УДК 634.86 «313»:581.543:519.21
А.Э. Модонкаева, к.с.-х.н., зав. сектором хранения
Национальный институт винограда и вина «Магарач»
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МНОГОЛЕТНИХ ДАННЫХ ФЕНОЛОГИИ РАЗВИТИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СОРТОВ СТОЛОВОГО ВИНОГРАДА
В основе статистической обработки лежит массив данных о наступлении различных фаз развития 27 сортов столового винограда ампелографической коллекции НИВиВ «Магарач» за период 1982—2008 гг. Проведен статистический анализ фенологических ритмов развития перспективных сортов столового винограда. Определены усредненные фенологические ритмы и пределы отклонений этих ритмов для изученных сортов винограда. Предложена статистически взвешенная дифференциация сортов по вегетационным ритмам, изученные сорта распределены по группам. Для сформированных групп сортов получены усредненные характеристики фенологических ритмов, позволяющие оценивать влияние климатических факторов на развитие винограда, определять отклонения от оптимальных условий развития и прогнозировать результаты интродукции данных сортов в новые агроклиматические условия.
Ключевые слова: виноград столовых сортов, фенологические ритмы, функция нормального распределения Гаусса.
Известно значительное влияние метеорологических факторов на качество винограда [1-4]. Потенциал агроклиматических ресурсов Крымского полуострова не позволяет на всей территории стабильно выращивать столовый виноград высокого качества [5-14]. Для полноценного созревания поздних и очень поздних сортов винограда в условиях здесь необходима сумма активных температур в интервале 3300-3500°С [15-17].
Исследования вероятности вызревания различных сортов винограда в Крыму по сумме активных температур выше 10°С показали, что 100%-ная обеспеченность теплом поздних сортов винограда имеется лишь в Южнобережной зоне, в западных и восточных приморских районах [18]. Среднепоздние сорта вызревают ежегодно, кроме предгорных районов, где они обеспечены теплом на 75-85% (7-8 раз в 10 лет). Созревание раннеспелых сортов по сумме температур обеспечено на всей территории ежегодно, кроме верхних предгорных районов с высотами над уровнем моря около 300 м, где они могут не вызревать 1-2 раза в 10 лет.
С другой стороны, ритм прохождения фенологических фаз вегетации виноградного растения является важнейшим биологическим свойством сорта, его откликом на складывающиеся агроклиматические условия. На основании изучения фенологических фаз развития можно судить о степени соответствия биологических особенностей сортов агроклиматическим факторам [19-21].
Целью работы являлось выявление закономерностей прохождения фенологических фаз развития 27 сортов столового винограда ампелографической коллекции НИВиВ «Магарач» с использованием функции нормального распределения по методу Гаусса для последующей оценки влияния климатических факторов на развитие винограда, определения отклонения от оптимальных условий развития и влияния этих отклонений на качественные характеристики.
Материалы и методы исследований.
Объект изучения - 27 сортов столового винограда ампелографической коллекции НИВиВ «Магарач» различных сроков созревания.
Место проведения исследований - сектор хранения, ампелографическая коллекция НИВиВ «Магарач».
Ампелографическая коллекция расположена в Западном предгорно-приморском природном виноградарском регионе АР Крым, в с. Вилино Бахчисарайского района (33±38' в.д. и 44±52' с.ш.). Климатические условия позволяют выращивать виноград всех периодов созревания без укрытия кустов на зиму. Среднегодовая норма осадков составляет 495 мм, среднегодовая температура воздуха - 10,3°С, сумма активных температур - 3440°С. Ампелографическая коллекция заложена в 1978-1988 гг. по схеме 3,0 x 1,5 м. Кусты сформированы на одноплоскостной шпалере с высотой штамба 70-75 см веерным способом. Подвой - Берландиери x Рипариа Кобер 5ББ. Каждый сорт в коллекции представлен в виде клона, по 10 растений.
В работе использованы методика учета протекания фаз годичного биологического цикла [22, 24], методика ампелографического описания и агробиологической оценки винограда [23], программы «Microsoft Excel 2010» и «Statistica 6.0» (функция нормального распределения по методу Гаусса).
Функция нормального распределения позволила определить наиболее вероятные значения для моментов наступления этапов развития - среднестатистическую дату или медиану вероятности события.
Среднестатистическая дата характеризует момент времени, в котором наступление события является наиболее вероятным, в отличие от среднеарифметического значения - математически усредненных данных. Диапазон разброса этого значения определяли исходя из 25%-ной доли относительно максимального значения функции нормального распределения в обе стороны от медианы, что позволило отбросить выпадающие данные и охарактеризовать диапазон распределения. Пользуясь этим методологическим подходом, мы определили среднестатистические даты следующих фаз развития: распускание почек, начало цветения, начало созревания, наступление промышленной зрелости.
На следующем этапе были рассчитаны продолжительности фаз: от начала распускания почек до начала цветения, от начала цветения до начала созревания, от начала созревания до промышленной зрелости. Дополнительно, с использованием функции нормального распределения определили продолжительность вегетационного периода - от начала распускания почек до промышленной зрелости.
Для построения диаграмм фенологических ритмов изученных сортов за точку отсчета была принята дата 1 апреля как ближайшая к первому фенологическому событию (начало распускания почек) календарная дата. Следовательно, все сорта рассмотрены в единой шкале времени, что позволяет сопоставлять моменты начала фаз в реальном времени.
Рис. 2. Распределение по наступлению даты цветения исследуемых сортов
Результаты исследований.
С учетом многолетних данных о наступлении фаз развития винограда в условиях ампелографической коллекции НИВиВ «Магарач», для каждого фенологического события каждого изучаемого сорта построены диаграммы и вычислены графики функции нормального распределения по методу Гаусса.
Для систематизации подхода оценки влияния агроклиматических факторов была предложена концепция разделения сортов на группы по различиям в их фенологии. Ранее различными авторами проводилось разделение сортов на группы по наступлению начала цветения и срокам созревания [3, 17].
Нами были рассмотрены обе модели разделения сортов и проведена проверка допустимости такого разделения на группы. Принцип проверки заключался в сопоставлении диапазона дифференцирования (разграничения групп сортов) с диапазоном вариабельности значений. Первая концепция разделения по наступлению начала цветения разграничивает раннецветущие и позднецветущие сорта. Проверка выявила, что разделение по наступлению начала цветения нельзя считать достоверным.
Обработка дат начала цветения для всех сортов по нормальному распределению (рис. 2) показывает, что весь диапазон дат начала цветения составляет 10 суток (самая ранняя дата начала цветения - 65-е сутки, самая поздняя - 75-е сутки), при этом дифференциация возможна лишь в пределах 5 суток.
Среднестатистическое значение ширины разброса даты наступления начала цветения составляет 9 суток, что соответствует диапазону в 18 суток (рис. 3). При общей продолжительности фазы цветения 10 суток и максимальном различии между «раннецветущими» и «позднецветущими» сортами, равняющемся 10 суток, диапазон разброса даты начала цветения целиком перекрывает всю фазу со всеми ее различиями.
Принцип группирования сортов по срокам наступления промышленной зрелости более широко проработан другими авторами. Сорта можно разделить на 5 групп: сорта раннего, среднего, среднепозднего, позднего и очень позднего срока созревания [19, 21].
На основании результатов статистического анализа, мы пришли к схеме деления сортов на три группы: сорта раннего, среднего и позднего срока созревания.
Рис. 1. Усредненные фенологические ритмы изученных сортов по их среднестатистическим датам начала фаз развития
Статистическое распределение моментов наступления промышленной зрелости представлено на рис. 4. Из функции распределения видно, что в выборке изученных сортов выделяется единичный выпадающий представитель группы сортов раннего срока созревания Агат донской. Медиана функции распределения делит выборку оставшихся сортов на две группы по среднему значению даты наступления промышленной зрелости к 176 суткам. Вариабельность разброса значений составляет в среднем 17 суток. При диапазоне распределения дат наступления промышленной зрелости в 30 дней разделение возможно не более чем на две группы. Достоверность разделения сортов на большее число групп не проходит проверку перекрытием диапазона дифференцирования и диапазона вариабельности дат.
Усредненные фенологические ритмы, характерные для групп сортов среднего и позднего сроков созревания, мы рассчитывали с использованием функций нормального распределения продолжительностей фаз. Сопоставление усредненных фенологических ритмов с реальными годовыми ритмами для каждого сорта позволило оценить такие характеристики как пластичность сорта и смещение фенологических событий под влиянием климатических факторов.
Для примера на рис. 5 приведена диаграмма фенологических ритмов сорта Асма в сопоставлении с усредненными групповыми фенологическими ритмами. Можно заметить, что фенология сорта «Асма» ближе к сортам позднего срока созревания, однако, имеет характерную для сорта особенность - более раннее начало цветения и продолжительный рост ягод. Пластичность сорта и смещение фаз вегетации в неблагоприятные годы можно пронаблюдать, к примеру, для 1987, 1993 и 2007 гг.
В дальнейшем усредненные групповые фенологические ритмы будут использованы для оценки влияния климатических факторов на развитие винограда. Для этого мы определили оптимальные климатические условия для прохождения фазы развития винограда, критические отклонения от оптимума и ограничили диапазон отклонений. Выражение этих отклонений в цифровой форме позволит математически оценить благоприятность климатических факторов определенного года или, соответственно, отклонение от оптимума. Эти сведения нужны для наблюдений за изменчивостью фенологии и влиянием на качество получаемого винограда в зависимости от климатических факторов и прогноза пригодности сорта для выращивания в иных районах.
Рис. 3. Распределение ширины разброса значений даты цветения исследуемых сортов
Рис. 4. Распределение дат наступления промышленной зрелости
Рис. 5. Фенологические ритмы сорта Асма в сопоставлении с усредненными групповыми ритмами
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Фурса Д.И., Казанцева Л.П. Влияние некоторых экологических факторов на продуктивность и качество винограда// ВиВ СССР. - № 2. - 1984. - C.28-31.
- Фурса Д.И. Погода, орошение и продуктивность винограда. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. — 200 с.
- Иванченко В.И., Баранова Н.В. Оценка агроклиматического потенциала Крымского полуострова по теплообеспеченности и морозоопасности для промышленного производства столового винограда // Виноградарство и виноделие: Сб. научн. тр. ИВиВ «Магарач». — Т. XXXV. — Ялта, 2005. — С.41—43.
- Иванченко В.И., Антипов В.П., Баранова Н.В., Степурин Р.В. Оценка морфологических характеристик рельефа и теплообеспеченности участков при размещении столовых сортов винограда в регионах Крыма // Виноградарство и виноделие: Сб.науч.тр. НИВиВ «Магарач». - Ялта, 2006. - Т. XXXVI. - С.35-38.
- Лазаревский М.А. Роль тепла в жизни виноградной лозы. - Ростов-на-Дону: Изд. Ростовского Университета, 1961. - С.6-23.
- Дженеев С.Ю. Биологические особенности и направленное выращивание столового винограда как основа технологии его хранения в Крыму: Дисс. на соискание ученой степени доктора с/х наук. - Симферополь, 1971. - 327 с.
- Турманидзе Т.И. Климат и урожай винограда. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - 224 с.
- Давитая Ф.Ф. Климатические зоны виноградарства в СССР. - М.: Пищепромиздат, 1948. - 192 с.
- Давитая Ф.Ф. Исследование климатов винограда в СССР и обоснование их практического использования. - Л.: Гидрометеоиздат, 1952. - 304 с.
- Давитая Ф.Ф. Пути увеличения производства плодов и винограда. - М.: Колос, 1959. - 388 с.
- Давитая Ф.Ф. Климатические показатели сырьевой базы виноградовинодельческой промышленности// Тр. ВНИИВиВ «Магарач». - М.: Пищепромиздат, 1959. - Т.4. - Вып.1. - 304 с.
- Давитая Ф.Ф. Основные принципы районирования культуры винограда. //Физиология винограда и основы его возделывания (в трех томах): Т.1. - София: Болгарская Академия, 1981. - С.27-52.
- Магомедов М.Г. Научное обоснование и разработка системы круглогодичного обеспечения населения столовым виноградом (на примере Дагестана): Диссертация на соискание ученой степени доктора с/х наук. - Махачкала, 1997. - 594 с.
- Влияние агроклиматических факторов на продуктивность винограда на Южном берегу Крыма: Тематический сборник / Авидзба А.М., Иванченко В.И., Корсакова С.П., Фурса Д.И. - НИВиВ «Магарач». Агрометеостанция «Никитский сад». — Ялта: НИВиВ «Магарач», 2007. — 26 с.
- Голодрига П.Я., Рожанец Г.М., Мищенко Л.М. Столовые сорта винограда. — Симферополь: Крымиздат, 1961. — 86 с.
- Голодрига П.Я., Давыдова М.В., Дрбоглав М.А., Кур- цман Е.М. О круглогодичном потреблении винограда // Садоводство. — №1. — 1964. — С.28—72.
- Дикань А.П. и др. Виноградарство Крыма: Пособие (Дикань А.П.,Вильчинский В.Ф., Верновский Э.А., Заяц И.Я). — Симферополь: Бизнес-Информ, 2001. — 408 с.
- Фурса Д.И. Погода, орошение и продуктивность винограда. —Л.: Гидрометеоиздат, 1977. — 127 с.
- Ампелография СССР (Под ред. проф. Фролова- Багреева А.М.) — М.:Пищепромиздат, 1946. — Т.1. — С.350—380.
- Коваль Н.М., Комарова Е.С., Мартьянова О.А. Настольная книга виноградаря. — К.: Урожай. — 1978. — 240 с.
- Авидзба А.М., Волынкин В.А., Мелконян М.В., Полулях А.А. Потенциал генетических ресурсов винограда в Украине // «Магарач». Виноградарство и виноделие. — 2004.
- №3. — с. 2—3.
- Лазаревский М.А. Методы ботанического описания и агробиологического изучения сортов винограда// Ампелография СССР (Под ред. проф. Фролова-Багреева А.М.). — М.: Пищепромиздат, 1946. — Т.1. — С.347—401.
- Мелконян М.В., Волынкин В.А. Методика ампелографического описания и агробиологической оценки винограда.- Ялта: ИВиВ «Магарач», 2002. — 27 с.
- Лазаревский М.А. Изучение сортов винограда. — Ростов-на-Дону: Ростовский университет, 1963. — 152 с.
