Способ повышения адаптивного потенциала винограда к биотическим и абиотическим стрессам
METHOD FOR INCREASING ADAPTIVE POTENTIAL OF GRAPES TO BIOTIC AND ABIOTIC STRESSES

Изобретение относится к сельскохозяйственному растениеводству, а именно к виноградарству и защите растений и может быть использовано для повышения адаптивности (устойчивости) виноградных растений к жаре, засухе и болезням. Под адаптацией организма понимают процесс приспособления его строения и функций к условиям среды. При этом у растения он обеспечивается за счет физиологических механизмов, а у популяции организмов (вида) - благодаря механизмам генетической изменчивости, наследственности и отбора (Якушкина, Н.И. Физиология растений: учебник для вузов / Н.И. Якушкина, Е.Ю. Бахтенко. - М.: Гуманитар. Изд. Центр ВЛАДОС, 2005. - 467 с.).
В последние годы виноградные растения в насаждениях юга России все чаще подвергаются различным стрессам за счет усиления воздействия среды-абиотических, биотических и антропогенных факторов. Исследования многолетней динамики (1978-2017 гг.) погодных показателей анапо-таманской агроэкологической зоны (основной для виноградарства западно-предкавказского региона) показали, что климатические условия региона изменились [Юрченко Е.Г. Методологические подходы к конструированию многолетних агроценозов с выской степенью саморегуляции на основе полигенной устойчивости растений к листофильным вредным организмам и биологизации систем защиты / Е.Г. Юрченко, А.П. Кузнецова, Ю.Ф. Якуба Ю.Ф. и др. // отчет о НИР проект РФФИ №11-04-96551]. Кластерный анализ идентификации схожих по температурным показателям лет по методу Уорда [Ward, 1963] выявил три группы лет статистически достоверно различающихся по температурным показателям (табл. 1).
В первый кластер вошли годы: 2010, 2011, 2012, 2013; 2014; 2015; 2016; 2017. Во второй кластер вошли годы: 1981, 1986, 1989, 1990, 1991, 1992, 1994, 1995, 1996, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002,2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009. В третий кластер вошли годы: 1977, 1978, 1979, 1980, 1982, 1983, 1984, 1985, 1993, 1997.
Таким образом, температура воздуха в регионе достоверно поднялась почти на 4,5°С, что выразилось в увеличении стрессогенности среды. Усиление воздействия абиотических и антропогенных факторов отрицательно влияет на адаптивный потенциал виноградных растений. После стресса они часто становятся более восприимчивыми к болезням, что, сказывается на их поражении патогенами и интенсивности развития инфекции. Появление обширной субстратной базы (ослабленные растения) способствует росту вредоносности полупаразитных видов грибов, увеличению скорости микроэволюционных процессов в популяциях Alternaria spp., Fusarium spp. Особенно страдают евроамериканские сорта винограда, имеющие сниженные барьеры к высокотемпературным засухам, что приводит к сильному поражению альтернариевыми грибами [Юрченко, Е.Г. Изучение механизмов физиолого-биохимического барьера к возбудителю альтернариоза Alternaria tenuissima Kunze ex Pers. у растений рода Vitis / Е.Г. Юрченко, А.П. Кузнецова, Ю.Ф. Якуба, В.В. Шестакова // Идеи Н.И. Вавилова в современном мире: материалы III Вавиловской междунар. науч. конф. - СПб.: ГНУ ВИР, 2012. - С. 117-118].
Уменьшить воздействие экологических стрессоров на растения можно за счет применения внекорневых (некорневые) подкормок биологически активными веществами. Внекорневая подкормка - один из способов внесения удобрений, при котором усвоение элементов питания происходит при помощи листьев растения [Мязин Н.Г. Система удобрения: учебное пособие. - Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009. - 350 с.]. Применяется для обеспечения растений питательными элементами в периоды интенсивного роста. Наибольший положительный эффект некорневые подкормки дают при проведении после цветения, когда в растениях преобладает гидролиз [Вильдфлуш И.Р., Кукреш С.П., Ионас В.А. Агрохимия: учебник. - Минск: Ураджай, 2001 - 488 с.]. Механизм поглощения минеральных веществ листьями не отличается от аналогичного процесса в корневой системе. Происходит обменная адсорбция, процесс протекает на поглощающей поверхности практически мгновенно.
Известен способ внекорневой подкормки на основе применения минеральных удобрений нового поколения [Радчевский П.П., Матузок Н.В., Базоян С.С. Влияние некорневой подкормки минеральными удобрениями нового поколения на агробиологические и технологические показатели винограда сорта Шардоне. Научный журнал КубГАУ, №115(01), 2016. - С. 1-26. http://ej.kubagro.ru/2016/01/pdf/41.pdf].
Недостатком этого способа является то, что минеральные удобрения усваиваются растениями хуже, чем органические формы, особенно через лист, из-за чего расход препаратов увеличивается, при этом большое количество водорастворимых солей (форма минеральных удобрений) после испарения воды остается на поверхности листа, что само по себе может быть фитотоксично (особенно в период продолжительных высокотемпературных засух); оставшиеся на поверхности листа вещества также могут негативно повлиять на действие фунгицидов и инсектицидов (эти обработки ведутся постоянно на промышленных виноградниках), вступив с ними в реакцию.
Известен способ внекорневых подкормок на основе 4-кратного применения комплекса макро- и микроэлементов в хелатной форме [Буйвал Р.А. Влияние некорневых подкормок комплексными удобрениями на агробиологические и хозяйственные показатели винограда в условиях Южного берега Крыма / Научные труды СКЗНИИСиВ, 2016. - Т. 11. - С. 105-112]. Недостатком способа является то, что все 4 обработки растений проводятся с одинаковыми и достаточно большими дозировками (4,0 кг (л)/га) препарата без учета динамики нарастания облиственности, т.е. объема поглощающей (зеленой) поверхности кустов винограда, а между тем в более ранние периоды обработок применение больших дозировок удобрений может быть избыточным и создать стресс для растения, тем самым ослабить его иммунитет, повысить риск заражения инфекцией, или усилить течение болезни, это особенно важно для полупаразитных микопатогенов, у которых ослабленный организм растения-хозяина играет важную роль в патогенезе. Кроме того, применение больших доз удобрений, из которых большая часть не усваивается растением, неэкономично.
Известен способ внекорневых подкормок на основе применения универсальных жидких комплексных удобрений с микроэлементами в хелатной форме и удобрений, состоящих из различных комбинаций макро- и микроэлементов в органической и неорганической форме в смесях с аминокислотами [Руссо Д.Э., Красильников А.А. Влияние разных режимов минерального питания на продукционный и адаптивный потенциал растений винограда в агроэкологических условиях юга России / Научные труды СКЗНИИСиВ, 2017. - Т. 12]. Эти препараты применялись в дозировках 1-3 кг (л)/га, начиная с мая до начала цветения винограда, состав макро- и микроэлементов был разным, постоянным фактором были аминокислоты (6-кратное применение), которые входили в состав различных препаратов.
Недостатком этого способа является то, что здесь также препараты применяются без учета динамики нарастания листовой поверхности, а также и то, что 6-кратное применение аминокислот в препаратах с постоянно большими дозировками (1-3 кг (л)/га) может вызвать избыточный рост тканей. При этом надо отметить, что в качестве индикаторов повышения устойчивости авторами рассматривались только агробиологические показатели растения винограда, а между тем рост и образование дополнительных побегов и соцветий - это не всегда показатель устойчивости к стрессу. Избыточный рост тканей может привести к повышению заболеваемости, невызреванию побегов и гроздей. Для многолетних растений это особенно важно, так как они накапливают не только положительные эффекты, но и отрицательные (их нельзя убрать вместе с урожаем, как у однолетних культур). В конечном итоге можно получить обратный эффект, такие растения винограда больше подвержены вымерзанию, страдают от засухи и болезней.
Известен способ применения внекорневой подкормки винограда комплексными микроэлементными удобрениями. Подкормку проводят 2 раза, с интервалом 3-4 недели, в норме расхода 2 кг (л)/га [Полихелаты - виноград внекорневая подкормка / http://minsemlab.ru/mineralnye_udobreniya/polihelaty/vinograd/].
Недостатком этого способа является то, что 2-кратного применения микроэлементных удобрений недостаточно, при такой технологии эффекта от применения комплекса микроэлементов можно совсем не получить, либо получить кратковременный нестабильный эффект. Кроме того, большой разрыв между обработками может негативно сказаться на растении, так как сразу после обработки начинается стимуляция метаболических процессов, эффект сохраняется в течение до 10 дней, а затем происходит торможение. Несколько раз повторенный процесс стимуляции и торможения в конечном итоге может привести к ослаблению растения.
Предлагаемый способ повышает адаптивный потенциал винограда к биотическим и абиотическим стрессам за счет системной и пролонгированной оптимизации метаболизма виноградных растений с помощью применения в период вегетации серии некорневых подкормок небольшими, увеличивающимися в каждой последующей обработкой дозами удобрений на основе комплексов микроэлементов в хелатной форме одинакового состава, учитывающих динамику нарастания объема поглощающей листовой поверхности и позволяющих эффективно повысить неспецифическую устойчивость винограда к болезням и неблагоприятным абиотическим условиям среды на более длительный период.
12
Применяемые хелаты микроэлементов представляют собой минерально-органический комплекс со сложной структурой. В составе находится специальный агент, функция которого - захватить ионы микроэлементов и сохранить их в растворимом виде до поглощения растениями. С помощью хелатов виноградное растение получает полезные вещества в доступной, легкоусвояемой форме. Они являются близкими по природе к хлорофиллу, витаминам группы В, поэтому не вредны для растений и окружающей среды. Также хелаты микроэлементов не имеют дополнительных искусственных примесей; не вступают в реакцию с другими препаратами. Хелатная форма быстрее и легче (по разным данным в 5, 10 и более раз) усваивается культурами в отличие от солей минералов. Хелатный комплекс активизирует все процессы во время роста растения. Наибольшая эффективность проявляется у препаратов на основе комплекса хелатных микроэлементов (табл. 2).
Техническим результатом изобретения является увеличение биологической и хозяйственной эффективности защиты виноградников от болезней на основе повышения неспецифической устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды и снижения пестицидной нагрузки. Поставленная задача достигается посредством оптимального (физиологичного) использования микроэлементов в хелатной форме, с небольшими и возрастающими в каждой последующей обработке нормами расхода в соответствии с увеличением листовой поверхности кустов.
Способ повышения устойчивости растений винограда к биотическим и абиотическим стрессам представляет собой систему обработок вегетирующих растений: опрыскивание растворами комплексных микроэлементных удобрений одинакового состава в хелатной форме с кратностью 3-6 раз с небольшими от 0,5 до 1,3 л/га и увеличивающимися на 10-20% в каждой последующей обработке нормами расхода в соответствии с динамикой нарастания листовой массы. Для поддержания устойчивого эффекта все обработки проводятся с интервалом не более 8-10 дней и совмещаются с обработками фунгицидами и инсектицидами. Это обеспечивает повышение эффективности защитных мероприятий в борьбе с болезнями винограда и улучшение агробиологических показателей винограда.
Исследования по изучению влияния нового способа применения хелатных удобрений проводили на двух разных по генотипу сортах: Рислинг рейнский (классический технический сорт европейской эколого-географической группы) и Бианка (евро-американский гибридный технический сорт) на промышленных виноградниках АО «Южная» Темрюкского района, Краснодарского края (таманская подзона виноградарства). Сравнивали 2 способа применения: 1й - обработка растений с одинаково большими дозами удобрений и длительными перерывами (3-4 недели); 2й - обработка с небольшими (дробными) дозами, возрастающими с каждой новой обработкой по мере развития растения и небольшими интервалами (8-10 дней) между опрыскиваниями (табл. 3, фиг. 1).
Пример 1. Способ повышения адаптивного потенциала винограда к биотическим и абиотическим стрессам (вариант 1.4)
Пример 2. Способ повышения адаптивного потенциала винограда к биотическим и абиотическим стрессам (вариант 2.4)
Пример 3. Способ повышения адаптивного потенциала винограда к биотическим и абиотическим стрессам (вариант 1.2)
Пример 4. Способ повышения адаптивного потенциала винограда к биотическим и абиотическим стрессам (вариант 2.2)
Такой способ применения комплексов хелатных микроэлементов позволяет эффективнее использовать их потенциал, повысить неспецифическую устойчивость растений (адаптивный потенциал) и снизить риски фитосанитарной дестабилизации агроценозов, повысить урожайность и качество продукции винограда, снизить пестицидную нагрузку и себестоимость продукции.
В результате экспериментов было установлено, что:
- обработка вегетирующих растений с помощью некорневых подкормок препаратами на основе комплексов хелатов микроэлементов оптимизированным способом активизирует болезнеустойчивость винограда, при этом прослеживается разница в биологической эффективности различных вариантов применения;
- на европейском сорте Рислинг рейнский влияние микроэлементных подкормок на развитие вредоносных заболеваний винограда в таманской подзоне - фузариоза (Fusarium proliferatum) и эутипеллеза (Eutypella sp.). Биологическая эффективность контроля фузариоза в критический период при применении подкормок увеличилась на 12-16%. Наблюдалась разница между вариантами различных технологий 3-5% в пользу оптимизированной. Отмечено также, что оптимизированное применение микроэлементов обеспечивает эффективный контроль эутипеллеза на уровне 96,5-100% без специальных мер защиты. Разница между технологиями была значительной и доходила до 20%;
- на евроамериканском сорте Бианка выявлено сдерживающее воздействие микроэлементных подкормок на альтернариоз (Alternaria tenuissima) и фузариоз (Fusarium proliferatum). Наилучшие результаты в их контроле были в вариантах дробного применения микроэлементами. По альтернариозу разница между стандартом составляла от 3 до 17%, между вариантами от 3 до 8%. По фузариозу разница со стандартом на протяжении всех учетов составляла от 11 до 25%, при оптимизированном применении микроэлементов, эффективность была выше на 5,5-12,5% выше, чем при традиционном;
- выявлено, что при оптимизированной технологии применения хелатных микроэлементов активизируется фотосинтез - на сорте Рислинг рейнский увеличивалось в динамике содержание пигментов (хлорофиллов и каротиноидов); на сорте Бианка - хлорофиллов;
- отмечено, что на обоих сортах в опыте в период высокотемпературной засухи, отмечался рост содержания аминокислот и особенно пролина (метаболит, обладающий мощными стрессопротекторными функциями [Кузнецов В.В. и др., 1999, Сошинкова Т.Н., 2013], как следствие, повысилась оводненность листьев по сравнению с остальными вариантами, что говорит о повышении адаптации растений к неблагоприятным условиям среды, а именно высокотемпературной засухе, наблюдавшейся в этот период;
- установлено, что средний вес грозди на сорте Бианка статистически значимо увеличился на 7,9-12%; на сорте Рислинг рейнский средний вес грозди увеличился на 7,6-11%;
- установлено, что оптимизированное применение комплексов хелатов микроэлементов на сорте Рислинг рейнский повысило урожай ягод винограда без гребней при машинной уборке, который статистически значимо увеличился на 8,5-17,7%. %, а содержание общего сахара выросло во всех опытных вариантах по сравнению с контрольным.