Апробация цифровой модели для подбора сортов и терруаров в черноморской агроэкологической зоне виноградарства России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Апробация цифровой модели для подбора сортов и терруаров в черноморской агроэкологической зоне виноградарства России

Введение

Площадь современных насаждений винограда на территории Краснодарского края составляет 26,6 тыс. га, большая часть которых занята интродуцированными сортами и межвидовыми гибридами [1]. Площадь насаждений внутривидовых гибридов составляет всего 2,5 %, из которых 1,2 % - сорта селекции СКЗНИИСиВ и АЗОСВиВ. При этом, часть сортов прошли госсортоиспытание еще в XX веке, но так и не имеют достаточного распространения в промышленных масштабах. Сорт Бархатный находится в реестре с 1965 года, и его площадь составляет 16 га [2].

Выбор для исследования внутривидовых гибридов обусловлен наилучшими результатами при первой апробации модели для разных эколого-географических групп [3] и их производственными характеристиками [4,5]. Также, несмотря на активный интерес к поиску генов устойчивости в целом у виноградного растения, и определенного интереса к межвидовой гибридизации в России [6-10], в мире ведутся поиски устойчивых к болезням, вредителям и морозам генов именно среди вида Vitis Vinifera [11-12] и изучается его генетическое разнообразие [13-14].

В настоящее время для столовых сортов селекции АЗОСВиВ и СКЗНИИСиВ (районированных Авгалии, Белого раннего, Кавказского раннего, Ларни Мускатной, Победителя и Хрустящего и нерайонированных Алины, Астаникского, Ликодии, Муската АЗОС, Муската Раннего, Черномора Анапского и Юлии) были изучены их рост и развитие, устойчивость к биотическим и абиотическим стрессорам в агроэкологических условиях черноморской зоны виноградарства [2, 4, 5, 15].

Ввиду развивающегося виноградарства и виноделия на территории Краснодарского края, сорта местной селекции могут поспособствовать качественному росту отрасли. Использование модели продуктивности для столовых сортов обусловлено тем, что высокая продуктивность означает высокую адаптивность к особенностям местности, т.е. терруару.

Цель работы - апробация описательной балльной модели-классификации и основанного на ней интегрального показателя продуктивности винограда (ИППВ) по климатическим и почвенно-морфологическим критериям и их параметрам в условиях Черноморской агроэкологической зоны виноградарства для внутривидовых гибридов селекции СКЗНИИСиВ и АЗОСВиВ столового направления использования.

Объекты и методы исследований:

Исследования выполнены на виноградниках Анапской ампелографической коллекции в пригороде г. Анапа. Объекты исследований: 13 внутривидовых гибридов столового направления использования (6 из них в госреестре, производственных площадей нет) и их урожайность за 6-12 лет; схема посадки кустов винограда 3,5 x 2,0 м; погодные условия с 2007 по 2018 годы и почвенно-морфологические характеристики территории ампелоколлекции.

Описательная балльная модель-классификация продуктивности винограда [3] была создана по примеру модели-классификации оценки состояния и устойчивости почв, наземных геосистем и ландшафтов [16].

Модель включает погодные и почвенно-морфологические параметры, оцененные от 0, когда продуктивность крайне низкая, до 5 баллов для высокой продуктивности.

Погодные факторы представлены суммой активных температур воздуха (выше +10°С) за период вегетации; абсолютной минимальная температурой воздуха за год; количеством дней с минимальной температурой ниже _1°С (апрель-октябрь) и количеством атмосферных осадков за период c температурами выше +10°С.

Почвенный фактор оценен в целом, из морфологических характеристик выделены три наиболее существенные для виноградарства.

Данные по рельефу местности получены с использованием программы QGIS Desktop 2.18 Las Palmas и цифровой модели рельефа местности, взятая с Earth Science Data Systems (ESDS) [17]. Для расчета ИППВ было проведено нормирование параметров с помощью неубывающей кусочно-степенно функции и линейная свертка нормированных равновесных значений критериев [18].

Сорта были разделены по средним значениям урожайности на группы с высокой и с очень высокой урожайность на основе оценки урожайности по Лазаревскому [19] для сопоставления с качественным ИППВ. Данные по средней урожайности были взяты из источников [2, 5, 15].

Апробация считалась успешной в случае более 50 % совпадений качественных оценок урожайности и ИППВ.

Обсуждение результатов

Климат г.-к. Анапа по классификации Б.П. Алисова умеренный переходный от океанического к континентальному с недостаточным увлажнением [20], с жарким летом по Д.И. Шашко [21] (рассчитано по данным ВНИИИГМИ-МЦД [22] за современный период 1991-2018). В среднем, период со среднесуточными температурами воздуха выше 0°С длится 350 дней, выше +5°С - 317, выше +10°С - 210 и выше +15°С - 107 дней. Морозы наблюдаются редко, в среднем 1 случай в год с минимальными температурами ниже -15°С, при этом в 2006 году температура опускалась до критических для винограда -24°С. Сумма атмосферных осадков за год составляет 572 мм, за период вегетации - 286 мм.

В таблице 1 указаны значения погодных характеристик исследуемых лет (2007-2018). Рядом со значениями приведена оценка в баллах для всех параметров, за исключением абсолютной минимальной температуры года, поскольку она отличается для сортов с разной морозоустойчивостью и оценивается либо на 0 баллов (если температуры опустились ниже критического значения), либо на 5.

Таблица 1. Погодные условия на территории Анапы за период 2007-2018

По почвенно-морфологическим характеристикам район Ампелографической коллекции получил следующие оценки: черноземные почвы - 5 баллов, юго-западная экспозиция - 5 баллов, положение на склоне - 4 балла, крутизна склона - 4 балла.

По формулам 1 и 2 были получены интегральные показатели продуктивности винограда (ИППВ) для каждого года (таблица 2).

Таблица 2. Интегральный показатель продуктивности винограда на территории Ампелографической коллекции АЗОСВиВ за период 2007-2015.

* В 2011 и 2013 гг. для всех сортов абсолютный минимум не был критичным, поэтому ИППВ одинаков.

Результаты апробации модели показали завышение качественной оценки продуктивности, особенно в 2012 году, когда урожай был низким или отсутствовал, а по расчетам ИППВ показывал продуктивность выше средней или высокую для сортов, повышенной устойчивости к морозам.

Для десяти сортов модель показала положительные результаты, в остальных случаях результаты были неудовлетворительные (Ликодия, Мускат АЗОС и Черномор Анапский). Хорошие результаты с совпадениями качественных оценок ИППВ и урожайности (75 % и более) получились у Астаникского, Белого раннего, Кавказского раннего, Ларни Мускатной и Хрустящего.

По морозоустойчивости, в группе с повышенной устойчивостью к морозам был представлен один сорт, для которого модель показала удовлетворительный результат; в группе со средней устойчивостью из восьми сортов для шести был хороший результат, со слабой - 3 из 4 (рис. 1).

Рисунок 1. Результаты апробации для групп сортов по морозоустойчивости

Если рассматривать апробацию по отдельным годам, то получается, что лучший результат, когда высокая продуктивность по ИППВ совпала с высокой урожайностью, был зафиксирован в 2011 году (12 сортов из 13), худшие - в 2012, когда не было совпадений, и 2018 с 2 совпадениями из 12. Отдельно стоит отметить 2015 год, когда наблюдалось занижение качественной оценки продуктивности по модели по сравнению с фактической урожайностью.

Выводы

Апробирована описательная балльная модель-классификация продуктивности винограда, основанная на восьми агроэкологических факторах (сумма активных температур воздуха за период вегетации, абсолютный минимум температуры за год и ниже -1°С в период с апреля по октябрь, сумма атмосферных осадков за период вегетации, экспозиция и крутизна склона, положение на склоне и тип почвы), на внутривидовых гибридах столового направления использования в условиях г. Анапа (Анапская ампелографическая коллекции).

Апробация показала удовлетворительный результат для десяти сортов, особенно для Ларни Мускатной, Хрустящего, Астаникского, Белого раннего и Кавказского раннего. Модель рекомендуется к использованию для подбора сортов и терруаров в Черноморской агроэкологической зоне виноградарства.

Для остальных сортов возможна дальнейшая доработка модели с целью устранить в большинстве случаев превышение качественной оценки интегрального показателя продуктивности винограда над качественной оценкой урожайности с помощью более подробного изучения влияния агроэкологических факторов на внутривидовые гибриды.

Литература

виноград продуктивность гибрид

1. Управление Федеральной службы государственной статистики по Краснодарскому краю и Республике Адыгея [Электронный ресурс], URL: http://krsdstat.gks.ru (дата обращения: 11.09.19)

2. Сорта растений, включенные в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию [Электронный ресурс], URL: https://reestr.gossort.com/reestr/culture/330 (дата обращения: 08.09.19)

3. Марморштейн А.А. Апробация описательной балльной модели продуктивности винограда в условиях черноморской агроэкологической зоны виноградарства / А.А. Марморштейн, В.С. Петров, Г.Ю. Алейникова, А.Ю. Юрова // Научные труды СКФНЦСВВ. Перспективные цифровые технологии в виноградарстве и виноделии. - Краснодар: ФГБНУ СКФНЦСВВ, 2019. - Т.24. - С. 74-80.

4. Нудьга, Т.А. Сорта винограда. Методические рекомендации / Т.А. Нудьга, М.А. Сундарева, А.И. Талаш. - Краснодар: ГНУ Северо-Кавказский зональный НИИ садоводства и виноградарства, 2009. - 64 с.

5. Анапская ампелографическая коллекция (биологические растительные ресурсы): монография / Е.А. Егоров [и др.]; отв. ред. В.С. Петров; Краснодар: ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, 2018. - 194 с.

6. Дергунов, А.В. Новые высокоадаптивные сорта винограда для качественного виноделия, выделенные на Анапской ампелографической коллекции [Электронный ресурс]/ А.В. Дергунов, О.М. Ильяшенко, Ю.А. Разживина // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2011. - №10(4). - С. 90-99. URL: http://journalkubansad.ru/pdf/11/04/10.pdf. (дата обращения: 17.09.2019).

7. Петров, В.С. Совершенствование сортимента винограда в Краснодарском крае [Электронный ресурс] // В.С. Петров, Е.Т. Ильницкая, Т.А. Нудьга, М.А. Сундырева, А.И. Талаш, О.М. Ильяшенко // Плодоводство и виноградарство Юга России. - 2012. - №15(3). - С. 52-61. URL: http://journalkubansad.ru/pdf/12/03/06.pdf. (дата обращения: 17.09.2019).

8. Ильяшенко, О.М. Генофонд Российской ампелографической коллекции и перспективы его использования в селекционной работе / О.М. Ильяшенко, М.Д. Ларькина, А.Г. Коваленко, В.А. Большаков, Г.Е. Никулушкина, Ю.А. Разживина // В сборнике: Инновационные технологии и тенденции в развитии и формировании современного виноградарства и виноделия. - 2013. - С. 202-209.

9. Наумова, Л.Г. Устойчивые к оидиуму сорта винограда в нижнем Придонье / Л.Г. Наумова, В.А. Ганич // Защита и карантин растений. - 2015. - №4. - С. 21-23.

10. Лукьянова, А.А. Сорта винограда Анапской ампелографической коллекции и их использование в селекционной работе [Электронный ресурс]/ А.А. Лукьянова, Г.Е. Никулушкина, А.Г. Коваленко // Научный журнал КубГАУ - Scientific Journal of KubSAU. - 2017. - №131. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sorta-vinograda-anapskoy-ampelograficheskoy-kollektsii-i-ij-ispolzovanie-v-selektsionnoy-rabote (дата обращения: 17.09.2019).

11. Toffolatti, S. Unique resistance traits against downy mildew from the center of origin of grapevine (Vitis vinifera) [Электронный ресурс]/ S. Toffolatti, G. De Lorenzis, A. Costa, G. Maddalena, A. Passera, M. Bonza, M. Pindo, E. Stefani, A. Cestaro, P. Casati, O. Failla, P. Bianco, D. Maghradze, F. Quaglino // Scientific Reports. - 2018. - №8 (1). URL: https://www.researchgate.net/publication/327138644_Unique_resistance_traits_against_downy_mildew_from_the_center_of_origin_of_grapevine_Vitis_vinifera (дата обращения: 17.09.2019).

12. Bitsadze, N. The Results of the Study Comparative Resistance of Wild (Vitis silvestris) and Local Grapevine (Vitis vinifera) [Электронный ресурс]/ N. Bitsadze, Sh. Kikilashvili, D.Maghradze // Georgian Wine and Vine. Traditions and Scientific Challenges. - 2019. - С. 18-19. URL: https://www.researchgate.net/publication/334259573_The_Results_of_the_Study_Comparative_Resistance_of_Wild_Vitis_silvestris_and_Local_Grapevine_Vitis_vinifera (дата обращения: 17.09.2019).

13. Сорта Riaz, S. Genetic diversity analysis of cultivated and wild grapevine (Vitis vinifera L.) accessions around the Mediterranean basin and Central Asia [Электронный ресурс]/ S. Riaz, G. De Lorenzis, D. Velasco, A. Pitcher, D. Maghradze, Z. Bobokashvili, M. Musayev, Z. Goran, V. Laucou, M.A. Walker, O. Failla, J. Preece, M. Aradhya, R. Arroyo-Garcнa. // BMC Plant Biology. - 2019. - №18 (1). URL: https://www.researchgate.net/publication/326018622_Genetic_diversity_analysis_of_cultivated_and_wild_grapevine_Vitis_vinifera_L_accessions_around_the_Mediterranean_basin_and_Central_Asia (дата обращения: 17.09.2019).

14. Rustioni, L. Description of the Vitis vinifera L. phenotypic variability in eno-carpological traits by a Euro-Asiatic collaborative network among ampelographic collections [Электронный ресурс] / L. Rustioni, D. Maghradze, R. Aroutiounian, K. Margaryan, G. Melyan, E. Maul, O. Failla, R. Bacilieri // Vitis-Geilweilerhof. - 2019. - № 58 (1). - pp. 37-46. URL: https://www.researchgate.net/publication/330713806_Description_of_the_Vitis_vinifera_L_phenotypic_variability_in_eno-carpological_traits_by_a_Euro-Asiatic_collaborative_network_among_ampelographic_collections (дата обращения: 17.09.19).

15. винограда Анапской зональной опытной станции виноградарства и виноделия. Методические рекомендации / А.И. Высокопоясный, Е.И. Крицкий, А.И. Жуков и др. - Краснодар, 2012. - 40 с.

16. Дмитриев, В.В. Подходы к интегральной оценке и ГИС-картографированию устойчивости и экологического благополучия геосистем. III. Интегральная оценка устойчивости почвы и наземных геосистем / В.В. Дмитриев, А.Н. Огурцов // Вестник СПбГУ. - 2014. - Сер. 7, № 4. - С.114-129.

17. Earth Science Data Systems (ESDS) [Электронный ресурс], URL: https://earthdata.nasa.gov/ (дата обращения: 29.10.17).

18. Хованов, Н.В. Анализ и синтез показателей при информационном дефиците / СПб, 1996. - 196 с.

19. Лазаревский, М.А. Сорта винограда / Москва, 1956. - 426 с.

20. Кислов, А.В. Климатология: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / М.: Издательский центр «Академия», 2011. - 224 с.

21. Мищенко, З.А. Учет микроклимата при размещении виноградников и садов / Кишинёв: ШТИИНЦА, 1986. - 104 с.

22. Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Гидрометеорологической информации - Мировой Центр Данных [Электронный ресурс], URL: http://meteo.ru/ (дата обращения: 20.08.19).

Размещено на Allbest.ru