Глава 2
Водопотребление винограда и оценка агрометеорологических условий влагообеспеченности
Водный режим виноградной лозы
Жизнедеятельность любого растительного организма теснейшим образом связана с влагой. Виноградная лоза, как и все другие растения, чутко реагирует на снабжение ее органов водой. При нарушении регулярного притока воды к корням в органах винограда возникает водный дефицит, сокращается интенсивность транспирации, в результате чего снижается затрата солнечной энергии на испарение, повышается температура в тканях растений, что приводит к нарушению физиологических процессов — торможению роста, подавлению фотосинтеза и т. д. Наибольшее содержание воды в органах винограда приходится на листья и ягоды (78—85 %), наименьшее — на ствол (около 30 %). Многолетние рукава и вызревшие побеги содержат 40—45 % воды, а корни 45—55 % [54, 55, 71].
Оводненность органов винограда подвержена большим колебаниям во времени — наибольшее количество воды в побегах винограда наблюдается в начале вегетации, в конце вегетации в вызревших побегах оно значительно уменьшено [71, 72].
Велико колебание содержания воды в тканях винограда в течение суток — максимум в надземных органах в утренние часы и водный дефицит в полуденные часы. Исследования показали, что водный дефицит у винограда выражен сравнительно слабо и не превышает 15 % (у других растений он бывает 20—40 %). С. П. Кузмин [55], изучая водный режим ряда дикорастущих и культурных растений на Апшеронском полуострове, пришел к выводу, что у винограда нет никаких различий в водном режиме в условиях орошения и богары. Некоторые физиологи и виноградари объясняют это слаженной работой сильно развитой корневой и проводящей систем, а также деятельностью ассимиляционного аппарата.
Исходя из этого, виноград принято считать засухоустойчивой культурой. Это соответствует действительности, так как виноград может выживать в засушливых условиях и давать урожай. Но многовековая практика возделывания этой культуры свидетельствует о том, что высокие и кондиционные урожаи виноградная лоза дает в условиях оптимального водоснабжения.
Содержащаяся в тканях винограда вода различается фракционным составом. Она бывает в основном в свободном и связанном видах. Соотношение между этими двумя формами воды меняется в зависимости от возраста тканей и факторов внешней среды. В молодых тканях преобладает свободная вода. С увеличением возраста тканей количество свободной воды в них уменьшается и повышается количество связанной воды. Как правило, это всегда связано с ухудшением условий влагообеспеченности [54]. Увеличение количества связанной воды в органах растений является защитной реакцией от неблагоприятных внешних условий (в основном засухи).
Увеличение содержания связанной воды в органах винограда положительно влияет на засухоустойчивость и морозостойкость растений. Многие специалисты предлагают оценивать засухоустойчивость сортов винограда по этому признаку. Согласно исследованиям П. Я. Голодриги и М. К. Киреевой [55], по соотношению между связанной и свободной водой, а также по водоудерживающей способности листьев и побегов можно судить о морозостойкости сортов винограда.
Одним из важных физиологических показателей водообеспеченности тканей растений является осмотическое давление клеточного сока. Определенной величине осмотического давления соответствует определенное состояние оводненности клеток растений. Поэтому в литературе часто указывается на возможность использования осмотического давления в качестве показателя влагообеспеченности растений.
Г. Вальтер [55] предложил оценивать влагообеспеченность растений не по абсолютному содержанию воды в их тканях, а по так называемой гидратуре, являющейся показателем насыщенности водой протоплазмы. О гидратуре автор предлагает судить по величине осмотического давления клеточного сока.
Осмотическое давление может служить показателем влагообеспеченности, поскольку оно довольно чутко реагирует на изменение условий внешней среды. По данным Г. Аллевельдта и Г. Гейслера [55], у винограда осмотическое давление клеточного сока под влиянием засухи увеличивается на 15—34 %, а находящиеся на солнечной стороне листья винограда имеют осмотическое давление выше, чем находящиеся в тени. Эта разница в полуденные часы достигает 6—7 атм. Кроме того, следует отметить, что если по общему содержанию влаги в листьях неорошаемые растения мало отличаются от орошаемых, то по осмотическому давлению разница достигает 20—30 %.
Не менее важным физиологическим показателем водообеспеченности растений является концентрация клеточного сока. На концентрацию клеточного сока значительное влияние оказывают метеорологические факторы: температура воздуха, дефицит упругости, а также интенсивность солнечной радиации.
Согласно исследованиям И. Н. Кондо, на концентрацию клеточного сока листьев большое влияние оказывает обеспеченность виноградной лозы влагой. Это влияние особенно четко проявляется в критические по влагообеспеченности периоды во время атмосферной и почвенной засух. Хорошо выражена разница в концентрации клеточного сока листовых пластинок на орошаемых и богарных виноградниках.
Следующим критерием оценки степени влагообеспеченности растений является сосущая сила листьев, которая чутко реагирует на содержание воды в корнеобитаемом слое почвы. Это подтверждается исследованиями многих ученых как в нашей стране, так и за рубежом [55]. Исследованиями И. Н. Кондо в Средней Азии установлено, что листья винограда на богаре имеют сосущую силу выше, чем на орошаемых виноградниках [54]. По данным К. Д. Стоева и Ю. Н. Магрисо [55], в условиях Болгарии сосущая сила листьев винограда при орошении понижалась на 3,6—6,9 атм. На сосущую силу листьев влияют и другие факторы внешней среды — температура и влажность воздуха, солнечная радиация.
Состояние влагообеспеченности растений оказывает непосредственное влияние на все биологические процессы, протекающие в виноградной лозе. Наиболее чутко на условия влагообеспеченности реагирует устьичный аппарат листьев винограда. Согласно исследованиям многих ученых (Ф. Д. Сказкин, Н. А. Максимов, И. М. Васильев, И. Н. Кондо и др.), состояние устьиц, в частности ход устьичных движений, в основном определяется двумя факторами — солнечным светом и влагосодержанием. Согласно И. Н. Кондо, устьица открываются утром через 5—10 мин после восхода солнца на хорошо освещенных солнечными лучами листьях и через 30—40 мин на затененных. На орошаемом винограднике устьица обычно широко открыты в дневные часы в течение всего вегетационного периода. На богарном винограднике устьица открыты при оптимальных влагозапасах в почве, а при наступлении засушливого периода их щели суживаются до минимума, что позволило многим специалистам считать состояние устьиц хорошим показателем степени обеспеченности растений винограда почвенной влагой.
Перечисленные характеристики состояния влагообеспеченности растений являются косвенными, т. е. с их помощью можно приближенно судить о наступлении критических периодов влагообеспеченности растений, так как, кроме фактора влаги, на них оказывают существенное влияние и другие факторы — расположение и возраст органов растений и др.
Наиболее показательной характеристикой состояния влагообеспеченности растений является величина транспирации растений. Не останавливаясь подробно на описании физиологического механизма транспирации, заметим только, что измерение величины транспирации связано с большими трудностями методического характера. Тем не менее к настоящему времени накопилось достаточно данных о характере транспирации у виноградной лозы. Установлено количественное выражение расходов воды на транспирацию [55].
Результаты исследований свидетельствуют о тесной зависимости интенсивности и временных изменений транспирации от метеорологических факторов. По данным И. Н. Кондо [54] , интенсивность транспирации при оптимальном содержании влаги в корнеобитаемом слое почвы высокая в течение всего дня и достигает за 1ч 2 г воды на 1 г массы свежих листьев. По данным Г. Гейслера [55], величина транспирации у сорта Рислинг достигает 19—20 мг воды в пересчете на 100 см2 листовой поверхности за 1 мин. П. Козьма [55] установил, что на сухих песчаных почвах летом один куст винограда в зависимости от погодных условий может расходовать на транспирацию от 200 до 1000 г воды за сутки, что в пересчете на 1 га (при густоте посадки 2,0 х 1,5 м) составит 0,66—3,3 м3.
Определяющим интенсивность транспирации фактором является почвенная влага. И. Н. Кондо в Узбекистане установил, что при одинаковых влагозапасах в почве растения на орошаемом и богарном виноградниках испаряют примерно одинаковое количество воды, но при засухе испарение на неорошаемом участке в 7—8 раз меньше, чем на орошаемом. Значительную разницу в интенсивности транспирации виноградников в условиях орошения установили К. Д. Стоев и Ю. Н. Магрисо: транспирация кустов винограда на 2-й и 7-й день после полива превышала транспирацию неорошаемых кустов в 1,5—2,5 раза. Однако на 14-й день после полива разницы в интенсивности транспирации поливных и неполивных кустов не наблюдалось
Особенно велика интенсивность транспирации при неограниченном притоке влаги к корням винограда, что имеет место в природных условиях при близком стоянии от поверхности почвы грунтовых вод. По данным И. Н. Кондо, в таких условиях куст винограда за 1 ч может испарить до 3 л воды и более, что при 10-часовой продолжительности дня составит 4,5—7,5 м3/га (при густоте посадки 2500 кустов на 1 га). За месяц такой виноградник может выкачать воды из почвы 1350—2250 м3/га, а за период вегетации — 6750—11 250 м3/га. Если при этом учесть, что, кроме транспирации на винограднике, почвенная влага идет еще и на испарение с поверхности почвы, которое в зависимости от геометрической структуры виноградника и степени увлажнения почвы может достигать 30—40 % расходов на транспирацию, то нетрудно представить, какое количество воды участвует во влагообороте виноградника.
