Jak pokonać skutki wysokiej temperatury w uprawie maliny?
Okazuje się, że przy zmianach klimatu nie tylko niska temperatura, ale także wysoka, może stanowić problem w produkcji owoców jagodowych. W USA prowadzony jest obecnie projekt, którego celem jest przeciwdziałanie szkodom na skutek wysokiej temperatury. Miałam okazję porozmawiać z prowadzącymi badania podczas niedawnej wizyty w stanie Waszyngton (USA).
Malinowe trendy w USA
Poziom spożycia malin i jeżyn osiągnął w USA rekordowy poziom, ponieważ konsumenci coraz bardziej doceniają ich prozdrowotne właściwości. Historycznie chłodniejszy klimat północno-zachodniego wybrzeża Pacyfiku sprzyjał uprawie krzewów jagodowych. Zmiany klimatyczne powodują jednak coraz częstsze zmiany pogody w tym regionie, prognozuje się, że taka tendencja będzie się utrzymywać. Wzrost temperatury powietrza następuje już od maja, wiele dni z temperaturą zbliżoną do 38°C, co we wcześniejszych latach było rzadkością.
Krzewy jagodowe są przystosowane do uprawy w łagodnym klimacie. Nagłe zmiany i wzrost temperatury w sezonie wegetacyjnym negatywnie wpływa na plony. Stres cieplny oraz wysokie promieniowanie UV mogą powodować przypalanie liści, wysychanie owoców, więdnięcie oraz pojawianie się białych plamek na owocach. Takie szkody prowadzą do strat w uprawach, obniżenia jakości owoców oraz ograniczenia ich dostępności w sklepach. Zagrożona jest również przyszłość upraw jagodowych i źródła utrzymania lokalnych społeczności wiejskich.
Skutki wysokiej temperatury w uprawie maliny
Stres cieplny jest reakcją roślin na długotrwałe narażenie na ekstremalne temperatury przekraczające ich optymalny zakres. Stres ten może powodować zmiany fizjologiczne. Przykładami takich zmian są zmniejszona fotosynteza, ograniczona asymilacja węgla i sukces reprodukcyjny (tj. mniejszy wzrost wegetatywny i mniej owoców). Bez żadnej formy cieniowania lub ochrony przed parowaniem, stres cieplny może spowodować ograniczenie wzrostu roślin, ich rozwoju, zmniejszenie plonów, a nawet może doprowadzić do usychania roślin w ekstremalnych sytuacjach.
Oparzenie liści jest wynikiem niezdolności systemu korzeniowego do pobrania wystarczającej ilości wody, aby zapewnić odpowiednie nawodnienie i chłodzenie podczas ekstremalnych wysokich temperatur. Gorące, wysuszające wiatry mogą dodatkowo pogorszyć oparzenia liści. Kiedy rośliny nie są odpowiednio nawodnione, tkanka liściowa najbardziej oddalona od nerwów rośliny ulega najpierw odwodnieniu. Odwodniona tkanka zmienia kolor na brązowy lub czarny, co wskazuje, że te części rośliny obumarły.
Więdnięcie jest kolejną częstą reakcją na długotrwałe, wysokie temperatury i zmniejszone pobieranie wody. Liście opadają i tracą swój kształt. Ekstremalne więdnięcie lub „trwały punkt więdnięcia” może spowodować zamieranie rośliny.
Białe pestkowce lub oparzenia słoneczne są wynikiem uszkodzeń spowodowanych promieniowaniem słonecznym i nadmiernym stresem cieplnym. Powoduje to, że poszczególne pestkowce stają się białe i miękkie. Owoce mogą również czasami po prostu wysychać z powodu nadmiernego ciepła. Chociaż nadal nadają się do spożycia, białe pestkowce i wyschnięte owoce obniżają jakość owoców i mogą zmniejszyć rentowność upraw.
Projekt dla producentów
Projekt „Beat the Heat – Mitigating Heat Damage in Raspberry” (Pokonaj upał – łagodzenie szkód spowodowanych upałami w uprawach malin) to ważna inicjatywa amerykańska mająca na celu ochronę upraw malin przed rosnącymi temperaturami latem i ekstremalnymi upałami – zwłaszcza w północno-zachodniej części Stanów Zjednoczonych, gdzie uprawia się ponad 95% malin o czerwonych owocach.
Fala upałów w 2021 r. spowodowała nawet 30% spadek plonów malin i ponad 45 mln dolarów strat w przychodach plantatorów krzewów jagodowych. Stres cieplny prowadzi do przypalania liści, więdnięcia, powstawania białych pestek i obniżenia jakości owoców. Bez interwencji zmiany klimatyczne zagrażają długoterminowej rentowności upraw jagodowych.
Prowadzony przez WSU projekt jest finansowany przez program dotacji wielostanowych USDA. Łączy wiedzę specjalistyczną z zakresu ogrodnictwa, fizjologii, inżynierii, hodowli i ekonomii. Testuje krótkoterminowe rozwiązania, takie jak: systemy chłodzenia, tkaniny cieniujące, biostymulanty (np. glicyna, betaina, ekstrakty z wodorostów, opryskiwanie produktami na bazie krzemu), cząsteczki odbijające światło, takie jak glinka kaolinowa, w celu ograniczenia ekspozycji na słońce.
Wstępne wyniki projektu
To, co już wiadomo z prowadzonych w ramach projektu badań terenowych wskazuje, że produkty zawierające glicynę i betainę zwiększyły biomasę roślin u niektórych genotypów malin w porównaniu do kontroli. Zastosowana w oprysku glinka kaolinowa (cząstki odbijające światło) ograniczyła występowanie białych pestkowców i poprawiła jakość owoców w warunkach silnego nasłonecznienia. Zacienianie i zamgławianie skutecznie obniżały temperaturę liści i poprawiały turgor roślin, szczególnie w tunelach foliowych.
Włączane automatycznie systemy zraszające (ang. evaporative cooling) zmniejszały stres cieplny, ale wymagały dużych nakładów wody i energii.
Widoczne są jak dotychczas także różnice między odmianami malin w doświadczeniach. Odmiany takie jak Meeker, Wakefield, WSU 2188 i ORUS 4715 wykazują różną wrażliwość na stres cieplny — trwają analizy RNA-seq, by zidentyfikować geny odporności. Niektóre genotypy lepiej reagują na biostymulanty, inne na zacienianie — co sugeruje potrzebę indywidualnego podejścia do uprawianych odmian.
Wnioski dla praktyki
Naukowcy zwrócili uwagę, że kombinacja metod (np. biostymulant + zacienianie) daje lepsze efekty niż pojedyncze rozwiązania. Koszt i dostępność są kluczowe, gdyż nie wszystkie metody są opłacalne dla małych gospodarstw. Projekt podkreśla znaczenie hodowli odmian odpornych na stres cieplny jako długoterminowego rozwiązania.
