Влияние изменений климата на проявление стресс-факторов зимне-весеннего периода для абрикоса в прикубанской зоне краснодарского края*

Полный текст

По данным Всемирной метеорологической организации, последнее пятилетие стало самым теплым за весь период инструментальных наблюдений, то есть с середины XIX в., а средняя глобальная приземная температура воздуха в 2016 г. достигла максимального значения [1]. Современный рост среднегодовых температур (1976-2016 гг.) на территории России за 10 лет составил 0,45°С, а на Европейской части России – 0,54°С, что существенно опережает глобальные величины роста (0,17°С за 10 лет) [2].

Влиянию глобальных изменений климата на сельское хозяйство России посвящено большое количество научных публикаций, основная часть которых обобщена в коллективной монографии 2012 г. [3], последние данные приведены в работе [4]. Как правило, большое внимание уделяется построению сценариев изменения валового сбора зерновых культур как основы питания большинства населения Мира и не рассмотрены последствия изменения климата на продуктивность многолетних плодовых культур. Изменение встречаемости и частоты весенних заморозков – один из важнейших факторов снижения урожайности многих плодовых культур, в том числе и абрикоса [5-10].

 

Табл. 1. Характеристика проявления стресс-факторов зимне-весеннего периода для сорта абрикоса Краснощекий в Прикубанской зоне Краснодарского края (метеостанция Краснодара), 1985-2000 гг.

Месяц и декада	Фаза развития	Типичные лимиты	Фактичес- кие годы проявления	Фактичес- кая мини- мальная тем- пература, °С
Январь I      Органичес-            -25 Январь II    кий и вынуж        -24 денный покой Январь III    Вынужден-           -24             1988            -26,5 Февраль I   ный покой              -22             1991            -23,5 Февраль II   Набухание           -20             1991            -21,6 цветковых                                1994            -20,5 почек                                       1985            -17,1 Февраль III                               -16 1986            -21,2   Март I        Распускание           -13             1985            -26,5 цветковых                                1986            -25,6 Март II       почек                     -10             1985            -18,7   Март III      Появление              -8                 0 Апрель I     лепестков               -6                 0 Апрель II                                   -3 Цветение Апрель III                                  -3   Итого лет                                                      5   Примечание. Вероятность – 31,3 %.

 

Целью настоящей работы был анализ многолетних изменений риска повреждения абрикоса весенними заморозками на территории Краснодарского края, обладающего наибольшим потенциалом в России для возделывания этой плодовой культуры [11].

Методика. Изучали действие стресс-факторов на два сорта абрикоса – Краснощекий (районированный, средней зимостойкости) и Нью-Джерси (пониженной зимостойкости), а также сортоформу Жердель 1-22 (повышенной зимостойкости). Оценивали влияние весенних заморозков на повреждение цветковых почек, цветков, лепестков, а также на общую продуктивность культуры. Исследования проводили методами полевого обследования насаждений – основных массивов абрикоса всей Прикубанской зоны Северного Кавказа с 1985 по 2017 г.

При анализе использовали метеорологические данные о минимальной температуре воздуха, полученные на метеостанциях Краснодара и Усть-Лабинска (центральная часть Прикубанской зоны), метеостанции Крымска (Западные предгорья), метеостанции Лабинска (Восточные предгорья).

 

Табл. 2. Характеристика проявления стресс-факторов зимне-весеннего периода для сорта абрикоса Краснощекий в Прикубанской зоне Краснодарского края (метеостанция Краснодара), 2001-2017 гг.

Месяц и декада	Фаза развития	Типичные лимиты	Фактичес- кие годы проявления	Фактическая минимальная температура, °С
Январь I     Органичес-          -25              2002            -24,6 Январь II    кий и вынуж-       -24 денный покой Январь III    Вынужден-        -24              2005           -27,7 Февраль I   ный покой           -22   Февраль II   Набухание         -20 цветковых почек Февраль III                             -16              2007            -17,5     Март I        Распускание        -13 цветковых Март II       почек                   -10   Март III     Появление            -8 Апрель I     лепестков             -6 Апрель II                                 -3               2004            -5,6 Цветение Апрель III                               -3               2009             -3,3 Итого лет                                                     5   Примечание. Вероятность – 29,4 %.

 

 

Табл. 3. Вероятностная характеристика проявления стресс-факторов на сортах абрикоса различной зимостойкости в условиях изменения климата за 1985-2000 и 2001-2017 гг. в различных точках Краснодарского края

Сорт	1985-2000 гг.		2001-2017 гг.
Краснощекий (районированный, средняя зимостойкость)	31,3	Краснодар		29,4
	50,0	Крымск		29,4
	31,3	Усть-Лабинск		64,7
	50,0	Лабинск		52,9
Жердель 1-22 (повышенная зимостойкость)	31,3	Краснодар		17,6
	31,3	Крымск		35,3
	43,8	Усть-Лабинск		41,2
	56,3	Лабинск		47,1
Нью-Джерси (пониженная зимостойкость)	37,5	Краснодар		29,4
	43,8	Крымск		70,5
	43,8	Усть-Лабинск		76,5
	62,5	Лабинск		64,7

 

Результаты и обсуждение. Проявление стрессфакторов зимне-весеннего периода изучали с учетом флуктуации климата по двум периодам – 1985-2000 и 2001-2017 гг. Материалы исследований по сорту Краснощекий представлены в табл. 1, 2 и на рис. Такой же анализ выполнен по сорту Нью-Джерси и сортоформе  Жердель 1-22. Проанализированы вероятности проявления минимумов низких температур, снижающих  урожай сортов абрикоса в разных точках Краснодарского края за эти периоды (табл.3).

Для сорта Краснощекий установлено, что в 2001-2017 гг. изменилась очередность проявления стресс-фактора с фазы набухания и распускания цветковых почек на фазы органического и вынужденного покоя (рис.). Число лет с губительными низкими температурами в фазы органического и вынужденного покоя в 1985-2000 гг. было равно нулю, а в 2001-2017 гг. – двум. Во второй период в фазы набухания и распускания цветковых почек (февраль-март) опасные для урожая низкие температурные стресс-факторы не отмечены, а их проявление в фазе цветения осталось неизменным. В целом условия Краснодара улучшились для выращивания абрикоса. Если раньше негативное действие низкой температуры наблюдали в 37,5% лет, то в 2001-2017 гг. – только в 17,6%.

В Крымске и Усть-Лабинске в первый период низкие температуры отмечены в фазы набухания, распускания цветков и цветения абрикоса сорта Краснощекий, во втором периоде (особенно к 2017 г.) они переместились в основном в фазу органического покоя. Причем низкие температуры в отдельные годы достигали -29°С (2002 г.) и даже -31°С (вызывали даже гибель древесины). Таких температур в первый период здесь ранее не было. В целом условия в Крымске и Усть-Лабинске стали менее приемлемыми для выращивания абрикоса.

В Лабинске вероятность низкотемпературных стрессов в фазы органического покоя, набухания и распускания цветковых почек осталась прежней, а в фазе цветения стала почти в 2 раза реже. Сила их действия уменьшилась. В целом, по данным метеостанции Лабинска, вероятность гибели цветковых почек снизилась со 100 до 73%. Выращивание абрикоса может быть успешным на возвышенных (более 600 м над уровнем моря) элементах рельефа – микрозонах, например, в станице Каладжинская Лабинского района, станицах Передовая, Удобная, Спокойная Отрадненского района.

По данным табл. 4, в 1985-2000 гг. сорт Краснощекий занял первое место по устойчивости к низким температурам во всех четырех точках исследования, сорт Жердель 1-22 – второе, за исключением УстьЛабинска, где он уступил сорту Нью-Джерси (причину предстоит выяснить), а сорт Нью-Джерси оказался самым неустойчивым. Лучшие условия для сортов Краснощекий и Жердель 1-22 оказались в Крымске, худшие – в Лабинске. Для сорта Нью-Джерси лучшие условия – в Краснодаре, худшие – в Лабинске.

Для сорта Краснощекий в Краснодаре в 2001-2017 гг. изменилась очередность наступления стресса. Так, сорт Жердель 1-22 был лучшим по устойчивости во всех точках, затем следует сорт Краснощекий и на третьем месте – Нью-Джерси, как и в первый период. Однако для Нью-Джерси самый сильный стресс оказался в Усть-Лабинске (как и для сорта Краснощекий), но не в Лабинске.

 

Табл. 4. Смена рангов вероятности проявления минимумов низких температур, снижающих урожай сортов абрикоса в разных точках Краснодарского края в разные многолетние периоды (в условиях изменения климата)

Сорт	Краснодар		Крымск		Усть-Лабинск			Лабинск
	вероятность	ранг	вероятность	ранг	вероятность		ранг	вероятность	ранг
1985-2000 гг.
Краснощекий	31,3	1	20,3	1	31,3		1	50	1
Жердель 1-22	31,3	2	31,1	2	48,8		3	56,3	2
Нью-Джерси	37,5	3	43,8	3	43,8		2	62,5	3
2001-2017 гг.
Краснощекий	17,6	1	41,2	2	64,7		2	52,9	2
Жердель 1-22	29,4	2	35,3	1	41,2		1	47,1	1
Нью-Джерси	29,4	2	70,5	3	76,5		3	64,7	3

 

Таким образом, обнаружена смена рангов вероятности проявления минимумов низких температур в двух многолетних периодах (1985-2000 и 2001-2017 гг.), или типичный феномен взаимодействия генотип – среда. Установлен механизм этого взаимодействия – различия по морозостойкости фаз онтогенеза у каждого изучаемого сорта абрикоса (разные метаболические пути и их конечные продукты, детерминирующие морозостойкость каждой фазы.

Смена рангов от первого ко второму периоду происходит для сортов Краснощекий и Жердель 1-22 практически одинаково во всех географических точках, что свидетельствует об очень слабом вкладе экологических различий между географическими точками в феномен взаимодействия генотип – среда. Сорт Нью-Джерси оказался самым неустойчивым во всех точках (за исключением Усть-Лабинска в первый период).

Обнаружен надежный путь селекционного повышения морозостойкости абрикоса: в селекционном фитотроне необходимо оценивать устойчивость к морозам и заморозкам каждой фазы онтогенеза у разных сортов и затем, путем последующих скрещиваний закреплять максимально устойчивые фазы в принципиально новом будущем сорте.

Сорта абрикоса различаются гомеостазом морозостойкости. Так, сорт Краснощекий в оба периода имеет различия по вероятности проявления минимумов низких температур – 29,7 и 35,3; сорт Жердель 1-22 – 25,2 и 29,5; сорт Нью-Джерси – 25.0 и 41,1. Самая гомеостатичная морозостойкость выявлена у сорта Жердель 1-22. Природу различий по гомеостатичности морозостойкости предстоит выяснить.

В результате исследований достигнуто более полное понимание природы взаимодействия генотип – среда у многолетних плодовых культур для возможного управления его эффектами с помощью как генетикоселекционных инновационных технологий, так и агротехнологий, что позволит усилить стабильность отрасли садоводства.

Об авторах

И. А. Драгавцева

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия"

Email: savin_iyu@esoil.ru

доктор сельскохозяйственных наук

Россия, 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

А. С. Моренц

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия"

Email: savin_iyu@esoil.ru

аспирант

Россия, 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

И. Ю. Савин

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Почвенный институт имени В.В. Докучаева"; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: savin_iyu@esoil.ru

член-корреспондент РАН

Россия, 119017, г. Москва, Пыжевский пер., д.7; 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

А. П. Кузнецова

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия"

Email: savin_iyu@esoil.ru

кандидат биологических наук

Россия, 350901, г. Краснодар, ул. 40 лет Победы, 39

Список литературы

Дополнительные файлы