Стаття

Отримано 21.06.2022

Доопрацьовано 07.10.2022

Прийнято 29.11.2022

Взято з Том 26, № 4, 2022

Сторінки 73 -81

Shevchenko, I., & Nikonchuk, N. (2022). Bioenergetic efficiency of drip irrigation modes of grapes. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 26(4), 73-81. https://doi.org/10.56407/2313-092X/2022-26(4)-7

Біоенергетична ефективність режимів краплинного зрошення винограду

Іван Шевченко Наталія Нікончук

В сучасних умовах дефіциту водних ресурсів актуальними є дослідження енергетичної оцінки різних режимів краплинного зрошення. Воно важливе для скорочення витрат поливної води, матеріальних та енергетичних ресурсів, їх ефективного використання на зрошуваних насадженнях винограду, що культивуються на супіщаних чорноземах лівобережного Нижньодніпров′я, де тільки зрошення являється гарантом щорічної, сталої високої врожайності виноградників. Метою досліджень було вивчення енергоефективності режимів краплинного зрошення винограду, визначення обсягів та структури ресурсних витрат, рівня їх окупності. Під час дослідження використано польовий та порівняльно-розрахунковий методи. Закладання та проведення дослідів проводили згідно методики дослідної справи. В роботі отримані результати досліджень із вивчення енергетичної ефективності режимів краплинного зрошення насаджень винограду. Встановлено, що підтримання безперешкодного вологопостачання рослин протягом вегетації досягається додатковими витратами 9,29 ГДж/га антропогенної енергії. Більш ощадливий режим вологості активного шару ґрунту протягом вегетації рослин скорочує енергетичні витрати до 5,2-7,7 ГДж/га. В структурі додаткових енергетичних витрат, незалежно від режиму зрошення насаджень, домінує енергія поливної води – 80 % та енергоносіїв – 18 %. Практичне значення досліджень полягає в проведенні енергетичної оцінки різних режимів краплинного зрошення винограду для скорочення витрат поливної води, матеріальних та енергетичних ресурсів та їх ефективного використання

вологоспоживання; диференційований режим зрошення; оптимальне зволоження ґрунту; енергія; енергоємність

[1] Baraka Wadha, N. (2022). Viticulture in cold climate toward more sustainable wine production. Uppsala: Swedish University of Agricultural Sciences. Retrieved from https://stud.epsilon.slu.se/17985/1/baraka-wadha-n-220630.pdf.

[2] Bayala, J., & Prieto, І. (2020). Water acquisition, sharing and redistribution by roots: Applications to agroforestry systems. Plant and Soil, 453, 17-28. doi: 10.1007/s11104-019-04173-z.

[3] Bulukazari, S., Babazadeh, H., Ebrahimipak, N., Mousavi-Jahromi, S.H., & Etedali R.H. (2022). Optimization of water and land allocation in salinity and deficit-irrigation conditions at farm level in Qazvin plain. PLoS One, 17(7), 0269663. doi: 10.1371/journal.pone.0269663.

[4] Cataldo, E., Fucile, M., & Mattii, B.G. (2021). A review: Soil management, sustainable strategies and approaches to improve the quality of modern viticulture. Agronomy, 11(11), 2359. doi: 10.3390/agronomy11112359.

[5] Cooley, N.M., Klingeleffer, P.R., & Walker, R.R. (2017). Effects of water scarcity and seasons on the development and composition of Cabernet Sauvignon (Vitis vinifera L.) grown in hot climates. Aust J Grape Wine Res, 23(2), 260-272. doi: 10.1111/ajgw.12274.

[6] Droulia, F., & Charalampopoulos, I. (2022). A review on the observed climate change in Europe and its impacts on viticulture. Atmosphere, 13, 837. doi: 10.3390/atmos13050837.

[7] Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2017). Water for sustainable food and agriculture. A report produced for the G20 Presidency of Germany. Retrieved from https://www.fao.org/3/i7959e/i7959e.pdf.

[8] Gomez-Zavaglia, A., Mejuto, J.C., & Simal-Gandara, J. (2020). Mitigation of emerging implications of climate change on food production systems. Food Research International, 134, 109256. doi: 10.1016/j.foodres.2020.109256.

[9] Korkhova, M., & Mykolaichuk, V. (2022). Influence of weather conditions on the duration of interphysical periods and yield of durum winter weat. Scientific Horizons, 25(2), 36-46. doi: 10.48077/scihor.25(2).2022.36-46.

[10] Leeuwen, C.V., Destrac-Irvine, A., Dubernet, M., Duchêne, E., Gowdy, M., Marguerit, E., & Ollat, N. (2019). An update on the impact of climate change in viticulture and potential adaptations. Agronomy, 9(9), 514. doi: 10.3390/agronomy9090514.

[11] Lemos-Paiаo, A.P., Lopes, S.O., & Pinho, M. (2022). Analytical study for different extremal state solutions of an irrigation optimal control problem with field capacity modes. International Journal of Applied and Computational Mathematics, 8(67). doi: 10.1007/s40819-022-01266-9.

[12] Linares Torres, R., De La Fuente Lloreda, M., Junquera González, P., Lissarrag Garcia-Gutiérrez, J.R., & Baeza Trujillo, P. (2018). Effect of soil management strategies on the characteristics of the grapevine root system in irrigated vineyards under semi-arid conditions. Australian Journal of Grape and Wine Research, 24(4), 439-449. doi: 10.1111/ajgw.12359.

[13] Lyannoy, A.D. (1994). Methodological guidelines for the energy assessment of agrotechnical techniques and technologies in viticulture. Odesa: Institute of Viticulture and Winemaking named after V.E. Tairov.

[14] Ma, X., Jacoby, P.W., & Sanguinet, K.A. (2020). Improving net photosynthetic rate and rooting depth of grapevines through a novel irrigation strategy in a semi-arid climate. Sec. Crop and Product Physiology, 11. doi: 10.3389/fpls.2020.575303.

[15] Mboyerwa, P.A., Kibret, K., Mtakwa, P.W., & Aschalew, A. (2021). Evaluation of growth, yield and water productivity of paddy rice with water-saving irrigation and optimization of nitrogen fertilization. Agronomy, 11(8), 1629. doi: 10.3390/agronomy11081629.

[16] Miguel Costa, J., Ortuño, M.F., & Chaves, M.M. (2007). Deficit irrigation as a strategy to save water: Physiology and potential application to horticulture. Journal of Integrative Plant Biology, 49(10), 1409-1534. doi: 10.1111/j.1672-9072.2007.00556.x.

[17] Minkina, G.O. (2021). Improvement of elements of the technology of cultivation of industrial grape plantations depending on the conditions of moisture supply. Taurian Scientific Bulletin, 119, 67-73. doi: 10.32851/2226-0099.2021.119.10.

[18] Mirás-Avalos, G.M., & Araujo, E.S. (2021). Optimization of vineyard water management: Challenges, strategies, and perspectives. Water, 13(6), 746. doi: 10.3390/w13060746.

[19] Mynkin, M.V. (2020). Modern technologies of grape cultivation and promising directions for its improvement. Kyiv: UkrINTEI.

[20] Nader, К.В., Pfahl, L.M., & Stoll, M. (2019). Evaluation of grapevine trunk size by use of a handheld camera and three-dimensional modelling. OENO One, 53(4), 611-618. doi: 10.20870/oeno-one.2019.53.4.2310.

[21] Neupane, J., & Guo, W. (2019). Agronomic basis and strategies for precision water management: A review. Agronomy, 9(2), 87. doi: doi:10.3390/agronomy9020087.

[22] Novikov, O., Potryvaieva, N., Karpenko, M., & Sadovy, O. (2021). The role of irrigation in the formation of the innovation and investment environment of the region. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 3, 4-11. doi: 10.31521/2313-092X/2021-3(111).

[23] Pisciotta, A., Lorenzo, R.D., Santalucia, G., & Barbagallo, M.G. (2018). Response of grapevine (Cabernet Sauvignon cv) to above ground and subsurface drip irrigation under arid conditions. Agricultural Water Management, 197, 122-131. doi: 10.1016/j.agwat.2017.11.013.

[24] Romero, P., Navarro, J.M., & Ordaz, P.B. (2022). Towards a sustainable viticulture: The combination of deficit irrigation strategies and agroecological practices in Mediterranean vineyards. A review and update. Agricultural Water Management, 259, 107216. doi: 10.1016/j.agwat.2021.107216.

[25] Sassu, A., Gambella, F., Ghiani, L., Mercenaro, L., Caria, M., & Pazzona, A.L. (2021). Advances in unmanned aerial system remote sensing for precision viticulture. Sensors, 21(3), 956. doi: 10.3390/s21030956.

[26] Scholasch, T., & Rienth, M. (2019). Review of water deficit mediated changes in vine and berry physiology; Consequences for the optimization of irrigation strategies. OENO One, 53, 423-444. doi: 10.20870/oeno-one.2019.53.3.2407.

[27] Scholasch, T., (2018). Improving viticulture through irrigation through sap flow – a 10-year review. Akta Hortik, 1222, 155-168. doi: 10.17660/ActaHortic.2018.1222.21.

[28] Shevchenko, I., Mynkin, M., & Mynkina, G. (2021). Modes of drip irrigation of grapes and their efficiency. Agrobiology, 2, 183-192. doi: 10.33245/2310-9270-2021-167-2-183-192.

[29] Shevchenko, I.V., Mynkin, M.V., & Mynkina, G.O. (2012). The efficiency of the drip irrigation regime of grape plantations. Taurian Scientific Bulletin, 81, 214-219. Retrieved from http://www.tnv-agro.ksauniv.ks.ua/archives/81_2012/39.pdf.

[30] Silvestroni, O., Palliotti, A., Lena, B., Nuzzo, V., Sabbatini, P., Lattanzi, T., & Lanari, V. (2020). Effects of limited irrigation water volumes on near-isohydric ‘Montepulciano’ vines trained to overhead trellis system. Acta Physiologiae Plantarum, 42, 147. doi: 10.1007/s11738-020-03132-x.

[31] Simon, R.O., & Hülsbergen, K.-J. (2021). Energy balance and energy use efficiency of annual bioenergy crops in field experiments in southern Germany. Agronomy, 11(9), 1835. doi: 10.3390/agronomy11091835.

[32] Strub, L., & Loose, S.M. (2020). The cost disadvantage of steep slope viticulture and strategies for its preservation. OENO One, 55(1). doi:10.20870/oeno-one.2021.55.1.4494.

[33] Strub, L., Kurth, A., & Loose, S.M. (2021). The effects of viticultural mechanization on working time requirements and production costs. American Journal of Enology and Viticulture, 72(1), 46-55. doi: 10.5344/ajev.2020.20027.

[34] Sun, K., Niu, J., Wang, C., Fu, Q., Yang, G., Liang, F., & Wang, Y. (2022). Effects of different irrigation modes on the growth, physiology, farmland microclimate characteristics, and yield of cotton in an oasis. Water, 14(10), 1579. doi: 10.3390/w14101579.

[35] Tabari, H. (2020). Climate change impact on flood and extreme precipitation increases with water availability. Scientific Reports, 10, 13768. doi: 10.1038/s41598-020-70816-2.

[36] Tarariko, Y.A. (2005). Bioenergetic assessment of agricultural production. Kyiv: Agrarian Science.

[37] Vozhegov, C.G., Oshchypok, O.S., Kokovikhin, S.V., Drobytko, A.V., Girlya, L.M., Kerimov, A.N., & Kazanok, O.O. (2021). The influence of drip irrigation regimes on the productivity of grapes when grown in the conditions of Southern Ukraine. Agrarian Innovations, 5, 168-172. doi: 10.32848/agrar.innov.2021.5.26.

[38] Vozhehova, R.A., Maliarchuk, M.P., Markovska, O.Y., & Biliayeva, I.M. (2017). Environmental, economic and energy efficiency of soil tillage systems in crop rotation under irrigation. Irrigated Agriculture, 67, 12-18. Retrieved from http://www.irbis-nbuv.gov.ua/.

[39] Vytoptova, V.A., & Bondarenko, N.A. (2010). Ecological and economic features of drip irrigation. Scientific Works of the Kirovohrad National Technical University. Economic Sciences, 18(1), 214-219. Retrieved from http://dspace.kntu.kr.ua/jspui/bitstream/123456789/200/1/36.pdf.

[40] Weiler, С.S., Merkt, N., & Graeff-Hönninger, S. (2018). Impact of water deficit during fruit development on quality and yield of young table grape cultivars. Horticulturae, 4(4), 45. doi: 10.3390/horticulturae4040045.

[41] Xyrafis, E.G., Christos, H.F., Nakas, T., Koundouras, S. (2022). A study on the effects of climate change on viticulture on Santorini Island. OENO One, 56(1), 259-273. doi: 10.20870/oeno-one.2022.56.1.4843.

[42] Zelenyanska, N.M., & Borun, V.V. (2021). Regimes of drip irrigation of grape nursery in the conditions of the south of Ukraine. Agrarian Innovations, 35-40. doi: 10.32848/agrar.innov.2021.8.5.