Điều kiện khí hậu vĩ mô và vi mô có thể ảnh hưởng đến quá trình giải thích thích ứng của cây nho: sự biến đổi trong biên độ nhiệt ở hai vùng sản xuất rượu trái ngược từ Bắc và Nam Mỹ

International Journal of Biometeorology - Tập 61 - Trang 2033-2045 - 2017
Francisco Gonzalez Antivilo1, Rosalía Cristina Paz2, Markus Keller3, Roberto Borgo4, Jorge Tognetti5,6, Fidel Roig Juñent1
1Laboratorio de Dendrocronología e Historia Ambiental, IANIGLA, CCT-CONICET-Mendoza, Mendoza, Argentina
2CIGEOBIO (FCEFyN, UNSJ/CONICET), San Juan, Argentina
3Department of Horticulture, Irrigated Agriculture Research and Extension Center, Washington State University, Prosser, USA
4Cátedra de Fisiología Vegetal, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina
5Laboratorio de Fisiología Vegetal—Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata, Argentina
6Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

Tóm tắt

Nhiệt độ thấp là một yếu tố hạn chế ảnh hưởng đến sự phân bố của vườn nho trên toàn cầu. Mức độ chịu lạnh mà Vitis sp. có được trong mùa đông ngủ đông là rất quan trọng cho sự sống sót qua mùa đông. Hầu hết các nghiên cứu đã được công bố về chủ đề này được thực hiện ở các vùng có vĩ độ trên 40° Bắc, nơi mà nhiệt độ trung bình hàng ngày có thể đạt đến mức gây hại trong mùa đông ngủ đông, dẫn đến thiệt hại đáng kể cho cây nho và các chồi. Triệu chứng của tổn thương do lạnh đã được xác định ở Mendoza (vĩ độ 32–35° Nam), một vùng sản xuất rượu ở Nam bán cầu có đặc điểm bởi biên độ nhiệt cao và những cơn gió ấm trong mùa đông ngủ đông. Những triệu chứng này thường được cho là do hạn hán và/hoặc các tác nhân gây bệnh, nhưng không phải do quá trình giải thích thích ứng nhanh chóng ngay sau khi nhiệt độ thấp gây hại. Bởi vì thông tin địa phương về các sự kiện khí tượng là nguyên nhân khả thi rất hiếm, nghiên cứu này được thiết kế để kiểm tra và nghiên cứu giả thuyết này bằng cách so sánh dữ liệu khí hậu vĩ mô, khí hậu meso và khí hậu vi mô từ Mendoza, Argentina và phía đông Washington, Hoa Kỳ. Mục tiêu là tiết lộ lý do tại sao thiệt hại do đóng băng lại xảy ra ở cả hai vùng, bất chấp sự khác biệt khí hậu lớn. Bởi vì các thông số môi trường trong điều kiện hiện trường có thể không khớp với dữ liệu ghi lại bởi các trạm thời tiết thông thường, các cảm biến đã được lắp đặt trong các vườn nho để so sánh. Điều kiện khí hậu vi mô trên cây nho cũng được đánh giá để xác định các phần dễ bị tổn thương nhất của cây nho trồng trên đồng ruộng. Để hiểu rõ hơn liệu có thể sửa đổi trạng thái chịu lạnh trong một thời gian ngắn với điều kiện biên độ nhiệt cao hay không, quá trình giải thích thích ứng đã được kích thích bằng phương pháp điều trị nhiệt. Do đó, mặc dù Mendoza ấm hơn và nhiệt độ không cực đoan như ở Washington, biên độ nhiệt cao hàng ngày có thể góp phần vào việc giải thích thích ứng của cây, dẫn đến phản ứng chịu lạnh khác biệt.

Từ khóa

#nhiệt độ thấp #chịu lạnh #cây nho #quá trình giải thích thích ứng #khí hậu #Mendoza #Washington #vi mô #vĩ mô #biên độ nhiệt

Tài liệu tham khảo

Ancapichun S, Garcés-Vargas J (2015) Variability of the Southeast Pacific Subtropical Anticyclone and its impact on sea surface temperature off north-central Chile. Ciencias Mar 41:1–20. doi:10.7773/cm.v41i1.2338 Andrews PK, Sandidge CR, Toyama TK (1984) Deep supercooling of dormant and deacclimating vitis buds. Am J Enol Vitic 35:175–177 Battany M, Smith R, Tindula G, Snyder R (2012) Measuring springtime temperature inversion conditions for estimating the potential of wind machines for frost protection. Amer Soc Enology Viticulture 63(3):456A–456A Bernstein L, Bosch P, Canziani O, Chen Z, Christ R, Riahi K (2008) IPCC, 2007: climate change 2007: synthesis report. Geneva: IPCC. ISBN 2-9169-122-4 Bianchi AR, Yáñez CE (1992) Las Precipitaciones en el Noroeste Argentino, 2nd edn. INTA EEA, Salta Blennow K (1998) Modelling minimum air temperature in partially and clear felled forests. Agric For Meteorol 91(3):223–235 Brusky Odneal M (1983) Winter bud injury of grapevines 1981–1982. Fruit Varieties J 37(2):45–51 Burgos J (2010) Las heladas en la Argentina. Minagri, 2nd edn. Ed. Orientación Gráfica, Buenos Aires Burrows A (1940) The Chinook wind. Or Hist Q 41(1):103–106 Caretta A, Ortega A, Ortíz Maldonado A (2004) Probability of damage to vines, fruit and olive trees blossom by Zonda wind Mendoza, Argentina. Rev FCA UNCuyo 36:49–58 Charrier G, Ameglio T (2011) The timing of leaf fall affects cold acclimation by interactions with air temperature through water and carbohydrate contents. Environ Exp Bot 72:351–357. doi:10.1016/j.envexpbot.2010.12.019 Charrier G, Ngao J, Saudreau M, Améglio T (2015) Effects of environmental factors and management practices on microclimate, winter physiology, and frost resistance in trees. Front Plant Sci 6:1–18. doi:10.3389/fpls.2015.00259 Cragin J, Serpe M, Keller M, Shellie K (2017) Dormancy and cold hardiness transitions in wine grape cultivars chardonnay and cabernet sauvignon. Am J Enol Vitic. doi:10.5344/ajev.2016.16078 Dambrorská M (1978) The effect of higher winter temperatures on changes of the frost resistance of grapevine buds. Vitis 17:341–349 Di Rienzo JA, Guzman AW, Casanoves F (2002) A multiple-comparisons method based on the distribution of the root node distance of a binary tree. J Agric Biol Environ Stat 7:129–142. doi:10.1198/10857110260141193 Di Rienzo, JA, Casanoves, F, Balzarini, MG, Gonzalez L, Tablada M, Robledo, CW (2016). InfoStat versión 2016. Grupo InfoStat, FCA, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. http://www.infostat.com.ar Eagles CF (1989) Temperature-induced changes in cold tolerance of Lolium perenne. J Agric Sci 113:339–347. doi:10.1017/S0021859600070027 Easterling D, Meehl G, Parmesan C, Changnon S, Karl T, Mearns L (2000) Climate extremes: observations, modeling and impacts. Science 289(5487):2068–2074. doi:10.1126/science.289.5487.2068 Echarte M, Angeloni P, Jaimes F, Tognetti J, Izquierdo N, Valentinuz O, Aguirrezába L (2010) Night temperature and intercepted solar radiation additively contribute to oleic acid percentage in sunflower oil. Field Crops Res 119(1):27–35. doi:10.1016/j.fcr.2010.06.011 Fall S, Watts A, Nielsen-Gammon J, Jones E, Niyogi D, Christy J, Pielke R (2011) Analysis of the impacts of station exposure on the U.S. Historical Climatology Network temperatures and temperature trends. J Geophys Res 116:D14120. doi:10.1029/2010JD015146 Farrell J (2010) Deacclimation response to winter temperature fluctuations in Lolium perenne. Graduate Theses and Dissertations. Paper 11831. Iowa State University Fennell A (2004) Freezing tolerance and injury in grapevines. J Crop Improv 10(1–2):201–235. doi:10.1300/J411v10n01 Ferguson J, Moyer M, Mills J, Hoogenboom G, Keller M (2014) Modeling dormant bud cold hardiness and budbreak in twenty-three Vitis genotypes reveals variation by region of origin. Am J Enol Vitic 65(1):59–71. doi:10.5344/ajev.2013.13098 Ferguson J, Tarara J, Mills L, Grove G, Keller M (2011) Dynamic thermal time model of cold hardiness for dormant grapevine buds. Ann Bot Lond 107(3):389–396. doi:10.1093/aob/mcq263 Friend AP, Trought MCT, Stushnoff C, Wells GH (2011) Effect of delaying budburst on shoot development and yield of Vitis vinifera L. Chardonnay ‘Mendoza’ after a spring freeze event. Aust J Grape Wine Res 17:378–382. doi:10.1111/j.1755-0238.2011.00162.x Fuchigami LH, Weiser CJ, Kobayashi KD, Timmis R, Gusta V (1982) A degree growth stage (GS) model and cold acclimation in temperate woody plants. In: Li PH, Sakai A (eds) Plant cold hardiness and freezing stress. II Plant acclimation. Academic Press, New York, pp 93–116 Gedalof ZE, Peterson DL, Mantua NJ (2005) Atmospheric, climatic, and ecological controls on extreme wildfire years in the northwestern United States. Ecol Appl 15(1):154–174 Giantomasi M, Roig Junent F, Villagra P, Srur A (2009) Annual variation and influence of climate on the ring width and wood hydrosystem of Prosopis flexuosa DC trees using image analysis. Trees 23(1):117–126. doi:10.1007/s00468-008-0260-5 Goffinet M (2004) Anatomy of grapevine winter injury and recover. Cornell University Department of Horticultural Sciences, NY State Agricultural Experiment Station, Geneva Gu L, Hanson P, Mac Post W, Kaiser D, Yang B, Nemani R, Meyers T (2008) The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world. Bioscience 58(3):253–262 Gu S, Ding P, Howard S (2002) Effect of temperature and exposure time on cold hardiness of primary buds during the dormant season in ‘Concord’, ‘Norton’, ‘Vignoles’ and ‘St. Vincent’ grapevines. J Hortic Sci Biotechnol 77:635–639 Gusta L, Wisniewski M (2013) Understanding plant cold hardiness: an opinion. Physiol Plant 147:4–14. doi:10.1111/j.1399-3054.2012.01611.x Hamman RA, Dami IE, Walsh TM, Stushnoff C (1996) Seasonal carbohydrate changes and cold hardiness of Chardonnay and Riesling grapevines. Am J Enol Vitic 47:31–36 Haynes CL, Lindstrom OM, Dirr MA (1992) Cooling and warming effects on cold hardiness estimations of three woody ornamental taxa. Hortscience 27(12):1308–1309 Howell GS, Shaulis N (1980) Factors influencing within-vine variation in the cold resistance of cane and primary bud tissues. Am J Enol Vitic 31(2):158–161 Hubackova M (1996) Dependence of grapevine bud cold hardiness on fluctuations in winter temperatures. Am J Enol Vitic 47:100–102 Jiang H, Howell GS (2002) Correlation and regression analyses of cold hardiness, air temperatures, and water content of Concord grapevines. Am J Enol Vitic 53:227–230 Jordan D, Smith W (1995) Microclimate factors influencing the frequency and duration of growth season frost for subalpine plants. Agric For Meteorol 77(1):17–30 Kalberera S, Wisniewski M, Arora R (2006) Deacclimation and reacclimation of cold-hardy plants: current understanding and emerging concepts. Plant Sci 171(1):3–16. doi:10.1016/j.plantsci.2006.02.013 Keller M, Mills LJ (2007) Effect of pruning on recovery and productivity of cold-injured merlot grapevines. Am J Enol Vitic 58(3):351–357 Leuning R, Cremer KW (1988) Leaf temperatures during radiation frost part I. Observations. Agric For Meteorol 42(2–3):121–133 Levitt J (1980) Responses of plants to environmental stresses, Ed 2 edn. Academic Press, New York Mass C, Dotson B (2010) Major extratropical cyclones of the Northwest United States: historical review, climatology, and synoptic environment. Mon Weather Rev 138(7):2499–2527. doi:10.1175/2010MWR3213.1 Paroschy JH, Meiering AG, Peterson RL, Hostetter G, Neff A (1980) Mechanical winter injury in grapevine trunks. Am J Enol Vitic 31(3):227–232 Menne M, Williams C, Palecki M (2010) On the reliability of the U.S. surface temperature record. J Geophys Res 115:D11108. doi:10.1029/2009JD013094 Mills LJ, Ferguson JC, Keller M (2006) Cold-hardiness evaluation of grapevine buds and cane tissues. Am J Enol Vitic 57:194–200 Mullins MG, Bouquet A, Williams LE (1992) Biology of the grapevine. Cambridge University Press, Cambridge Norte F, Simonelli S (2016) Validation of a statistical forecast model for Zonda wind in West Argentina based on the vertical atmospheric structure. Atmos Clim Sci 6(1):35–50 Okamoto G, Shippin W, Ken H (2000) Cold resistance in root and cane of own-root ‘Kyoho’ grapevines. Sci Rep Fac Agric Okayama Univ 89:23–29 Pagter M, Arora R (2013) Winter survival and deacclimation of perennials under warming climate: physiological perspectives. Physiol Plant 147:75–87. doi:10.1111/j.1399-3054.2012.01650.x Pagter M, Williams M (2011) Frost dehardening and rehardening of Hydrangea macrophylla stems and buds. Hortscience 46(8):1121–1126 Proebsting EL, Ahmedullah M, Brummund V (1980) Seasonal changes in low temperature resistance of grape buds. Am J Enol Vitic 31:329–336 Core Team R (2013) R: a language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna http://www.R-project.org/ Renaud V, Rebetez M (2009) Comparison between open-site and below-canopy climatic conditions in Switzerland during the exceptionally hot summer of 2003. Agric For Meteorol 149(5):873–880. doi:10.1016/j.agrformet.2008.11.006 Robinson J (2006) The Oxford companion to wine, 3rd edn. Press, Oxford University Rubio S, Dantas D, Bressan-Smith R, Pérez F (2016) Relationship between endodormancy and cold hardiness in grapevine buds. J Plant Growth Regul 35(1):266–275. doi:10.1007/s00344-015-9531-8 Sage R, Kubien D (2007) The temperature response of C3 and C4 photosynthesis. Plant Cell Environ 30:1086–1106. doi:10.1111/j.1365-3040.2007.01682.x Sakai A, Larcher W (1987) Frost survival of plants. Ecological Studies 62. Springer-Verlag, Berlin Steffen K, Arora R, Palta J (1989) Relative sensitivity of photosynthesis and respiration to freeze-thaw stress in herbaceous species importance of realistic freeze-thaw protocols. Plant Physiol 89(4):1372–1379 Tarara JM, Hoheisel GA (2007) Low-cost shielding to minimize radiation errors of temperature sensors in the field. Hortscience 42(6):1372–1379 Thompson K, Grime J, Mason G (1977) Seed germination in response to diurnal fluctuations of temperature. Nature 267(5607):147–149 Wample R, Wolf T (1996) Practical considerations that impact vine cold hardiness. In: Henick-Kling T, Wolf TE, Harkness EM (eds) Proc. 4th Intl. Symp.Cool Climate Viticulture and Enology. New York State Agricultural Experiment Station, Geneva, pp 23–28 Wisniewski M, Wolf T, Fuchigami L (1996) Biochemical and biophysical mechanisms of cold hardiness in woody plants. In: Henick-Kling T, Wolf TE, Harkness EM (eds) Proc. 4th Intl. Symp.Cool Climate Viticulture and Enology. New York State Agricultural Experiment Station, Geneva, pp 14–22 Wolf TK, Pool RM (1987) Factors affecting exotherm detection in the differential thermal analysis of grapevine dormant buds. J Amer Soc Hort Sci 112:520–525 Wolf TK, Cook MK (1992) Seasonal deacclimation patterns of three grape cultivars at constant, warm temperature. Am J Enol Vitic 43:171–179 WRCC (2013) Western Regional Climate Center, Cooperative Climatological Data Summaries http://www.wrcc.dri.edu/climatedata/climsum/ . Accessed 4 January 2017 Xin Z, Browse J (2000) Cold comfort farm: the acclimation of plants to freezing temperatures. Plant Cell Environ 23:893–902 Zabadal TJ, Dami IE, Goffinet MC, Martinson T, Chien M (2007) Winter injury to grapevines and methods of protection. Mich State Univ Ext E2930:1–44. doi:10.1016/j.cropro.2005.11.004