Влияние агрометеорологических условий на качество и производственная специализация - Сахаристость винограда

Сахаристость является основным показателем качества урожая винограда. На сахаронакопление в ягодах винограда влияет большое количество факторов внешней среды, и виноград одного и того же сорта в различных почвенно-климатических условиях часто накапливает совершенно разное количество сахара, даже при одинаковой агротехнике. Сахаристость ягод подвержена большим колебаниям по отдельным годам в условиях одного и того же сорта, а также физико-географического района.
Масштабы колебания по годам сахаристости ягод очень велики. Например, в Алазанской долине (Телави) сахаристость ягод сорта Ркацители за многолетний период колебалась от 18,2 до 24%, сорта Киси — от 20,5 до 24%, сорта Хихви — от 19 до 25,15%; в Западной Грузии (Зестафонский район) сахаристость сорта Цоликаури колебалась от 20 до 23,6%, сорта Цицка — от 17 до 23,18%. При этом колебания сахаристости одних и тех же сортов по годам более значительные, чем по разным сортам в одни и те же годы. В названных выше районах максимальная разность в многолетних средних величинах сахаристости отдельных сортов составляет 4,9%. В Телави наименьшая сахаристость ягод отмечена у сорта Будешури — 17,1 %, а наибольшая у сорра Хииви — 22,0%; в Сакара соответственно у сорта Шардоне—17,8%, а у сорта Крахуна — 22,7%. Между тем максимальная разность сахаристости у одного и того же сорта (Ркацители) по отдельным годам в Телави составила 5,8% (1955 г.— 18,2%, 1958 г.— 24,0%), а в Сакара (сорт Цицка)—6,3% (1947 г,—17,0 %, 1951 г.— 23,13%).

Для того чтобы правильно оценить влияние климата и погоды на сахаристость ягод винограда, необходимо коротко остановиться на тех процессах, которые протекают в виноградной лозе в период сахаронакопления.
Как известно, ягода винограда состоит из мякоти, кожи и семян. Соотношения их между собой различны и зависят от сорта и условий произрастания виноградной лозы. Основную часть ягоды составляет вода (от 70 до 80 %). Важнейшим элементом сока ягоды является сахар. В 1000 см³ сока зрелого винограда содержание сахара в зависимости от сорта, места произрастания и агротехники может колебаться от 120—150 до 250—300 г.
Сахар в ягодах винограда появляется перед созреванием. В процессе созревания он быстро нарастает, порой до 5—10 г в сутки. Определенное представление об интенсивности сахаронакопления дает табл. 34, в которой приведена динамика накопления сахаров и изменения свободной кислоты для сорта Неграра по данным Фон-дер-Гейде.

Таблица 34
Динамика сахаронакопления и изменения свободной кислоты для сорта Неграра

Ко времени созревания ягода почти достигает своей нормальной величины и далее увеличивается в незначительных пределах, хотя масса 100 ягод все время растет за счет плотности. Лишь в случаях выпадения значительного количества осадков или обильного полива в период созревания размер ягод может увеличиваться. Моментом полной зрелости винограда считают время, когда сахаристость уже заметно не повышается.
Влияние на сахаристость климатических и погодных условий виноградарями было замечено давно, однако специальных исследований по установлению характера этого влияния сравнительно немного. Из них особо следует отметить исследования А. М. Фролова-Багреева, проведенные в Никитском ботаническом саду в 1907—1913 гг. на 209 сортах винограда [28].
По его данным, в условиях Южного берега Крыма наибольшей сахаристостью отличаются позднеспелые сорта, а наименьшей— раннеспелые. Колебания сахаристости и кислотности ягод за годы исследований довольно значительны, и, что главное, максимальные и минимальные значения приходятся на одни и те же годы: наибольшей сахаристостью по всем сортам отличался 1907 г., а наименьшей—1912 г. А. М. Фролов-Багреев объясняет это колебанием погодных условий по этим годам. Основными метеорологическими факторами, влияющими на сахаристость и кислотность ягод винограда, он считает:

1. число часов солнечного сияния,
2. температуру воздуха и поверхности почвы,
3. количество жарких дней,
4. облачность,
5. количество атмосферных осадков.

Содержащийся в ягодах винограда сахар состоит из глюкозы и фруктозы. Соотношение между ними в зависимости от степени зрелости ягод бывает разное. По данным Барта [28], на 100 см³ виноградного сока приходится:

По данным М. А. Ховренко и Н. Казаринова [28], в зрелом винограде наблюдается некоторое преобладание фруктозы, а в незрелом — глюкозы.
Установлено, что появление сахара в ягодах винограда совпадает с исчезновением крахмала из клеток черешка и гребня. А. Мюнтц [28] провел интересный эксперимент для установления роли листьев в сахаронакоплении в ягодах винограда: он обрывал листья с каждого второго куста винограда сортов Мальбек и Мерло и установил, что отсутствие около 25 % листьев винограда в период созревания отрицательно сказывается на сахаристости и кислотности ягод, а также на интенсивности их окраски. К таким же выводам пришел итальянский исследователь Марескальти. Согласно Бабо и Махту [82], лишение лозы листьев во время созревания винограда понижает сахаристость на 3—4 % и повышает кислотность ягод на 3—3,5 г/л.
Таким образом, качество ягод винограда подвержено довольно сложному влиянию нескольких факторов среды.
Исследованием влияния метеорологических условий на сахаристость винограда занимались Т. Г. Катарян и Н. С. Потапов, Л. И. Дмитриева, Д. И. Фурса и др. Т. Г. Катарян и Н. С. Потапов [47] установили корреляционную зависимость интенсивности сахаронакопления в ягодах сортов Мускат белый, Пино серый и Тербаш от суточной амплитуды температуры воздуха в условиях Южного берега Крыма.
Л. И. Дмитриева [39] установила корреляционные связи между интенсивностью сахаронакопления и средней суточной температурой воздуха в период созревания для сортов Каберне Совиньон, Матраса, Мускат белый и Ркацители на юге УССР, а также зависимость сахаристости ягод винограда от суммы средних суточных температур за период июнь — дата сбора.
Обстоятельные исследования зависимости сахаристости винограда от комплекса метеорологических факторов провела в Крыму Д. И. Фурса [167]. Ею установлена зависимость сахаристости ягод винограда (сорт Мускат белый) от прихода прямой солнечной радиации, суточной амплитуды температуры воздуха, влажности воздуха и почвы, количества атмосферных осадков. Сахаристость ягод и влажность почвы определялись на виноградниках совхоза «Гурзуф», расположенных на разной высоте над уровнем моря (30, ПО, 160 и 240 м). Все метеорологические данные получены на метеоплощадке совхоза «Гурзуф» (высота над уровнем моря 45 м) и на агрометстанции Никитский ботанический сад (высота над уровнем моря 208 м).
На основе анализа этих данных автор пришла к следующим выводам:

1. наибольшее влияние на сахаристость ягод при удовлетворительном увлажнении почвы оказывает прямая солнечная радиация за период созревания (г=0,75);
2. значительное влияние на сахаристость ягод оказывает также влажность почвы;
3. осадки и дефицит влажности воздуха на сахаристость ягод влияют в меньшей степени, хотя в отдельные годы при большом количестве осадков (или, наоборот, при сильной засухе) влияние этих факторов на сахаронакопление становится существенным;
4. сахаристость ягод зависит не только от суточных амплитуд, но и от уровня температуры воздуха. Особенно интенсивно процесс сахаронакопления идет, когда днем температура воздуха 26—27 °С, а ночью не вШЙтГ7—19 °С.

Отдельные попытки установить количественные связи между сахаристостью ягод винограда и гидрометеорологическими условиями встречаем в работах С. С. Богуна, С. Ф. Неговелова [167], П. Н. Унгуряна [160] и др.
В наших работах [142, 146] были установлены количественные связи между сахаристостью ягод и комплексом факторов, влияющих на нее,— температурой воздуха, осадками, солнечной радиацией, облачностью, величиной урожая и биомассой кустов в период роста побегов.

Согласии результатам этих работ, сахаристость ягод винограда при равных условиях влияния внешней среды находится в прямой связи с площадью листьев и в обратной связи с величиной урожая (рис. 22, 23, табл. 35).
Обратная зависимость между величиной урожая и сахаристостью ягод винограда [139] обусловлена тем, что общее количество сахаров (кг/га), накапливаемое одним кустом или единицей площади виноградника, определяется количеством поступившей на ее поверхность и поглощенной кустами суммарной радиации (ккал/см2) за период созревания (табл. 36).

Рис. 22. Связь сахаристости ягод винограда (%) с площадью листа.

Сахаристость
Рис. 23 . Связь урожая винограда (т/га) с сахаристостью ягод (%). Мухрани, сорт Алиготе.

Процентное содержание сахаров в ягодах винограда колебляется в зависимости от величины урожая — при низких урожаях оно возрастает, при высоких, наоборот, понижается.
Противоречие между сахаристостью ягод и урожаем винограда не вытекает из биологических особенностей виноградной лозы. Оно, по-видимому, обусловлено нарушением оптимального соотношения между ассимилирующей поверхностью лозы и количеством урожая на кусте. Это дает основание предполагать, что такое противоречие можно устранить путем регулирования ассимилирующей поверхности лозы в соответствии с ее нагрузкой урожаем [142].
Радиационные факторы непосредственное влияние оказывают на сахаристость ягод винограда в период созревания (начало созревания — полная зрелость). Среди этих факторов основными являются интенсивность прямой S и суммарной Q радиации, облачность и отношение прямой радиации к рассеянной [139].

Таблица 35
Зависимость сахаристости винограда от урожая (т/га), суммы средних суточных температур и осадков (5:5 мм) в период созревания. Сакара, сорт Цоликаури

Таблица 36

Зависимость содержания сахара в урожае винограда от суммарной радиации. Мухрани, 1955—1964 гг., сорт Чинури

Сахаристость ягод винограда находится в прямой связи с интенсивностью прямой и суммарной радиации и средней суточной температурой воздуха (рис. 24, 25).
Полученные связи и соответствующие уравнения регрессии (приведенные дальше) позволяют с приемлемой точностью рассчитать сахаристость и кислотность ягод, а также соотношение между ними. Такие расчеты можно производить как к моменту сбора винограда, так и в ходе созревания ягод (в динамике). Это дает возможность оценить количественно создавшиеся агрометеорологические условия и оказать помощь сельскохозяйственным органам в деле решения ряда производственных вопросов.
Однако эти связи носят главным образом локальный характер и не всегда дают приемлемые результаты расчета сахаристости ягод винограда в других районах виноградарства.
Существующие для отдельных микрорайонов тесные связи между сахаристостью ягод винограда и интенсивностью прямой солнечной радиации, как правило, не сохраняются для других. Особенно часто это бывает в горах, где интенсивность прямой солнечной радиации с высотой повышается, а сахаристость ягод винограда понижается вследствие снижения температуры воздуха и сокращения продолжительности периода вегетации. Нередко сахаристость ягод винограда увязывают со средней суточной температурой воздуха за какой-либо период (главным образом за период созревания или за месяц до сбора урожая). Такие связи, построенные для одного сорта или группы сортов, не оправдываются применительно к другим сортам и особенно к сортам разных периодов созревания.
Причину такого несоответствия следует искать в неоднородности условий, при которых протекает созревание ягод различных по скороспелости сортов.


Рис. 24. Связь сахаристости ягод винограда (%) с интенсивностью суммарной радиации и средней суточной температурой воздуха в период созревания (цифры у точек).

Очень ранние и ранние сорта винограда (Мадлен Аньжевин, Жемчуг Саба, Будешури, Шасла), созревают при высоких температурах (22—25 °С и выше) и тем не менее содержат во время сбора 17—19 % сахара, так как период созревания у них короткий. Позднеспелые сорта (Цоликаури, Крахуна, Усахелоури и др.), созревание которых проходит при средних суточных температурах 18—20 °С, накапливают до 22—25 % сахара и более, так как период созревания у них продолжительнее. Поэтому средняя суточная температура воздуха за период созревания является ненадежной количественной характеристикой сахаристости ягод винограда.

Рис. 25. Связь интенсивности сахаронакопления (% за сутки) со средней суточной температурой воздуха в сентябре (°С) для различных по скороспелости сортов винограда.
1 — позднеспелые сорта, 2 — среднеспелые, 3 — раннеспелые.

Сахаристость ягод винограда складывается под влиянием двух переменных факторов — интенсивности сахаронакопления и продолжительности периода созревания. Изменение каждого из этих факторов во времени и пространстве обусловлено сочетанием экологических условий и сортовых особенностей. Например, раннеспелые сорта винограда характеризуются высокой степенью сахаронакопления и коротким периодом созревания, а позднеспелые — наоборот.
Наряду с этим в зависимости от климатических и погодных условий указанные показатели претерпевают значительные изменения. Поэтому очень трудно выразить одним показателем такое сложное взаимодействие нескольких переменных факторов, обусловливающих конечную сахаристость ягод винограда. Во всяком случае одно бесспорно — поиски такого показателя надо начинать с количественной оценки влияния метеорологических условий на каждый из упомянутых выше факторов в отдельности.
Предварительно можно допустить, что, согласно принятым в физиологии растений и агрометеорологии представлениям, интенсивность сахаронакопления должна определяться уровнем температуры, а продолжительность периода созревания должна находиться в обратной зависимости от уровня температуры и в прямой зависимости от условий увлажнения. Окончательное содержание сахаров в ягодах должно определятся произведением температуры на время (продолжительность периода), т. е. суммой температур.
Исходя из этого нами обработаны многочисленные данные по фенологии и сахаристости ягод основных местных и интродуцированных сортов винограда, опубликованные в «Ампелографии Грузии» (1960 г.), а также данные метеорологических наблюдений агро- и гидрометстанций, расположенных в основных винодельческих районах Грузии.
Вследствие большого количества сортов они сгруппированы в каждом районе по периодам созревания и выведены средние показатели продолжительности периода созревания, сахаристости ягод и всех остальных характеристик (табл. 37).
Как было отмечено, интенсивность суточного прироста сахаристости и продолжительность периода созревания варьируют в значительной степени в зависимости от метеорологических условий.
Средняя многолетняя интенсивность сахаронакопления составляет у раннеспелых сортов 0,52—0,63 г/100 см³, а у позднеспелых 0,32—0,39 г/100 см³. Интенсивность сахаронакопления сортов всех периодов созревания хорошо коррелирует с метеорологическими условиями — средней суточной температурой воздуха (г = 0,68), суточной амплитудой температуры {г = 0,60) и осадками за период созревания (г — —0,72). Общий коэффициент корреляции между всеми перечисленными переменными довольно высок (/? = 0,93).
Влияние метеорологических условий периода созревания на интенсивность сахаронакопления в ягодах винограда (всех периодов созревания) описывается уравнением
(14) где ДС — среднесуточный прирост сахара (г/100 см³), /ср — средняя суточная температура воздуха за период, х — сумма атмосферных осадков за период.
В работе [139] установлены тесные связи между сахаристостью ягод и интенсивностью солнечной радиации. Из-за немногочисленной сети актинометрических станций в качестве показателя радиационных условий использовались отношения числа ясных и полуясных дней к числу полуясных и пасмурных.

Таблица 37
Сахаристость ягод винограда и метеорологические условия периода созревания на территории Грузии (средние многолетние данные)

Этот показатель хорошо отражает условия сахаронакопления при одновременном учете средней суточной температуры.
Вторым фактором, определяющим сахаристость ягод винограда, является продолжительность периода созревания. Для раннеспелых сортов она составляет обычно 27—36 дней, среднеспелых 36—48, позднеспелых 50—60, для очень поздних 60— 70 дней. Наряду с сортовыми особенностями продолжительность периода созревания в значительной степени зависит от метеорологических условий. Корреляционный анализ представленных в табл. 37 данных показал, что основными метеорологическими факторами, определяющими продолжительность этого периода, являются сумма атмосферных осадков за период (г = 0,80) и средняя суточная температура воздуха (г = —0,58).
Общий коэффициент корреляции между тремя переменными величинами (продолжительность периода, сумма осадков, температура воздуха) довольно высок (/? = 0,85). Уравнение регрессии имеет следующий вид:
П = 0,005л: — 1,56tср + 69,8,                        (15)
где П — продолжительность периода (дни): х — сумма осадков за период (мм): tcp — средняя суточная температура воздуха за период: 69,8 — свободный член для сортов среднего периода созревания. Для раннеспелых сортов он равен 65, для позднеспелых 75, а для очень позднеспелых 80.
Полученные уравнения позволяют рассчитать интенсивность сахаронакопления и продолжительность периода созревания по метеорологическим данным. В табл. 38 представлены результаты этих расчетов. Точность расчета продолжительности периода созревания не превышает 5 дней. Точность расчета интенсивности сахаронакопления также довольно высокая — лишь в одном случае отклонение расчетной величины от фактической составило 0,1 г/100 см³. Умножением первой расчетной величины на вторую получаем расчетную сахаристость ягод винограда к моменту сбора. Точность расчета этой величины тоже довольно высокая — в 11 случаях из 20 отклонения не превышают 1 %, и только в 3 случаях составляют 2 % и более.
Одним из наиболее надежных показателей влияния метеорологических условий на сахаристость ягод винограда служит сумма средних суточных температур воздуха за период созревания. Преимущество этого показателя, как известно, заключается в том, что он одновременно учитывает два важных фактора жизнедеятельности растений — уровень температуры и продолжительность ее воздействия. Поэтому самые тесные связи с показателями развития, накопления биомассы, урожая и его качества дают суммы температур при соответствующем учете атмосферных осадков (рис. 26).
Сахаристость ягод винограда находится в самой тесной связи с суммой средних суточных температур за период созревания (г = 0,79). Если же одновременно учесть и суточные амплитуды температуры воздуха, то общий коэффициент корреляции возрастет до 0,85. Уравнение регрессии имеет следующий вид:
(16) где С — сахаристость ягод в момент определения; У. /ср — сумма средних суточных температур за период созревания; At — средняя за период суточная амплитуда температуры воздуха.

Рис. 26. Зависимость сахаристости винограда от сумм температур воздуха (от начала созревания) и атмосферных осадков (цифры у точек).
Немаловажно, что с помощью этого уравнения можно рассчитать сахаристость ягод сортов всех периодов созревания на любой день от начала фазы созревания — пятый, десятый, двадцатый и т. д. Точность расчета достаточно высокая: из 20 случаев только в трех отклонение расчетной величины, от фактической превышает 1 % и лишь в одном случае отклонение больше 2 %.
Такая точность расчета сахаристости ягод винограда по отдельным районам Грузии, характеризующимся исключительным разнообразием почвенно-климатических условий, сортовым составом и агротехникой, позволяет количественно оценить климатические ресурсы для научного обоснования оптимального размещения и производственного направления виноградарства (приложение 3, см. вкладку).

Таблица 38
Сопоставление вычисленных величин интенсивности сахаронакопления и сахаристости ягод с фактическими данными

Полученные уравнения связи могут быть успешно использованы и для оперативного агрометеорологического обслуживания виноградарства для количественной оценки влияния текущих агрометеорологических условий на интенсивность сахаронакопления и содержание сахара в ягодах винограда.