Реакція сортів винограду нового покоління на застосування гібереліну

Дікань А. П. – доктор хімічних наук, професор, завідувач кафедри виноградарства Кримського агротехнологічного університету.
Ліховський В.В. - завідуюча сектором розсадництва селекційного відділу НІВіВ «Магарач».

Сьогодні наука в цілому - і спеціальні науки фізіологія рослин, біотехнологія, агрохімія та ін., мають великий дослідницький потенціал знань. Тому в галузі прикладних досліджень і зокрема виноградарства як науки ставить завдання, які забезпечують результати у виноградарстві як галузі сільського господарства для отримання продукції, що відповідає сучасному ринковому попиту.

Загальновідомо, що якість і врожайність винограду значною мірою залежать від погодно-кліматичних умов [5].  У період вегетації, у фазі цвітіння, на формування квіток і цвітіння впливають температура, опади і тумани, суховії, нестача поживних речовин у ґрунті та інші несприятливі фактори [23].

Дослідження в галузі фізіології рослин спрямовані на регулювання процесу цвітіння, зокрема винограду, та зменшення впливу стресових факторів [2].

Відкриття фітогормону гіберелінової кислоти А3 (далі ГК) та використання його як екзогенного стимулятора росту та цвітіння дає змогу значно підвищити врожайність, якість, а також скоротити терміни дозрівання винограду [12].
Перші повідомлення про вплив гібереліну на плодоношення винограду з’явилися наприкінці 50-х років у США та Японії [32, 33], і з того часу в багатьох країнах ведуться інтенсивні дослідження.

У 1957 році Вівер [31] припустив, що зростання ягід винограду залежить від наявності природних гіберелінів, джерелом яких є насіння, що розвиваються.  Пізніше дослідження Чайлахяна і Саркісової [24] показали, що в безнасінних сортах в результаті обробки вміст гіберелінів досягає рівня, нормального для сортів насіння, не оброблених гібереліном, а в насіннєвих він може стати надлишковим, викликаючи негативну дію екзогенного гібереліну на сорти винограду цієї групи.

З’ясування механізму дії фітогормонів було і залишається однією з кардинальних проблем біохімії та фізіології рослин [14]. У більшості досліджень з цього питання первинну дію гібереліну пов'язують з його прямим впливом на геном через регуляцію транскрипції. Гормони діють шляхом активації генів, які раніше були пригнічені. Це спричиняє синтез інформаційної РНК, що, у свою чергу, призводить до синтезу нових ферментів у тканині або до посилення синтезу вже існуючих [3].

Накопичені на сьогодні дані дозволяють зробити висновок, що гібереліни синтезуються багатьма органами, особливо інтенсивно зростаючими. Переконливо доведено новоутворення гіберелінів у насінні, що розвивається [26, 29].
Ще в 1966 р. факт руху ендогенних гіберелінів у рослинах залишався дискусійним [27]. На сьогоднішній день отримано переконливі докази руху в рослинах не тільки екзогенних, а й природних гіберелінів [14].
Обприскування листя виноградної лози не впливає на ріст ягід, а обробка грон спричиняє збільшення розміру ягід лише в тій частині грона, яка була оброблена гібереліном [4, 15, 17].

Велику і плідну роботу по розробці методів використання гібереліну в колишньому Радянському Союзі в умовах Вірменії провів М.Х. Чайлахян, М.М. Саркісова, В.Г. Кочанков, [25]; в Україні - П.Т. Болгарьов, М.К. Мананкова [2, 9], Т.Г. Катарян, М.Х. Чайлахян, М.А. Дрбоглав, В.Г. Кочанков, М.В. Давидова, [8], Є.К. Плакіда, В.І. Грабович, Є.Н. Черненко, [18,19];  в Середній Азії - М.С.  Журавель, А.І. Фролов, [6], К.В. Смирнов, Є.П. Перепеліцин [21]; в Азербайджані – Р.М. Мехтізаде [13], І.К. Абдулаєв, С.Б. Тагієв[1];  в Молдові - І.Х. Райхер, В.Ф. Фрунзе [20]. Отримані результати узагальнено у формі «Інструкції по застосуванню гібереліну на виноградниках» [7]. Особливо великі наукові дослідження, що дали практичні результати, були проведені К.В. Смирнов і М.К. Мананков з бригадами співробітників.

Обробка безнасінного винограду гібереліном широко використовується в усіх країнах, де культивуються сорти цієї групи [28, 30, 34, 35].
Застосування гібереліну дозволяє збільшити масу ягід у безнасінних сортів винограду, а у деяких сортів сприяє збільшенню кількості зав’язаних ягід. Завдяки цьому значно збільшується маса грон і підвищується врожайність, що є основним ефектом від застосування гібереліну. Якість свіжого винограду і сушеного винограду не погіршується, а в деяких аспектах може покращуватися [14].

Застосування гібереліну на сортах із функціонально жіночим типом квітки успішно замінює штучне запилення [10, 11, 18, 22]. Найбільш ефективним є одноразове обприскування в період масового цвітіння.  Оптимальні концентрації для більшості сортів 25-50 мг/л. [7, 11, 18, 22].
Обробка насіння двостатевих сортів гібереліном зазвичай не дає позитивного ефекту [18]. Дослідження М.К. Мананкова та ін. [12] показали, що позитивний ефект застосування гібереліну на насіннєвих двостатевих сортах винограду залежить від схильності сорту до «горошистості». Чим сильніше сорт у природних умовах утворює дрібні «горошинні» ягоди в гронах, тим вищий ефект від застосування гібереліну.

Ефективність гібереліну у формуванні плодів залежить від концентрації препарату, строків і способів обробки, біологічних особливостей сорту [11].
Метою роботи було вивчити вплив ГК на столові сорти винограду нового покоління.  Відібрано найперспективніші сорти та гібридні форми (далі – г.ф.), схильні до “гороху” та партенокарпії, особливо в несприятливі роки.

Експерименти та дослідження проводились у 2002 -2006 роках. в ампелографічному районі в Приазов’ї Донбасу поблизу м. Маріуполя, розташованого в 10 км від Азовського моря (рис. 1). Площа займаної ділянки 0,30 га, з них під виноградом 0,25 га. Схема посадки (рис. 2) 3 х 2 м, шпалерний тип V-подібний, двоплощинний, форма куща нестандартна віялова 4-х плечева з класичною плодовою ланкою.  Культура винограду, щеплена на стійку до філоксери СО 4 підщепу, укривна, умовно зрошена. Насадження обробляли хімічними препаратами від шкідників і хвороб за традиційною схемою (до цвітіння, після цвітіння та на початку дозрівання).

У досліді 2002 року на вплив гібереліну досліджено двостатеві сорти Кардинал, Кодрянка, Восторг та гібридні форми Денал, Рішельє та ін., а також гібридні форми з функціонально жіночим типом квітки Атлант Запорізький, Восторг червоний, Лаура, Талісман, Перлина Молдови. Обробку суцвіть ГК проводили однофазно під час масового цвітіння з концентрацією 50 мг/л.

Спосіб приготування та застосування відповідав рекомендаціям [7] і полягав у наступному.  50 мг ГК розчиняли в 0,5 мл етилового спирту і розбавляли 1 л дистильованої води. Екзогенний гіберелін діє локально, не поширюючись по рослині, тому отриманим розчином рясно обприскують суцвіття вранці або ввечері. В середньому 1 літром розчину обробляли близько ста суцвіть.

Обприскування ГК двостатевих сортів і г.п. а також г.ф. при функціонально жіночому типі квітки, в той час і концентраціях, які проводилися в 2002 році, було малоефективно; розмір і маса ягід практично не відрізнялися від контрольних необроблених.

В експерименті 2003 року змінювали концентрацію, частоту та час лікування ГК. Обробку ГК проводили у два етапи під час цвітіння з концентрацією ГК-50 мг/л та після обпадання зав’язей концентрацією ГК-50 мг/л. У дослідженнях використовувалися ті самі сорти та gf, що й у 2002 році.

Результати досліджень застосування ГК на досліджуваних двостатевих сортах та г.ф. практично не відрізнявся від результатів експерименту 2002 р.; оброблені грона суттєво не відрізнялися від контрольних.

Відзначено значний вплив ГК на г.ф. Лаура і Талісман, тому ці г.ф. були використані для подальших досліджень. Але помічена і негативна дія ГК: з оброблених суцвіть утворювалися дуже щільні грона, ягоди в яких на етапі дозрівання стискали одна одну і лопалися, що призвело до масового ураження сірою гниллю всередині грон. У зв’язку з отриманими результатами були внесені корективи для подальшого вивчення впливу ГК на врожайність і якість врожаю цих ГФ.

Концентрація ГК нижче 100 мг/л недостатня для демонстрації потенціалу формування повноцінних ягід, властивих великоплідному г.ф. на генетичному рівні. Лаура і Талісман.

Відповідно до експериментального плану г.ф. Лаура і Талісман, в досліді 2004 року використовували три кущі в п'яти варіантах.
Перший варіант – контрольний, без обробки гібереліном.
Другий варіант — обробка в середині цвітіння ГК у концентрації 100 мг/л.
Третій варіант – обробка наприкінці цвітіння ГК у концентрації 100 мг/л.
Четвертий варіант – обробка в середині цвітіння концентрацією ГК 50 мг/л + в кінці цвітіння концентрацією ГК 50 мг/л.
П'ятий варіант - після відпадання зав'язей концентрація ГК 100 мг/л.

У зв’язку з виниклою небажаною ознакою дуже щільної структури виникла необхідність її усунути або запобігти. Гібереліни стимулюють поділ клітин, подовження клітин або обидва [16]. Це означає, що існує ймовірність використання ГК для розтягування осей суцвіть і стебла, в результаті чого грона повинні стати більш пухкими. Для експериментальної перевірки висловленого припущення у 2004 році було проведено наступний експеримент № 2.
Г.Ф. брали участь у досліді № 2. Талісман, по 3 кущі в кожному варіанті.
Варіант перший (дослід № 2) – контроль, без обробки.
Варіант другий (дослід № 2) – обробка суцвіть перед цвітінням (7 днів) концентрація ГК 50 мг/л + 100 мл/г відразу після цвітіння.
Варіант третій (дослід No 2) – обробка суцвіть перед цвітінням (7 днів) ГК у концентрації 75 мг/л + 100 мл/г відразу після цвітіння.
Варіант четвертий (дослід № 2) – обробка суцвіть перед цвітінням (7 днів) концентрація ГК 100 мг/л + 100 мл/г відразу після цвітіння.
Проаналізувавши результати експерименту № 1, можна відзначити, що, зокрема, четвертий варіант малоперспективний, через трудомісткість операції результати від багаторазового використання практично не відрізняються, від результатів одноразового застосування тієї ж концентрації в сумі результат не має істотної різниці порівняно з одноразовою обробкою у другому та третьому варіантах. Характеризуючи дослід № 2 впливу оброблених ГК суцвіть до цвітіння, плюс обробку після цвітіння, можна відзначити наступне. Другий варіант суттєво не відрізнявся від варіанту № 5 досліду № 1 2004 р. Третій і четвертий варіанти мали значне осипання квіток (рис. 3), грона мали дуже розріджений вигляд, але при цьому утворювалися дуже великі ягоди, маса яких досягала 24 г (рис. 4, 5).

На основі даних, отриманих у попередніх дослідах 2005-2006 рр. Було проведено однофакторний експеримент з деякими змінами порівняно з попередніми експериментами.

Метою наших досліджень у 2005-2006 рр. полягала в продовженні вивчення способів застосування та впливу екзогенного гібереліну на врожайність і якість гібридної форми Талісман, яка має функціонально жіночий тип квітки.

У зв’язку з поставленою метою необхідно було вирішити наступні задачі, провести агробіологічний облік та встановити економічну ефективність використання гібереліну.
Експериментальна схема включала наступні варіанти (кожен варіант мав по 3 кущі).
Варіант – 1 (контроль) – без обприскування.
Варіант – 2 обробка суцвіть в середині цвітіння 100 мг/л.
Варіант – 3 обробка суцвіть в кінці цвітіння 100 мг/л.
Варіант – 4 обробка грон після відпадання зав’язей 100 мг/л.
Ефекти гібереліну можна було спостерігати через 7-10 днів після обробки (рис. 6). Ягоди на оброблених гронах росли значно швидше, ніж на контрольних (необроблених).  Вони відрізнялися своєю формою.   Якщо удобрені та партенокарпічні ягоди в контролі мали звичайний для г.ф. Оберіг мав округлу форму, а оброблені — подовжену, довгасту, нарешті сплощену.
Агробіологічні дослідження та продуктивність, у зв'язку з використанням гібереліну, г.ф. Талісман зображено в таблиці 1.

Навантаження на очі коливається від 48,2 при 2 варіанті до 55,0 при 4 варіанті. Але істотної різниці між усіма варіантами немає. Під час зеленого сміття в усіх обробках залишали по 24 пагони на кущ. Аналізуючи показники коефіцієнта плодоношення пагонів, можна сказати, що суттєвих відмінностей немає.  Найбільше значення отримано у другому варіанті – 1,23, а найменше – у третьому – 1,07. Характеризуючи коефіцієнт плодючості пагонів, можна відзначити, що в усіх варіантах він був досить високим і коливався від 1,52 у 3-му варіанті до 1,66 у другому.  Істотних відмінностей у плодоносних пагонах немає.  У контролі цей показник склав 54,2%. Слід зазначити, що найбільша кількість мертвих і недорозвинених очей була в контрольному варіанті - 20%, найменша в 2 варіанті - 14,2, але все ж ця різниця не є суттєвою. З таблиці 1 видно, що для всіх варіантів суттєвих відмінностей агробіологічних показників немає.
Найбільший урожай з куща ми отримали на третьому варіанті – 18,0 кг, найменший на контрольному – 15,3 кг. З таблиці 1 видно, що NSR05 = 4,6, що означає, що істотних відмінностей в урожайності з куща немає.    Аналізуючи урожайність з 1 га, слід зазначити, що всі варіанти із застосуванням гібереліну показали вищу врожайність, ніж контрольний варіант без застосування гібереліну. Найвища врожайність спостерігається на третьому варіанті – 300 ц/га.
Але при транспортуванні приріст урожаю від використання гібереліну зменшується і це необхідно враховувати в економічній ефективності використання гібереліну.

У цих дослідженнях транспортування винограду до місця продажу становило 20 км. При цьому в усіх варіантах із застосуванням гібереліну маса розсиплених ягід становила в середньому 10 %. Відповідно, маса продукту ц/га зменшилась на 10 % порівняно з отриманою урожайністю ц/га.
Економічний ефект від використання гібереліну на гібридній формі з функціонально жіночим типом квітки Талісман наведено в табл.2.
З табл. 2 випливає, що кількість випущеної в обіг продукції в контрольному варіанті 1 суттєво не відрізняється від варіантів з використанням гібереліну. Ціна товару залежить від якості, і випускається він в 2 варіантах; 3; 4 на 50% вище контрольної версії. Собівартість валової продукції у варіантах з використанням гібереліну значно перевищує контрольний показник.  Витрати на проведення агротехнічних заходів відрізняються вартістю гібереліну та витраченими на його застосування роботами. Відповідно вартість у контрольному варіанті залежить від урожайності та собівартості її вирощування.  Незважаючи на те, що витрати на варіанти з використанням гібереліну були дещо вищими, вони практично не вплинули на вартість; максимальна вартість з усіх варіантів була у другому варіанті.  Прибуток з 1 ц 1 га найменший у контрольній групі. Рівень рентабельності показує, що максимальний економічний ефект отримано на третьому варіанті, обробка в кінці цвітіння 166%, трохи нижче 161% на четвертому варіанті при обробці після обпадання зав'язей. Другий варіант, обробка в середині цвітіння, показав рентабельність 139%.  А найнижчий рівень рентабельності ми бачимо в першому, контрольному варіанті – 68%.
Підсумовуючи, можна зазначити, що оптимальним строком внесення екзогенного гібереліну з метою підвищення врожайності та якості врожаю є фаза цвітіння до осипання зав’язей включно.  Застосування гібереліну перед цвітінням у різних концентраціях призводить до подовження гребінців, що, здавалося, можна використовувати на сортах із щільною структурою пучків для їх розпушування. Але значне осипання квіток і зав'язі, що утворилися на здерев'янілих і плоскоструктурованих гребенях після застосування ГК, призводить до сильного зрідження кистей і втрати товарного вигляду. Застосування екзогенного гібереліну після відпадання яєчників також не має практичного сенсу. У цей час запліднені ягоди вже містять зачатки насіння, які продукують ендогенний гіберелін, а на партенокарпічних ягодах продихи вже закриті для проникнення екзогенного гібереліну. Навіть якщо продихи будуть відкриті, партенокарпические ягоди будуть значно відставати в розвитку від запліднених, що знову призведе до дисбалансу в структурі грона і зовні проявляється ознаки - «горошини».

Застосування гіберелінової кислоти в концентрації 100 мг/л підвищує врожайність гібридної форми з функціонально жіночим типом квітки Талісман (Кеша 1) на 10-20%. Але цей приріст врожаю втрачається через низьку транспортабельність і осипання ягід. Гібридна форма Талісман має слабку ступінь міцності прикріплення ягід до плодоніжок. Досить легкого струшування, щоб ягоди почали опадати. Існує пряма залежність між транспортабельністю сортів і особливостями анатомічної будови їх грона. Для тих, хто оброблений у фазі цвітіння, g.f. маючи функціонально жіночий тип квітки, утворюються безнасінні ягоди. При обробці у фазі після цвітіння гіберелін діє на партенокарпічні ягоди та збільшує їх розмір, при цьому насіння в них не утворюється. Запліднені ягоди тримаються на гребінці завдяки китиці на ніжці, яка в свою чергу прикріплюється до насіння в ягоді.  Якщо кісточок немає, то ягоди тримаються тільки кистю і сила утримання ягід на плодоніжці зменшується. На ступінь міцності впливають ще два фактори. Перший фактор – це маса ягід, другий – структура текстури. Чим більше маса і соковитіше м'якоть, тим менш міцне прикріплення ягід до плодоніжки і, відповідно, погіршується транспортабельність. І навпаки, чим менше маса ягід і м'ясистіше м'якоть, тим краще транспортабельність.  Звідси висновок, що ГК краще використовувати на сортах з більш щільною структурою м’якоті.

У контрольному варіанті (рис. 7) незапилені партенокарпічні ягоди чітко відрізнялися за розміром і масою від запліднених; кластери були розріджені та мали непривабливий вигляд, що призвело до зниження ціни реалізації. У всіх варіантах (рис. 8) із застосуванням гібереліну спостерігається збільшення партенокарпічних ягід і концентрація 100 мг/л призводить до незначної різниці між удобреними та партенокарпними ягодами. Ягоди в гронах практично не відрізняються за розміром і вагою; грона рівні та витончені, що забезпечує високу ціну продажу.   Незначне збільшення витрат становить 500 грн/га. за використання гібереліну непорівнянна з прибутком, отриманим від його використання, коливаючись від 80 тис. до 100 тис. грн/га. Незважаючи на те, що обробка після обпадання зав'язей (рис. 9) приносить значний дохід, вона недоцільна, оскільки отримуються дуже щільні грона, які в несприятливі роки сильно уражаються сірою гниллю. Особливо значний економічний ефект дає обробка в кінці цвітіння (рис. 10).

Таблиця 1
Плодоносність і продуктивність гібридної форми Талісман в Приазов'ї, Маріуполь, 2005-2006 рр.

Таблиця 2
Економічний ефект від використання гібереліну на г.ф. Талісман, 2006