Компьютерная модель помогает виноградарям адаптироваться к более коротким зимам

Из-за изменения климата зима становится короче, что заставляет виноградную лозу и деревья распускать почки раньше в году. Это увеличивает вероятность их воздействия на весенние похолодания и заморозки, которые могут быть губительными для урожая.

Новая компьютерная модель, разработанная в Корнеллском университете, оценивает температуры, вызывающие повреждения от мороза у двенадцати сортов винограда. Она может либо успокоить виноградарей, если повреждений, вероятно, не было, либо помочь им спланировать сезон, когда повреждения всё же произошли.

Как работает модель

Модель находится в открытом доступе и имеет веб-интерфейс. Пользователи на северо-востоке США могут выбрать ближайшую к ним метеостанцию из нескольких тысяч и один из 12 сортов винограда, чтобы получить прогноз с точностью до пары градусов о том, могли ли их лозы, и особенно почки, получить повреждения от заморозков.

"Если происходит заморозок, который превосходит уровень морозостойкости [сорта], то почка погибает, и это влияет на урожай, потому что цветочная ткань находится в почке", — объясняет Джейсон Лондо, доцент Школы интегративных наук о растениях. — "Если вы убьёте эту почку, она не произведёт виноград в этом сезоне".

Модель была разработана аспирантом Хongrui Wang под руководством Лондо. Статья, описывающая модель прогнозирования морозостойкости, опубликована в журнале Horticulture Research.

Морозостойкость сортов

Разные сорта винограда обладают разной морозостойкостью, и эта устойчивость изменяется по U-образной кривой по мере прогрессирования зимы: каждый сорт наиболее устойчив к холоду в середине зимы и менее устойчив в её начале и весной.

• Самые выносливые местные сорта, такие как Cayuga White (разработан в Корнелле) или красный винный сорт Marquette (Университет Миннесоты), могут выдерживать температуры до -20 градусов по Фаренгейту в середине зимы.
• Недавно выведенный гибрид Рислинга Aravelle (разработан в Cornell AgriTech) может переносить -7 градусов по Фаренгейту без повреждений в середине зимы.

Однако с потеплением весной почки начинают распускаться, и появляется зелёная ткань. "Эта ткань имеет гораздо более высокое содержание воды", — говорит Лондо, — что приводит к её замерзанию при температуре около 28 или 29 градусов по Фаренгейту, делая лозы особенно уязвимыми для весенних заморозков.

Данные и применение

Лондо и коллеги еженедельно измеряют морозостойкость 12 различных сортов в течение зимы в Cornell AgriTech (Женева, Нью-Йорк). Они собирают данные с 2009 года, которые легли в основу модели. Поскольку эти данные применимы только к одному местоположению, Wang разработал приложение, позволяющее пользователям вводить свои локальные погодные данные и получать прогноз для своего района на основе выращиваемого сорта.

Если модель предсказывает повреждения, виноградарь может проверить почки и оценить ущерб. Исходя из масштаба и времени повреждений, виноградари могут:

• Обрезать меньше и оставить на лозе больше почек, чем обычно, чтобы компенсировать потери.
• При очень серьёзных повреждениях — планировать сезон с учётом этого, обращаясь к страховке урожая или закупая часть фруктов из других источников.

Планы на будущее

Исследователи продолжат ежегодный мониторинг морозостойкости сортов винограда. Они работают с коллегами из Канады и других регионов северо-востока США, чтобы проверить работу модели повсеместно. Также они пытаются понять генетические механизмы, которые могут повысить морозостойкость и замедлить распускание почек.

"По мере потепления климата почки распускаются раньше, но риск заморозков не снижается", — говорит Лондо. — "Поэтому мы работаем над пониманием того, что происходит, когда почки замерзают в целом, чтобы разработать новые технологии и методы смягчения последствий по мере того, как климат становится всё более хаотичным".