Поглощенная солнечная радиация преобразуется в тепло — важнейший энергетический фактор жизнедеятельности растений. Но физиологические процессы (фотосинтез, дыхание, транспирация и др.) зависят больше всего от складывающегося в ампелобиогеоценозе теплового баланса, на который в свою очередь влияет удельная теплоемкость растений.
Определенное количество тепла вызывает различные температуры окружающей среды и самого виноградного растения. Это явление находится в прямой зависимости от содержания влаги в растении и его органах (подвой, привой, штамб, зеленые побеги, лист и т. д.). В то же время эти процессы имеют положительную корреляцию с типом почв, ее окраской, содержанием питательных веществ и водным режимом.
В зависимости от экологических факторов (почва, рельеф и др.) и особенностей ампелобиоценоза сильное коротковолновое излучение в различной степени перегревает систему, но во всех случаях возникают сверхоптимальные для растений температуры. В то же время интенсивное длинноволновое излучение приводит к охлаждению, и в экстремальных экологических ситуациях (дно балок, нижняя часть склонов и т. д.) температурный режим ниже оптимального. Это важно знать виноградарям, так как виноградное растение можно считать индикатором теплообеспеченности для всех культур в сложном рельефе Молдавии.
Особый тепловой баланс складывается в условиях крупномасштабной организации специализированных агробиоценозов по сравнению с естественными биоценозами. По мнению А. А. Жученко (1980), здесь значительно возрастает вмешательство человека в природные экосистемы, и, следовательно, нарушение экологического равновесия носит более широкий характер.
Попадающее на поверхность почвы солнечное излучение абсорбируется в толщине воздушного слоя 15 м. Значительная температура зависит от цвета (различная абсорбция или отражение) и влажности почвы: темные прогреваются больше, чем светлые; сухие — больше влажных. Интенсивность излучения связана с высотой над уровнем моря и углом лучепоглощения (Унгурян, 1979; Стоев, 1981; Фрегони, 1981).
Условия излучения, как и температура поверхности почвы, в течение дня изменяются. На глубине 80 см и ниже температура песчаных почв постоянна. Годовой температурный режим существенно сказывается на глубине 7 м и более.
В агробиоценозах, в частности на виноградниках, изменяются эти режимы (органы растений также абсорбируют излучение). Поглощающее пространство находится выше уровня земли, в результате чего ослаблены экстремумы температур. Архитектоника кустов действует здесь в виде компенсации, и это явление усиливается с плотностью и высотой насаждения, создавая, таким образом, фитоклимат.
Корни растений принимают соответствующую температуру окружающей их среды. Иначе ведут себя надземные органы, особенно расположенные горизонтально и действующие сами как лучепоглощающие поверхности. Их низкая теплоемкость приводит к быстро изменяющимся сверхтемпературам при инсоляции (днем) и температуре ниже нормальной (ночью, прежде всего при беспрепятственном лучеиспускании). При облачности, напротив, различия между растениями и окружающим их воздухом едва ощутимы.
Согласно исследованиям Kreeba (1974), разность между температурой листьев и воздуха значительна и во многом зависит от условий произрастания и видового состава. По данным Kreeba, в горах она достигает 30° С. Одновременно наблюдается обратное явление — температура листьев ниже температуры воздуха. При более низких температурах воздуха (около 10°С) активизируются процессы обмена веществ.
В Молдавии 35—40°С опасны для винограда. В таких условиях транспирация, рассматриваемая в обычных условиях как «необходимое зло», может сохранять жизнь. Транспирационное охлаждение возможно только при достаточном водоснабжении. В засушливый период и в засушливых областях оно наблюдается редко. Различное воздействие сверхтемператур на виноградное растение в значительной степени зависит от особых морфологических образований (белое опушение, размер листа, его цвет), свойственных сорту (генотипу), благодаря которым растение «избегает» стресса. Наибольшей опасности подвержены органы растений, расположенные у поверхности почвы в открытых местах произрастания, где температуры значительно выше. В таких условиях особенно повреждаются молодые побеги и листья, нежная ткань которых страдает от ожогов, вследствие чего весь побег может погибнуть.
Под воздействием тепла изменяется вязкость клеточного сока. Его концентрация сначала уменьшается, перед гибелью опять увеличивается. Речь идет об образовании или гидролизе крахмала. Физиологически мы пока не можем объяснить воздействие тепла, но многочисленные данные указывают на основные процессы при гибели от перегревания. Например, по теории липоидов, разжижение их протоплазмы приводит к потере стабильности. Теория коагуляции выдвигает на первое место денатурацию белковых тел. Параллельно может произойти инактивация ферментов, способствующая нарушению обмена веществ и далее — самоотравлению. Мы предполагаем, что эти процессы допустимы в совокупности. Причем каждый сорт винограда (группа сортов) имеет свои пороги устойчивости, зависящие от их происхождения (генетических потенциалов). Экологическая устойчивость определяется как способность растений выжить в пределах определенного диапазона стресса, но важна не различная реакция отдельных органов растений, а поведение индивидуума в целом. Ферментные системы работают только в узком температурном диапазоне.
Решающими являются также темпы замерзания при пониженных температурах. Обратное оттаивание быстрозамороженных клеток опасно тем, что при температурах ниже нуля кристаллы льда увеличиваются и чисто механически разрушают чувствительные структуры протоплазмы. «Псевдоплазмолизы» могут возникнуть и при лишнем водопоглощении, когда обрывается контакт «плазма—клеточная оболочка». При повышенной концентрации клеточного сока это явление менее существенно.
При рассмотрении холодостойкости винограда в естественных условиях надо учитывать большие различия между отдельными сортами. Устойчивость растений изменяется, с одной стороны, в течение года, с другой — различные органы или ткани сорта обладают неодинаковой адаптивной способностью к изменяющимся температурным условиям в месте произрастания. В качестве экологической холодостойкости следует принимать во внимание температуру, которая не губит меристематическую ткань, необходимую для роста. Во многом это зависит от прошедшей закалки и продолжительности воздействия на орган.
Таким образом, холодостойкость в определенной ткани не является постоянной величиной. Закалка и изнеживание указывают на довольно сложную причинную структуру. Показатели адаптивности растения — резервы ассимилянтов в момент прекращения роста.
Доказано, что, кроме сахаров и солей, глицерин в общем повышает морозостойкость. Решающим для морозостойкости растений является также прямое физико-химическое защитное действие белковых веществ (зеленых и незеленых компонентов протоплазмы). Адаптивные реакции возможны только благодаря низкомолекулярным, гидрофильным веществам, богатым группами ОН (среди них сахар). У них наблюдается взаимодействие с гидрофильными группами белковых тел. При сильном обезвоживании вследствие вымерзания они берут на себя функцию молекулы воды.
Особенно опасен холод для хлоропластов. Сильное обезвоживание приводит к нарушениям энзиматических реакций в обмене веществ.
Какие соединения, обеспечивающие устойчивость сортов винограда к стрессам, играют защитную роль в протоплазме, еще окончательно не выяснено. Одни ученые считают существенными так называемые комплексы углеводы + белки, другие — сахар + белки. Некоторые исследователи предполагают, что аминокислоты не являются защитными веществами, но это маловероятно и не доказано.
Изучение ультраструктурных различий между закаленными и незакаленными растениями с помощью электронно-микроскопических исследований может способствовать дальнейшему выяснению устойчивости сортов винограда в экстремальных условиях произрастания.
Влияние климата на количество и качество винограда имеет большое значение при микрорайонировании сортов. «Климат, как известно, представляет собой сложный комплекс метеорологических условий. Он состоит из множества элементов и их сочетаний», — писал Ф. Ф. Давитая (1959). М. А. Герасимов (1964) доказал, что при специализации того или иного района по виноградарству и виноделию важную роль играют климатические условия.
Д. Уинклер (1966) считал: «Если климат не отвечает требованиям сорта, то составляющие элементы ягод настолько плохо уравновешены, что удается получить лишь вина посредственного качества».
А. М. Негруль (1964) одним из первых в стране установил климатические показатели направления виноградно-винодельческой промышленности. Им выявлено, что оно определяется кондициями (сахаристостью и кислотностью) сусла, которые находятся в прямой зависимости от среднесуточных температур воздуха за вегетационный период. На основании изучения климатических условий некоторых виноградарских районов СССР и других стран он пришел к выводу, что для производства различных виноматериалов требуются определенные сумма активных температур за вегетационный период, осадки за год, средняя температура июля.
Η. Н. Простосердов (1946) писал: «Хозяйственно-технологические свойства винограда тесно связаны с природой сорта и в то же время могут сильно измениться под влиянием экологических условий».
Климатические показатели влияют на производственное направление виноделия (Давитая, 1954). Правильно выбранные суммарные климатические показатели, считал автор, дают довольно точное представление о качестве вин, создающемся под действием не только климата, но и почвы.
Для определения направления виноделия района ведущими факторами надо считать общее годовое количество осадков, создающее определенный водный режим почвы; сумму активных температур и среднюю температуру самого теплого месяца; температуру и осадки в осенние месяцы, влияющие на созревание ягод и их качество. Отдельно взятые показатели не могут отразить влияния комплекса условий на количество и качество урожая.
По данным Дж. Уинклера (1966), из всех климатических факторов наибольшее значение имеет температура, а действие других (влажность, освещенность и др.) проявляется слабее. В связи с этим он считает суммы активных температур основой для разделения виноградарских районов на климатические зоны. «Тепло является основным фактором, с которым связаны все происходящие в растении химические превращения, а также перемещения веществ внутри растения», — пишет П. Г. Шитт (1968). Многие авторы (Давитая, 1959; Негруль, 1959; Мержаниан, 1967; Колесник, 1968; Романов, 1968; Шитт, 1968; и др.) считают, что скорость прохождения фенофаз развития и транспирация зависят от температурного напряжения. Л. Мозер (1971), например, определил, что на кислотность ягод сильно действуют температуры, более высокие способствуют интенсивному усваиванию кислоты при дыхании.
При перемещении каждого сорта в условия с более пониженным напряжением тепла уменьшаются затраты температур на развитие и этим компенсируется снижение последних (Иванов, 1952). Л. Н. Найденов (1963), обобщив результаты исследований П. В. Иванова и Π. Н. Унгуряну, пришел к выводу о необходимости пересмотра возможностей ряда лесостепных районов севера республики с точки зрения виноградарства шампанского направления. О более экономном расходовании тепла на производство единицы винограда на севере республики свидетельствуют данные М. С. Гнатышина (1971).
Согласно В. С. Семину (1975), наибольшее влияние на суточный ритм движения фосфора в период вегетации оказывает температура окружающей среды.
Э. Невская (1959) доказала, что чем выше температура воздуха при недостатке влаги во время созревания винограда, тем ниже процент сахара в ягодах. При нормальной влажности сахаристость увеличивается. Однако при избыточной влаге в почве сахаристость снижается независимо от температуры.
М. А. Лазаревский (1959, 1962) приводит суммы активных температур, необходимые для вызревания различных сортов винограда (2200°—3000° и выше) и считает, что период вегетации составляет 115—145 дней и более. Согласно В. Г. Унгуряну (1974), сумма активных температур является самым надежным показателем теплообеспеченности винограда в определенной местности. По мнению автора, для полного вызревания очень ранних сортов требуется сумма активных температур, равная 1950°, а поздних — 3000° и более. Причем в Северной зоне республики теплообеспеченность сортов среднего срока созревания достигает лишь 20—30%, среднепоздних — 5—10, а поздних — 0.
Вместе с тем подчеркивается, что при подборе сортов необходимо учитывать возможность отклонения суммы активных температур в зависимости от микроклиматических условий участка.
И. И. Романов (1968) приводит данные, свидетельствующие о том, что сумма активных температур по фазам распределяется неравномерно. Во многом этот показатель зависит от времени начала сокодвижения в виноградном растении после выхода из состояния покоя, условно названного биологическим нулем. Однако, по сведениям М. А. Лазаревского (1962) и А. С. Мержаниана (1967), биологический нуль по сортам колеблется от 8 до 12—14°. Сумму активных температур исчисляют условно, принимая биологический нуль за 10°.
Результаты исследований отечественных и зарубежных авторов показывают, что виноград — растение, для которого свет имеет не меньшее значение, чем температура (Колесник, 1957; Негруль, 1959; Захарова, 1964; Мержаниан, 1967; Мозер, 1971; Шитт, 1968; и др.).
В виноградарских районах Грузии сумма ФАР (фотосинтетически активная радиация) составляет 43—50 ккал/см2, а коэффициент использования ФАР — всего 0,5% (Турманидзе, 1981). Эти показатели в настоящее время обеспечивают получение не более 5,3—6,1 т/га винограда.
По прогнозам Т. И. Турманидзе (1981), при доведении уровня использования ФАР до более высокого (Кфар=1%) урожайность составит 10,7—15,3 т/га, при 3% — 32,2—36,8, при 5% — 54— 61 т/га винограда в зависимости от сорта. Причем если за счет повышения общей культуры ведения отрасли, подбора сортов и т. д. ежегодно повышать Кфар на 0,1%, то за 15 лет он достигнет 2%, за 50 лет — 5%.
Виноград, будучи растением жаркого и умеренного климата, подвергается неблагоприятному воздействию низких температур. А. М. Негруль (1959), А. Г. Мишуренко (1962), И. Кондо (1960, 1969) и другие выявили, что глазки повреждаются при (—18) — (—20)°C, побеги — при —22° С, многолетняя древесина — при (—20) — (—25)° С, корни — при (—5)·—(—7)°С. Особенно большой вред низкие температуры причиняют в низинных местах.
Ф. Ф. Давитая (1952) на основе принципа теплообеспеченности сортов винограда составил карты климатических зон винограда в СССР, установил северную границу промышленной культуры виноградарства, границы укрывного виноградарства и обязательного орошения. В отличие от Ф. Ф. Давитая, определившего северную границу промышленного виноградарства по изолинии средних годовых минимумов —15° С, Е. И. Захарова проводит ее по изолинии годовых минимумов (—18) — (—19)° С, а для таких сортов, как Рислинг, Ркацители, Пино серый, Каберне-Совиньон, Алиготе и др., ниже минимума (—20,7) — (—22)° С.
А. Г. Мишуренко, А. А. Шерер, Л. Ф. Овчинников (1975) подразделяют сорта подвоев по степени устойчивости корней в закаленном состоянии при промораживании в холодильных камерах на пять групп:
морозостойкие сорта (Рипариа Глуар, РХР 101 —14), не повреждающиеся при —11° С;
практически морозостойкие (РхР 3309, РХР 3306, БхР Телеки 8Б и др.), частично повреждающиеся при —10° С, в отдельные суровые зимы — на глубине до 25 см;
сравнительно морозостойкие (Кобер 5ББ, Крэчунел-2, СО4 и др.), повреждающиеся частично при —8° С, в некоторые суровые зимы — на глубине до 35 см;
недостаточно морозостойкие (гибриды — прямые производители), значительно повреждающиеся при —7° С, в суровые зимы — на глубине до 45 см; неморозостойкие (ΙΙΙχΒ 41 Б, европейско-азиатские), значительно повреждающиеся при (—5) — (—6)°С, в суровые зимы — на глубине 55—70 см.
Таким образом, оптимальные значения световых и температурных условий стимулируют рост, развитие и плодоношение виноградного растения, способствуют получению высококачественной виноградно-винодельческой продукции.
Все отклонения от нормы (оптимума) дестабилизируют виноградное растение, снижают или приостанавливают процессы метаболизма и, как следствие, продуктивность насаждений, устойчивость к неблагоприятным условиям среды.
