Анализ влияния агроэкологических факторов на урожайность винограда на ЮБК

УДК 634.8:631.559:581.522.4(477.75)
A.    М. Авидзба, д.с-х.н., профессор, академик НААН;
B.    И. Иванченко, д.с-х.н., профессор,чл.-кор. НААН, зам. директора по научной работе;
Е.А. Рыбалко, к.с-х.н., зав. сектором агроэкологии отдела биологически чистой продукции и молекулярно-генетических исследований;Н.В. Баранова, к.с-х.н., с.н.с. сектора агроэкологии отдела биологически чистой продукции и молекулярно-генетических исследований;
О.В. Ткаченко , м.н.с. сектора агроэкологии отдела биологически чистой продукции и молекулярно-генетических исследований;
Л.Б. Твардовская, вед. агроном сектора агроэкологии отдела биологически чистой продукции и молекулярно-генетических исследований Национальный институт винограда и вина «Магарач»

АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙНОСТЬ ВИНОГРАДА НА ЮЖНОМ БЕРЕГУ КРЫМА

Проведён анализ особенностей рельефа, почвенного покрова и микроклиматических параметров территории виноградарских хозяйств западной части Южного берега Крыма. Рассчитана степень влияния агроэкологических факторов на урожайность винограда. Разработана регрессионная модель, описывающая это влияние.

Ключевые слова: климатические условия, почва, рельеф, корреляция, математическая модель.

Проблематика оптимального использование природных факторов проходит стержнем через всю историю развития сельского хозяйства. Комплексное изучение агроэкологических факторов и учет их влияния позволяет точнее оценить результаты работы виноградарских хозяйств, анализ из воздействия - прогнозировать получение урожая высокого качества заданных кондиций для каждого сорта винограда.
АР Крым обладает необходимым потенциалом для выращивания высококачественного винограда: благоприятные почвенно-климатические условия, сложившаяся материально-техническая база, научное обеспечение, большая востребованность как урожая, так и продуктов его переработки на внутреннем и внешнем рынках. Тем не менее, высокая степень изменчивости почвенно-климатических условий в пределах Крыма затрудняет точный выбор сортового состава виноградника. Для решения этой актуальной проблемы необходимо исследование влияния агротехнических и эколого-географических факторов произрастания виноградного растения на виноград и качество продуктов его переработки в выделенных агроклиматических зонах [1, 2].
Одним из важных направлений в решении данного вопроса является установление влияния агроэкологических условий на урожайность винограда и качество получаемой продукции, что открывает широкие возможности не только прогнозирования, но и управления продуктивностью растений, а также получения сырья заданных кондиций. В этом направлении уже были сделаны решительные шаги и получены весьма значимые результаты [3-5]. Однако на сегодняшний день, в условиях жёсткой рыночной экономики вопрос требует дальнейшего более глубокого изучения.

Целью данных исследований являлось установление степени влияния агроэкологических условий на урожайность винограда и разработка модели, описывающей это влияние. Для ее достижения были исследованы земли ГП «Ливадия» и ГП «Таврида», расположенные в западной части Южного берега Крыма. Виноградные насаждения в этих хозяйствах занимают прибрежную полосу общей протяжённостью около 60 км от Фороса до Алушты.
В ГП «Ливадия» выращивается 24 сорта винограда, в том числе 5 столовых и 19 технических, из них 22 сорта, занесены в Реестр сортов растений, пригодных для распространения в Украине. Наибольший удельный вес среди столовых сортов занимает Мускат янтарный - 71% от всей площади под столовыми сортами. Среди технических сортов основные площади заняты под сортами Каберне- Совиньон - 42% и Мускат белый, -26%.
Виноградники как столовых, так и технических сортов сформированы в виде среднештамбовых кордонов, имеют плечи на высоте 60-70 см от поверхности почвы. В хозяйстве применяются несколько схем посадки винограда. Ширина междурядий составляет 3 м при расстоянии между кустами в ряду 1,0-1,5 м. Кроме того используется гнездовая посадка - по два куста в гнезде с расстоянием между гнёздами 1,5 м.
Одним из важных факторов, влияющих на величину и качество получаемого урожая, является возраст виноградных насаждений. Известно, что максимального плодоношения виноградное растение достигает на 8-20-й годы жизни. Средний возраст виноградных насаждений ГП «Ливадия» составляет 20 лет. Анализ возрастного состава виноградников показал, что насаждения в наиболее продуктивном возрасте (6-10, 11-15 и 16-20 лет) составляют соответственно 14,6 и 13% от общей площади, в сумме - 33%. Наибольшую площадь занимают виноградники возрастом свыше 20 лет, до 57%. Доля молодых насаждений в возрасте до 5 лет в настоящее время составляет всего 10%.
Средняя урожайность в хозяйстве - около 55 ц/га.
В ГП «Таврида» выращивается 20 сортов винограда, в том числе 17 технических и 3 столовых сорта. Так как предприятие специализируется на производстве вин, то больший удельный вес приходится на технические сорта - 95%, на столовые сорта - 5%. Самыми распространёнными сортами являются Мускат белый - 40,3% и Каберне- Совиньон - 32,3%.
Наибольшую площадь занимают виноградники возрастом 30-35 лет. Их количество составляет 33,3% от общего. Доля молодых насаждений в предприятии - 10%.
В ГП «Таврида» применяются схема посадки 3х1,5 м. Преобладающей формировкой кустов является среднештамбовый двуплечий кордон, на небольшой площади применяется спиральный кордон.
В результате анализа топографической карты ЮБК с масштабом 1:10000 было установлено, что виноградники изучаемых хозяйств расположены на высоте от 20 до 490 м н.у.м., почти 80% площадей имеет высоту 100-350 м.
Рельеф Южного берега Крыма сложный, довольно сильнорассеченный. Поэтому все участки сельскохозяйственного назначения расположены на склоновых землях. Их крутизна на данной территории варьирует от 3о до 21о. Более 40% анализируемой территории имеет уклон 9о-12о. Почти 90% всех виноградников изучаемых хозяйств сосредоточено на участках с уклоном 6о-15о. Преобладающая экспозиция склонов - юго-восточная и южная. Тёплые склоны занимают 86% территории, холодные - 14%.
Изучаемая территория примыкает к побережью Чёрного моря, поэтому в процессе исследований также было проанализировано влияние близости моря на урожайность виноградников. Участки, занятые виноградниками, находятся на расстоянии 80-3500 м от береговой линии.
Одним из важных факторов, влияющих на состояние виноградников, являются микроклиматические особенности территории. На основании проведённого анализа рельефа, а также многолетних данных по метеостанции «Никитский ботанический сад» было промоделировано распределение величины таких показателей, как сумма активных температур выше 10°С и средний из абсолютных минимумов температуры воздуха. В результате было установлено, что на исследуемой территории сумма активных температур колеблется от 3350 до 4450°С. Около 70% территории хозяйства имеет теплообеспеченность в пределах 3850-4250°С. Величина среднего из абсолютных минимумов температуры воздуха здесь составляет -15...-7°С.
Почвенный покров изучаемой территории представлен коричневыми щебнистыми почвами с различной степенью смытости. Содержание гумуса колеблется в пределах 0,7-1,6%. Механический состав - от легкосуглинистого до тяжелосуглинистого.
Для построения регрессионной ампелоэкологической модели состояния виноградников были выбраны следующие факторы, принятые в дальнейшем за независимые переменные модели: высота над уровнем моря, экспозиция и крутизна склона, относительное превышение, расстояние до моря, сумма активных температур выше 10°С, средний из абсолютных минимумов температуры воздуха, содержание гумуса в почве, механический состав почвы.
Для проведения анализа влияния агроэкологических условий на состояние виноградников и построения регрессионной ампелоэкологической модели состояния виноградников был определён следующий порядок действий:

1. сбор и анализ данных по каждому участку, занятому виноградом;
2. занесение полученных данных в сводную электронную таблицу;
3. выбраковывание участков, значительно отличающихся от других по параметрам, не являющимися агроэкологическими факторами;
4. вычисление коэффициентов корреляции между урожайностью виноградников и каждым из изучаемых факторов;
5. вычисление регрессионных коэффициентов для изучаемых факторов;
6. расчёт урожайности винограда по участкам с помощью полученной модели и сравнение её с фактической урожайностью.

Для расчёта степени влияния экспозиции склона на урожайность насаждений данный фактор был выражен в условных единицах: северный склон - 0, южный - 180, восточный и западный склоны - 90.
При изучении влияния механического состава почвы на урожайность виноградников и расчёта коэффициента корреляции, каждому типу механического состава [6] был присвоен условный балл: песок рыхлый - 1, песок связный - 2, супесчаный - 3, легкосуглинистый - 4, среднесуглинистый - 5, тяжелосуглинистый - 6, легкоглинистый - 7, среднеглинистый - 8, тяжелоглинистый - 9.
Для выявления влияния ампелоэкологических условий на состояние виноградников и, в частности, - на их урожайность и минимизирования влияния других факторов, из исследований были исключены участки, резко отличающиеся от других агротехническими особенностями (обработка почвы, формировка, схема посадки, степень изреженности), а также молодые и вступающие в плодоношение виноградники.
Всего было отобрано 116 участков. Схема посадки - 3х1,5 м, формировка - среднештамбовый двусторонний кордон, возраст насаждений - от 10 до 35 лет. Площадь участков - от 0,2 до 3,92 га. Так как изучаемые хозяйства специализируются на виноделии, то в выборку попали участки, занятые преимущественно техническими сортами винограда: Мурведр, Вердельо, Бастардо магарачский, Мускат белый, Каберне Совиньон, Саперави, Мускат черный, Пино гри, Серсиаль, Алиготе, Альбильо, Цитронный Магарача, Алеатико. Столовые сорта в полученной выборке представлены Мускатом гамбургским, Мускатом янтарным, Таврией.
Пределы варьирования изучаемых факторов на отобранных для анализа участках, представлены в табл. 1.

Таблица 1
Характеристика участков, отобранных для построения ампелоэкологической модели состояния виноградников

Таблица 2
Результаты корреляционного анализа влияния агроэкологических факторов на урожайность винограда

Таблица 3
Результаты регрессионного анализа влияния агроэкологических факторов на урожайность винограда

Для определения степени влияния каждого из указанных агроэкологических факторов на состояние виноградников были вычислены величины парной корреляции между урожайностью насаждений и каждым из данных факторов (табл. 2). При этом использовались программы MS Office Excel и SPSS Statistics.
В результате проведённого анализа было установлено, что из изученных факторов наибольшее влияние на урожайность винограда оказывают относительное превышение участка, крутизна склона и средний из абсолютных минимумов температуры воздуха. Причём, для первых двух показателей связь отрицательная, для последнего - положительная.

При формировании многофакторной модели была использована функция линейной зависимости:

где a0 - свободный член уравнения; X1, X2,... Xn - величина соответствующего агроэкологического фактора; a1, a2, ...an - коэффициенты.
В результате проведенного регрессионного анализа были рассчитаны коэффициенты для ампелоэкологической модели состояния виноградников (табл. 3).
При этом коэффициент множественной корреляции - R=0,606, а коэффициент детерминации - R2=0,368.
Для верификации полученной модели в неё были внесены данные по агроэкологическим факторам участков изучаемых хозяйств и вычислена расчётная урожайность винограда. Полученные величины были сравнены с фактической средней урожайностью на соответствующих участках (табл. 4).
В результате было установлено, что на преобладающем большинстве участков расхождение величин расчётной и фактической урожайности не превышает 20-25%.
Таким образом, можно сделать вывод, что агроэкологические условия оказывают существенное влияние на урожайность винограда и составляют значительный резерв повышения урожайности насаждений. Следовательно, посредством метода оптимального программирования урожаев можно наиболее эффективно использовать природные ресурсы с учетом благоприятного комбинирования всего спектра параметров среды, сортовых признаков растения и агротехнических приемов его возделывания.
Таким образом, учитывая агроэкологические факторы, оказывающие существенное влияние на виноградное растение, можно повышать урожайность насаждений. Оптимальное размещение виноградников с учетом почвенно-климатических условий и подбора районированных сортов в соответствии с их требованиями к агроэкологическим ресурсам оказывает существенное влияние на величину и качество урожая. Вместе с тем, дальнейшее изучение механизмов регулирования агроэкологических ресурсов может способствовать разработке более нацеленной модели и, как следствие, обеспечить повышение производства продуктов виноградарства и виноделия без расширения площадей сельскохозяйственных угодий и нагрузки на окружающую среду из-за применения большего количества агротехнических приемов.

Таблица 4
Результаты верификации ампелоэкологической модели состояния виноградников

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Рекомендации 575/46.00334830.002-94 «Оптимизация размещения виноградных насаждений в Крыму». ИВиВ «Магарач». — Ялта, 1993. — 70 с.
2. Методологические подходы к решению задачи по оценке эффективности размещения промышленных виноградников в зависимости от их сортового состава и агроэкологических условий местности на примере земель ГП АФ «Магарач» Бахчисарайского района /В.И. Иванченко, Н.В. Баранова, Р.Г. Тимофеев, Е.А. Рыбалко //Виноградарство и виноделие. - 2010. - № 4. - С.10-12.
3. Ампелоэкологическое моделирование как прием решения агроэкономических задач виноградарства: методические рекомендации // А.М. Авидзба, В.И. Иванченко, В.П. Антипов, Р.В. Степурин, Н.В. Баранова - Ялта: НИВиВ «Магарач», 2006. - 72 с.
4. Влияние агроклиматических факторов на продуктивность винограда в Бахчисарайском районе АР Крым на примере ГП АФ «Магарач»/ Авидзба А.М., Иванченко В.И., Баранова Н.В., Рыбалко Е.А. - Ялта: НИВиВ «Магарач», 2009. - 19 с.
5. Ляшенко Г.В. Агроклиматическая оценка продуктивности сельскохозяйственных культур в Украине. - Одесса: ННЦ «ИВиВ им. В. Е. Таирова», 2011. — 249 с.
6. Качинский Н.А. Механический и микроагрегатный состав почвы, методы его изучения. — М.: Изд-во АН СССР, 1958. — 192 с.