Влияние агрометеорологических условий и водопотребления на урожайность винограда - Схема количественной зависимости урожая винограда от агрометеорологических условий и водопотребления

Оценивая влияние агрометеорологических факторов на формирование  урожая винограда, принимаем постоянными биологические  свойства, плодородие почвы и уровень агротехники возделывания (число кустов на гектар, нагрузку на куст и т. д.).
При исследовании влияния агрометеорологических факторов на урожай сельскохозяйственных культур необходимо выделить критические периоды в развитии данной культуры, в течение которых влияние этих факторов наиболее существенно [153 и др.].  Согласно данным о биологических особенностях многолетней культуры винограда [74, 75, 79, 110, 162 и др.], можно считать, что основными периодами формирования урожая винограда будут: закладка зачатков соцветий летом предшествующего года, условия перезимовки, ранневесенний период дифференциации соцветий и условий влагообеспеченности в период распускание почек — начало созревания.
Для каждого из этих периодов необходимо выявить оптимальные условия погоды, найти значение тех гидрометеорологических факторов, влияние которых является определяющим в формировании урожая винограда. К таким факторам в первую очередь относятся условия тепло- и влагообеспеченности.
Чтобы определить влияние влагообеспеченности в период активной вегетации винограда на урожай, (необходимо привести данные по урожаю к оптимальным условиям за следующие периоды: 1) закладка зачатков соцветий летом предшествующего года (Хл.п), 2) перезимовка (Кп), 3) дифференциация соцветий в ранневесенний период (Кв.п).
Приведение урожая Упр, к оптимальным условиям можно осуществлять по формуле
(6.1) где Уф — фактический урожай винограда; Еф— водопотребление; А—уровень агротехники; q— плодородие почвы; S — сортовой состав; Кл.п, Кп, Кв.п— коэффициенты, характеризующие влияние условий соответствующих периодов на формирование урожая. Эти коэффициенты численно равны относительному уменьшению урожая винограда при отклонении условий данного периода от оптимальных, при которых имеет место оптимальный урожай.
Для приведенного таким образом урожая Упр можно найти его зависимость от водопотребления за период активного роста. При дальнейшей разработке этого вопроса можно учесть плодородие почвы, уровень агротехники и сортовой состав.
Применение данной схемы при учете влияния комплекса гидрометеорологических факторов на урожай винограда сорта Мускат белый показано на примере формирования урожая в условиях Южного берега Крыма.
Использовать данную схему для определения зависимости .урожая винограда от условий погоды и влагообеспеченности в настоящее время можно только при упрощении уравнения (6.1), так как отсутствует достаточное количество данных по закладке зачатков соцветий летом предшествующего года для вычисления коэффициента Кл.п. Следует отметить, что температурный режим в этот период на юге Украины близок к оптимальному.
В работах по зимостойкости винограда Ф. Ф. Давитая [41, 42, 176], А. М. Негруль [125], И. Н. Кондо [80] и Л. И. Дмитриевой [52] отмечено, что температура воздуха ниже —15...—18°С лимитирует зону неукрывных виноградников. На Южном берегу Крыма температуры воздуха ниже —15 °C в основной зоне возделывания винограда не наблюдаются, поэтому здесь виноград зимой не укрывают. Учитывая это, условия перезимовки винограда на Южном берегу Крыма можно считать оптимальными, т. е. величина Кп=1.

Достаточным количеством данных по закладке почек летом предшествующего года мы не располагаем, так как эти данные требуют постановки специальных исследований. Такие исследования на Южном берегу стали проводиться только в последние годы Крымским сельскохозяйственным институтом [47, 48].
Сопоставляя имеющиеся данные по летней закладке плодовых почек и данные учета процента плодоносных побегов ранней весной с условиями погоды, мы заметили, что на процент зачатков соцветий, заложившихся летом, в основном влияют запасы влаги в почве, количество осадков и в несколько меньшей степени температура воздуха в июне.
Мы использовали данные по урожаю винограда с орошаемых участков. Тем самым исключалось влияние недостатка увлажнения во время закладки зачатков соцветий летом предшествующего года. Кроме того, в расчет принимались данные но урожаю с суходольных участков в годы с хорошей влагообеспеченностью во время летней закладки соцветий. Температурные условия в эти годы были также близки к оптимальным. Учитывая это, можно принять Кл.п=1, а уравнение (6.1) представить в виде
(6-2)
Для определения зависимости урожая винограда от агрометеорологических условий необходимо в первую очередь найти значение тех агрометеорологических факторов, влияние которых является определяющим при дифференциации соцветий винограда ранней весной. Определив эти элементы, можно перейти к поискам зависимости урожая от влагообеспеченности за период распускание почек — начало созревания.
Из сопоставления за разные годы урожайности орошаемого винограда сорта Мускат белый с количеством осадков в зимний и ранне-весенний периоды (табл. 6.3) видно, что урожайность более существенно зависит от количества осадков за период март — распускание почек.

Таблица 6.3
Количество осадков за зимний и ранневесенний периоды и урожайность винограда на орошаемых участках. Южный берег Крыма

Осадки за зимний период хуже коррелируют с урожайностью. Такая же закономерность наблюдалась при анализе урожайности за последние 50 лет (см. рис. 6.1).
Если в декабре—феврале выпало много осадков, а в марте, перед возобновлением вегетации, было сухо (1967 г.), то условия развития плодовых почек менее благоприятные, чем если бы перед набуханием почек увлажнение было хорошим (1965, 1970 гг.). Зимой и весной на Южном берегу очень часто наблюдаются теплые солнечные дни и сильные ветры. Расход влаги с виноградников, расположенных преимущественно на склонах, при таких условиях погоды резко возрастает, накопившаяся за осень и зиму влага быстро испаряется. Основной корнеобитаемый слой при отсутствии значительных осадков или полива в марте—апреле иссушается, и складываются неблагоприятные условия для дифференциации соцветий винограда.
Исследуя формирование зачатков соцветий у винограда, З. В. Колесник [74, 75], З. Я. Титова-Молчанова [162], С. А. Мельник [110], А. П. Дикань [47, 48] и другие показали, что на степень дифференциации соцветий большое влияние оказывает также температурный режим в ранневесенний период. Некоторые авторы считают оптимальной температуру около 9 °C. На определении этой зависимости для условий Южного берега Крыма мы остановимся ниже.
Дальнейшее формирование урожая — от распускания почек до цветения и от цветения до начала созревания — при одинаковых агротехнике, сорте и почве в основном зависит от влагообеспеченности винограда. Для оценки влияния условий влагообеспеченности на урожай винограда в период распускание почек — начало созревания в качестве показателя этих условий была выбрана величина водопотребления, или суммарного испарения.
Связь величин У с Е характеризуется следующими значениями коэффициентов корреляции: для периода распускание почек—цветение η = 0,55 ± 0,15; для периода цветение—начало созревания r2=0,77+-0,09. Следовательно, более существенное влияние на налив ягод оказывает влагообеспеченность в период цветение—начало созревания. Поэтому учет влаги за весь период распускание почек — начало созревания надо вести дифференцированно с учетом приведенных коэффициентов корреляции. Тогда величина Е за весь период распускание почек—начало созревания определяется по формуле

График связи урожая со средневзвешенным значением водопотребления за весь период распускание почек— начало созревания представлен на рис. 6.2. На графике ряд точек имеет значительное отклонение от общего хода кривой. Это годы с неблагоприятными условиями формирования плодоносности винограда весной. Разброс точек частично объясняется тем, что не учитывалась степень дифференциации почек ранней весной. В это время на кусте винограда закладывается то число соцветий, которое потом развивается в грозди.
Влияние ранневесенней дифференциации соцветий на урожай винограда можно рассмотреть на примере 1967 г. Урожай винограда сорта Мускат белый на орошаемых участках в 1967 г. при прочих равных условиях составил 6,2 т/га. Обычно собирают около 9,0—10,0 т/га.

Рис. 6.2. Связь фактического У (а) и приведенного Упр (б) к одинаковым условиям развития плодоносности почки весной урожая винограда сорта Мускат белый с суммарным испарением за период распускание почек—начало созревания.
1 — нормальные, 2 — неудовлетворительные условия весенней дифференциации соцветий; E/Eопт — оптимальное, Еф — фактическое испарение.

Увлажнение в 1967 г. было хорошим: за зиму совпало 410 мм осадков, достаточно было влаги я во время активного роста ягод. Однако урожай оказался сравнительно низким.
Это объясняется тем, что ранней весной 1967 г. на Южном берегу Крыма было сухо (за март—апрель количество осадков 15 мм) и очень прохладно (средняя температура воздуха 6,7°C). В результате этого развитие плодовых почек было слабым; гроздей на побегах образовалось мало, и даже оптимальное увлажнение в период роста ягод не могло обеспечить высокого урожая.
В связи с изложенным для определения зависимости урожая винограда от влагообеспеченности за активный период вегетации необходимо исключить влияние на урожай степени дифференциации соцветий. Очевидно, это можно сделать, если имеется ряд лет наблюдений за урожайностью винограда одного сорта, который рос в условиях хорошей влагообеспеченности в период распускание почек—начало созревания. В этом случае урожайность винограда будет зависеть в основном от степени дифференциации соцветий весной. Такие условия наблюдаются на орошаемых участках.
При орошении условия закладки точек летом предшествующего года считаем благоприятными. Большого количества опытных данных об урожайности с орошаемого виноградника в комплексе с влажностью точен, фенологией, температурой воздуха и осадками на Южном берегу нет. Нам удалось собрать опытные данные за 13 лет, на основании которых была построена зависимость урожая от количества осадков и режима температуры в ранневесенний период (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Связь урожая (цифры в поле графика) винограда сорта Мускат белый в период распускание почек—начало созревания с температурой воздуха Т и количеством осадков Н во время ранневесеннего развития плодоносности почки.
1— урожай, т/га, 2 — то же в долях от максимального при оптимальной влагообеспеченности.

По оси абсцисс графика отложено количество осадков за период март—распускание почек. Если в это время проходят очень сильные дожди, то надо учитывать только ту часть осадков, которую может удержать почва в пределах метрового слоя. По оси ординат отложена средняя температура воздуха за период «плач»—распускание почек. В поле графика нанесены данные об урожае винограда. По имеющимся точкам проведены линии одинаковой урожайности (т/га и доли от максимального, принятого за 1). Хотя экспериментальных данных на графике немного, они все же позволяют выявить вполне закономерную зависимость урожая от количества осадков и температуры воздуха.
Из графика рис. 6.3 следует, что наиболее благоприятные условия для формирования урожая весной складываются при температуре 9 °C и количестве осадков 80—100 мм. Если температура воздуха значительно ниже 9 °C, то процесс дифференциации точек замедляется. При температуре выше 12—14 °C и хорошем увлажнении почвы развитие винограда идет очень активно, питательные вещества расходуются на вегетационный рост, а дифференциация соцветий протекает относительно слабо. В итоге урожай снижается. Урожай винограда заметно снижается, если количество осадков за период март—распускание почек меньше 30—40 мм или больше 130—150 мм. При малом количестве осадков виноградное растение находится в угнетенном состоянии из-за недостатка почвенной влаги, при большом—из-за переувлажнения почвы и нарушения воздухообмена.
Полученная зависимость хорошо согласуется с выводами многих авторов [9, 75, 82 и др.]. При накоплении большего количества данных и для других сортов винограда эта зависимость может быть уточнена.

Рис. 6.4. Связь фактической урожайности Уф винограда сорта Мускат белый с температурой воздуха Т в ранневесенний период развития плодоносности почки при оптимальной влагообеспеченности в этот период.

Влияние осадков ранневесеннего периода на урожай винограда при орошении в основном обусловливается тем, что поливы виноградников начинаются обычно после возобновления активной вегетации, чаще всего после цветения. Период весенней дифференциации соцветий, который в основном наблюдается перед и во время распускания почек, в условиях Южного берега может быть сухим и мало благоприятным для развития плодоносности почки. Если поливы проводить с учетом обеспеченности винограда влагой перед распусканием почек, то плодоносность почки, а следовательно, и урожай будут зависеть преимущественно от температурного режима этого периода. Эта зависимость изображена на рис. 6.4. При построении рис. 6.4 использовались данные за годы с оптимальным количеством осадков в ранневесенний период (1963, 1965, 1966, 1968, 1969 и 1970 гг.).
Для приведения урожая к одинаковым условиям развития плодоносности почек весной по средней температуре Т и количеству осадков Н с графика рис. 6.3 снимаем значение урожая Угр, который наблюдался бы при данных условиях развития плодоносности почек и хорошем увлажнении почвы во время роста ягод. Затем определяем коэффициент Кв.п, характеризующий урожай, выраженный в долях от максимального Умакс. Величина Умакс — это фактический максимальный урожай за имеющийся ряд лет. Для винограда сорта Мускат белый в данной выборке Умакс=11,3 т/га.
Тогда приведение урожая к оптимальным условиям развития плодоносности почек весной можно осуществить с помощью соотношения
(6-5) где Кв.п= Угр/Умакс.
Для приведенного таким образом урожая находим зависимость от влагообеспеченности за период распускание почек—цветение и цветение - начало созревания. Связь величин Упр и Ефза первый период характеризуется коэффициентом корреляции r1= 0,50 ± 0,17, за второй — r2=0,83 ± 0,07. Оценив суммарное испарение по периодам развития, согласно коэффициентам корреляции r1 и r2 (a1=0,38; a2=0,62), можно построить зависимость Упр от Еф за весь период распускание почек—начало созревания (см. рис. 6.2 б). Разброс точек на этом графике значительно меньше, чем на рис. 6.2 а. Из графика следует, что максимальный урожай винограда сорта Мускат белый при существующем уровне агротехники и плодородии почв на Южном берегу Крыма можно получить при средневзвешенном водопотреблении за период активной вегетации около 180—200 мм. Снижение водопотребления против оптимального на 10%, согласно графику (см. рис. 6.2,б), ведет к уменьшению урожая на 12 %.
Дальнейшее увеличение урожая винограда при оптимальном увлажнении почвы должно идти по пути повышения ее плодородия и реконструкции формировок виноградных насаждений с целью увеличения фотосинтетически деятельной поверхности. Подтверждением этому могут служить работы, проведенные в Молдавии, в Крыму и на Кубани [61, 68, 92, 158 и др.]. Н. К. Кордуняну и другие [92] отмечают, что при высокоштамбовой формировке куста выявлено преимущество зигзагообразного и двух плоскостного типов шпалеры, при применении которых улучшаются условия биосинтеза, поглощение и утилизация лучистой энергии листом, возрастает потенциальная продуктивность фотосинтеза. Все это способствует повышению урожая.
Располагая данными об изменении прироста массы 100 ягод винограда сорта Мускат белый, произрастающего в однородных условиях, можно подробнее исследовать влияние условий погоды на рост ягод. На рис. 6.5 представлена зависимость среднесуточного прироста массы 100 ягод от среднесуточного суммарного испарения по данным агрометеорологической станции Никитский сад и ВНИИВиВ «Магарача Если виноград хорошо обеспечен влагой, то среднесуточный прирост зависит в основном от суммарного испарения.
Особенно ясно выражена прямолинейная зависимость массы ягод от суммарного испарения на орошаемом участке. На суходольном участке, где виноград испытывает недостаток влаги, эта зависимость несколько изменяется. Если во время роста ягод выпадают существенные осадки, то зависимость прироста массы ягод на суходоле от суммарного испарения такая же, как и на орошаемом участке (см. рис. 6.5). При одинаковом суммарном испарении прирост ягод на орошаемом и суходольном участках не одинаков.
Это, очевидно, объясняется тем, что в среднем более низкая влажность почвы на суходоле затрудняет использование питательных веществ на формирование урожая.

Рис. 6.5. Зависимость среднесуточного прироста массы 100 ягод винограда ∆т от среднесуточного испарения на орошаемых и суходольных участках
Участки: i — орошаемый, 2 — суходольный после дождя, 3— суходольный.

Рис. 6.6, Зависимость среднесуточного увяливания массы 100 ягод винограда Δт сорта Мускат белый на орошаемом (1) и суходольном (2) участках от сумм солнечной радиации Q и среднесуточного дефицита насыщения d.

На суходоле кусты разрастаются слабо, плохо затеняют почву. Здесь испарение с поверхности почвы часто преобладает над транспирацией. Продуктивность использования влаги относительно низкая. На орошаемых участках увлажнение почвы способствует полному усвоению питательных веществ.
Хорошо разросшиеся кусты создают свой

фитоклимат, благоприятный для роста и развития растений, позволяющий более продуктивно использовать запасы влаги и питательных веществ. Потенциальная возможность кустов при орошении значительно больше, чем на суходоле, а расход влаги на единицу продукции меньше.
Качество урожая и урожайность существенно зависят от процесса увяливания ягод. Во время технического созревания увиливание ягод винограда зависит в основном от прихода солнечной радиации и меньше от дефицита насыщения водяного пара d (рис. 6.6).

Таблица 6.4
Увяливание ягод винограда сорта Мускат белый при накоплении 1 % сахара. Южный берег Крыма

Влияние дефицита насыщения d на увиливание ягод более существенно при низких запасах продуктивной влаги в почве.
Известно, что после физиологической зрелости в ягодах винограда продолжается накопление сахаров, но сами ягоды, увяливаясь, теряют массу. В связи с этим для сельскохозяйственного производства интересно знать, как интенсивно при конкретных условиях погоды уваливаются ягоды винограда при накоплении определенного процента сахара. Эти данные необходимы для того, чтобы собрать виноград с достаточно высокой сахаристостью и в то же время не допустить значительной потери урожая при увяливании и заизюмливании ягод. При сильном заизюмливании ягод сахар карамелизуется, ягоды теряют свежесть и цитронные тона. Из такого винограда уже не получится знаменитый Мускат белый Красного Камня, который не раз получал «Гран-При» на международных конкурсах вин.
Анализ динамики увяливания ягод винограда и накопления сахара на орошаемом и суходольном участках за 1963—1965 гг. (табл. 6.4) показал, что увяливание ягод при накоплении 1 % сахара зависит от метеорологических условий (увлажнения почвы, сумм прямой солнечной радиации S' и количества осадков Σ/7). В умеренные по увлажнению годы (1963 и 1965 гг.) на суходольных участках при накоплении 1 % сахара масса ягод уменьшается в среднем на 2,5—2,6%, на орошаемых — на 1,4—1,7%; в засушливые годы (1964 г.) при значительных суммах солнечной радиации и малом количестве осадков эта величина достигала 4—4,5%.