Биологические особенности районированных сортов винограда под влиянием режимов питания в условиях степного Предуралья (стр. 1 )

На правах рукописи

ХАРДИКОВА Светлана Владимировна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЙОНИРОВАННЫХ СОРТОВ ВИНОГРАДА ПОД ВЛИЯНИЕМ РЕЖИМОВ ПИТАНИЯ В УСЛОВИЯХ СТЕПНОГО ПРЕДУРАЛЬЯ

03.00.05 - ботаника

03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Оренбург – 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

кандидат сельскохозяйственных наук

Ведущая организация: ГУ Самарской области научно-исследовательский институт садоводства и лекарственных растений «Жигулевские сады»

Защита состоится « 17 » декабря 2009 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.180.02 при ГОУ ВПО "Оренбургский государственный педагогический университет" 9. Факс: (35, E-mail: *****@***ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО "Оренбургский государственный педагогический университет"

Автореферат разослан « 16 » ноября 2009 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Виноград (Vitis L.) - одно из наиболее ценных растений, обладающее терапевтическими, диетическими и декоративными свойствами. Плоды винограда содержат полезные и незаменимые для человека вещества: сахара, органические кислоты, витамины, дубильные, пектиновые вещества, большое разнообразие макро - и микроэлементов.

Благодаря интродукции и хорошим адаптационным возможностям культура винограда в нашей стране получила широкое распространение и продвинулась далеко на север от границ своего естественного ареала. Возделывание винограда в северных регионах требует дополнительного ухода за ним, так как виноградники часто подвергаются воздействию различных неблагоприятных экологических факторов, таких как недостаток суммы активных температур в отдельные годы, сильные морозы в зимний период, атмосферная и почвенная засухи и др.

В условиях степного Предуралья с его резко континентальным климатом влияние гидротермических факторов имеет ярко выраженный характер. Низкие отрицательные температуры зимнего периода позволяют вести только укрывную культуру винограда, но в суровые зимы риск повреждения зимующих глазков и однолетней лозы все равно сохраняется. В летнее время очень высокие температуры воздуха в сочетании с нерегулярно выпадающими осадками приводят к частому появлению засух, что так же отражается на общем состоянии растений и приводит к значительному снижению продуктивности и качества винограда.

Для снижения отрицательного влияния этих факторов и повышения продуктивности существуют несколько путей, одним из которых является оптимизация питательного режима растений, за счет внесения различных удобрений.

В условиях степного Предуралья с резко континентальным климатом и черноземными почвами тяжелого механического состава, свойства которых значительно отличаются от почв регионов произрастания культуры винограда, влияние разных режимов питания на биологические особенности винограда остается мало изученным. В связи с этим возникает необходимость в изучении влияния различных удобрений и их сочетаний на виноградное растение с учетом природно-климатических условий региона.

Цель и задачи исследований. Цель работы - изучение биологических особенностей районированных сортов винограда под влиянием различных режимов питания с выделением оптимального для выращивания культуры винограда в экологических условиях степного Предуралья.

В процессе работы были поставлены и последовательно решены следующие задачи:

1.  Изучить особенности роста и развития побегов районированных сортов винограда под влиянием разных режимов питания;

2.  Исследовать устойчивость винограда к климатическим стресс-факторам района исследования под влиянием разных режимов питания;

3.  Изучить продуктивность изучаемых сортов винограда и биометрические показатели генеративных органов под влиянием разных удобрений;

4.  На основании исследований биохимического состава дать оценку качеству плодов винограда, выращенных в разных условиях питания;

5.  Подобрать оптимальный режим питания для выращивания винограда в условиях степного Предуралья.

Научная новизна. В условиях степного Предуралья впервые проведена работа по изучению биологических особенностей районированных сортов винограда под влиянием разных удобрений. Установлены особенности влияния разных режимов питания на рост, развитие, продуктивность и качество урожая винограда. Выявлен оптимальный режим питания для выращивания винограда в условиях степного Предуралья.

Практическая значимость. Определены и рекомендованы для внедрения в производство оптимальные режимы питания для конкретных экологических условий произрастания винограда и хозяйственных целей его выращивания. Материалы диссертационных исследований могут быть использованы при изучении курсов «Ботаника», «Основы сельскохозяйственных знаний», «Экология растений», «Агрохимия» и др. в вузах.

Положения, выносимые на защиту:

- влияние разных режимов питания растений винограда на устойчивость к климатическим стресс-факторам степного Предуралья;

- зависимость показателей роста, развития и продуктивности винограда от применяемых режимов питания;

- оптимизация питательного режима винограда с учетом экологических условий степного Предуралья и хозяйственных целей его выращивания.

Апробация работы. Результаты исследований представлены на международных научно-практических конференциях: «Совершенствование сортимента плодовых, ягодных, орехоплодных культур и винограда в современных условиях хозяйствования» (Самохваловичи, 2007), «Опыт выращивания винограда в неблагоприятных природных условиях и его научное обеспечение» (Москва, 2007), «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий» (Оренбург, 2008); на всероссийских научно-практических конференциях: «Коняевские чтения» (Екатеринбург, 2006), «Развитие университетского комплекса как фактор повышения инновационного и образовательного потенциала региона» (Оренбург, 2007), «Проблемы экологии Южного Урала» (Оренбург, 2009).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 9 работ, в том числе 4 в научном журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, практических рекомендаций, списка используемых источников литературы и приложения. Основные положения диссертации изложены на 122 страницах машинописного текста. Диссертационная работа содержит 15 таблиц, 9 рисунков, 2 цветные фотографии и 3 приложения. Список используемых источников литературы включает 167 наименований, в том числе 9 иностранных авторов.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, цель и задачи исследования.

Глава 1. Обзор литературы

Глава состоит из 5 подглав, в которых описана систематическая принадлежность, краткая история и география культуры винограда, дана эколого-биологическая характеристика рода Vitis L., проанализированы литературные данные, касающиеся влияния удобрений на биологические особенности винограда.

Глава 2. Условия, объекты и методика исследований

Исследования проводились в 2гг. на территории виноградника Оренбургской опытной станции садоводства и виноградарства.

Опытный участок расположен на второй надпойменной террасе правого берега реки Урал в 6 км от неё, на восточной окраине г. Оренбурга. Опыт проводился на богарном винограднике закладки 1998 года, схема посадки 1,5 х 3 м. Рельеф участка относительно спокойный с юго-западным уклоном до 3–5°. Почвенный покров сравнительно однородный, представлен черноземом обыкновенным, содержание гумуса в пахотном слое составляет 2,7 – 3,0 %, N – 98,5 мг/кг, P2O5 – 54,9 мг/кг, K2O – 555,6 мг/кг почвы. Повторность опыта 3-х кратная, по 10 растений в каждом варианте. Культура укрывная, формировка кустов веерная, бесштамбовая.

Климат района исследований типично континентальный, умеренно холодный и засушливый. Среднегодовое количество осадков составляет 365 – 380 мм. Среднегодовая сумма активных температур (больше +10 °С°С. Среднесуточная температура воздуха за вегетационный период составляет 14,7 °С, за летние месяцы – 19,8 °С. Продолжительность активной вегетации растений варьирует от 150 до 155 дней. Сумма отрицательных температур за зимний период составляет 430 – 450 °С. Средняя температура воздуха в январе колеблется от -15,3 до -17,4 °С. Устойчивый снежный покров образуется в конце второй - начале третьей декады ноября, разрушается в первой и второй декадах апреля. Высота снежного покрова достигаетсм. Глубина промерзания почвы на конец февраля составляет 78 – 96 см.

Объектом исследования являются два районированных сорта, различающиеся по генетико-биологическим особенностям - Алешенькин Дар и Агат Донской.

Удобрения на опытном участке вносили по следующей схеме: контроль (без удобрений); минеральное удобрение; органическое удобрение; органо-минеральное удобрение; гуминовое удобрение.

В качестве минерального удобрения использовали смесь мочевины (карбамида), двойного суперфосфата и сернокислого калия; из органических применяли перегной, а в качестве гуминового удобрения использовался гумат калия, полученный на кафедре химии Оренбургского государственного университета в результате переработки бурых углей Тюльганского месторождения.

Дозы удобрений определялись согласно рекомендациям , и др. (2001). Дозировка минеральных удобрений рассчитывалась индивидуально для каждого сорта, по урожайности и биологическому выносу элементов в расчете на 1 кг урожая. Площадь питания изучаемых кустов 4,5 м2, средняя урожайность сорта Алешенькин Дар - 1,3 кг/м2, сорта Агат Донской – 1,7 кг/м2 . Дозы минеральных удобрений составили для сорта Алешенькин Дар: карбамид – 106 г., двойной суперфосфат - 47 г, сернокислый калий – 94 г/куст; для сорта Агат Донской: карбамид – 113 г/куст., двойной суперфосфат - 126 г/куст., сернокислый калий – 180 г/куст.

Доза органического удобрения (перегноя) для сорта Агат Донской составила 4 кг/куст, а для сорта Алешенькин Дар – 3 кг/куст.

Дозировки органно-минеральных удобрений составили - ½ дозы минеральных удобрений и ½ дозы перегноя для каждого сорта.

Органические и фосфорно-калийные удобрения вносили в почву осенью, а азотные весной. Удобрения вносились локально в бороздки глубинойсм.

Гумат калия (0,01 % раствор) вносили в виде фолиарной (некорневой) обработки, по 160 мг на куст трижды за вегетационный период: перед цветением, после цветения и во время интенсивного роста ягод.

Показатели продуктивности, урожайности, механического состава гроздей, силы роста и вызревания побегов изучали по общепринятой методике (1965). Биохимический состав ягод винограда определяли по методике (1976). Засухоустойчивость и водный режим листа изучали лабораторным методом (Кушниренко, 1967; 1970; 1991; Генкель, 1982; Авдеев, 2005). Зимостойкость виноградных кустов определяли согласно методическим рекомендациям (Гусейнов, Токолов, 2006). Статистическая обработка экспериментального материала проведена методом дисперсионного анализа по (1985) и на персональном компьютере с пакетом программ Excel 2005, Statistica for Windows, v. 6 (Доспехов, 1985; Гришин, Кузин и др, 2005).

Глава 3. Рост и развитие однолетних побегов под влиянием разных режимов питания

3.1 Рост побегов

Исследования показали, что с первого года внесения удобрений (2004 г.) наибольший прирост побегов изучаемых сортов отмечается в варианте с минеральным удобрением. В 2005 году наблюдается повышение эффективности органических и органо-минеральных удобрений. В 2006 году виноградные кусты были повреждены зимними морозами, погибло от 35 до 53 % зимующих глазков. Сильно поврежденные кусты отмечались как на контроле, так и в вариантах с органическим и органо-минеральным удобрениями. В связи с этим ростовые процессы у растений были нарушены.

Средние многолетние данные (рис. 1) показывают, что наибольшим ростом побегов характеризуются растения в варианте с минеральным удобрением. Эффект от внесения органических и органо-минеральных удобрений повышается постепенно, но суровые погодные условия зимы 2гг. исключают возможность объективно оценить влияние этих удобрений на рост побегов. Обработка гуматом калия большого прироста побегов не дала, так как опрыскивание кустов проводилось перед цветением, в конце фазы активного роста побегов.

 

Рис. 1 – Средняя длина побегов изучаемых сортов по вариантам опыта (в среднем за гг.)

Примечание: NPK – минеральное удобрение; ОУ – органическое удобрение; ОМУ – органо-минеральное удобрение; GK – гумат калия

Отмечен высокий уровень корреляции (Алешенькин Дар r = 0,78; Агат Донской r = 0,74) варианта с минеральным удобрением и показателем роста побегов.

3.2 Вызревание побегов

В период исследований складывались относительно благоприятные погодные условия для вызревания однолетних побегов. Внесение удобрений привело к повышению степени вызревания лозы (рис. 2). Вызревание лозы у сорта Алешенькин Дар было удовлетворительным в контроле (70 %),а так же в вариантах с органическим и органо-минеральным удобрениями (по 78 %). Хорошее вызревание лозы наблюдалось у растений в варианте с минеральным удобрением - 89 % и достигло максимума с гуматом калия - 90 %. Коэффициент корреляции данного показателя с минеральным удобрением составил 0,60, а с гуминовым - 0,64.

 

Рис. 2 – Степень вызревания однолетних побегов изучаемых сортов по вариантам опыта (в среднем за 2гг.)

У сорта Агат Донской вызревание лозы оказалось хорошим во всех вариантах опыта. Тем не менее, внесение гумата и минерального удобрения повысило степень вызревания на 12 % по сравнению с контролем. (r 0,58).

4 Устойчивость виноградного растения к климатическим стресс-факторам района исследования

4.1 Засухоустойчивость винограда

Виноград считается относительно засухоустойчивым растением, однако в условиях степного Предуралья с типично континентальным климатом продолжительный дефицит влаги способствует снижению урожая и качества ягод винограда.

Данные лабораторных исследований подтверждают влияние режима питания на водоудерживающую способность тканей виноградного растения. Высокие показатели предельной водопотери (ПВ) и средней дифференциальной скорости водопотери (СДСВ) отмечены в листьях контроля. У сорта Алешенькин Дар ПВ составила 53,48 % при СДСВ 35,85 мг/г в 1ч, у сорта Агат Донской - 54,66 % при СДСВ 33,61 мг/г за 1 ч.

Низкая ПВ и, следовательно, высокая водоудерживающая способность и засухоустойчивость листьев отмечены в вариантах с гуминовым и минеральным удобрениями. ПВ у сорта Алешенькин Дар составила - 43,95 % (СДСВ 26,15 мг/г за 1 ч) в варианте с гуминовым удобрением и 47,99 % (СДСВ 32,59 мг/г за 1 ч) с минеральным, у сорта Агат Донской 45,15 % (СДСВ 27,68 мг/г за 1 ч) и 46,92 % (СДСВ 28,73 мг/г за 1 ч) соответственно.

Корреляционный анализ показывает наличие отрицательной зависимости между показателями ПВ и вариантами с минеральным (сорт Алешенькин Дар r = - 0,52; сорт Агат Донской r = - 0,51) и гуминовым (сорт Алешенькин Дар r = - 0,78; сорт Агат Донской r = - 0,81) удобрениями, что свидетельствует о значительном снижении данного показателя в этих вариантах.

4.2 Зимостойкость винограда

В связи с природно-климатическими условиями выращивание винограда в пределах степного Предуралья возможно только при укрытии его на зиму. В отдельные годы складываются крайне неблагоприятные погодные условия для перезимовки винограда. Продолжительное действие низких отрицательных температур (-28…-35 °С) при почти полном отсутствии или незначительном снежном покрове приводит к гибели отдельных органов или кустов в целом.

На период исследований пришлась необычно суровая зима 2гг. Температура воздуха понижалась до -41 °С при снеговом покрове 15 см, температура почвы на глубине 20 см составляла -20 °С, в результате промерзание почвы достигло 137 см при многолетней норме 95 см. Данные условия были экстремальными для перезимовки даже укрывного винограда.

У сорта Алешенькин Дар сильно поврежденными оказались растения в контроле (табл. 1). Количество живых глазков составило 47 %, лоза почти на половину была повреждена, имелись бурые участки луба и древесины. Так же значительными повреждениями лозы характеризовались растения в варианте с органическим удобрением. В вариантах же с минеральным удобрением и гуматом калия наблюдается существенное увеличение числа живых глазков (60 и 55 %, соответственно); кроме того, и лоза в этих вариантах сохранилась лучше.

Сорт Агат Донской является межвидовым гибридом с высоким адаптационным потенциалом к неблагоприятным факторам среды. В условиях степного Предуралья, при укрывном возделывании, он обычно хорошо сохраняется после перезимовки. Однако, в суровые зимы и у него наблюдается повреждения побегов и гибель зимующих глазков. Практический опыт показывает, что устойчивость сорта Агат Донской в экстремальных условиях зимнего периода так же повышается при внесении минерального и гуминового удобрений.

Таблица 1 - Повреждение глазков и побегов винограда морозами зимой 2гг. по вариантам опыта

Варианты опыта	Количество живых глазков, %	Количество погибших глазков, %	Повреждение побега, балл
Алешенькин Дар
Контроль	47	53	3
NPK	60	40	1
ОУ	52	48	2
ОМУ	53	47	1
GК	55	45	1
НСР05	4,69	-	-
Агат Донской
Контроль	58	42	1
NPK	77	23	0
ОУ	65	35	1
ОМУ	67	33	0
GК	68	32	0
НСР05	2,38	-	-

5 Продуктивность, качество и биохимический состав плодов

5.1 Продуктивность винограда

Продуктивность винограда на территории степного Предуралья лимитируется, как правило, климатическими условиями. Результаты исследований показали, что питательный режим растений, его коррекция применительно к местным условиям, способствует увеличению показателя продуктивности растений винограда даже в неблагополучные по погодным, прежде всего гидротермическим, условиям годы.

В 2004 и 2005 гг. сложилась относительно благоприятная ситуация для роста, развития и плодоношения винограда. Погодные условия и подобранный пищевой режим растений привели в совокупности к существенному увеличению продуктивности изучаемых сортов винограда. Наибольшая продуктивность растений наблюдалась в вариантах с органическим и органо-минеральным удобрениями, самая низкая - в контроле (табл. 2).

В 2006 году сложились крайне неблагоприятные обстоятельства, как для перезимовки, так и для вегетации растений, поэтому на этот год приходится резкое снижение продуктивности обоих испытываемых сортов. Наибольшая продуктивность отмечена в вариантах с минеральным и гуминовым удобрениями, так как растения в данных вариантах лучше всего сохранились после перезимовки.

Средние показатели продуктивности сортов значительно варьируют. Наименьшая продуктивность наблюдалась в контроле. Повышение продуктивности произошло вследствие внесения органических удобрений; отклонения от контроля составили у сорта Алешенькин Дар - +92 %, у сорта Агат Донской – +64 %. Высокая продуктивность отмечена и при внесении органо-минеральных удобрений, где отклонения от контроля составляют + 84 и + 53 %, соответственно. Варианты с минеральным и гуминовым удобрениями показали относительно низкие прибавки урожая, особенно у сорта Агат Донской.

Таблица 2 - Продуктивность испытываемых сортов винограда по вариантам опыта в 2гг.

Варианты опыта	Продуктивность, кг/куст
2004 г.	2005 г.	2006 г.	Средняя за 3 года	Отклонение от контроля +;-, %
Алешенькин Дар
контроль	4,7	4,0	2,4	3,7	-
NPK	5,9	7,5	4,2	5,9	+59
ОУ	8,6	9,6	3,0	7,1	+92
ОМУ	8,3	8,9	3,1	6,5	+84
GK	6,0	7,6	4,0	5,9	+59
НСР05	1,1	2,9	1,2	-	-
Агат Донской
контроль	6,4	6,6	3,6	5,5	-
NPK	7,6	8,7	6,7	7,7	+40
ОУ	10,2	12,1	4,8	9,0	+64
ОМУ	9,8	10,3	5,1	8,4	+53
GK	7,5	7,6	5,0	6,7	+22
НСР05	1,0	1,9	1,1	-	-

Основными структурными элементами продуктивности винограда, определяющими в целом урожайность сортов, являются два показателя - количество гроздей на кусте и средняя масса грозди. Внесение гумата калия и минеральных удобрений способствует увеличению числа гроздей на кусте, но при этом их средняя масса оказалась самой низкой в опыте (рис. 3, 4).