Russian Federation
The purpose of the study is to analyze the patterns of long-term and seasonal dynamics of the content of sugars and titratable acids in grapes using the example of the Don aboriginal variety Varyushkin. The study was carried out on the Don ampelographic collection named after Ya.I. Potapenko (Novocherkassk, Rostov Region) in 2006–2021. The sugar content and titratable acidity of the berries were determined; analyzes were made 2–4 times per season. The study was carried out using methods generally accepted in viticulture and GOSTs. Trends and agro-climatic dependencies were assessed by methods of correlation and regression analysis. In recent decades, in the Lower Don Region, there has been an increase in temperatures, a decrease in precipitation and a hydrothermal coefficient (HTC). On average, over 16 years of study during the period of technological maturity, the sugar content of berries in the Varyushkin variety was 22.0 g/100 cm3 (variation coefficient 6.6 %), titratable acidity – 7.7 g/dm3 (variation coefficient 15.3 %). Conditions of grapes at the stage of technical maturity did not have significant trends. The main agro-climatic factor of conditions turned out to be HTC for the period with temperatures above 5 °C (HTC5), with a decrease in HTC5 per unit, sugar content increased by 4.5 g/100 cm3, and acidity decreased by 3.7 g/dm3. An analysis of seasonal dynamics revealed that, on average, the growth rate of sugar content was 0.080 g/100 cm3/day, and the rate of acidity decrease was 0.043 g/dm3/day. The growth rate of sugar content increased in years with a shorter period from the beginning of ripening to full maturity of the berries. Climate change is still neutral for grape conditions.
grapes, ampelographic collection, native Don variety, sugar content of berry juice, titratable acidity, correlation analysis, regression analysis, agrometeorological dependence, seasonal dynamics
Введение. Вкус винограда и вина определяется сложным комплексом метаболитов, в котором смесь сахаров, кислот и летучих веществ играет первостепенную роль, определяя потребительские предпочтения [1, 2]. Концентрации сахаров и кислот определяются генотипом, эколого-географическими, почвенными условиями, агротехникой и фазой развития винограда. Важнейшими агроклиматическими характеристиками терруара являются: число часов солнечного сияния, сумма активных температур, температура самого теплого месяца, отношение сумм осадков к суммам температур, влажность воздуха и почвы, экспозиция склонов [3–5]. Содержание сахаров увеличивается, а кислот снижается с возрастанием температуры сезона и снижением количества осадков [6, 7]. Каждое возрастание суммы активных температур на 200 °С увеличивает сахаристость винограда примерно на 1 % [6]. Высокая температура воздуха негативно сказывается на накоплении сахаров. С возрастанием суточной амплитуды температуры интенсивность накопления сахаров возрастает и период созревания сокращается. Существенное влияние оказывает агротехника: обработка почвы, удобрение, орошение, тип подвоя, чеканка [8–10].
Исследование закономерностей сезонной динамики сахаров и кислот имеет практическое значение [5, 11]. Кривые накопления сахаров имеют S-образный вид, с резким началом роста, немного опережающим начало созревания ягод, 10-дневным периодом интенсивного роста, затем выход на плато. В начале созревания скорость накопления сахара достигает максимума 5–6 промилле глюкозы в день, общая кислотность ежедневно уменьшается на 0,9–1,7 промилле винной кислоты [6].
Глобальное потепление и дестабилизация климата оказались существенным фактором виноградарства последних десятилетий [1, 12–16]. Понимание особенностей сопряженности динамики сезонных температур, осадков с сахаристостью и кислотностью ягод имеет решающее значение для формирования актуального сортимента, агротехнических приемов, для адаптации виноградарства к современным климатическим и социально-экономическим вызовам [11, 17].
Цель исследования – анализ закономерностей многолетней и сезонной динамики содержания сахаров и титруемых кислот в ягодах винограда на примере донского аборигенного сорта Варюшкин.
Объекты и методы. В 2006–2021 гг. на «Донской ампелографической коллекции им. Я.И. Потапенко» (Новочеркасск, Ростовская обл., 47°25′N 40°03′E) провели изучение динамики сахаронакопления и определение титруемых кислот у сорта винограда Варюшкин. Коллекционный участок находится на правом берегу Дона (высота 80–100 м над уровнем моря), на степном придонском плато. По климатическим условиям Ростовская область относится к зоне недостаточного увлажнения при очень высокой летней инсоляции и испарении (гидротермический коэффициент (ГТК) – 0,7–0,8), лето жаркое, сухое. Влажность воздуха в среднем за год составляет 68–75 %, бывают бездождливые периоды до 2 месяцев. Кусты привиты на подвое Кобер 5ББ, возделываются в укрывной, неполивной культуре, схема посадки 3 × 1,5 м. Изучение проводили с использованием общепринятых в виноградарстве методик и ГОСТов [18–20].
Сорт Варюшкин – технический аборигенный донской сорт, среднего срока созревания, относится к группе сортов Vitisvinifera L. Occidentalis Negr., включен в Реестр сортов, допущенных к использованию с 1959 года. Определение кондиций проводили 2–4 раза за сезон. Это позволило оценить сезонную скорость накопления сахаров и снижения титруемых кислот. Использованы данные метеопоста ВНИИВиВ – филиала ФГБНУ ФРАНЦ. Проведен корреляционный и регрессионный анализ в пакете Statistica 13.3.
Результаты и их обсуждение
Многолетняя динамика кондиций урожая. В последние десятилетия (в период 1990–2021 гг.) в Нижнем Придонье наблюдался рост температур и снижение осадков. Тренд сумм активных температур выше 10 °С составил 18,6 °С/год (уровень значимости р < 0,001), снижения осадков за период активной вегетации – 5,1 мм/год (р = 0,003), ГТК снижался на 0,019 ед/год (р = 0,001).
В среднем за 16 лет изучения в период технологической зрелости сахаристость сока ягод у сорта Варюшкин составила 22,0 г/100 см3, минимальное значение – 19,8 г/100 см3 (2021 г.), максимальное – 24,2 г/100 см3 (2007 г.) (рис. 1). Коэффициент вариации составил 6,6 %. Кислотность в среднем составила 7,7 г/дм3 (от 5,4 г/дм3 в 2019 г. до 9,9 г/дм3 в 2020 г.), коэффициент вариации выше – 15,3 %. В 2006–2021 гг. не наблюдалось достоверных изменений сахаристости и кислотности (тренд сахаристости составил 0,07 (г/100 см3)/год, р = 0,417, кислотности 0,05 (г/дм3)/год, р = 0,462). Наши предыдущие исследования (на примере 23 сортов различного происхождения) показали рост сахаристости и снижение кислотности в 1995–2012 гг. [7].
а б
Рис. 1. Динамика сахаристости (а) и титруемой кислотности (б) сока ягод
у сорта винограда Варюшкин на Донской ампелографической коллекции
в период технологической зрелости
Корреляционный анализ показал, что связи сахаристости и кислотности с агрометеорологическими показателями были слабыми или средней силы. Друг с другом показатели не коррелировали (r = –0,13; p = 0,620). Сахаристость имела максимальную зависимость от ГТК5 (гидротермического коэффициента за период с температурами выше 5 °С, r = –0,67; p = 0,004). Кислотность была связана с ГТК5 слабо – r = 0,28 (p = 0,291). Анализ графика зависимости кислотности от ГТК5 показывает, что в 2020 г. кислотность была выше, чем в другие годы, при низком ГТК5 и достаточно высокой сахаристости (рис. 2). То есть, возможно, был некий посторонний фактор, завысивший кислотность в 2020 г. Без 2020 г. корреляция ГТК5 с сахаристостью r = –0,65 (р = 0,017), с кислотностью r = 0,66 (p = 0,008).
а б
Рис. 2. Зависимость сахаристости (а) и титруемой кислотности (б) от ГТК5
(линии регрессии построены без 2020 г.)
ГТК5 уменьшался в последние десятилетия (1990–2021 гг.) со скоростью 0,019 ед/год (р = 0,001). Регрессионные зависимости кондиций от ГТК5 (без 2020 г.) показывают, что при снижении ГТК5 на единицу сахаристость повысится на 4,5 г/100 см3, а кислотность снизится на 3,7 г/дм3.
Наши предыдущие исследования показали [7], что в среднем по коллекции кондиции зависят от условий тепловлагообеспеченности периода с температурами выше 15 °С. Адаптированный к локальным условиям сорт винограда Варюшкин показал способность использовать более продолжительный период и более обширный интервал температур.
Сезонная динамика кондиций. Варюшкин – сорт среднего срока созревания, со средней продолжительностью продукционного периода (начало распускания почек – полная зрелость ягод) 140 сут. В период изучения начало созревания ягод в среднем приходилось на 29 июля, полная зрелость – на 14 сентября, т. е. продолжительность созревания в среднем составила 47 сут. Измерение кондиций проводили через 30 дней после начала созревания и до полной зрелости ягод 2–4 раза за сезон. Динамика сахаристости в годы исследования показана на рисунке 3, а, кислотности – на рисунке 3, б.
а б
Рис. 3. Динамика накопления сахаров (а) и кислот (б) в годы исследования
Скорость роста сахаристости варьировала в годы исследования от 0,025 до 0,80 г/100 см3/сут; снижения кислотности – от 0,02 до 0,50 (г/дм3)/сут, но из-за малого количества измерений скорости в основном недостоверны. Между скоростями изменения сахаристости и кислотности наблюдалась отрицательная корреляция r = –0,68 (р = 0,004), в годы с большей скоростью нарастания сахаристости быстрее убывала кислотность. Объединив данные, получили, что в среднем по годам скорость роста сахаристости составила 0,080 (г/100 см3)/сут (р = 0,047), снижения кислотности – 0,043 (г/дм3)/сут (р = 0,037) (рис. 4).
а б
Рис. 4. Объединенные данные динамики сахаристости (а)
и кислотности (б) за 16 лет исследования
Скорость роста сахаристости увеличивалась в годы с более коротким периодом от начала созревания до полной зрелости ягод, r = –0,51 (р = 0,044), кислотность при этом показала тенденцию к более медленному снижению, r = 0,37 (р = 0,154).
Заключение. В условиях Нижнего Придонья в последние десятилетия наблюдается рост суммы активных температур, снижение осадков и ГТК. Эти изменения пока нейтральны для кондиций винограда. В 2006–2021 гг. у аборигенного донского сорта винограда Варюшкин не отмечено достоверного изменения сахаристости и титруемой кислотности ягод. Регрессионный анализ показал, что снижение ГТК способствует росту сахаристости и снижению кислотности. Анализ сезонной динамики выявил, что в среднем скорость роста сахаристости составила 0,080 (г/100 см3)/сут, снижения кислотности – 0,043 (г/дм3)/сут. Скорость роста сахаристости увеличивалась в годы с более коротким периодом от начала созревания до полной зрелости ягод.
1. Mira de Orduña R. Climate change associated effects on grape and wine quality and production // Food Res. Int. 2010. 43. P. 1844–1855. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodres.2010.05.001.
2. Characterization of sugars and organic acids in commercial varieties of table grapes / P. Muñoz-Robredo [et al.] // Chilean journal of agricultural research. 2011. 71 (3). 452–458.
3. Studennikova N.L., Kotolovec' Z.V. Izuchenie uvologicheskih i agrobiologicheskih pokazateley sorta vinograda Kokur belyy na razlichnyh podvoyah dlya provedeniya klonovoy selekcii // Magarach. Vinogradarstvo i vinodelie. 2019. № 21 (2). S. 105–108. DOI:https://doi.org/10.35547/IM.2019.21.2.005.
4. Assessing Impacts of Climate Change on Phenology and Quality Traits of Vitisvinifera L.: The Contribution of Local Knowledge / R. Biasi [et al.]. // Plants. 2019. 8 (5). 121. DOI:https://doi.org/10.3390/plants8050121.
5. Yoncheva T., Haygarov V., Dimitrov D. Study of weather conditions influence on the grapes quality and some technological practices on the chemical composition, aromatic profile and organoleptic characteristics of white wines // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2019. 25 (No 6). P. 1151–1160.
6. Fiziologiya sel'skohozyaystvennyh rasteniy. T. 9. Fiziologiya vinograda i chaya / red. B.A. Rubin. M.: MGU, 1970. 620 s.
7. Novikova L.Yu., Naumova L.G. Tendencii izmeneniy saharistosti i kislotnosti sortov vinograda kollekcii VNIIViV im. Ya.I. Potapenko // Vinodelie i vinogradarstvo. 2013. № 6. S. 54–57.
8. Grapevine quality: A multiple choice issue / S. Poni [et al.] // Scientia Horticulturae. 2018. Volume 234. P. 445–462. DOI:https://doi.org/10.1016/j. scienta.2017.12.035.
9. Berry Quality of Grapevine under Water Stress as Affected by Rootstock–Scion Interactions through Gene Expression Regulation / A. Zombardo [et al.] // Agronomy. 2020. 10. 680. DOI:https://doi.org/10.3390/agronomy10050680.
10. Novikova L.Yu, Ganich V.A., Naumova L.G. Long-term trends in sugar content and acidity of grape variety Riesling Rhenish in the Lower Don region in 1946–2020 // Aktual'nye problemy agronauki v usloviyah adaptacii k global'nomu izmeneniyu klimata: sb. mat-lov mezhdunar. nauch.-prakt. konf. (17–18 iyunya 2021 g.) / Kazahskiy NII zemledeliya i rastenievodstva. Almalybak, 2021. S. 226–228.
11. Dynamics of phenolic components during the ripening of grapes from sub-Mediterranean climatic zone of the Crimea: influence on the quality of red wines / S.V. Levchenko [et al.] // Acta Horticulturae. 2021. 1315. P. 593–602. DOI:https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2021.1315.87.
12. Naumova L.G., Novikova L.Yu. Analiz tendenciy izmeneniy urozhaynosti sortov vinograda kollekcii VNIIViV im. Ya.I. Potapenko // Vinodelie i vinogradarstvo. 2014. № 5. S. 44–49.
13. Van Leeuwen C., Darriet P. The Impact of Climate Change on Viticulture and Wine Quality // Journal of Wine Economics. 2016. 11 (1). P. 150–167. DOI:https://doi.org/10.1017/jwe.2015.21.
14. Probabilistic climate change scenarios for viticultur al potential in Québec / P. Roy [et al.] // Clim. Chang. 2017. 143. P. 43–58. DOI:https://doi.org/10.1007/s10584-017-1960-x.
15. A Review of the Potential Climate Change Impacts and Adaptation Options for European Viticulture / J.A. Santos [et al.] // Appl. Sci.2020. 10(9). 3092. DOI:https://doi.org/10.3390/app10093092.
16. Vyshkvarkova E., Rybalko E. Forecast of Changes in Air Temperatures and Heat Indices in the Sevastopol Region in the 21st Century and Their Impacts on Viticulture // Agronomy. 2021. 11. 954. DOI:https://doi.org/10.3390/agronomy11050954.
17. Novikova L.Yu., Naumova L.G., Ganich V.A. Dinamika saharistosti i kislotnosti yagod vinograda v Nizhnem Pridon'e v 2021 godu // Vinogradarstvo i vinodelie. 2022. T. 51. S. 53–55.
18. Lazarevskiy M.A. Izuchenie sortov vinograda. Rostov n/D.: Izd-vo Rostovskogo un-ta, 1963. 151 s.
19. GOST 27198-87. Vinograd svezhiy. Metody opredeleniya massovoy koncentracii saharov. M.: Izdatel'stvo standartov, 2000. 8 s.
20. GOST 32114-2013. Produkciya alkogol'naya i syr'e dlya ee proizvodstva. Metody opredeleniya massovoy koncentracii titruemyh kislot. M.: Standartinform, 2013. 8 s.
