Реакция сортов винограда нового поколения на применение гиббереллина

Дикань А.П. -  д.с -.х.н. профессор, зав. кафедрой виноградарства   Крымского агротехнологического университета.
Лиховской В.В. - зав. сектором питомниководства, отдела селекции НИВиВ «Магарач».

На сегодняшний день наука в целом  - и  частные науки физиология растений, биотехнология, агрохимия и др., обладают  обширным научно-исследовательским потенциалом  знаний. Поэтому в области прикладных исследований и в частности виноградарство как наука, ставит задачи  результаты которые обеспечивают в виноградарстве как отрасли сельского хозяйства получение продукции соответствующей современному рыночному спросу.

Хорошо известно, что качество и урожайность винограда в большой степени зависят от погодно-климатических условий [5].  В период вегетации, в фазе цветения, на формирование цветков  и цветение влияют температура, осадки и туманы, суховеи, недостаток питательных веществ в почве и другие неблагоприятные  факторы [23].    

Регулированию процесса цветения, в частности винограда, снижению влияния стрессовых факторов на нет, были направлены исследования в области физиологии растений [2]. 

Открытие фитогормона гиббереллиновая кислота А3 (в дальнейшем ГК) и использование его в качестве экзогенного стимулятора роста и  цветения в значительной степени позволяет повышать урожайность, качество, а  также сокращать сроки созревания винограда [12]. 
Первые сообщения о влиянии гиббереллина на плодоношение винограда появилось в конце 50-х годов в США и Японии [32, 33], и с тех пор интенсивные исследования проводятся во многих странах.

В 1957 г. Уивер [31] предположил, что рост ягод винограда зависит от наличия природных гиббереллинов, источником которых являются развивающиеся семена.  Позднее исследованиями Чайлахяна и Саркисовой [24]  было показано, что у бессемянных сортов в результате обработки содержание гиббереллинов достигает уровня, обычного для необработанных гиббереллином семенных сортов, а у семенных может становиться чрезмерным, обуславливая отрицательное влияние экзогенного гиббереллина на сорта винограда этой группы.

Выяснение механизма действия фитогормонов было и остается одной из кардинальных проблем биохимии и физиологии растений [14]. В большинстве работ по этому вопросу первичное действие гиббереллина связывается с его прямым влиянием на геном регуляцией транскрипции. Гормоны действуют путем активации генов которые были до того репрессированы. Это вызывает синтез информационной РНК, что, в свою очередь, ведет к синтезу в ткани новых ферментов или к усилению синтеза уже имевшихся [3]. 

Накопленные к настоящему времени данные позволяют заключить, что гиббереллины синтезируются многими органами, особенно – интенсивно растущими. Убедительно доказано новообразование гиббереллинов в формирующихся семенах [26, 29].
Еще в 1966 г. факт передвижения эндогенных гиббереллинов в растениях оставался спорным [27]. К настоящему времени получены убедительные доказательства перемещения в растениях не только экзогенных, но и природных гиббереллинов[14].
Опрыскивание листьев виноградной лозы не оказывает влияния на рост ягод, а обработка гроздей вызывает увеличение размеров ягод только той части грозди, которая была обработана гиббереллином [4, 15, 17].

Большую и плодотворную работу по разработке способов применения гиббереллина в бывшем Советском Союзе провели в условиях Армении М.Х. Чайлахян, М.М. Саркисова, В.Г. Кочанков, [25]; на Украине – П.Т. Болгарев,  М.К. Мананков [2, 9],  Т.Г. Катарьян,  М.Х. Чайлахян,  М.А. Дрбоглав,  В.Г. Кочанков,   М.В. Давыдова, [8],  Е.К. Плакида, В.И. Грабович,  Э.Н. Черненко, [18,19];  в Средней Азии – М.С.  Журавель, А.И. Фролов, [6], К.В. Смирнов,  Е.П. Перепелицина [21]; в Азербайджане – Р.М. Мехтизаде [13],  И. К. Абдулаев, С.Б. Тагиев[1];  в Молдавии – И.Х. Райхер,  В.Ф. Фрунзе [20]. Полученные результаты обобщены в виде «Инструкции по применению гиббереллина на виноградниках» [7]. Особенно большие научные исследования, давшие практические результаты выполнены К.В. Смирновым и М.К. Мананковым с коллективами сотрудников. 

Обработка гиббереллином бессемянного винограда широко применяется во всех странах, где возделываются сорта этой группы [28, 30, 34, 35].
Применение гиббереллина позволяет увеличить массу ягод у бессемянных сортов винограда,  а у некоторых сортов способствует увеличению количества завязывающихся ягод. Благодаря этому значительно увеличивается масса гроздей и повышается урожай, что является основным эффектом применения гиббереллина. Качество свежего винограда и сушеного винограда не ухудшается, а по некоторым показателям может улучшаться [14].

Применение гиббереллина на сортах с функционально женским типом цветка с успехом заменяет искусственное опыление [10, 11, 18, 22]. Наиболее эффективно однократное опрыскивание в период массового цветения.  Оптимальные концентрации для большинства сортов составляют 25-50 мг/л. [7, 11, 18, 22].   
Обработка гиббереллином семенных обоеполых сортов обычно не дает положительного эффекта [18]. Исследования М.К. Мананкова с соавторами [12] показали, что положительный эффект от применения гиббереллина на семенных обоеполых сортах винограда зависит от склонности сорта к «горошению». Чем более склонен сорт в естественных условиях к образованию в грозди мелких «горошашихся» ягод, тем выше эффект от применения гиббереллина.

Эффективность гиббереллина при плодообразовании зависит от концентрации препарата, сроков и способов обработки, биологических особенностей сорта [11]. 
Целью настоящей работы было изучение влияния ГК  на столовых сортах винограда нового поколения.  Были выбраны наиболее перспективные сорта и гибридные формы (далее г.ф.), которые склонны к «горошению» и партенокарпии, особенно в неблагоприятные годы.

Опыты и исследования проводились в 2002 -2006 гг. на ампелографическом  участке в Приазовье  Донбасса вблизи города Мариуполя, расположенного в 10 км от Азовского моря (рис 1). Площадь занимаемого участка 0,30 га, из них под виноградом 0,25 га. Схема посадки (рис.2) 3 х2 м, тип шпалеры V-образная, двухплоскостная, форма куста бесштамбовая веерная 4-х рукавная с классическим плодовым звеном.  Культура винограда, привитая на филлоксероустойчивом подвое СО 4,  укрывная, условно орошаемая. Насаждения обрабатывались химикатами против вредителей и болезней по традиционной схеме (перед цветением, после цветения и в начале созревания).

В  опыте 2002 г по влиянию гиббереллина изучались обоеполые сорта Кардинал, Кодрянка, Восторг и гибридные формы Денал, Ришелье, и др., а также гибридные формы с функционально женским типом цветка Атлант запорожский, Восторг красный,  Лора, Талисман, Жемчужина Молдавии. Обработка соцветий ГК проводилась в одну фазу во время массового цветения концентрацией 50 мг/л.

Способ приготовления и применения соответствовал рекомендациям [7] и был следующим.  50 мг ГК, растворяли в 0,5 мл этилового спирта и разбавляли 1 литром дистиллированной воды. Экзогенный гиббереллин действует местно, не распространяясь по всему растению, поэтому полученным раствором обильно опрыскивали соцветия в утренние или вечерние часы. 1 литром раствора обрабатывалось в среднем около ста соцветий.

Опрыскивание ГК обоеполых сортов и г.ф. а также г.ф. с функционально женским типом цветка, в те сроки и концентрациями, которые проводились в 2002 г  было малоэффективным,  размеры и масса ягод практически не отличались от контрольных не обработанных.      

В опыте в 2003 г. концентрация, кратность и сроки обработки ГК была изменены. Обработка ГК проводилась в две фазы во время цветения концентрацией ГК-50 мг/л, и после опадения завязей концентрацией ГК-50 мг/л. В исследованиях принимали те же сорта и г.ф., что и в 2002 г.

Результаты  исследований применения ГК на изучаемых обоеполых сортах и г.ф. практически не отличались от результатов опыта 2002 г.,обработанные грозди существенно не отличались от контрольных.

Существенное влияние ГК было отмечено на г.ф. Лора и Талисман, поэтому эти г.ф. были использованы для дальнейших исследований. Но было замечено и отрицательное действие ГК, из обработанных соцветий образовывались очень плотные грозди, ягоды в которых на стадии созревания сдавливали друг друга и лопались, что приводило к массовому поражению серой гнилью внутри гроздей. В связи с полученными результатами, внесены корректировки, для дальнейшего исследования влияния ГК на урожайность и качество урожая этих г.ф.

Концентрации ГК ниже, чем 100 мг/л не хватает для проявления потенциальных возможностей образования полноценных ягод заложенных на генетическом уровне крупноплодных г.ф. Лора и Талисман.

В соответствии со схемой эксперимента г.ф. Лора и Талисман, в опыте 2004 г. было задействовано по три куста в  пяти вариантах.   
Первый вариант – контроль, без обработки гиббереллином.      
Второй вариант – обработка в середине цветения ГК концентрацией 100 мг/л.
Третий вариант -  обработка в конце цветения ГК концентрацией 100 мг/л.
Четвертый вариант –  обработка в середине цветения ГК концентрация 50 мг/л + конце цветения ГК концентрация 50 мг/л.
Пятый вариант – после опадения завязей ГК концентрация 100 мг/л.

В связи с полученным нежелательным признаком очень плотного строения, появилась необходимость его устранить или недопустить. Гиббереллины стимулируют деление клеток, их растяжение или и то, и другое вместе [16]. Значит, существует вероятность с помощью ГК растягивать оси соцветий и плодоножки, в результате чего грозди должны становиться более рыхлыми. Для экспериментальной проверки высказанного предположения был поставлен следующий в 2004 г. опыт № 2.
В опыте № 2 участвовала г.ф. Талисман, по 3 куста в каждом варианте.
Вариант первый (опыт №2) – контроль, без обработки.
Вариант второй (опыт №2) – обработка соцветий до цветения (7 дней) ГК концентрация 50 мг/л  + 100 мл/г  сразу после цветения.
Вариант третий (опыт №2) – обработка соцветий до цветения (7 дней) ГК концентрацией 75 мг/л  + 100 мл/г  сразу после цветения.
Вариант четвертый (опыт №2)– обработка соцветий до цветения (7 дней) ГК концентрация 100 мг/л  + 100 мл/г  сразу после цветения.
Проанализировав полученные результаты опыта №1 можно отметить, в частности четвертый вариант не перспективен, по причине трудоемкости операции, результаты от многократного применения практически не отличаются, от результатов использования однократно той же концентрацией в сумме, результат не имеет существенной разницы по сравнению с однократной обработкой во втором и третьем вариантах. Характеризуя опыт №2 влияния ГК обработанных соцветий до цветения, плюс обработка после цветения, можно отметить следующее. Второй вариант существенно не отличался от варианта №5 опыта № 1 поставленного в 2004 г. Третий  и четвертые варианты имели значительное осыпание цветков (рис 3) , грозди имели очень изреженный вид, но при этом сформировались очень крупные ягоды масса достигала 24 г. (рис 4, 5).

Исходя из полученных данных поставленных ранее опытов в 2005-2006 гг. был поставлен однофакторный  опыт  с внесением некоторых изменений относительно предшествующих экспериментов. 

Целью наших исследований в 2005-2006 гг. являлось продолжение изучения способов применения и влияния  экзогенного гиббереллина на урожай и качество гибридной формы Талисман, имеющей функционально женский тип цветка.

В связи с вышеизложенной целью предстояло решить следующие задачи, провести агробиологический учет, и установить экономическую эффективность применения гиббереллина.
Схема опыта включала следующие варианты (в каждом варианте по 3 куста).
Вариант – 1 (контроль) – без опрыскивания.
Вариант – 2 обработка соцветий в середине цветения 100 мг/л.
Вариант – 3 обработка соцветий в конце цветения 100 мг/л.
Вариант – 4 обработка гроздей после опадения завязей 100 мг/л.
Результаты влияния гиббереллина можно было наблюдать через 7-10 дней после обработки (рис 6). Ягоды на обработанных гроздях значительно опережали в росте контрольные (не обработанные).  Они отличались своей формой.   Если оплодотворенные и партенокарпические ягоды в контроле имели обычную для г.ф. Талисман округлую форму, то обработанные имели вытянутую, продолговатую, в конце сплюснутую форму.
Агробиологические исследования и урожайность, в связи с применением гиббереллина, г.ф. Талисман отображены в таблице 1.

Нагрузка в глазках колеблется от 48,2 во 2-ом варианте до 55,0 в 4-ом варианте. Но между всеми вариантами существенной разницы нет. В ходе зеленой обломки во всех вариантах оставлялось по 24 побега на куст. Анализируя показатели коэффициента плодоношения побегов можно сказать, что существенных отличий нет.  Наибольшее значение было получено во втором варианте – 1,23 а наименьшее в третьем – 1,07. Характеризуя коэффициент плодоносности побегов можно отметить, что во всех вариантах он был довольно высокий и варьировал от 1,52 в 3-ем варианте, до 1,66 во втором.  По плодоносным побегам существенных различий нет.  В контроле этот показатель составил – 54,2 %. Следует отметить, что наибольшее количество погибших и неразвившихся глазков приходилось на контрольный вариант – 20 %, наименьшее во 2-ом варианте – 14,2, но тем не менее эта разница не существенна. Из таблицы 1 можно наблюдать, по всем вариантам нет существенных различий по агробиологическим показателям.
Наибольший урожай с куста мы получили в третьем варианте – 18,0 кг, наименьший  в контрольном варианте – 15,3 кг. Из таблицы 1 видно, что НСР05 = 4,6, а это говорит о том, что существенных отличий по урожаю с куста нет.    При анализе урожайности в пересчете на 1 гектар, следует отметить все варианты с применением гиббереллина показали урожайность выше, чем у контрольного варианта без применения гиббереллина. Наибольшая урожайность наблюдается в третьем варианте – 300 ц/га.
Однако показатели увеличения  урожайности от применения гиббереллина снижаются при транспортировке и это необходимо учитывать в экономической эффективности применения гиббереллина.

В данных исследованиях перевозка винограда к месту реализации составляла 20 км. При  этом во всех вариантах с применением гиббереллина масса осыпавшихся ягод в среднем составляла 10 %. Соответственно масса продукции ц/га снизилась на 10 %  по сравнению с полученным урожаем ц/га.
Экономический эффект, применения гиббереллина на гибридную форму с функционально женским типом цветка Талисман, отображен в таблице 2.
Из таблицы 2 следует, что  количество продукции поступившей на рынок  в контрольном варианте 1 существенно не отличается от  вариантов с применением гиббереллина. Цена на продукцию, зависит от качества,  и она в вариантах 2; 3; 4 на 50 % выше, чем контрольном варианте. Стоимость валовой продукции в вариантах с применением гиббереллина значительно превышает показатель контроля.  Затраты на агротехнические мероприятия  отличаются стоимостью гиббереллина и работой по его  применению. Соответственно, себестоимость в контрольном варианте зависит от урожайности и затрат на его выращивание.  Несмотря на то что, затраты по вариантам с применением гиббереллина были несколько выше, но они практически не отразились на себестоимости, максимальная себестоимость из всех вариантов была во втором варианте.  Прибыль с 1 ц и 1 га самая низкая у контроля. Уровень рентабельности показывает, что максимальный экономический эффект получен в третьем варианте, обработка в конце цветения 166 %, чуть ниже 161 % четвертый вариант при обработке после опадения завязей. Второй вариант, обработка в середине цветения показала 139 % рентабельности.  И самый низкий уровень рентабельности мы наблюдаем в первом, контрольном варианте – 68 %. 
В заключении можно отметить, что оптимальными сроками внесения экзогенного гиббереллина с целью увеличения урожайности и качества урожая, является фаза цветения до сбрасывания завязей включительно.  Применение гиббереллина  до цветения в различных концентрациях приводит к вытягиванию гребеножек, что казалось можно было бы  использовать на сортах обладающих плотным строением грозди, для их разрыхления. Но  значительное осыпание цветков и завязей, образующихся на одревесневших и плоских по строению гребеножках после применения ГК, приводит к очень сильной изреженности  гроздей и потере товарного вида. Применение экзогенного гиббереллина после опадения завязей также не имеет  практического смысла. В это время в оплодотворенных ягодах уже имеются зачатки семян которые  вырабатывают эндогенный гиббереллин, а  на партенокарпических  ягодах уже закрыты устьица для  проникновения екзогенного гиббереллина. Если даже устьица будут открыты,  партенокарпические ягоды будут значительно отставать в развитии от оплодотворенных, что приведет опять же к дисбалансу строения грозди и внешне проявляемому признаку – «горошению».

Применение гиббереллиновой кислоты в концентрации 100 мг/л на 10-20 % поднимает урожайность у гибридной формы с функционально женским типом цветка Талисман (Кеша 1). Но этот прирост в урожайности теряется за счет низкой транспортабельности и осыпания ягод. У гибридной формы Талисман появляется слабая степень прочности прикрепления ягод к плодоножкам. Достаточно легкого сотрясения, чтобы ягоды начали осыпаться. Существует прямая зависимость между транспортабельностью сортов и особенностью анатомического строения их гроздей. У обработанных в фазе цветения, г.ф. имеющих функционально женский тип цветка, образуются бессемянные ягоды. При обработке в фазе после цветения гиббереллин действуя на партенокарпические ягоды увеличивает их размер при этом семена в них не образуются. Оплодотворенные ягоды держатся на гребеножке за счет имеющейся на плодоножке кисточки, которая в свою очередь прикрепляется к семенам в ягоде.  Если нет семян, ягоды удерживаются, только за счет кисточки и прочность удержания ягод на плодоножке снижается. Существуют еще два фактора влияющие на степень прочности. Первый фактор это масса ягод, второй структура консистенции. Чем больше масса и сочнее мякоть, тем уменьшается степень прочности прикрепления ягод к плодоножке и соответственно ухудшается транспортабельность. И наоборот чем меньше масса ягод и мясистее мякоть транспортабельность улучшается.  Отсюда вывод, ГК лучше использовать на сортах имеющих более плотное строение мякоти.

В контрольном варианте (рис. 7)  неопыленные партенокарпические ягоды явно отличались размерами и массой от оплодотворенных, грозди получались изреженными с непривлекательным товарным видом, что приводило к снижению цены реализации. Во всех  вариантах (рис. 8)  с применением гиббереллина прослеживается увеличение партенокарпических ягод и концентрация 100 мг/л приводит к незначительной разнице между оплодотворенными и партенокарпическими ягодами. Ягоды в гроздях практически не отличаются размерами и массой, грозди получаются ровными, нарядными, что обеспечивает высокую цену реализации.   Незначительное увеличение затрат 500 грн/га. на применение гиббереллина, несопоставимо с полученной  от его применения прибылью варьирующей от 80000 до 100000 грн/га. Несмотря на то, что обработка после опадения завязей (рис.9) приносит существенный доход она является нецелесообразной, потому что получаются очень плотные грозди, которые в неблагоприятные годы сильно поражаются серой гнилью. Особенно значительный экономический эффект приносит обработка в конце цветения (рис. 10).

Таблица 1
Плодоносность и урожайность гибридной формы Талисман в Приазовье г. Мариуполь, 2005-2006гг.

Таблица 2
Экономический эффект применения гиббереллина на г.ф. Талисман, 2006г