Оценка климата для выращивания актинидии аргута в северо-восточной Польше

Анна Биник 2015 г —
Assesment of climatic conditions for Actinidia arguta cultivation in north-eastern Poland
Anna BIENIEK 1 , Ewa DRAGANSKA 1 , Viktoras PRANCKIETIS 2
1 University of Warmia and Mazury Prawocheńskiego 21, 10-720 Olsztyn, Poland E-mail: anna.bieniek@uwm.edu.pl
2 Aleksandras Stulginskis University Studentų 11, Akademija, Kaunas distr., Lithuania

Оценка климатических условий северо-восточной Польши для выращивания актинидии аргута

Перевод — Юрий Фисенко.

Сущность исследования

В исследовании анализируются влияние погодных условий на рост и плодоношение 5 сортов актинидии аргута, так называемого выносливого киви, в период с 2005 по 2014 гг в Экспериментальном Саду Университета Вармии и Мазура в Ольштине, северо-восточной Польши. Были исследованы следующие сорта: “Фигурная”, “Киевская гибридная”, “Киевская крупноплодная”, “Пурпуровая садовая” и “Сентябрьская”. Для каждого сорта выполнялись исследования урожайности и времени начала фенофаз: набухания почек, цветения, завязывания плодов, созревания плодов, и этапы роста растений. По фенофазам учитывались следующие показатели: среднедневная температура (°C), сумма активных температур (>5°C и >10°C) и количество осадков (мм). Наступление отдельных фенофаз у анализируемых сортов происходило в годы исследований почти в одно и то же время и продемонстрировало высокую вариабельность по годам. Наибольшая разница (в 4 недели) отмечалась в сроке созревания плодов актинидии аргута. Разница в наступлении других фаз достигала в среднем 2-х недель. В исследовании было использовано Моделирование данных, удовлетворяющее предположениям о вероятных сценариях изменения климата (GISS модель E) с целью получения информации о будущих климатических условиях, в которых будут выращиваться мини-киви в условиях Северо-Восточной Польши.
Было сгенерировано 300 вероятных сценариев погоды за год, с привлечением генератора погоды WGENK, что дало возможность промоделировать различные изменения погоды будущего. Сравнительные характеристики климатических индикаторов, определенных на основе данных за 2005-2014 гг и смоделированные данные свидетельствуют о том, что климатические условия Северо-Восточной Польши могут претерпевать существенные изменения, особенно в плане температуры. Весенние заморозки продолжают оставаться существенным фактором риска для возделывания актинидии аргута, в будущем они могут стать еще интенсивнее, а сроки их наступления — сместиться на гораздо более поздние даты, чем в настоящее время.
Ключевые слова: Актинидия аргута, фенофазы, атмосферные осадки, температура, урожайность.

Материалы и методы

Исследования проводились в 2005-2014 гг на 5 сортах мини-киви (Актинидия аргута, Актинидия пурпурная и их гибриды, полученные на Украине и выращенные в Экспериментальном Саду Университета Вармии и Мазури в Ольштине (Experimental Garden of the University of Warmia and Mazury in Olsztyn) в Северо-Восточной Польше (широта: 53°50ʹ N, 20°31ʹ E) В группу испытуемых сортов входили: “Фигурная”, “Киевская гибридная”, “Киевская крупноплодная”, “Пурпурна Садова” и  “Сентябрьская”.
В качестве опылителей для исследуемых сортов использовались пять лиан сорта “Вейки” .
Посадка однолетних растений была произведена осенью 1996 г в два ряда по схеме 1,5х2 м, в пяти повторностях, каждое растение представляло собой одну повторность.
Растения выращивались на металлических А-образных конструкциях 4-х метровой высоты. Почва — типичная супесь по всему профилю, классифицируемая как Haplic Cambisol (Eutric) в соответствии с WRB (2014).
Кислотность почвы находилась в диапазоне 6,2-6,8 (прим. — близко к нейтральной), при этом почва характеризовалась средним содержанием элементов питания. В годы эксперимента почву мульчировали 10-см слоем коры хвойных пород дерева. С начала и до конца эксперимента в 2014 г растениям не потребовалось ни удобрения, ни обработок от вредителей и болезней, ни дополнительного орошения. Детальные наблюдения за растениями каждого сорта проводились в течение всего вегетационного периода, с акцентом на урожайности и сроках наступления и продолжительности фенофаз:
1) Набухание почек;
2) Начало цветения;
3) Завязывание плодов;
4) Созревание плодов.
На основе этого определялись наиболее ранние, наиболее поздние и средние даты наступления фенофаз и продолжительность дней от одной фенофазы до другой:
Набухание почек — Начало цветения (1-2)
Начало цветения — Завязывание плодов (2-3)
Завязывание плодов — Созревание плодов (3-4)
Набухание почек — Созревание плодов (1-4)

Характеристики погодных условий за 2005-2014 гг снимались ежедневно с метеостанции Института Метеорологии и Водных Ресурсов в Ольштине.

Для актинидии аргуты были также определены: среднедневная температура, сумма активных температур (>5°C и >10°C) и сумма осадков (мм).
Для определения потенциальных изменений климата был привлечен Институт Космических исследований Годдарда (Goddard Institute for Space Studies) при этом была принята модель сценария Е для Центральной Европы. Данный сценарий предполагает повышение среднегодовой температуры воздуха до 2,8 °C, в летний период — до 2 °C, в зимний — до 3,2 °C, и увеличение среднегодовой суммы осадков на 10% при том же самом их уровне в летний период. Сценарий также предполагает удвоение концентрации СО2 в атмосфере (Kuchar, 2004; Christensen et al., 2007; Ruosteenoja et al., 2007).
Смоделированные данные, удовлетворяющие предположениям о принятом сценарии климатических изменений были использованы с целью получения информации о будущих климатических условиях при которых станет выращиваться актинидия аргута в Ольштине.
С помощью генератора погоды WGENK (Kuchar, 2004; 2005), 300 были смоделированы различные варианты погоды в годовых периодах, что дало возможность проанализировать возможные вариации будущих погодных условий.
В используемой модели, сгенерированные данные состоят из последовательностей дневных наблюдений за общим излучением, минимальной и максимальной температурой и осадками в соответствии с местными климатическими условиями для которых были сгенерированы данные. Данные обрабатывались на компьютере с помощью программы STATISTICA 7 (Hill, Levicki, 2005).

Среднегодовая температура воздуха в период исследований в 2005-2014 гг. была выше среднемноголетних данных и доходила до +8 °C. Весной 2007 и 2014 г в мае были сильные заморозки (−5.9°C и −7.9°C, соответственно), сильно повредившие молодые побеги, листья и цветочные почки, в результате чего урожая в эти годы не было. Редкие плоды были лишь на растениях сортов “Пурпурова Садова” и “Киевская гибридная”, это может объясняться тем что данные сорта — самые устойчивые к весенним заморозкам (Kawecki, Bieniek, 2008). Pranckietis и другие (2009) и Česonienė и другие (2013) обнаружили, что в климатических условиях Литвы основным критическим фактором выращивания актинидии аргута были околонулевые температуры в мае. По актинидии коломикта Česonienė и другие (2013) выявили, что сорта актинидии коломикта характеризовались широкой вариабельностью по устойчивости к поздневесенним заморозкам, равно как и интенсивностью восстановления, в зависимости от генотипа.

В условиях Северо-Восточной Польши фенофазы у анализируемых сортов как киви, так и мини-киви и их гибридов наступали почти в одно и то же время, хотя по годам эти даты сильно различались (Табл1). Набухание почек в среднем происходило в первые дни мая: у сортов “Фигурная”,  “Пурпуровая Садовая” и “Сентябрьская” — 3 мая, у сортов “Киевская гибридная” и “Киевская крупноплодная” — 4 мая.

Эти фенофазы происходили на месяц позже, чем на Украине. Скрипченко и Мороз (2002) продемонстрировали, что в условиях Украины актинидия аргута начинает вегетацию (сокодвижение) с 23 марта по 3 апреля. Набухание почек происходит почти на месяц раньше, чем на Северо-Востоке Польши, то есть 4-6 апреля, начало цветения наступает 3-6 июня, а начало созревания плодов — 28 августа — 4 сентября. Большие различия также наблюдались в отношении дат начала фенофаз на территории Польши. Марош (2009) представил данные для сортов Иссаи, Джамбо, Кенс Рэд согласно которым в условиях Центральной Польши самая ранняя дата начала распускания почек — 11 марта, в то время как в нашем эксперименте, самая ранняя дата наступления данной фенофазы — 24 апреля (Табл. 1). К сожалению, нет экспериментальных данных по сравнению одних и тех же сортов актинидии.

Таблица 1 Средние и крайние значения дат начала фенофаз изучаемых сортов актинидии аргута, выращенных в северо-западной Польше в 2005-2014 гг.

Наибольшая разница между крайними значениями дат начала фенофазы наблюдалось для фенофазы созревания плодов. Самое раннее созревание плодов пришлось на 14 сентября, тогда как самое позднее — на 4 недели позже, другие фенофазы различались не более, чем на 2 недели (Табл. 1).

Сходство дат начала фенофаз говорит о сходстве продолжительности отдельных периодов для всех анализируемых сортов (Табл. 2). Средняя продолжительность периода от начала вегетации до начала цветения составила 37-38 дней со стандартным отклонением в 10 и 8 дней соответственно. Наибольшая продолжительность данного периода составила 52 дня, наименьшая — 25-30 дней. Средняя продолжительность периода от начала цветения до начала завязывания плодов составила 27 дней с колебаниями в 5 дней.
Средняя продолжительность периода от начала вегетации до начала созревания плодов составила от 143 дней для сорта Сентябрьская до 149 дней для сорта Киевская крупноплодная. Наибольшая длительность данного периода была 162 дня для сорта Киевская крупноплодная в 2006 г, 158 дней — для сортов Фигурная, Пурпурна садова и Сентябрьская и 156 дней для сорта Киевская гибридная в 2005 г.
Согласно Марошу (2009) период роста актинидии аргута в условиях центральной Польши составляет до 198 дней, для актинидии коломикта — до 186 дней. На Украине число дней от начала вегетации до начала созревания плодов для актинидии коломикта — 144, аргута — 151, пурпуровой — 167, полигамы — 156 дней (Скрипченко, Мороз, 2002).
Величины средней температуры, суммы активных температур и осадков в отдельные фенофазы развития характеризовались малыми различиями, что привело к малой разнице в датах начала и продолжительности фенофаз актинидии аргута. Осадки сильно колебались по времени. Наибольшая вариабельность осадков отмечалась в первые два периода. От начала вегетации до начала цветения вариабельность достигала 53%, а в период от начала цветения до начала завязывания плодов — в среднем 65%.

Таблица 2 Наглядная статистика продолжительности фенофаз испытуемых сортов актинидии аргута выращиваемых в северо-западной Польше в 2005-2014 г.

SD — Стандартное отклонение, CV — коэффициент вариации

Таблица 3. Характеристики погодных условий (температура и осадки) в отдельные фазы развития испытуемых сортов актинидии аргута выращиваемых в северо-западной Польше в 2005-2014 г.

SD — Стандартное отклонение, CV — коэффициент вариации

Скрипченко и Мороз (2002) продемонстрировали, что каждый сорт актинидии аргута в условиях Украины имеет свой собственный сезонный ритм развития. Чесоньен и др (2013) анализируя сезонное развитие актинидии коломикта, обнаружили, что ритм роста и развития в течение вегетационного периода соответствует климатическим условиям Литвы.
Однако, исследование относительно климатических условий сортов актинидии аргута является крайне неадекватным. Скрипченко и Мороз (2002) охарактеризовали фенофазы нескольких видов актинидии аргута в условиях Украины на основе суммы активных температур. Исследователи зафиксировали сумму активных температур выше  +5°C от начала сокодвижения до начала цветения для актинидии аргута 543°C, для актинидии пурпуровой 524°C, для актинидии коломикта — всего лишь 377°C, а для актинидии полигама — 710°C. В период от начала вегетации до начала созревания плодов сумма активных температур была для актинидии коломикта 1350°C, для актинидии аргута 1809°C, для актинидии пурпуровой 1953°C и для актинидии полигама 1969°C.

В условиях эксперимента, проведенного в Ольштине, сумма эффективных температур в фенофазу от набухания почек до начала цветения у наблюдаемых сортов актинидии аргута составила в среднем 225°C, за весь период развития — 1618°C.
Плодоношение у анализируемых сортов актинидии аргута сильно варьировало. Средний урожай колебался от 0,62 до 8,8 кг на растение (табл. 4). Наибольший урожай (с наименьшим коэффициентом вариации в данном исследовании) был у сорта “Пурпурова Садова”. Наименьшая продуктивность с повышенным коэффициентом вариации (в среднем до 160%) был у сорта “Сентябрьская”. Настоящее исследование подтвердило стабильность урожая “Пурпуровой Садовой” и наименьший урожай и наименьшую подходимость сорта Сентябрьская для культивирования его в Северо-Восточной Польше (доложено А.Биник (2012)).

Не выявлено статистически достоверной связи между урожайностью актинидии аргута и температурными условиями, как и уровнем осадков в период исследований. Короткий период эксперимента, как и высокая вариабельность погодных условий от года к году с высокой вероятностью не позволили установить четкие взаимосвязи между переменными. Определение таковых является целью дальнейших исследований.

Таблица 4  Средний урожай (кг/растение) испытуемых сортов актинидии аргута выращиваемых в северо-восточной Польше в 2005-2014 гг.

Высокодифференцированные данные предоставляются по качеству урожая актинидии аргута. В соответствии с данными Латоши (2010) высокая разница в урожае обусловлена как генетическими факторами, так и условиями выращивания растений, то есть расстояния между растениями, структурой шпалер, методами обрезки.
На второй год после посадки растения могут дать первый умеренный урожай, а в пору полного плодоношения вступают на 5-7 год. Вышеупомянутый автор исследовал несколько сортов и генотипов мини-киви в Варшаве в 2007-2009 гг, получив наибольший урожай в последний год изучения — 3,59-6,91 кг на растение. Данные, представленные в литературе (Латоша, 2010; Биник, 2013) говорят о том, что лианы, выращиваемые на Т-образных опорах дают урожай в несколько раз выше, чем на А-образных опорах. В соответствии с данными Латоши (2010), растения, выращиваемые на Т-образных опорах меньше страдают от заморозков на почве, плоды более защищены от сильных ветров и солнечных ожогов, урожайность выше — 10-15т/га против 8-10 т/га с ряда.
Коссио и др (2015) указывают, что урожай с плантации на шпалерах Т-образной формы составляет по меньшей мере 15-20 т/га, а в Новой Зеландии рекордный урожай составил 30 т/га.
Полученные результаты требуют дальнейшего изучения и наблюдения, особенно в части изменений климата. Климатические изменения, наблюдаемые в условиях Польши касаются прежде всего температуры воздуха. Исследования демонстрируют увеличение среднегодовой температуры воздуха на 0,9 °C с явной тенденцией к росту в последние 12 лет двадцатого века и в начале 21 века (Сучески и другие, 2011). Эти тенденции касаются и температурных условий Северо-Восточной Польши. В период с 1966 по 2005 гг скорость роста среднегодовой температуры воздуха составляла в среднем 0.026°C в год (Сучески и другие, 2011). В 1966-1990 гг скорость роста среднегодовой температуры воздуха составляла в среднем 0.013°C в год, в то время как в период с 1991 по 2005 гг — 0,044°C в год (Жвейковски и другие, 2009). Увеличение температуры приводит в итоге к увеличению тепловых ресурсов площади (Жюссак и другие, 2010). В плане осадков не наблюдается явных тенденций от года к году, в то время как отношении уменьшения общей суммы осадков во время вегетационного периода такая тенденция есть (Жвейковски и другие, 2009; Сучески и другие, 2011).
Наблюдаемые и прогнозируемые изменения климата позволяют предположить существенные изменения климатических условий Северо-Восточной Польши. Смоделированные данные которые учитывают предположения сценария климатических изменений демонстрируют, что продолжительность вегетационного периода и периода активного роста растений могут увеличиться в среднем на 20 дней, стартуя на 2-3 недели раньше и заканчиваясь на 2 недели позже чем в 2005-2014 гг. , вследствие изменений условий тепла и осадков (Рис.1).
Так как предыдущие наблюдения продемонстрировали, что период от распускания почек до поспевания плодов актинидии аргута весьма близок к продолжительности периода активного роста растений, то и погодные условия, преобладающие в период активного роста растений считались репрезентативными для периода роста и развития растений актинидии аргута.
Рис. 1 Продолжительность периода вегетации (периода со среднедневной температурой > 5°C) и периода активного роста (периода со среднедневной температурой > 10°C) в северо-восточной Польше в 2005-2014 гг и определенный на основе смоделированных данных уровень СО2.

Сравнительные характеристики климатических индикаторов сформированных на основе данных лет эксперимента  и смоделированные данные показывают, что климатические условия Северо-Восточной Польши претерпевают весьма существенные изменения, особенно в плане тепловых ресурсов. Сумма активных температур выше 5°C в период роста актинидии аргута в 2005-2014 гг колебалась от 1454°C до 1839°C (в среднем 1617°C), в то время как в будущем эти колебания могут достигнуть от 1720°C до 2175°C, что соответствует величинам отмеченным в настоящее время Скрипченко и Мороз (2002) на Украине. Вариабельность осадков в будущем может увеличиться по сравнению с текущими данными. В соответствии со смоделированными данными, наименьшее количество осадков в данный период приближалось лишь к 175 мм. Весенние заморозки продолжат оставаться элементом риска при выращивании актинидии аргута и их влияние в будущем может даже возрасти, так как согласно прогнозу, поздневесенние заморозки могут стать еще интенсивнее и наступать гораздо позднее, чем в настоящее время (Табл. 5).

Таблица 5. Выбранные климатические характеристики периода активного роста растений (период со среднедневной температурой >10°C) в Северо-Восточной Польше в 2005–2014 и определенный на основе данных сгенерированных для условий с концентрацией 2 × CO2

Рассмотрение влияния климатических условий на урожайность и качество плодов приобретёт особую важность так как обусловит соответствующую регионализацию выращивания и выбор сортов, адаптированных к разнообразным условиям окружающей среды северо-восточных производственных площадей Европы.

Выводы

1. Согласно ежегодным наблюдениям фенофаз актинидии аргута, в вегетационные периоды 2005-2014 гг в условиях северо-восточной Польши, набухание почек наступает 24 апреля — 10 мая; начало фазы цветения — 4-18 июня; завязывание плодов — 27 июня — 13 июля, созревание плодов — 14 сентября — 10 октября. Наибольшая разница (4 недели) между крайними датами отмечалась для фазы созревания плодов актинидии аргута. Средняя разница между крайними датами наступления других фаз составляла 2 недели. Сорт “Киевская крупноплодная” явно отличался от других и вышеупомянутые фенофазы у него наступали раньше, чем у всех остальных сортов.
2. Средний урожай изучаемых сортов актинидии аргута в 2005-2014 гг. колебался от 0,62 кг на растение для сорта “Сентябрьская” до 8,8 кг на растение для сорта “Пурпуровая садовая”, который также характеризовался и наиболее стабильной урожайностью за весь период исследований.
3. Сумма активных температур в фенофазы роста и развития актинидии аргута колебалась от 1454°C до 1839°C, в то время как в будущем их размах может достичь от 1720°C до 2175°C что соответствует таковому в настоящее время на Украине. Прогнозируемые заморозки могут стать более интенсивными и наступать позже, чем это было в прошлом, что является существенным элементом риска при выращивании сортов актинидии аргута в северо-восточной Польши.

Получено 10 05 2016 Принято 04 07 2016.