Опрыскивание винограда озонированной водой от серой гнили и других грибных болезней протестировали исследователи в Эстонии.
Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей коллектива авторов (Кафедра садоводства, Институт сельского хозяйства и наук об окружающей среде, Эстонский университет естественных наук; Кафедра здоровья растений, Институт сельскохозяйственных и экологических наук), в которой предложен перспективный подход к устойчивому производству северного винограда.
Эстонское северное виноградарство нацелено на экологические методы защиты урожая
Виноградарство является важной частью сельскохозяйственного сектора. По данным Международной организации винограда и вина, площадь виноградников в мире в 2023 году составила 7,2 млн га, крупнейшими производителями являются Китай, Италия и Франция. Изменение климата влияет на урожайность и качество винограда из-за повышения температуры и изменения географического распределения патогенов. Решение этих проблем может включать альтернативные сорта или изменение географического положения.
Эстония находится в северной части мира винодельческой промышленности. В декабре 2021 года Эстония и Литва были добавлены в самую прохладную северную зону виноградарства А Европейского Союза, таким образом, официально признаны странами-производителями вина.
Эстонское виноградарство и винодельческая промышленность находятся на начальном этапе развития, и виноградари ищут устойчивые технологии выращивания.
Виноградные лозы очень уязвимы для патогенов, что может привести к значительному снижению урожайности, а также качества продукции. Традиционно виноградарство в значительной степени полагалось на фунгициды для борьбы с серой гнилью Botrytis cinerea. Такой подход непреднамеренно способствовал росту устойчивых фитопатогенов, снижая эффективность химических вмешательств.
Фунгициды также могут влиять на качество вина: одно исследование показало, что при максимальном пределе остатка гексаконазол, дифеноконазол, флутриафол, тебуконазол и пропиконазол значительно подавляли рост Saccharomyces cerevisiae во время виноделия, изменяя профиль ферментации и метаболиты по сравнению с контролем. В другом сообщается, что тебуконазол оказал отрицательное влияние на фруктовые и цветочные характеристики вин, а также изменил цвет вина.
Пестициды, используемые в виноградарстве, оказывают значительное воздействие на окружающую среду. Фунгициды на основе меди (например, бордоская смесь (CuSO 4 +Ca(OH) 2 ) интенсивно использовались в Европе с конца 19 века для борьбы с грибными заболеваниями виноградных лоз . Медь, применяемая на эродированных почвах виноградников, может легко достигать грунтовых и поверхностных вод, где она может быть токсичной для водных организмов. Помимо Cu, в почвах виноградников обнаруживались остатки и других фунгицидов, например, концентрации флудиоксонила и ципродинила (используемых для борьбы с гнилью Botrytis) в почвах виноградников, достигающие 349 и 462 мкг на кг соответственно. Чтобы смягчить дальнейшее загрязнение окружающей среды и минимизировать вредное воздействие на экосистемы, важно сосредоточиться на экологически чистых альтернативах синтетическим пестицидам.
В чем преимущества озонированной воды
Озон является естественным веществом в атмосфере и одним из самых мощных дезинфицирующих средств против различных микроорганизмов. Продуктом распада озона является кислород, поэтому он не оставляет следов на обработанных товарах. Одним из ключевых свойств озона является его активность как в воздухе, так и в воде.
Послеуборочная фумигация винограда озоном оказалась эффективной против серой гнили. Есть некоторые отчеты, демонстрирующие, что озонированную воду (OW) можно использовать для растений Vitis vinifera, однако, влияние OW во время роста на разнообразие грибов и качество винограда в северных странах в высоких многотоннелях не изучалось. Колониеобразующие единицы (КОЕ) грибов являются важнейшей метрикой в микробиологии, представляющей собой количество жизнеспособных грибковых клеток, способных образовывать колонии. Анализ КОЕ остается золотым стандартом для измерения жизнеспособности в различных дисциплинах.
Гипотеза настоящей работы состояла в том, что частая обработка OW снижает количество КОЕ в виноградной лозе, а поскольку озон является мощным окислителем, он оказывает усиливающее действие на антиоксидантную активность ягод. Целью данного исследования было определение влияния опрыскивания OW на грибковые КОЕ на листьях и ягодах винограда сорта «Регент», а также на содержание биохимических соединений в ягодах.
Регент в туннеле
Лозы сорта «Регент» выращивались в коммерческом винограднике в высоком пластиковом туннеле в Южной Эстонии. Vitis vinifera «Регент» — сорт винограда типа «нуар», выведенный путем скрещивания сортов «Диана» и «Шамбурсен» в Германии.
Сорт проявляет устойчивость к настоящей мучнистой росе (Erysiphe necator) и ложной мучнистой росе (Plasmopara viticola). Туннель без фундамента имел длину 28 м, ширину 7,6 м и высоту 4,6 м и был покрыт полиэтиленом низкой плотности толщиной 0,18 мм, устойчивым к ультрафиолетовому излучению.
Виноградник был заложен в 2013 году с использованием лоз, привитых на подвой SO4. Лозы посажены с интервалом 1,5 м × 2 м и сформированы на низких двухствольных шпалерах.
Ряды виноградных лоз ориентированы с севера на юг, что является обычной практикой в виноградарстве для обеспечения равномерного воздействия солнечного света в течение дня, поскольку солнце движется с востока на запад.
Экспериментальный участок характеризовался высокопродуктивной супесчаной почвой с достаточным дренажем, земля покрыта тканым почвопокровным материалом, и не использовались удобрения или дополнительные системы орошения. Боковые побеги последовательно обрезались до двух листьев в течение всего вегетационного периода. В начале окраски ягод (BBCH81) листья были удалены из зоны грозди.
Вегетационный период 2022 года (апрель–октябрь) был немного прохладнее и заметно суше по сравнению с климатическим базовым уровнем 1991–2020 годов.
Испытание проводилось с двумя вариантами обработки: контроль (20 лоз), где опрыскивание не проводилось (включая воду, так как это могло способствовать развитию болезней в туннеле), и обработка OW (20 лоз). Эксперимент проводился с использованием блочной конструкции. Рандомизация не применялась, чтобы предотвратить перенос озонированной воды на контрольные растения.
Опрыскивание OW начиналось после цветения виноградной лозы (BBCH71), на стадии формирования ягод. Все растения обрабатывались еженедельно с 6 июля 2022 года до сбора урожая, в общей сложности 12 применений. Опрыскивались как листья, так и ягоды винограда. Использовался генератор озона модели EOD Medi (EOD OY, Финляндия). Погружной озонатор производит OW из водопроводной воды в концентрации до 2 ppm, и концентрация контролировалась во время каждого опрыскивания.
Результаты и выводы
Популяция грибов в филлосфере листьев и ягод виноградной лозы оценивалась с помощью метода последовательного разбавления. Таксономический состав преобладающих колоний грибов был охарактеризован с помощью секвенирования ампликона внутреннего транскрибированного спейсера.
Обработка OW значительно уменьшила колонии грибов на ягодах винограда, но не оказала существенного влияния на листья виноградной лозы. Среди колоний грибов доминировали Botrytis cinerea, Penicillium brevicompactum и Fusarium sp.
Отсутствие существенных различий в количестве КОЕ листьев при сборе урожая предполагает, что дополнительные факторы, такие как условия окружающей среды, могут влиять на антимикробный эффект озона. Известно, что период полураспада озона варьируется от секунд до почти часа в зависимости от условий окружающей среды и растворенных органических соединений.
Более выраженное воздействие OW наблюдалось на ягодах, где было зафиксировано значительное снижение грибных КОЕ при сборе урожая. Это можно объяснить тем фактом, что листья, окружающие плоды, были удалены до окрашивания ягод, что позволило улучшить контакт между ягодами и OW. Это открытие согласуется с предыдущими исследованиями, подчеркивающими противогрибные свойства озона, в частности его эффективность в снижении послеуборочного грибного заражения.
Наблюдаемое снижение грибных КОЕ на ягодах предполагает, что OW может помочь снизить грибные инфекции и микробную нагрузку, которые отрицательно влияют на качество фруктов и вина. Основной механизм этого снижения, вероятно, связан с окислительными свойствами озона, которые могут повреждать мембраны грибковых клеток и подавлять прорастание спор.
«Регент» - сорт винограда для вина, что делает влияние видов грибов, связанных с ягодами, особенно важным для качества вина.
Было показано, что инфекция Botrytis cinerea замедляет спиртовое брожение и придает винам землистый или затхлый запах. Виды Fusarium могут подавлять синтез летучих соединений, важных для аромата вина. Распространенные грибы, связанные с виноградом, такие как Cladosporium, Aspergillus и Penicillium, способствуют гниению винограда и образованию микотоксинов. Хотя они не растут в вине, их воздействие в основном обусловлено повреждением винограда. В этом исследовании грибы Aspergillus spp. не были обнаружены на ягодах сорта «Регент», что соответствует их предпочтению к более теплому климату, тогда как Penicillium spp., более распространенный в более прохладных регионах, таких как Северная Европа, был обнаружен.
Более высокое количество грибов, особенно Penicillium, связывают с порчей вина. Однако дробление винограда для приготовления сусла значительно снижает разнообразие плесени. Примечательно, что региональные грибные сообщества также могут способствовать мелкомасштабному терруару, влияя на отличительные особенности вин с одного виноградника.
Обработка OW значительно снизила общее содержание сахара в винограде (со 160 до 154 г на л) и увеличила общее содержание кислоты (с 7,2 до 8,6 г на л). Содержание полифенолов во ягодах увеличилось с 431 до 508 мг на 100 г, а антиоксидантная активность была значительно усилена. Можно сделать вывод, что обработка OW эффективна для снижения количества колониеобразующих единиц грибков на винограде в виноградниках. Обработка OW повлияла на содержание сахара, кислоты и полифенолов в винограде, но не в такой степени, которая могла бы представлять особые проблемы для виноделов.
Результаты этого исследования показали, что OW в концентрации 2 ppm был эффективен в снижении количества грибных КОЕ на листьях виноградной лозы в начале окрашивания ягод (BBCH 81), но не во время сбора урожая (BBCH 89), когда листва стала значительно плотнее. Однако обработка OW привела к значительному снижению количества грибных КОЕ на ягодах во время сбора урожая, что является благоприятным результатом для производства винограда, поскольку способствует лучшему микробному контролю во время процесса виноделия.
Кроме того, обработка OW повлияла на метаболизм виноградных ягод, увеличив содержание полифенолов и антиоксидантную способность, одновременно снизив уровень сахара и увеличив концентрацию кислот. В результате можно было бы ожидать, что потенциальный выход этанола немного снизится, с 9,5% до 9,1%. Учитывая, что в винодельческих регионах Северной Европы обычной практикой является добавление сахара во время виноделия для повышения содержания этанола до 3%, обработка OW не оказала отрицательного влияния на качество винограда в той степени, чтобы создать проблемы.
Кроме того, впервые на винограднике в Эстонии было отмечено наличие Botrytis cinerea, Fusarium sp., Penicillium brevicompactum и Cladosporium cladosporioides в образцах независимо от условий обработки, что подчеркивает их способность адаптироваться к условиям северного виноградарства.
По статье группы авторов (Мариана Маанте-Кульюс, Кайре Лойт, Кадри Карп, Реелика Ретсеп, Ульви Мур), опубликованной в журнале Agriculture 2025 на портале www.mdpi.com. doi.org/10.3390/agriculture15111167
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.