Μελέτη των μηχανισμών προσαρμογής στην υδατική καταπόνηση ποικιλιών αμπέλου διαφορετικής γεωγραφικής προέλευσης

Abstract

The influence of water availability on physiology and anatomy of the grapevine as well as on the qualitative characteristics of the berries were studied for three consecutive years (2012-2013-2014) in a vineyard in northern Greece for varieties Xinomavro, Agiorgitiko, Grenache noir and Syrah (Vitis vinifera L.). Three levels of irrigation (complete replenishment of crop evapotranspiration losses, partial replenishment through crop evapotranspiration losses and absence of irrigation) were applied from the stage of veraison to harvested in a completely randomized factorial design. Water potential and gas exchange measurements were performed on a weekly basis. The natural abundance of the stable carbon isotopes as well as the morphological and anatomical adaptations of leaves stomata and stem vessels for all varieties of the study were also determined. Finally, the evolution of the chemical characteristics of berries were observed, with an emphasis on phenolic substances. Among the three measurements of water potential, stem water potential most accurately reflected water status for all varieties, among which Grenache noir (and laterally Xinomavro) appeared to be differentiated from Syrah and Agiorgitiko, exhibiting a greater sensitivity of the stomata mechanism to water conditions. Gas exchanges were significantly influenced by water availability with lower values corresponding to non-irrigation treatments while increasing water use efficiency was observed as water deficit progressed. Leaves and canes of non-irrigated plants appeared to be more enriched in stable carbon isotopes, indicating that this measurement is able to provide important information on the water status of the plants, as the differences observed in the degree of their enrichment are due to different performance of the photosynthetic mechanism, without excluding the effect of metabolic processes that occur at different stages of plant development. Regarding the morphological and anatomical changes in leaves and canes, it was found that for varieties Xinomavro and Grenache noir, water deficit led to an increase in density and a decrease in leaf stomata dimensions, whereas the opposite was observed for Syrah. For Agiorgitiko no significant changes were observed. More consistent were the effects concerning the number and size of woody vessels under the influence of water deficit, with more but smaller vessels in all varieties. Among varieties, Xinomavro and Grenache noir exhibited larger vessels. The anthocyanin composition of berry skin was positively affected under water deficit conditions in all varieties, but the relative proportions of individual anthocyanin forms varied according to variety. Thus, for Xinomavro water deficit led to the synthesis of more stable forms of anthocyanins, whereas in Agiorgitiko the opposite was observed. Concentrations of tannins in skins and seeds do not appear to be significantly affected by water conditions after veraison.

Η επίδραση των υδατικών συνθηκών στη φυσιολογία και την ανατομία της αμπέλου καθώς και στα ποιοτικά χαρακτηριστικά της ράγας, μελετήθηκαν για τρία συνεχόμενα έτη (2012-2013-2014) σε αμπελώνα στη Βόρεια Ελλάδα, για τις ποικιλίες Ξινόμαυρο, Αγιωργίτικο, Grenache noir και Syrah (Vitis vinifera L.). Εφαρμόστηκαν τρία επίπεδα άρδευσης (πλήρης αναπλήρωση των απωλειών μέσω της εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας, μερική αναπλήρωση μέσω των απωλειών της εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας και απουσία άρδευσης) από το στάδιο του περκασμού έως και τον τρυγητό, σε πλήρως τυχαιοποιημένο παραγοντικό σχέδιο. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του υδατικού δυναμικού και της ανταλλαγής αερίων, σε εβδομαδιαία βάση. Επίσης προσδιορίστηκε η φυσική αφθονία των σταθερών ισοτόπων του άνθρακα καθώς και οι μορφολογικές και ανατομικές προσαρμογές των στοματίων των φύλλων και των αγγείων των βλαστών των τεσσάρων ποικιλιών της μελέτης. Τέλος παρακολουθήθηκε η εξέλιξη των χημικών χαρακτηριστικών των σταφυλιών με έμφαση στις φαινολικές ουσίες. Μεταξύ των τριών μετρήσεων του υδατικού δυναμικού, το υδατικό δυναμικό του βλαστού αποτύπωσε με την μεγαλύτερη ακρίβεια την υδατική κατάσταση και των τεσσάρων ποικιλιών, μεταξύ των οποίων η ποικιλία Grenache noir (και δευτερευόντως η ποικιλία Ξινόμαυρο) φάνηκε να διαφοροποιείται από τις Syrah και Αγιωργίτικο, δείχνοντας μια μεγαλύτερη ευαισθησία στην απόκριση του στοματικού μηχανισμού. Οι ανταλλαγές των αερίων επηρεάστηκαν σημαντικά από την υδατική διαθεσιμότητα με τις χαμηλότερες τιμές να αντιστοιχούν στη μεταχείριση απουσίας άρδευσης ενώ ταυτόχρονα παρατηρήθηκε αύξηση της αποτελεσματικότητα χρησιμοποίησης του νερού με την πρόοδο της υδατικής έλλειψης. Τα φύλλα και οι κληματίδες των φυτών της μεταχείρισης απουσίας άρδευσης εμφανίστηκαν περισσότερο εμπλουτισμένα σε σταθερά ισότοπα του άνθρακα, γεγονός, που δείχνει ότι η συγκεκριμένη μέτρηση είναι σε θέση να παρέχει σημαντικές πληροφορίες της υδατικής κατάστασης των φυτών, καθώς οι διαφορές που παρατηρήθηκαν στο βαθμό εμπλουτισμού των φυτικών ιστών πιθανόν οφείλονται κατά κύριο λόγο στην απόδοση του φωτοσυνθετικού μηχανισμού, χωρίς όμως να αποκλείεται και η επίδραση μεταβολικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα κατά τα διάφορα στάδια ανάπτυξης. Σε ότι αφορά τις μορφολογικές και ανατομικές μεταβολές στα βλαστικά όργανα, βρέθηκε, ότι για τις ποικιλίες Ξινόμαυρο και Grenache noir η υδατική έλλειψη οδήγησε σε αύξηση της πυκνότητας και μείωση των διαστάσεων των στοματίων του φύλλου ενώ το αντίθετο παρατηρήθηκε για την ποικιλία Syrah. Για την ποικιλία Αγιωργίτικο δεν παρατηρήθηκαν σημαντικές μεταβολές. Πιο σταθερά ήταν τα αποτελέσματα όσον αφορά την μεταβολή του αριθμού και του μεγέθους των αγγείων του ξύλου υπό την επίδραση της υδατικής καταπόνησης, με περισσότερα αλλά μικρότερων διαστάσεων αγγεία, σε όλες τις ποικιλίες. Ανάμεσα στις ποικιλίες οι Ξινόμαυρο και Grenache noir παρουσίασαν αγγεία μεγαλύτερων διαστάσεων. Η ανθοκυανική σύσταση των φλοιών της ράγας επηρεάστηκε θετικά υπό συνθήκες έλλειψης νερού σε όλες τις ποικιλίες, όμως οι σχετικές αναλογίες των επιμέρους μορφών των ανθοκυανών διέφεραν ανάλογα με την ποικιλία. Έτσι για το Ξινόμαυρο η υδατική έλλειψη οδήγησε στη σύνθεση περισσότερο σταθερών μορφών ανθοκυανών, ενώ στην ποικιλία Αγιωργίτικο παρατηρήθηκε το αντίθετο. Οι συγκεντρώσεις των ταννινών στους φλοιούς και τα γίγαρτα, δε φαίνεται να επηρεάζεται σημαντικά από τις υδατικές συνθήκες μετά τον περκασμό.