Структурирование ампелографической коллекции по фенотипическим характеристикам и сравнение реакции сортов винограда на изменение климата

Современные изменения климата ставят задачу адаптации виноградарства к новому природно-ресурсному потенциалу регионов. Необходимым  условием для этого являются оценка и анализ современных тенденций  изменения агробиологических характеристик контрастных  групп сортов.  Целью исследования было выделение однородных групп сортов  ампелографической коллекции  и сравнение скоростей реакции  их агробиологических показателей на климатические изменения.  Материалом  для исследования послужили  наблюдения  за 21 агробиологическим показателем 109 сортов  винограда Донской ампелографической коллекции  им. Я.И. Потапенко (г. Новочеркасск)  с периодом наблюдения  от 10 до 36 лет в 1981–2017 гг. В выборку вошли сорта Vitis vinifera L. и межвидовые гибриды V. vinifera L. × V. labrusca L., V. vinifera L. × V. amurensis Rupr., V. vinifera L. c несколькими американскими видами.  Методами анализа  главных компонент  (PCA) и дисперсионного анализа  (ANOVA) выделены  однородные группы признаков и сортов. Рассчитаны тренды агробиологических показателей сортов  и групп сортов. Метод PCA позволил выявить, что главным дифференцирующим фактором  изученного  фрагмента  ампелографической коллекции  является крупность грозди, вторым – урожайность, третьим – срок созревания. Значения факторов контрастны у сортов разного  направления использования и таксономического происхождения, что подтвердил метод ANOVA. Группы гибридов  V. vinifera × V. labrusca и V. vinifera × V. amurensis достоверно не отличаются друг от друга по большинству показателей, превосходя сорта V. vinifera по количеству элементов продуктивности,  зимостойкости и урожайности. Комплексные гибриды с американскими видами занимают по этим признакам промежуточное положение,  однако превышают все группы по массе грозди. У всех групп сортов  наблюдались  тренды к сокращению  продукционного периода, увеличению массы грозди и урожайности, росту сахаристости и уменьшению кислотности. Выделяются гибриды V. vinifera × V. labrusca наибольшей скоростью  сокращения продолжительности активного  роста, снижением доли плодоносных  побегов и увеличением массы грозди. Бóльшая скорость сокращения продукционного периода и уменьшение кислотности отмечены у более поздних сортов. Регрессионный анализ показал, что ускорение созревания винограда происходит в значительной степени из-за роста температур.

1. Choudhury A., Jones J. Crop yield prediction using time series models. J. Economics Econ. Educ. Res. 2014;15(3):53-67.

2. Cleland E.E., Chuine I., Menzel A., Mooney H.A., Schwartz M.D. Shifting plant phenology in response to global change. Trends Ecol. Evol. 2007;22:357-365.

3. Code des caracteres descriptifs des varietes et especes de Vitis. Paris, 1983.

4. Cunha J., Teixeira Santos M., Carneiro L.C., Fevereiro P., Eiras-Dias J.E. Portuguese traditional grapevine cultivars and wild vines (Vitis vinifera L.) share morphological and genetic traits. Genet. Resour. Crop Evol. 2009;56:975-989. DOI 10.1007/s10722-009-9416-4.

5. Davitaya F.F. Study of the Climates of Vine in the USSR and Grounds of their Practical Application. Moscow; Leningrad, 1952. (in Russian)

6. Delrot S., Girollet N., Garcia V. et al. Investigating grapevine × environment interactions: data integration is the corner stone! In: INTEGRAPE 2019. Data Integration as a key step for future grapevine: Book of Abstracts. Chania, Greece, 25–28 March, 2019;17. Available at: http://www.integrape.eu/images/pdf/CA17111-integrape2019.pdf

7. Eliseeva I.I., Kuryshevа S.V., Kosteeva T.V., Pantina I.V., Mikhaylov B.A., Neradovskaya Yu.V., Stroe G.G., Bartels K., Rybkina L.R. Econometrics. Moscow, 2007. (in Russian)

8. Hausmann L., Maul E., Ganesch A., Kecke S., Töpfer R. The Vitis International Variety Catalogue and the European Vitis Database. In: INTEGRAPE 2019. Data Integration as a key step for future grapevine: Book of Abstracts. Chania, Greece, 25–28 March, 2019;9. Available at: http://www.integrape.eu/images/pdf/CA17111-integrape2019.pdf

9. Iler A.M., Inouye D.W., Schmidt N.M., Høye T.T. Detrending phenological time series improves climate–phenology analyses and reveals evidence of plasticity. Ecology. 2017;98(3):647-655.

10. Jones G. Climate, grapes, and wine: structure and suitability in a changing climate. Acta Hortic. 2012;931:19-28. DOI 10.17660/ActaHortic.2012.931.1.

11. Kelchevskaya L.S. Methods of Processing of Observations in Agroclimatology. Leningrad, 1971. (in Russian)

12. Lamine M., Zemni H., Ziadi S., Chabaane A., Melki I., Mejr S., Zoghlami N. Multivariate analysis and clustering reveal high morphological diversity in Tunisian autochthonous grapes (Vitis vinifera): insights into characterization, conservation and commercialization. OENO One. 2014;48(2):111-122. DOI 10.20870/oeno-one.2014.48.2.1565.

13. Lazarevsky M.A. Role of Heat in the Life of the European Vine. Rostov-on-Don, 1961. (in Russian)

14. Lazarevsky M.A. The Study of Grape Varieties. Rostov-on-Don, 1963. (in Russian)

15. Leão P., Cruz C., Motoike S. Genetic diversity of table grape based on morphoagronomic traits. Sci. Agric. 2011;68(1):42-49. DOI 10.1590/S0103-90162011000100007.

16. Leeuwen C., Friant Ph., Chone X., Tregoat O., Koundouras S., Dubourdieu D. Influence of climate, soil and cultivar on terroir. Am. J. Enol. Vitic. 2004;55(3):207-217.

17. Molitor D., Junl J., Evers D., Hoffmann L., Beyer M. A high-resolution cumulative degree day-based model to simulate phonological development of grapevine. Am. J. Enol. Vitic. 2014;65(1):72-80.

18. Naumova L.G., Novikova L.Y. Duration trends in grape varieties of the vegetation collection of Potapenko All-Russia Research Institute of Viticulture and Winemaking. Vinodelie i Vinogradarstvo = Winemaking and Viticulture. 2013;6:48-53. (in Russian)

19. Naumova L.G., Novikova L.Y. Using the method of successive differences for creating an agrometeorological regression model of long-term data. Plodovodstvo i Yagodovodstvo Rossii = Pomiculture and Small Fruit Culture in Russia. 2018;55:133-137. DOI 10.31676/2073-4948-2018-55-133-137. (in Russian)

20. Negrul A.M. Essay of the Grape Family and its Main Species with their Brief Economic Characterization. In: Ampelography of the USSR. Vol. 1. Moscow, 1946;45-133. (in Russian)

21. Nosulchak V.A. Varietal Composition of Vineyards of the USSR. Krasnodar, 2015. (in Russian)

22. Novikova L.Y., Naumova L.G. Trends of changes in sugar content and acidity of grape varieties from the collection of the Potapenko All-Russia Research Institute of Viticulture and Winemaking. Vinodelie i Vinogradarstvo = Wine-making and Viticulture. 2013;6:54-57. (in Russian)

23. Novikova L.Y., Naumova L.G. Analysis of economically valuable characters of grape varieties of different origin from the Potapenko All-Russia Research Institute of Viticulture and Winemaking under climate change conditions. Nauchnye trudy SKFNTsSVV = Proceedings of the North Caucasian Research Institute of Horticulture and Viticulture. 2018;19:113-119. DOI 10.30679/2587-9847-2018-19-113-119. (in Russian)

24. Quenol H., Grosset M., Barbeau G., van Leeuwen K., Hofmann M., Foss Ch., Irimia L., Rochard J., Boulanger J.-Ph., Tissot C., Miranda C. Adaptation of viticulture to climate change: high resolution observation of adaptation scenario for viticulture. Bull. de l’OIV. 2014;1001-1002-1003(87):385-406.

25. Richardson A.D., Anderson R.S., Arain M.A. Terrestrial biosphere models need better representation of vegetation phenology: results from the North American Carbon Program Site Synthesis. Glob. Change Biol. 2012;18:566-584. DOI 10.1111/j.1365-2486.2011.02562.x.

26. Santibáñez F., Sierra H., Santibanez P. Degree day model of table grape (Vitis vinifera L.) phenology in Mediterranean temperate climates. Int. J. Sci. Environ. Technol. 2014;3(1):10-22.

27. Sirotenko O.D. Fundamentals of Agricultural Meteorology. Vol. 2, Book 1: Mathematical Models in Agrometeorology. Obninsk, 2012. (in Russian)

28. Troshin L.P. Ampelography and Grape Breeding. Krasnodar, 1999. (in Russian)

29. Vršič S., Vodovnik T. Reactions of grape varieties to climate changes in North East Slovenia. Plant Soil Environ. 2012;58(1):34-41.

30. Wenjiao S., Fulu T., Zhao Z. A review on statistical models for identifying climate contributions to crop yields. J. Geogr. Sci. 2013;23(3):567-576.

31. Zarmaev A.A., Borisenko M.N. Grape Breeding, Genetics and Ampelography. From theory to practice. Simferopol, 2018. (in Russian)