У большинства из нас виноградники ассоциируются с ровными рядами, уходящими за горизонт, безмятежностью и спокойствием. Но для самого виноградаря это нечто совершенно противоположное: высокие затраты на закладку насаждений, долгое ожидание урожая, трудоемкое управление и постоянное опрыскивание от болезней, и всё это в течение десятилетий жизни виноградника.
Исследователи из отдела садоводства Университета штата Северная Каролина (NCSU) работают над изменением непреложного факта, который формировал виноградарство как сельскохозяйственную отрасль на протяжении более 5000 лет, а именно того, что виноград — это многолетняя культура. В сотрудничестве с компанией Каррент (Current) ученые работают над проектом, который в будущем сможет коренным образом изменить способ выращивания винограда: куст винограда, который можно будет посадить и собрать с него урожай в один и тот же год!
Ключом к данному исследованию является понимание развития грозди виноградного растения. Как иу многих видов древесных растений, грозди винограда развиваются в течение двух сезонов. Закладка цветковых почек происходит в первый год в спящих почках на лозе. Распускание почек и развитие собственно гроздей у винограда происходит на второй год, после периода покоя. Эти грозди винограда уже приносят те самые ягоды, которыми мы все наслаждаемся, будь они свежими, сушеными или в виде вина или сока.
Дилемма заключается в том, что вызревший однолетний побег винограда должен развивать зачатки соцветий для следующего сезона, в то время как для текущего сезона должны развиваться ягоды. Оптимальные условия для развития зачатков не такие же, как и для развития ягод.
Для формирования зачатков соцветий нужны
-
♦ высокая температуры воздуха;
-
♦ содержание азота азот от умеренного до низкого;
-
♦ высокая интенсивность света.
В то время те же перечисленные выше факторы могут препятствовать получению высококачественных ягод.
Подробнее о том, как развивается виноградное растение в разные периоды вегетационного периода, читайте здесь: Виноград: источники и поглотители. Что нужно знать о процессе фотосинтеза у винограда
Целью исследования является разработка системы, в которой виноградарь может сосредоточиться на выращивании ягод, не беспокоясь об урожае следующего года, и найти оптимальные условия для развития цветковых почек куста винограда.
Результаты
Исследователи определили оптимальные экологические параметры, при которых виноградная лоза развивает наибольшее количество зачатков соцветий и, в конечном итоге, гроздей. Используя освещение Arize® Element L1000, они исследовали влияние различной интенсивности света на развитие зачатков соцветий и гроздей (рис. 2-3).
Поскольку виноградные лозы кондиционируются в помещении с использованием точной интенсивности света, это называется точным кондиционированием виноградных лоз в помещении (сокращенно PIVC). Усовершенствованное светодиодное освещение Arize, предоставленное Current, сыграло ключевую роль в создании максимальных условий для виноградных лоз в теплице. Освещение программируется с помощью компьютера, что позволяет устанавливать определенную интенсивность света (количество света) и продолжительность воздействия света (фотопериод).
Рисунок 1: Светодиодные светильники Arize Element L1000 над виноградными лозами в тепличном комплексе NCSU.
Кайл Фридман, аспирант, поделился своим энтузиазмом: «Эта система освещения позволила нам провести данное исследование и действительно раздвинуть границы интенсивности света, которую мы смогли применить. Другие системы ограничили бы наши возможности и помешали бы нам доказать нашу идею» (рис. 1).
Кайл объяснил, что цель контролируемой среды с улучшенным освещением состоит в том, чтобы предоставить винограду идеальные условия для роста и развития. Во время выращивания в питомниках молодые саженцы винограда проходят через широкий спектр условий окружающей среды - от снижения освещенности от затенения и пасмурных дней до колебаний температуры, что может препятствовать максимальному росту и развитию. Кайл отметил: «Хотя мы не ожидаем повсеместного перехода от выращивания винограда в поле к выращиванию в теплицах, мы считаем, что, как минимум, наша система может предоставить новые методы выращивания в питомниках и обеспечить производителей более сильными саженцами, которые смогут раньше давать урожай».
В исследовании использовали растения двух сортов винограда – Конкорд и Траминетт.
Результаты исследования фазы светового кондиционирования показывают, что чистая скорость фотосинтеза значительно увеличивается для сорта Траминетт при переходе от низкой к высокой интенсивности дополнительного освещения, и от низкой к средней - для сорта Конкорд (рис. 2).
Это важно, поскольку не все растения могут обрабатывать дополнительное количество света для фотосинтеза, что необходимо для увеличения потенциальной плодоносности винограда. Количество гроздей было подсчитано после того, как лозы были пересажены из питомника на местный виноградник в штате Северная Каролина, при этом наибольшее количество гроздей наблюдалось при средней интенсивности дополнительного освещения (рис. 3).
полученные в ходе данного исследования результаты считаются многообещающими, поскольку была определена оптимальная интенсивность света для повышения плодоносности почек винограда, и ее можно будет проверить и на других сортах.
Следующие шаги в исследовании Кайла включают изучение влияния размера контейнера на развитие корневой системы саженцев винограда, а также оценку экономической целесообразности всей системы.
Чистая скорость фотосинтеза виноградных лоз Конкорд и Траминетт в ответ на разную интенсивность света:
Рисунок 2. Чистая скорость фотосинтеза была измерена с помощью портативной системы фотосинтеза LI-COR LI-6800. Интенсивность света, используемая для измерения скорости чистого фотосинтеза (NPR), включала среднюю солнечную радиацию, прошедшую через теплицу, плюс дополнительное освещение.
Рисунок 3. Грозди сорта Траминетт были подсчитаны через две недели после распускания почек и регрессированы с помощью кумулятивного DLI по результатам кондиционирования в теплице в предыдущем сезоне. Среднее количество гроздей на лозу значительно увеличилось при отсутствии дополнительного освещения до 300 PPFD, при котором среднее количество гроздей было самым высоким.
Выводы
Представьте себе такую картину: виноградари смогут выбирать новые сорта каждый сезон без необходимости ждать три-четыре года, прежде чем получить урожай. Звучит фантастически, правда?
И представьте себе ежегодно новый виноградник в где-нибудь в холодном климате с коротким летом, который каждое лето сможет выращивать свежий местный виноград. Представьте, насколько адаптивной будет подобная система к изменению климата, а также к потребительскому спросу и в целях селекции новых сортов.
Хотя эти сценарии могут сейчас вам показаться далеким будущим, NCSU и компания Каррент уже сегодня закладывают для них основу.
