Орошение в виноградарстве — это процесс применения дополнительной воды при выращивании виноградной лозы . Это считается как спорным, так и необходимым для производства вина . В физиологии виноградной лозы количество доступной воды влияет на фотосинтез и, следовательно, на рост, а также на развитие виноградных ягод. Хотя климат и влажность играют важную роль, типичной виноградной лозе требуется 25–35 дюймов (635–890 миллиметров) воды в год, что происходит в весенние и летние месяцы вегетационного периода , чтобы избежать стресса. [1] Рост виноградной лозы, которая не получает необходимого количества воды, будет изменен несколькими способами; некоторые эффекты водного стресса (в частности, меньший размер ягод и несколько более высокое содержание сахара) считаются желательными для производителей винограда.
Во многих винодельческих регионах Старого Света естественные осадки считаются единственным источником воды, который все еще позволяет винограднику сохранять свои терруарные характеристики. Некоторые критики считают практику орошения неоправданно манипулятивной с потенциалом для ухудшения качества вина из-за высокой урожайности , которую можно искусственно увеличить с помощью орошения. [2] Исторически это было запрещено винными законами Европейского Союза , хотя в последние годы отдельные страны (например, Испания ) ослабляют свои правила, а руководящий орган Франции по виноделию, Национальный институт наименований мест происхождения (INAO), также рассматривает этот вопрос. [3]
В очень сухом климате, где выпадает мало осадков, орошение считается необходимым для любых виноградарских перспектив. Многие винодельческие регионы Нового Света, такие как Австралия и Калифорния, регулярно практикуют орошение в районах, которые иначе не могли бы поддерживать виноградарство . Достижения и исследования в этих винодельческих регионах (а также в некоторых винодельческих регионах Старого Света, таких как Израиль ) показали, что потенциальное качество вина может повыситься в районах, где орошение сведено к минимуму и управляется. Основной принцип, лежащий в основе этого, - контролируемый водный стресс , когда лоза получает достаточно воды в период бутонизации и цветения , но затем орошение сокращается в период созревания, так что лоза затем реагирует, направляя больше своих ограниченных ресурсов на развитие виноградных гроздей вместо избыточной листвы . Если лоза получает слишком большой водный стресс, то фотосинтез и другие важные процессы, такие как хранение питательных веществ, могут быть затронуты, и лоза фактически закрывается. Наличие орошения означает, что в случае возникновения засушливых условий растению может быть предоставлено достаточное количество воды, чтобы баланс между водным стрессом и развитием поддерживался на оптимальном уровне. [2]
Практика орошения имеет долгую историю в производстве вина . Археологи описывают ее как одну из старейших практик в виноградарстве, с ирригационными каналами, обнаруженными около виноградников в Армении и Египте, возраст которых составляет более 2600 лет. [2] Орошение уже широко практиковалось для других сельскохозяйственных культур примерно с 5000 г. до н. э. [4] Возможно, что знание орошения помогло виноградарству распространиться из этих областей в другие регионы из-за потенциала виноградной лозы расти на почвах, слишком неплодородных для поддержки других продовольственных культур. Довольно крепкое растение, виноградная лоза больше всего нуждается в достаточном количестве солнечного света, и она способна процветать при минимальных потребностях в воде и питательных веществах. В районах, где ее потребности в воде не удовлетворяются, наличие орошения означало, что виноградарство все еще может поддерживаться. [2]
В 20 веке расширяющаяся винодельческая промышленность Калифорнии, Австралии и Израиля значительно улучшилась благодаря достижениям в области орошения. С развитием более экономичных и менее трудоемких способов полива виноградных лоз обширные участки очень солнечных, но сухих земель смогли превратиться в винодельческие регионы. Возможность контролировать точное количество воды, получаемое каждой лозой, позволила производителям в этих винодельческих регионах Нового Света разрабатывать стили вин, которые могли быть довольно последовательными каждый год независимо от обычных колебаний урожая . Это создало резкий контраст с винодельческими регионами Старого Света в Европе, где колебания урожая, включая осадки, оказывали выраженное влияние на потенциальный стиль вина каждый год. Продолжающиеся исследования изучали способ, которым контролируемое (или дополнительное) орошение может использоваться для повышения потенциального качества вина, влияя на то, как виноградная лоза реагирует на окружающую среду и направляет ресурсы на развитие сахаров , кислот и фенольных соединений , которые способствуют качеству вина. Это исследование привело к разработке способов измерения количества удерживаемой воды в почве, что позволило составить график индивидуальных режимов орошения для каждого виноградника, что позволило бы максимально использовать преимущества управления водными ресурсами. [2]
Присутствие воды необходимо для выживания всех растений. В виноградной лозе вода действует как универсальный растворитель для многих питательных веществ и минералов, необходимых для выполнения важных физиологических функций, и лоза получает их, поглощая содержащую питательные вещества воду из почвы. При отсутствии достаточного количества воды в почве корневая система виноградной лозы может испытывать трудности с поглощением этих питательных веществ. В структуре самого растения вода действует как транспорт в ксилеме, чтобы доставить эти питательные вещества ко всем концам растения. В процессе фотосинтеза молекулы воды соединяются с углеродом, полученным из углекислого газа , образуя глюкозу , которая является основным источником энергии виноградной лозы, а также кислород как побочный продукт. [2]
Помимо использования в фотосинтезе, запасы воды в лозе также истощаются процессами испарения и транспирации . При испарении тепло (при содействии ветра и солнечного света ) заставляет воду в почве испаряться и выходить в виде молекул пара . Этот процесс обратно пропорционален влажности , при этом испарение происходит быстрее в районах с низкой относительной влажностью . При транспирации это испарение воды происходит непосредственно в лозе, поскольку вода выделяется из растения через устьица , которые расположены на нижней стороне листьев. Эта потеря воды из листьев является одним из движущих факторов, который приводит к тому, что вода вытягивается из корней, и это также помогает лозе бороться с последствиями теплового стресса , который может серьезно повредить физиологические функции лозы (несколько похоже на то, как потоотделение действует у людей и животных). Наличие достаточного количества воды в лозах может помочь поддерживать внутреннюю температуру листа всего на несколько градусов выше температуры окружающего воздуха. Однако, если воды не хватает, то внутренняя температура может подскочить почти на 18 °F (10 °C) выше, чем температура окружающего воздуха, что приводит к развитию теплового стресса у виноградной лозы. Двойной эффект испарения и транспирации называется эвапотранспирацией . [2] Типичный виноградник в жарком, сухом климате может потерять до 1700 галлонов США (6400 л; 1400 имп галлонов) воды на виноградную лозу через эвапотранспирацию в течение вегетационного периода. [5]
По сути, существует два основных типа орошения: первичное орошение, которое необходимо для регионов (например, с очень сухим климатом), где не хватает осадков для виноградарства, и дополнительное орошение, где орошение используется для «заполнения пробелов» естественных осадков, чтобы поднять уровень воды до лучших цифр, а также служить превентивной мерой в случае сезонных засушливых условий. В обоих случаях как климат, так и виноградные почвы региона будут играть важную роль в использовании и эффективности орошения. [2]
Виноградарство чаще всего встречается в средиземноморском , континентальном и морском климате , причем каждый уникальный климат создает свои собственные проблемы с обеспечением достаточного количества воды в критические периоды вегетационного периода. В средиземноморском климате орошение обычно необходимо в очень засушливые периоды летних стадий созревания, когда засуха может быть постоянной угрозой. Уровень влажности в конкретном макроклимате будет определять, сколько именно необходимо орошения, при этом высокий уровень эвапотранспирации чаще встречается в средиземноморском климате с низким уровнем влажности, например, в части Чили и Капской провинции Южной Африки . В этих регионах с низкой влажностью может потребоваться основное орошение, но во многих средиземноморских климатических условиях орошение обычно является дополнительным. [2] Количество осадков, выпадающих в весенние и летние месяцы, также важно. Например, Тоскана получает в среднем 8 дюймов (200 мм) осадков в период с апреля по июнь [6] - в период, который включает цветение и завязывание плодов, когда вода имеет наибольшее значение. Хотя колебания количества осадков случаются, количество естественных осадков в сочетании с водоудерживающей способностью почвы обычно достаточно для получения здорового урожая. Напротив, в долине Напа в среднем выпадает всего 2,4 дюйма (60 мм) за тот же период времени [7] , часто неравномерно (в некоторые годы выпадает больше, в некоторые — лишь следовые количества осадков), а большинство апелласьонов в Центральной и Южной Калифорнии (как вдоль побережья, так и внутри страны) получают даже меньше, что требует дополнительного орошения.
Континентальный климат обычно наблюдается в районах, расположенных дальше от побережья, от влияния океанов и крупных водоемов. Разница со средней средней температурой самых холодных и самых жарких месяцев может быть весьма значительной при умеренных осадках, которые обычно выпадают зимой и ранней весной. В зависимости от способности почвы удерживать воду виноградная лоза может получать достаточно воды в этот период, чтобы продержаться в течение всего вегетационного периода с небольшим или полным отсутствием необходимости в поливе. Для почв с плохим удержанием воды сухие летние месяцы могут потребовать некоторого дополнительного орошения. Примерами континентального климата, в котором используется дополнительное орошение, являются долина Колумбия в штате Вашингтон и винодельческий регион Мендоса в Аргентине . [2]
Морской климат, как правило, находится между средиземноморским и континентальным климатом с умеренным климатом, который смягчается влиянием большого водоема поблизости. Как и в случае со средиземноморским климатом, влажность конкретного макроклимата будет играть значительную роль в определении того, сколько необходимо орошения. В большинстве случаев орошение, если оно вообще используется, будет только дополнительным в годы, когда может возникнуть проблема засухи. Многие морские регионы, такие как Риас Байшас в Галисии , Бордо и долина Уилламетт в Орегоне , страдают от диаметральной проблемы слишком большого количества осадков в течение вегетационного периода. [2]
Почва может оказывать значительное влияние на потенциальное качество вина. Хотя геологи и виноградари не совсем уверены, какие именно неизменные или основанные на терруаре качества почва может придать вину, существует почти всеобщее согласие в том, что водоудерживающие и дренажные способности почвы играют первостепенную роль. [8] [9] Водоудержание относится к способности почвы удерживать воду. Термин «полевая вместимость» используется для описания максимального количества воды, которое глубоко увлажненная почва будет удерживать после нормального дренажа. Дренаж — это способность воды свободно перемещаться по почве. Идеальным условием является почва, которая может удерживать достаточное количество воды для виноградной лозы, но при этом достаточно хорошо дренирует, чтобы почва не стала заболоченной . Почва, которая плохо удерживает воду, побуждает лозу легко засыпать в условиях водного стресса, в то время как почва, которая плохо дренирует, рискует, что заболоченные корни будут атакованы микробными агентами , которые потребляют все питательные вещества почвы и в конечном итоге лишают лозу голода. [2]
Глубина , текстура и состав почв могут влиять на их способность удерживать воду и дренировать. Почвы, содержащие большое количество органического материала, как правило , обладают самой высокой способностью удерживать воду. Эти типы почв включают глубокие суглинки , илистые почвы, такие как те, что обычно встречаются на плодородных долинах, таких как в долине Напа в Калифорнии . Глинистые частицы имеют потенциал оставаться в коллоидной суспензии в течение длительных периодов времени, когда они растворяются в воде. Это дает глинистым почвам потенциал удерживать значительное количество воды, например, глинистые почвы правобережного региона Бордо в Помероле . Многие регионы с этими типами водоудерживающих почв не нуждаются в орошении, или, если они и нуждаются, то обычно в дополнительном орошении в периоды засухи. Почвы с плохой водоудерживающей способностью включают песчаные и аллювиальные гравийные почвы, такие как те, что встречаются в зонах Бароло и Барбареско в Италии или во многих районах Южной Австралии . В зависимости от климата и количества естественных осадков, районам с плохой водоудерживающей способностью может потребоваться орошение. [2]
Как недостаток воды вреден для виноградной лозы, так и ее избыток. Когда виноградные лозы заболачиваются, они становятся мишенью для различных микробных агентов, таких как бактерии и грибки , которые конкурируют с виноградной лозой за питательные вещества в почве. Кроме того, чрезмерно влажная почва плохо проводит ценное тепло, исходящее от земли. В целом влажные почвы являются холодными почвами, что может быть особенно проблематично во время цветения, вызывая плохое завязывание ягод, что может привести к кулюру . Это также становится проблемой на этапе созревания, когда виноградным лозам в регионах с прохладным климатом может потребоваться дополнительное тепло, исходящее от земли, чтобы в достаточной степени вызреть ее плоды (примером этого являются виноградники на основе сланца в Мозеле в Германии ). Поэтому хорошо дренируемые почвы считаются очень благоприятными для производства качественного вина. В целом легкие по текстуре (такие как песок и гравий) и каменистые почвы, как правило, хорошо дренируются. Почвы тяжелые почвы и почвы с высоким содержанием органических веществ также имеют потенциал для хорошего дренажа, если они имеют крошащуюся текстуру и структуру. Эта текстура связана с рыхлостью почвы , которая может исходить от дождевых червей и других организмов, которые прорыли туннели по всей почве. Подобно камням, эти туннели обеспечивают воде более свободный проход через почву и способствуют ее дренажу. [2]
Из-за проблем, связанных с заболоченными и влажными почвами, виноградарю важно знать, сколько воды в данный момент находится в почве, прежде чем решать, нужно ли и сколько ее орошать. В настоящее время точное земледелие использует высокие технологии в полевых условиях, предоставляя производителям точные измерения потребности в воде для любого конкретного винограда. Существует несколько методов оценки влажности почвы. Самым основным является простое наблюдение и ощупывание почвы, однако это имеет свои ограничения, поскольку подпочва может быть влажной, а поверхность почвы кажется сухой. Более точные измерения можно получить с помощью тензиометров , которые оценивают поверхностное натяжение воды, извлеченной из почвы. Наличие воды в почве можно измерить с помощью нейтронных влагомеров , которые используют алюминиевую трубку с внутренним источником нейтронов, которые обнаруживают едва заметное изменение между водой в почве. Аналогичным образом, гипсовый блок, размещенный по всему винограднику, содержит электрод , который можно использовать для обнаружения электрического сопротивления, которое возникает по мере высыхания почвы и выделения воды путем испарения. С 1990-х годов проводились более масштабные исследования инструментов, использующих рефлектометрию временной области и емкостные зонды. Помимо мониторинга избыточной влажности, виноградари также следят за признаками водного стресса (обсуждается ниже) из-за острой нехватки воды. [2]
Существует несколько методов орошения, которые можно использовать в виноградарстве в зависимости от желаемого уровня контроля и управления водными ресурсами. Исторически поверхностное орошение было наиболее распространенным способом использования силы тяжести склона для выпуска потока воды через виноградник. В ранней истории чилийской винодельческой промышленности орошение затоплением широко практиковалось в виноградниках с использованием талого снега с Андских гор, направляемого вниз в долины ниже. Этот метод обеспечивал очень слабый контроль и часто имел неблагоприятный эффект в виде чрезмерного полива виноградной лозы. Адаптацией метода стала система бороздкового орошения, используемая в Аргентине, где небольшие каналы проходили через виноградник, обеспечивая орошение. Это обеспечивает немного больший контроль, поскольку начальное количество воды, поступающее в каналы, можно было регулировать, однако количество, которое получала каждая лоза, было спорадическим. [2]
Дождевание подразумевает установку ряда дождевальных установок по всему винограднику, часто расположенных в несколько рядов на расстоянии около 65 футов (20 м) друг от друга. Дождевальные установки можно настроить на электронный таймер и выпускать заданное количество воды в течение установленного периода времени. Хотя это обеспечивает больший контроль и использует меньше воды, чем затопление, как и бороздковое орошение, количество, которое получает каждое отдельное вино, может быть спорадическим. Система орошения, которая обеспечивает наибольший контроль над управлением водными ресурсами, хотя, наоборот, самая дорогая в установке, — это капельное орошение . Эта система включала длинные пластиковые водопроводные линии, которые спускались по каждому ряду виноградных лоз в винограднике, причем каждая отдельная виноградная лоза имела свою собственную капельницу. С помощью этой системы виноградарь может контролировать точное количество воды, которое каждая виноградная лоза получает до капли. Адаптацией этой системы, потенциально полезной в районах, где орошение может быть запрещено, является подземное орошение , при котором точные измерения воды доставляются непосредственно в корневую систему. [2]
При обильном количестве воды виноградная лоза будет производить поверхностную корневую систему и энергичный рост новых побегов растений. Это может способствовать образованию большого листового полога и высокой урожайности крупных гроздей виноградных ягод, которые могут быть недостаточно или физиологически незрелыми . При недостатке воды многие из важных физиологических структур виноградной лозы, включая фотосинтез, который способствует образованию сахаров и фенольных соединений в винограде, могут прекратиться. Ключ к орошению заключается в предоставлении ровно такого количества воды, чтобы растение могло продолжать функционировать, не поощряя энергичный рост новых побегов и поверхностных корней. Точное количество воды будет зависеть от множества факторов, включая ожидаемое количество естественных осадков, а также водоудерживающие и дренажные свойства почвы. [10]
Вода очень важна на ранних стадиях бутонизации и цветения вегетационного периода . В районах, где не хватает осадков, в это время весной может потребоваться орошение. [1] После завязывания плодов потребность в воде для виноградной лозы снижается, и орошение часто откладывается до периода созревания , когда виноград начинает менять цвет. Этот период «водного стресса» побуждает виноградную лозу концентрировать свои ограниченные ресурсы на более низких урожаях более мелких ягод, создавая благоприятное соотношение кожицы и сока, которое часто желательно для производства качественного вина. [11] Преимущества или недостатки орошения в период созревания являются предметом дискуссий и продолжающихся исследований в сообществе виноградарей. [2] Единственная область, в которой в основном существует согласие, — это недостатки воды, близкой к сбору урожая после длительного засушливого периода. Виноградные лозы, которые подвергались длительному водному стрессу, имеют тенденцию быстро поглощать большое количество воды, если она есть. Это резко разбухает ягоды, потенциально вызывая их растрескивание или разрыв, что делает виноград подверженным различным болезням . Даже если ягоды не трескаются и не лопаются, быстрое набухание воды приведет к снижению концентрации сахаров и фенольных соединений в винограде, что приведет к получению вина с разбавленным вкусом и ароматом . [12]
Термин «водный стресс» описывает физиологические состояния, которые испытывают виноградные лозы, когда они лишены воды. Когда виноградная лоза испытывает водный стресс, одной из ее первых функций является уменьшение роста новых побегов растений, которые конкурируют с виноградными гроздьями за питательные вещества и ресурсы. Недостаток воды также приводит к уменьшению размера отдельных виноградных ягод, что увеличивает соотношение кожицы и сока. Поскольку кожица наполнена цветными фенолами , танинами и ароматическими соединениями , увеличение соотношения кожицы и сока желательно для потенциальной дополнительной сложности вина. Хотя существуют разногласия относительно того, насколько именно водный стресс полезен для развития винограда для производства качественного вина, большинство виноградарей сходятся во мнении, что некоторый водный стресс может быть полезен. Виноградные лозы во многих средиземноморских климатических зонах, таких как Тоскана в Италии и Долина Роны во Франции, испытывают естественный водный стресс из-за сокращения количества осадков, которое происходит в течение летнего вегетационного периода. [2]
Крайним проявлением является сильный водный стресс, который может иметь пагубные последствия как для виноградной лозы, так и для потенциального качества вина. Чтобы сохранить воду, виноградная лоза будет пытаться сохранить воду, ограничивая ее потери через транспирацию. Растительный гормон абсцизовая кислота заставляет устьица на нижней стороне листа растения оставаться закрытыми, чтобы уменьшить количество испаряемой воды. Сохраняя воду, это также имеет последствия ограничения поступления углекислого газа, необходимого для поддержания фотосинтеза. Если виноградная лоза постоянно находится в стрессовом состоянии, она будет держать свои устьица закрытыми все более и более длительные периоды времени, что в конечном итоге может привести к полной остановке фотосинтеза. Когда виноградная лоза настолько лишена воды, она может превысить то, что известно как ее постоянная точка увядания . В этот момент виноградная лоза может быть навсегда повреждена без возможности восстановления, даже если ее позже полить. Виноградари будут внимательно следить за растением на предмет признаков сильного водного стресса. Вот некоторые из симптомов : [12]
Эффективность водного стресса является областью продолжающихся исследований в виноградарстве. Особое внимание уделяется связи между размером урожая и потенциальными преимуществами водного стресса. Поскольку акт стресса виноградной лозы действительно способствует снижению фотосинтеза и, как следствие, снижению созревания, поскольку сахара, производимые фотосинтезом, необходимы для развития винограда, возможно, что подверженная стрессу лоза с высокой урожайностью произведет только много недозрелых ягод. [2] Другим интересом для исследования является потенциальное воздействие на белые сорта винограда, поскольку энологи и виноградари, такие как Корнелиус Ван Леувен и Катрин Пейро Де Гашон, утверждают, что белые сорта винограда теряют некоторые из своих ароматических качеств, когда подвергаются даже легким формам водного стресса. [13]
Один из методов орошения, известный как частичное высыхание корневой зоны (или PRD), заключается в «обмане» виноградной лозы, заставляя ее думать, что она испытывает водный стресс, когда на самом деле она получает достаточно воды. Это достигается путем чередования капельного орошения, при котором только одна сторона виноградной лозы получает воду за раз. Корни на сухой стороне лозы вырабатывают абсцизовую кислоту , которая запускает некоторые физиологические реакции лозы на водный стресс — снижение роста побегов, меньший размер ягод и т. д. Но поскольку лоза все еще получает воду с другой стороны, стресс не становится настолько сильным, что нарушаются такие жизненно важные функции, как фотосинтез. [14] Было показано, что частичное высыхание корневой зоны значительно повышает эффективность использования воды виноградной лозой. Хотя показано, что PRD немного уменьшает площадь листьев, это, как правило, не является проблемой, поскольку общая урожайность не страдает. [15]
Практика орошения имеет свою долю критики и экологических проблем. Во многих европейских винодельческих регионах эта практика запрещена из-за убеждения, что орошение может быть пагубным для производства качественного вина. [12] Однако в начале 21-го века некоторые европейские страны смягчили свои законы об орошении или пересмотрели этот вопрос. [16] Из критических замечаний, высказанных в отношении орошения, наиболее распространенным является то, что оно нарушает естественное выражение терруара в земле, а также уникальные характеристики, которые приходят с вариацией урожая . В регионах, где не практикуется орошение, качество и стили вин могут резко отличаться от урожая к урожаю в зависимости от погодных условий и осадков. Вклад орошения в более широкую глобализацию вина критикуется как способствующий гомогенизации или «стандартизации» вина. [12]
Другие критические замечания сосредоточены вокруг более широкого экологического воздействия орошения как на экосистему вокруг виноградника, так и на дополнительную нагрузку на мировые водные ресурсы . В то время как достижения в области капельного орошения сократили количество сточных вод, производимых орошением, орошение значительных участков земли в таких областях, как долина Сан-Хоакин в Калифорнии и бассейн Мюррей-Дарлинг в Австралии, требует огромного количества воды из сокращающихся запасов. [2] В Австралии многовековая практика орошения затоплением, используемая в таких местах, как ирригационная зона Маррамбиджи, нанесла серьезный экологический ущерб из-за заболачивания, увеличения засоления и повышения уровня грунтовых вод . В 2000 году правительство Австралии инвестировало более 3,6 млн австралийских долларов в исследования по минимизации ущерба, наносимого обширным орошением. [17] В 2007 году опасения по поводу экологического ущерба для реки Рашен-Ривер заставили правительственных чиновников в Калифорнии принять аналогичные меры по сокращению поставок воды и продвижению более эффективных методов орошения. [18]
.jpg/1280px-Fertigation_(fertilizer_and_irrigation).jpg)
Помимо обеспечения водой роста и развития растений, системы орошения также могут использоваться для альтернативных целей. Одним из наиболее распространенных является двойное внесение удобрений с водой в процессе, известном как фертигация . Обычно используемый в системах капельного орошения, этот метод позволяет аналогичным образом регулировать контроль над тем, насколько точно, сколько удобрений и питательных веществ получает каждая лоза. Другое альтернативное использование систем орошения дождеванием может иметь место во время угрозы зимних или весенних заморозков. Когда температура падает ниже 32 °F (0 °C), лоза подвергается риску развития повреждений от мороза, которые могут не только испортить урожай следующего года, но и убить лозу. Одной из профилактических мер против повреждений от мороза является использование системы орошения дождеванием для покрытия лоз защитным слоем воды, которая замерзает в лед. Этот слой льда служит изоляцией, предотвращая падение внутренней температуры лозы ниже точки замерзания. [2]
