Úvod / Pôdohospodárstvo podľa tém / Rastlinná výroba / Ovocie

Produkcia jadrovín v meniacich sa klimatických podmienkach

29-06-2022
Ing. Pavol Suran | pavol.suran@vsuo.cz
Výzkumný a Šlechtitelský Ústav Ovocnářský Holovousy s.r.o.

Meteorologické podmienky sú dôležitými environmentálnymi faktormi ovplyvňujúcimi kvalitu ovocia. Zmena klímy má potenciál ovlivniť produkciu ovocia narastajúcou teplotou, výskytom extrémov počasia, ako sú prívalové dažde, krupobitie alebo neskoré jarné mrazy. Posúdenie vplyvu budúcich zmien klímy na produkciu ovocia by malo umožniť predvídať zmeny vo výnose a zmeny v umiestnení regiónov vhodných na pestovanie ovocia. Vzrastajúce teploty už dnes ovplyvňujú fenológiu u mnohých ovocných druhov. Pozorovania vykonané v Európe, Severnej Amerike a Ázii pripisujú zmeny vo fenológii práve nárastu teploty.

Obr. 1

Obr. 1: Majoritné klimatické oblasti v Európe
(Zdroj © Encyclopædia Britannica, Inc.-Kenny Chmielewski)

Obr. 2

Obr. 2: Predpoveď vysokých teplôt v Európe
(Zdroj European Environment Agency)

Dôsledky zmeny klímy v produkcii ovocia

Globálna priemerná teplota zemského povrchu sa zvýšila o približne 0,74 °C za posledných sto rokov. Zmena povrchovej teploty indikuje, že dekáda v deväťdesiatych rokoch minulého storočia bola najteplejšia z minulého tisícročia a rok 1998 bol najteplejším rokom. Nárast teploty je pripočítaný alarmujúcemu nárastu koncentrácie skleníkových plynov v atmosfére, tj. CO2, CH4, N2O a chlórfluoruhľovodíkov, najmä v dôsledku zrýchlenej miery industrializácie. V súvislosti s teplotou sa predpokladá vyšší index evapotranspirácie, ktorý by mohol znížiť alebo vyčerpať zásobu vody v pôdach. Nadišlé sucho by spôsobilo vodný stres rastlinám. V dôsledku toho by nielen klesla plodnosť, ale by sa urýchlilo aj zrenie plodov. Vyššie teploty môžu znížiť výnosy ovocia ovplyvnením fyziologických procesov v rastline. Je známe, že za pôsobenia vyšších teplôt sa znižuje priebeh fotosyntézy, zvyšuje sa respirácia a následne potom dochádza k negatívnemu ovplyvneniu plodnosti, k prepadu kvetov, k redukcii počtu semien a k redukcii násady plodov. Otepľovanie by znížilo plodnosť stromov, veľkosť, šťavnatosť a vyfarbenosť plodov, klesla by trvanlivosť plodov (shelf-life) a narástol by tlak škodcov, čo by viedlo k zníženiu kvality plodov a k nízkej produkcii. Pokiaľ ide o kvalitu ovocia, zvýšenie teploty by malo mať výraznejší efekt, než zvýšenie úrovne CO2. Plody pestované v podmienkach zvýšenej teploty a hladiny CO2 obsahujú viac bioaktívnych látok, ako sú fenoly a kyselina askorbová v dôsledku vplyvu stresových podmienok. Naopak obsah cukrov a vitamínu C v plodoch klesá. Kvalita plodov môže tiež trpieť kvôli častejším defektom plodov v súvislosti s redukovaným opelením, ako je veľkosť a tvar plodov, vnútorné defekty spôsobené teplotnou nekrózou a poškodenie pletív slnečným žiarením. Nárast teploty by mohol mať významný vplyv na pozberovú kvalitu plodov v dôsledku so zmenou dôležitých parametrov kvality, ako je syntéza cukrov, organických kyselín, antioxidačných komponentov, ďalej farba šupky a pevnosť dužiny. Kvalita čerstvých plodov je taktiež ovplyvnená teplotou vzduchu počas rastu a dozrievania plodov. U jabĺk sa objavuje mäknutie dužiny, čo môže byť spôsobené počtom teplých dní. Z toho dôvodu má zmysel skúmať vplyv rastu teploty aj na ďalšie vlastnosti, ako je chuť a textúra.

Zmena klímy neprináša iba nárast teploty, ale je spojená aj s častejším výskytom anomálií počasia ako je neskorý jarný mráz. V oblastiach mierneho klimatického pásma môže byť mráz tiež hlavnou príčinou poškodení spôsobených poveternostnými vplyvmi. Jablká podobne ako ďalšie plodiny mierneho pásma sú citlivé voči neskorým jarným mrazom. Počas kvitnutia je mráz schopný významne poškodiť alebo úplne zničiť kvety. Slabé mrazy vedú k poškodeniu plodov, ktoré sa prejavia povrchovými deformáciami, no silné mrazy ohrozujú samotnú úrodu.

Obr. 3

Obr. 3: Mrazové poškodenie kvetov
(Zdroj Mark Longstroth)

Obr. 4

Obr. 4: Mrazové poškodenie plodov
(Zdroj Debbie Roos)

Obr. 5

Obr. 5: Poškodené plody krúpami
(Zdroj Hort News)

Vplyv teplôt na fyziológiu rastliny

Je známych mnoho faktorov, ktoré ovplyvňujú vývoj plodov v sadoch. Teplota a voda sa obvykle považujú za najdôležitejšie. Fyziologické procesy v rastlinách prebiehajú v rozmedzí teplôt od 0-40 °C. Avšak teplotný rozsah pre vývoj plodov je trochu užší. Je známe, že teplota ovplyvňuje ako fotosyntézu, tak aj respiráciu a ich pomer musí byť čo najvyšší na dosiahnutie vysokej plodnosti. V miernom klimatickom pásme pri priemernej teplote 15 °C je ich pomer vyšší ako 10, čo je priaznivá hodnota. Preto sú oblasti mierneho pásma najvhodnejšie na pestovanie jadrovín. Fotosyntetická aktivita je v pozitívnej korelácii s teplotou až do určitej prahovej hodnoty. Vyššie teploty vyvolávajú inaktiváciu enzýmov a rastliny už nemajú schopnosť vyrovnať sa s tepelným stresom. Pod vplyvom extrémnych teplôt nad 35 °C sa pozastavuje zrenie plodov a produkcia etylénu u klimakterických plodov, medzi ktoré patria jablone a hrušky.

Dopady na produkciu jabĺk

Jablká sú veľmi dôležité a populárne ovocie. Patrí im tretie miesto v celosvetovej produkcii ovocia. Sú bežne konzumované v čerstvom stave a sú k dispozícii po celý rok. Dobrá chuť a štruktúra v čerstvých plodoch je teda dôležitá. Produkcia jabĺk a hrušiek je citlivá na teplotu počas rastového cyklu. Tieto plodiny sú závislé na kľudovím období (dormancia). Dormancia alebo pokojová fáza je evolučná stratégia, ktorá zabraňuje poškodeniu výhonov a kvetov chladom počas teplejších období v zime. Končí po dosiahnutí určitého množstva chladu počas zimy, ktoré sa udáva v hodinách. Účinné rozmedzie teplôt je od 0 °C do 7,2 °C. V okamihu, keď strom dosiahol svoju požiadavku na chlad, môže dôjsť k pučaniu v dôsledku nárastu teploty. Pre pestovateľov komplikácia spočíva v tom, že ovocné druhy i odrody sa líšia v nárokoch na množstvo chladu potrebného na ukončenie dormantnej fázy. Pokiaľ stromy nedostanú dostatok chladu, kvitnutie bude redukované, čo sa prejaví na znížení výnosov. Tento efekt bude pravdepodobne častejší v dôsledku nárastu teplôt aj počas zím.

Dlhodobá zmena klímy má celkovo veľký vplyv na zmenu fenológie jabloní. Doba kvitnutia je o 2,2 dňa skôr v Nemecku za poslednú dekádu a pri jabloniach 'Boskoop', 'Cox's Orange Pippin' a 'Golden Delicious' bol zaznamenaný dátum plného kvitnutia až o 10 dní skôr za posledných 20 rokov v porovnaní s dátami z predchádzajúcich 30 rokov. Doba kvitnutia a prelomenia dormancie pri jabloniach je ovplyvnené teplotou v zime a v predjarí. Hodnotenie z Japonska poukazuje na dôležitosť priebehu teplôt v marci a apríli. Ďalšie výskumy pripisujú významnú úlohu nielen teplotám ale aj zimným a jarným zrážkam pri termínovaní doby kvitnutia. Dáta poukazujú napríklad na to, že okolo roku 2030 v Queenslande v Austrálii odroda jablone 'Golden Delicious' neprekoná dormanciu pre nedostatok chladu. Počas nasledujúcich fáz rastu po dormancii je kvalita plodov priamo ovplyvnená klímou, a to prostredníctvom vplyvu na rast, vyfarbovanie a poškodením slnečným žiarením.

Obr. 6

Obr. 6: Poškodenie slunečným úžehom na jablku
(Zdroj Graeme Thomson)

Vplyv zmeny klímy na populáciu hmyzu

Zmena klímy ako globálny fenomén so schopnosťou ovplyvniť všetky zložky poľnohospodárskych ekosystémov vykazuje vplyv na populáciu hmyzích opeľovačov. Zmenou klímy sa významne znížila populácia opeľovačov vrátane včiel a poklesli ich opeľovacie schopnosti. Včely opeľujú iba za určitého teplotného rozmedzia. Ak je teplota príliš nízka, alebo príliš vysoká, včely nie sú aktívne a nedochádza k opeleniu, čo ovplyvňuje plodnosť. Optimálna teplota na opelenie jabloní a hrušiek je 20-25 °C.

Meniaca sa klíma a poveternostné podmienky ovplyvňujú aj životný cyklus hmyzích škodcov. Vyššia teplota na jar vedie k rapídnemu nárastu ich populácií. Škodcovia môžu prežívať alebo dokonca sa častejšie reprodukovať každý rok, pokiaľ ich populácia nie je regulovaná mrazivými zimami. Meniace sa teplotné a vlhkostné podmienky umožňujú rozšírenie nových škodcov do oblastí, v ktorých sa doteraz nevyskytovali. Používanie osvedčených metód ochrany môže byť problematické s ohľadom na fakt, že účinnosť chemických látok na ochranu rastlín je ovplyvnená zmenou teploty a zrážkami. Navyše zvýšené napadnutie chorobami a škodcami má vplyv na zníženie výnosov.

Ako čeliť klimatickým zmenám

Keďže pestovatelia čelia významným klimatickým zmenám, existuje množstvo nástrojov alebo stratégií, ktoré možno použiť na zmiernenie účinkov vyšších teplôt.

Pre prípad, že k prelomeniu dormancie nedôjde pôsobením prírodných podmienok, boli vyvinuté mechanické a chemické praktiky, ktoré majú zmierniť problémy s prekonaním dormancie. Je to napríklad chladenie odparovaním, kedy sa stromy v dormancii postrekujú vodou. Poznatok, že dormanciu ovplyvňuje aj krátkodobé pôsobenie tepla, využíva metóda postreku stromov vodou o teplote 45 °C počas 4-6 hodín. Zistilo sa, že aj postupy, ktoré sa bežne používajú hlavne v škôlkárskej produkcii, ako je chemické odlisťovanie, ovplyvňuje prelomenie dormancie. U jabloní možno použiť postrek síranu mednatého alebo močoviny. Postrek stromov počas zimy olejom DNOC (dinitro-orto-cresol) alebo kyanamidmi tiež podporí prelomenie dormancie jabloní. Termín postreku sa riadi podmienkami prostredia počas dormancie.

Jedným z nástrojov na zmiernenie účinkov vyšších teplôt je mulčovanie. Zahŕňa aplikáciu bielych, strieborných alebo metalických fólií na pôdny povrch počas leta na zníženie teploty pôdy. Reflexné materiály môžu znížiť tepelné účinky odrazom časti slnečného žiarenia. Reflexné materiály na báze vosku sa používajú u jabĺk na zachovanie farby šupky.

Zatienenie je ďalšou stratégiou. Obvykle sa na tento účel používa clona alebo sieť. Siete sa dodávajú v rôznych farbách napríklad čiernej, zelenej, červenej, bielej, šedej, ktoré priemerne znižujú svetelnú intenzitu o 20-30 %. Intenzita zatienenia sa podľa farby líši. Čierna sieť redukuje žiarenie najviac. Farebnosť zatienenia je nutné zvoliť podľa pestovanej odrody a nárokov na vyfarbovanie plodov. Zatienenie sa aplikuje počas najteplejšieho obdobia, kedy je rastlina najviac citlivá na poškodenie.

Obr. 7

Obr. 7: Farebné varianty ochrannej siete nad sadom jabloní
(Zdroj TJ Mullinax-Good Fruit Grower)

Chladenie na báze vody môže byť použité na zníženie tepelného zaťaženia rastlín a prostredia. Ochladzovanie odparovaním sa často používa v skleníkoch. V sadoch sa táto metóda používa taktiež. Na tento účel sa v horúcich dňoch používajú postrekovače s nízkym prietokom vody, buď s kontinuálnym chodom, alebo pulzným. Riadením závlahy je možné tiež docieliť ochladenie. Pôda zostáva chladnejšia dlhšiu dobu, pokiaľ sa zavlažovanie spustí skoro po svitaní.

Metabolické a vývojové regulátory môžu mať aj miesto pri zmierňovaní teplotného stresu. Ide o chemikálie, ktoré sú aplikované na rastliny a znižujú stres rôznymi mechanizmami. Etylénové inhibítory, ako je látka 1-MCP (1-metylcyklopropén) a strobiluríny, redukujú prepad kvetov a plodov. Hormóny, ako sú cytokininy a jasmonáty, menia rôzne biochemické cesty súvisiace so stresom rastlín. Iniciačné hormóny auxíny, gibereliny, cytokininy môžu zlepšiť násadu kvetov i plodov.

Zatiaľ čo opatrenia na zmiernenie teplotného stresu majú krátkodobí účinok, tak pre dlhodobejšie riešenie teplotného stresu by mali byť použité adaptačné zmeny. Jednou adaptačnou zmenou by bolo pestovanie ovocných druhov a odrôd, ktoré sú vhodné do zmenených podmienok. Konečne najúčinnejšou adaptačnou stratégiou je šľachtenie odrôd, ktoré sú viac tolerantné k zmene podmienok prostredia.

Záver

Už dnes nárast priemernej teploty, dlhé obdobia sucha v lete, oneskorený nástup zimy, redukované zimné zrážky vedú k redukcii vhodných plôch na pestovanie jabloní. Pochopenie budúcich vplyvov zmeny klímy naprieč pestovateľskými oblasťami a rôznymi odrodami je obzvlášť dôležité pre ovocinárstvo, pretože rozhodnutia, ktoré sa teraz uskutočnia, budú mať vplyv na produkciu v najbližších niekoľkých desaťročiach.

Poďakovanie

Pri riešení bola využitá infraštruktúra projektu RO1522.

Literatúra je k dispozícii u autora.