пагонів.

Розрахунки показників економічної ефективності проводили за загальноприйнятою методикою. Весь цифровий матеріал, одержаний в результаті досліджень, обробляли методами варіаційної статистики за Б.О. Доспеховим, (1985) і прикладним пакетом програм Microsoft Excel.

Виробнича перевірка кращих варіантів дослідів була проведена у ДП ДГ „Таїровське” .

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Ріст, розвиток листків і пагонів. У досліджуваних сортів винограду контрольного варіанту протягом вегетації поряд із збільшенням довжини пагонів збільшувався і їх діаметр. Пагони з більшим діаметром формувалися у підщепи Берландієрі Ріпарія Кобер 5 ББ. У рослин цього сортудіаметр пагонів в умовах нормального вологозабезпечення перевищував такий же показник дослідних рослин, починаючи з травня по вересень відповідно на 23,2 %, 51,4 %, 39,8 % і на 27,6 %, 28,7 %. У підщепи Р х Р 101-14 діаметр пагонів в контролі також перебільшував діаметр дослідних рослин, починаючи з травня по вересень на 25,1 %, 48,3 %, 26,2 % і на 22, 6 %, 26, 4 % відповідно.

Під впливом ґрунтової посухи відбувалося пригнічення росту пагонів і зменшення їх діаметру на протязі всіх років дослідження впродовж усього періоду вегетації і в обох дослідних сортів. Так, з початку вегетації навіть найменша довжина пагонів сорту Р х Р 101-14 в контролі постійно перевищувала довжину пагонів рослин, які знаходились під впливом посухи, від травня до вересня на 48,9 %, 51,2 %, 21,2 % і на 36,7 %, 27,5 % відповідно. У сорту підщепи Кобер 5 ББ, який вважають більш посухостійким, довжина приросту контрольних рослин перевищувала довжину приросту дослідних рослин (в червні, липні, серпні та вересні місяці на 19,7 %, 50,2 %, 47,8 %, 51,2 % і 45,4 % відповідно). Ріст пагонів підщепи винограду в дослідних варіантах не виявив імовірної різниці в посухостійкості між сортами.

Таким чином, змодельовані нами умови посухи негативно впливають на показники росту і розвитку пагонів.

Ріст та розвиток пагонів корелюють з показниками розвитку листків. Пригнічений ріст пагонів, низькі показники розвитку листків, зменшення діаметру виноградної лози під впливом ґрунтової посухи фіксували на протязі всіх років досліджень для обох сортів дослідного варіанту у порівнянні з контролем. Ці показники не давали змоги імовірно віддати перевагу в посухостійкості тому чи іншому сорту. Але за цими показниками сорт Кобер 5 ББ відрізнявся більш активним ростом пагонів та суттєвою облиств’яністю.

Дослідження пігментного комплексу. У листках дослідних рослин у порівнянні з контрольними, визначено менший сумарний вміст пігментів, як і вміст складових хлорофілів "а", "б" і каротиноїдів. Це свідчить про те, що фотосинтетичний апарат рослин обох підщепних сортів, які перебували в умовах ґрунтової посухи вегетаційного досліду, знаходиться під дією стресу. Відомо, що зі зменшенням вмісту доступної води для рослини падає інтенсивність фотосинтезу. Вміст каротиноїдів, як захисного механізму пігментної системи, навпаки, зростає під дією стресового чинника, причому зростання відбувається на протязі всієї вегетації.

У сорту Р х Р 101–14 в контролі високій вміст хлорофілу “а” поступово зменшується до кінця вегетації, що зумовлено старінням листків. Незначні зміни відбуваються із вмістом хлорофілу “b”, що проявляється у несуттєвому зменшенні кількості цього пігменту наприкінці вегетації. Вміст каротиноїдів проявлявся у несуттєвому збільшенні, що також обумовлено старінням листків. Інша картина змін вмісту пігментів у листках відбувається під впливом посухи: вміст хлорофілу “а” за абсолютною величиною у 2 рази менший, а вміст хлорофілу “b” – приблизно 1,5 рази менший ніж у контрольного варіанті. Вміст каротиноїдів перевищує показники у контрольній групі в 3,5 – 4 рази, що ми розцінюємо, як включення системи захисту рослини на дію посухи, як стресового чинника.

Аналогічні зміни вмісту пігментів відбуваються у листках сорту Кобер 5 ББ у контрольному варіанті визначається високий вміст хлорофілу “а”, який знижується наприкінці вегетації, практично незмінний вміст до кінця вегетації пігментів хлорофілу “b” та несуттєве збільшення наприкінці вегетації каротиноїдів. Під дією посухи вміст пігментів хлорофілу “а” за абсолютною величиною в кінці вегетації удвічі менший відносно контролю. Вміст пігментів хлорофілу “b” є практично незмінним на протязі всієї вегетації, однак дещо менший, ніж у контролі.

Протягом вегетаційного періоду під впливом посухи змінюється і співвідношення хлорофілу “а” до хлорофілу “b” (табл. 1). В першу половину вегетації у контрольних рослинах ця величина є відносно великою, тобто в загальній сумі хлорофілів інтенсивніше синтезувався хлорофіл “а”.

Таблиця 1

Співвідношення пігментів в листках винограду

під дією посухи (середнє за 2004-2006 рр.)

Таким чином, отримані експериментальні дані свідчать про зміни накопичення пігментів і їх співвідношення під впливом посухи протягом усього періоду вегетації. Це дає змогу зробити попередні висновки про те, що вміст пігментів є чутливим до стресу, який спричиняє посуха. Більш за все реакція на стрес проявляється у значному підвищенні вмісту каротиноїдів, як захисному механізмі пігментної системи. Реакція обох досліджуваних сортів за цим показником майже однакова, але відрізняється за вмістом пігментів хлорофілу “b”. Наявність більшої кількості пігментів у контролі забезпечила інтенсивне утворення органічних речовин, необхідних для процесів росту і розвитку винограду та їх перерозподіл.

Вимірювання десорбції електролітів. Відомо, що з уражених тканин електроліти десорбують швидше і в більший кількості, ніж з непошкоджених. Використання цього фактору представляє інтерес при вивченні дії посухи на виноградну рослину. Як показали результати наших досліджень під дією стресового фактору вихід електролітів з листків винограду і його динаміка змінюється протягом вегетації. Так, у сорту Р х Р 101-14 загальний відсоток виходу електролітів був 15,6 % - 21,6 % у травні і повільно зростав до 22,5 % - 25,7 % у вересні (контроль). Як реакція на дію посухи – відсоток виходу електролітів зростає і складає 19,5 % - 24,5 % у травні, 26,2 % - 29,9 % у вересні. У сорту Кобер 5 ББ, що вважається більш стійким до посухи, у контролі вихід електролітів, починаючи з травня, складав 15,2 % - 19,7 %, у вересні 18,6 % - 23,8 % (контроль). У досліді вихід електролітів у травні складав 15,8 % - 21,2 % і у вересні 18,9 % - 27,6 %. Більш високий відсоток виходу електролітів обумовлений, на нашу думку, пошкоджуючою дією як високої температури, так і недостатнім зволоженням грунту.

Динаміка виходу електролітів не є постійною на протязі циклу вегетації. Молоді листя виділяють більше і віддають швидше електроліти. При цьому у стійких сортів в нормі спостерігається повільний, майже не змінний вихід, порівняно з першим виміром. Після дії стресового фактору, порівняно з першим виміром електропровідність з часом зростає, доки не виходить на постійний рівень. У нестійких сортів винограду в нормі спостерігається швидший, майже не змінний вихід, порівняно з першим виміром, але відсоток виходу електролітів дещо вищій у порівнянні зі стійкими до дії стресу сортами винограду.

У стійких до дії стресу сортів винограду старе листя в нормі вивільнює у відсотковому відношенні менше електролітів, і електропровідність розчину набуває свого сталого показнику швидше, у порівнянні з нестійким сортом. Після дії стресового фактору динаміка виходу залишається незмінною, майже як у нормі, але відсоткове відношення змінюється у бік більшої електропровідності розчину.

На підставі результатів досліджень нами запропонований спосіб визначення посухостійкості рослин (патент №20131).

Дослідження показників водного режиму. Залежності обводнення листків від умов водного режиму грунту та протягом вегетації підщепних сортів Р х Р 101-14 і Кобер 5 ББ наведені у табл. 2. Встановлено, що за умов посухи відбувається зменшення обводнення листків обох дослідних сортів винограду протягом вегетації. Чітко простежується загальна тенденція зменшення вмісту води в листках наприкінці вегетації як в дослідних, так і в контрольному варіантах.

Змінюється співвідношення форм води. Так, у контрольному варіанті у сорту Кобер 5 ББ протягом всієї вегетації в листках вільної води було приблизно в 1,5 рази більше, ніж зв'язаної. У листків сорту Ріпарія х Рупестріс 101-14 не було виявлено такої закономірності, вміст зв'язаної води відносно вільної був меншим на 12 – 16 %. В кінці вегетації вміст вільної води листків сорту Ріпарія х Рупестріс 101-14 зменшувався зі збільшенням зв’язаної .

В умовах ґрунтової посухи у рослинах обох досліджуваних сортів було відзначено достовірне збільшення вмісту зв'язаної води в листках. У сорту Кобер 5 ББ вміст зв'язаної води у травні, червні і липні був більшим на 27 %, 31 % і 36 % відповідно. У сорту Ріпарія х Рупестріс 101-14 цей показник був більшим на 46 %, 45 % і 30 % відповідно по місяцях.