Статья Росса Кортни (Ross Courtney), перевод и дополнения Красохиной С.И.
Ученые из Государственного университета штата Вашингтон (WSU) рассказывают о том, как технические (винные) сорта винограда реагируют на дефицит воды.
Рисунок – Распределение сортов по реакции на водный стресс согласно четырехлетнему научному исследованию, проведенному в WSU. Изучение водного потенциала листьев винограда в зависимости от влажности почвы показало, что разные сорта в разной степени реагируют на нехватку воды (водный стресс). Такие сорта, как Семильон и Каберне фран, реагируют очень сильно, а сорт Гевюрцтраминер реагирует слабо, в то время как другие сорта находятся посередине полюсов, в разных местах в зависимости от устойчивости. Ранее общепринятым было то, что все сорта делили только на две группы: считалось, что сорт может быть либо на одном, либо на другом конце данной линейки.
В течение многих лет считалось, что все винные сорта винограда бывают только двух видов и делятся две группы: изогидрическая и анизогидрическая группы. Изогидраты не переносят интенсивные и частые засухи, замедляют рост и развитие, переходя на «экономный режим» использования для жизнедеятельности свои запасы воды, в то время как анизогидрические растения продолжают расти без снижения темпов. Анизогидратов в природе не так уж и много.
Как известно, изогидрические растения часто называют «избегающие засухи», а анизогидрированные растения - «устойчивые к засухе». Это означает, что некоторые растения реагируют на нехватку воды, а некоторые - нет.
Причина, по которой изогидрические растения «избегают» засуху, заключается в том, что они имеют тенденцию избегать потенциально опасных эффектов, связанных с чрезмерным снижением водного потенциала, благодаря более быстрому закрытию устьиц, которое они выполняют в период водного стресса (засухи). Платой за это является снижение показателей роста и развития по сравнению с анизогидрированными растениями, которые продолжают фотосинтез с более высокой скоростью даже в условиях острой нехватки воды. Выгода изогидрического поведения для растения заключается, к примеру, в снижении риска возникновения потенциально смертельных явлений вследствие вызванной засухой кавитации.
Устойчивые к засухе анизогидрические растения ведут себя противоположным образом, сохраняя свои устьица в условиях засухи дольше открытыми и, таким образом, фотосинтетируют с более высокой скоростью, в то же время заметно снижая свой водный потенциал. Если соотнести такое поведение растений с поведением человека, то можно сказать, что изогидрические растения ведут себя более осторожно, а анизогидрические демонстрируют дерзкое поведение.
«Очень много нюансов в этом вопросе», - сказала Джоэл Мартинес (Joelle Martinez), диссертант в области виноградарства из Университета штата Вашингтон (WSU). Благодаря своим исследованиям за четырехлетний период, Мартинес определила, что по способности удерживать воду различные сорта винограда попадают в довольно широкий спектр градаций, а не в две строгие группы. Научный проект был выполнен под руководством Маркуса Келлера (Markus Keller), профессора виноградарства в Центре исследований и распространения орошаемого земледелия WSU в Проссере ( WSU’s Irrigated Agriculture Research and Extension Center in Prosser).
«Сорта винограда разнообразны по своему отношению к водному стрессу. Так же, как люди», -сказала Мартинес. «Нельзя объединить людей только в две группы».
Таким образом, производители, планируя орошение, должны применять более точный подход к техническому (винному) винограду, который испытывает недостаток воды. Нормы и сроки полива должны быть напрямую связаны с каждым конкретным сортом, для чего нужны знания, как данный сорт сохраняет и теряет влагу.
Производители винных сортов винограда обычно намеренно ставят свои кусты в условия, подобные засухе, чтобы побудить растения производить ягоды с определенными качественными показателями, которые ищут виноделы. Некоторые производители жаловались, что несмотря на все принимаемые меры и многократно устраиваемый стресс? качество их ягод, похоже, не отвечает поставленным задачам. С другой стороны, конечно, каждый куст имеет свой предел. Усильте водный стресс слишком сильно, и тем самым снизится урожайность, и в конечном итоге растения погибнут.
По словам Келлера, отраслевой подход "один размер подходит всем" приводит к тому, что слишком большое количество сортов чрезмерно или недостаточно орошаются. Посредством данного исследования Мартинес надеется предоставить производителям инструменты, которые позволили бы им более точно найти ту самую идеальную точку легкого водного стресса, которая идет на пользу урожаю и не наносит ущерба кустам.
В чем заключалось исследование?
В 2015–2018 годах Мартинес изучала, с какой «скупостью» 18 технических сортов винограда удерживают воду, которую они получают из почвы.
Для этого она использовала так называемые бомбы давления - устройства, которые измеряют потенциал воды в листьях, - для количественного определения давления воды внутри листа и того процесса, как растения сбрасывали этот потенциал воды в листьях, чтобы компенсировать все более серьезные условия засухи. Некоторые сорта снизили свой потенциал до -1,3 MPa, некоторые пошли еще дальше до -2,0 MPa (Pa (паскаль) - единица давления, MPa (мегапаскаль) - 1 миллион паскалей).
Исследования проводили на опытном винограднике WSU Роза (Roza), находящемся к северу от г. Проссер. В течение четырех лет Мартинес вставала с рассветом. Это именно то время, когда устьица у листьев винограда закрыты и необходимо измерить потенциал воды в листьях. Затем следующие измерения проводились ежедневно в полдень, когда транспирация достигала своего пика.
Она установила, что разные сорта не только удерживают воду на разных уровнях, но и теряют ее с разной скоростью. Таким образом, производители должны следить за потенциалом воды в листьях с течением времени, чтобы следить за тем, как он падает.
С одной стороны, сорта демонстрируют водный потенциал, который не изменяется до тех пор, пока на винограднике не будет достигнут определенный порог влажности почвы. После этого водный потенциал начинает падать. Сорта, такие как Мерло или Гренаш, не проявляют никакой реакции на водный стресс до 14% влажности почвы в илисто-глинистой почве.
На другом конце континуума оказались такие сорта, как Семильон или Шардоне, которые непрерывно понижают водный потенциал листа по прямой линии от хорошо поливаемой почвы до водного стресса.
Наличие этой информации позволяет производителям определят нормы полива и даже то, нужно вообще поливать или нет.
Данное исследование будет продолжено
Теперь, благодаря финансированию программы грантов на специальные опытные насаждения Министерства сельского хозяйства США, Мартинес продолжит собирать научные данные еще три года, сотрудничая с исследователями в регионе Бордо во Франции и участвуя в некоторых коммерческих испытаниях на виноградниках совместно с виноградарем Джимом Холмсом (Jim Holmes). «Текущие и будущие исследования Мартинес могут сделать процесс орошения более точным и позволить производителям основывать свои решения с учетом своих конкретных почвенных условий на своих виноградниках, а не на математической модели университета», -сказал Холмс, владеющий коммерческим виноградником Сель дю Шеваль (Ciel du Cheval), район Ред Маунтин, штат Вашингтон.
Холмс известен тем, что в своей работе он использует сложные ирригационные измерительные инструменты (Использование датчиков для тестирования водного стресса). Он уже пользуется бомбами давления для измерения показателей как в листьях, так и в других растительных материалах, а датчики влажности почвы записывают данные каждые 15 минут. По словам Холмса, виноградо-винодельческая отрасль стала достаточно опытной в технологии возделывания виноградников, подверженных водному стрессу, но новые знания и понимания процессов никогда лишними не бывают.
По теме водного стресса и орошения виноградников дополнительно можно почитать здесь:
Когда виноградник нуждается в орошении
Как виноград реагирует на засуху
Университет штата Вашингтон получил гранты для исследования
