ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ TΟΜΕΑΣ ΟΠΩΡΟΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΜΠΕΛΟΥ

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ TΟΜΕΑΣ ΟΠΩΡΟΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΜΠΕΛΟΥ Αξιολόγηση της αζωτούχου θρέψης και της υδατικής κατάστασης της αμπέλου με την χρησιμοποίηση των σταθερών ισοτόπων 13 C και 15 Ν και της φασματικής ανάκλασης ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Δημήτριος Γεωργίου Τάσκος Γεωπόνος - Οινολόγος M.Sc. Οινολογίας αμπελουργίας ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ: Νικόλαος Νικολάου, καθηγητής ΑΠΘ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2012

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ TΟΜΕΑΣ ΟΠΩΡΟΚΗΠΕΥΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΜΠΕΛΟΥ Αξιολόγηση της αζωτούχου θρέψης και της υδατικής κατάστασης της αμπέλου με την χρησιμοποίηση των σταθερών ισοτόπων 13 C και 15 Ν και της φασματικής ανάκλασης ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ Δημήτριος Γεωργίου Τάσκος Γεωπόνος - Οινολόγος M.Sc. Οινολογίας αμπελουργίας ΕΞΕΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ: Νικολάου Νικόλαος, καθηγητής ΑΠΘ Ν. Συλλαίος, ομότιμος καθηγητής ΑΠΘ Ε. Ζιώζιου, επίκουρος καθηγήτρια ΑΠθ Σ. Κουνδουράς, επίκουρος καθηγητής ΑΠΘ Σ. Σταματιάδης, συνδεδεμένος καθηγητής Πανεπιστημίου Lincoln, Nebraska Χ. Τσαντήλας, ερευνητής Α ΕΘΙΑΓΕ Σ. Φουντάς, επίκουρος καθηγητής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ 2012

3 Στους γονείς μου, Γιώργο και Ελένη

4 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Φτάνοντας στο τέλος αυτής της προσπάθειας, συνειδητοποιώ ότι χωρίς της βοήθεια κάποιων ανθρώπων δεν θα μπορούσε να έχει τελειώσει. Παρότι, δεν σταμάτησα ποτέ μου να μελετώ αλλά και να συμμετέχω, όσο μου ήταν δυνατό, στις ερευνητικές δραστηριότητες φίλων και συνεργατών, μέσα από όλη την διαδικασία αυτής της έρευνας, είδα να ξανοίγεται μπροστά μου ένας άλλος κόσμος. Πιστεύω ότι είναι το μεγαλύτερο κέρδος που αποκομίζω. Θέλω λοιπόν, να ευχαριστήσω θερμά τον καθηγητή μου, τον κύριο Νικολάου, που είχε το θάρρος και την υπομονή να μου δώσει αυτήν την ευκαιρία και να την υποστηρίξει. Ευχαριστώ επίσης, τον κ. Σταμάτη Σταματιάδη για την υποστήριξη του όλα αυτά τα χρόνια, τον κ. Στέφανο Κουνδουρά για την ενεργή συμμετοχή του στην ερευνητική διαδικασία, τον κύριο Kent Eskridge, καθηγητή της στατιστικής στο Πανεπιστήμιο Lincoln της Nebraska, για την ανεκτίμητη βοήθεια του στο σχεδιασμό της στατιστικής ανάλυσης, τον κ. Χρήστο Τσαντήλα για την παραχώρηση μέρους του εξοπλισμού αλλά και τις συμβουλές του, την κυρία Ζιώζιου Ελευθερία και τον κ. Νικόλαο Συλλαίο που μου έκαναν την τιμή να συμμετέχουν στην συμβουλευτική μου επιτροπή, τον συνάδελφο Γιάννη Βογιατζή, διευθυντή οινολογικού της Μπουτάρης ΑΕ, για την συνεχή του υποστήριξη, τους συνάδελφους γεωπόνους κ. Νικόλαο Θεοδώρου και κ. Κωνσταντίνο Καρακιουλάκη για την πολύτιμη βοήθεια που μου πρόσφεραν. Τέλος εκφράζω την ευγνωμοσύνη μου στη σύζυγο μου Μαρία και στα παιδιά μου Γιώργο, Ελένη, και Παναγιώτη, που με στήριξαν με τον τρόπο που μια οικογένεια ξέρει να κάνει.

5 Πίνακας περιεχομένων ΠΕΡΙΛΗΨΗ... 3 ABSTRACT ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σύγχρονη αμπελουργία και η πρόκληση της ανομοιογένειας των αμπελώνων Αμπελουργία ακριβείας Οπτική τηλεπισκόπηση Εγγύτατη και απομακρυσμένη οπτική τηλεπισκόπηση Έμμεση εκτίμηση των επιδόσεων της αμπέλου με την οπτική τηλεπισκόπηση Χλωροφύλλη και μέθοδοι εκτίμησης Σταθερά ισότοπα δ 13 C δ 15 N Το νερό και το άζωτο στην αμπελοκαλλιέργεια Σκοπός και επιμέρους στόχοι της έρευνας ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ Πειραματικοί αμπελώνες Πειραματικός σχεδιασμός Καλλιεργητικές φροντίδες Μέτρηση της βιομάζας και της σύστασης των σταφυλιών Μέτρηση της χλωροφύλλης και της ισοτοπικής σύνθεσης του Ν και του C των φύλλων Μέτρηση της χλωροφύλλης με τους μετρητές χειρός Αναλυτικός προσδιορισμός της συγκέντρωσης της χλωροφύλλης Προσδιορισμός της ισοτοπικής σύνθεσης του C και N των φύλλων Μέτρηση της υδατικής κατάστασης και της ανταλλαγής των αερίων Φασματική ανάκλαση του φυλλώματος Μικροκλίμα στο περιβάλλον των σταφυλιών Στατιστική ανάλυση ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ Καιρικές συνθήκες Παραγωγικές και ποιοτικές επιδόσεις των φυτών

6 3.1.1 Βλάστηση και παραγωγή σταφυλιών Σύσταση των σταφυλιών Ιδιότητες των φύλλων Χλωροφύλλη και άζωτο των φύλλων Σχέσεις μεταξύ των ιδιοτήτων των φύλλων Σχέση των ιδιοτήτων των φύλλων με τις επιδόσεις των φυτών Έμμεση εκτίμηση της χλωροφύλλης Μετρητές χλωροφύλλης (MX) Σχέση των τιμών των μετρητών χλωροφύλλης με τις ιδιότητες των φύλλων και τις επιδόσεις των φυτών Ανάκλαση του φυλλώματος NDVI Σχέση της ανάκλασης με τις ιδιότητες των φύλλων Σχέση της ανάκλασης με τις βλάστηση και την απόδοση των φυτών Σχέση της ανάκλασης με την σύσταση των σταφυλιών Σύγκριση των αισθητήρων φυλλώματος και των μετρητών χλωροφύλλης Υδατική κατάσταση και ανταλλαγή των αερίων Υδατικό δυναμικό Ανταλλαγή των αερίων Σχέση υδατικού δυναμικού και ανταλλαγής των αερίων Ισοτοπική σύσταση των φυτών Αναλογία των σταθερών ισοτόπων του άνθρακα ( 12 C και 13 C) Αναλογία των σταθερών ισοτόπων του αζώτου ( 14 Ν και 15 Ν) Σχέση των σταθερών ισοτόπων με την παραγωγή βιομάζας και τη σύσταση των σταφυλιών Ο επιμερισμός των σταθερών ισοτόπων σε τμήματα των φυτών ΣΥΝΟΨΗ ΚΑΙ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Βιβλία και συνέδρια Περιοδικά

7 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η επίδραση της αρδεύσεως και της αζωτούχου λιπάνσεως στην ανάκλαση του φυλλώματος της αμπέλου, τις οπτικές ιδιότητες των φύλλων, και την φυσική αναλογία των σταθερών ισοτόπων του αζώτου (δ 15 Ν) και του άνθρακα (δ 13 C), μελετήθηκε για δύο συνεχόμενα έτη ( ) σε δύο εμπορικούς αμπελώνες που βρίσκονταν στη Βόρεια Ελλάδα και ήταν φυτεμένοι με τις ποικιλίες Cabernet Sauvignon and Ξινόμαυρο (Vitis vinifera L.). Τρία επίπεδα αζώτου (0, 6, και 12 kg/στρ.) και δύο επίπεδα νερού (αρδευόμενο: 80% της εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας, και μη αρδευόμενα) εφαρμόστηκαν σε πλήρως τυχαιοποιημένο παραγοντικό σχέδιο τριών επαναλήψεων. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του NDVI (Δείκτης Βλάστησης Κανονικοποιημένης Διαφοράς) με δύο αισθητήρες ανάκλασης του φυλλώματος (Crop Circle Acs-210 και Crop Circle Acs-430) καθώς και της χλωροφύλλης με δύο μετρητές χλωροφύλλης (SPAD-502 και CCM-200), σε δύο και τέσσερα στάδια του ετήσιου βλαστικού κύκλου της αμπέλου αντίστοιχα. Παράλληλα, σε κάθε βλαστικό στάδιο, προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις του ολικού αζώτου και της χλωροφύλλης καθώς και οι ισοτοπικές αναλογίες δ 15 Ν και δ 13 C στα φύλλα. Οι ισοτοπικές αναλογίες δ 15 Ν και δ 13 C προσδιορίστηκαν επίσης στο γλεύκος των σταφυλιών κατά τον τρύγο και στις κληματίδες κατά το χειμερινό κλάδεμα. Οι συγκεντρώσεις του αζώτου των φύλλων και της χλωροφύλλης, και οι τιμές δ 15 Ν ήταν ευαίσθητες στην αζωτούχο λίπανση και ακολούθησαν πτωτική πορεία μέσα στην βλαστική περίοδο χωρίς να επηρεαστούν από την άρδευση. Οι τιμές δ 13 C στα φύλλα και τις κληματίδες επηρεάστηκαν από την παροχή του αζώτου και του νερού, ενώ οι αντίστοιχες τιμές στο γλεύκος ήταν αποτέλεσμα μόνο των μεταβολών στη διαθεσιμότητα του νερού. Οι τιμές των SPAD και CCM προέβλεψαν ικανοποιητικά τις συγκεντρώσεις και του αζώτου των φύλλων και της χλωροφύλλης, ωστόσο η δύναμη των συσχετίσεων ήταν μικρότερη προς το τέλος της βλαστικής περιόδου, πιθανόν λόγω μεταβολών 3

8 στη δομή των φύλλων. Η συμμεταβολή των τιμών SPAD και CCM ήταν καμπυλόγραμμη και δείχνει ότι η συμβατότητα των μετρήσεων των δύο οργάνων περιορίζεται όταν η διαθεσιμότητα του αζώτου είναι υψηλή. Οι μετρήσεις NDVI ήταν λιγότερο αποτελεσματικές στην πρόβλεψη της διακύμανσης της θρεπτικής κατάστασης των φυτών εν συγκρίσει προς τους μετρητές χλωροφύλλης, ειδικά στον αμπελώνα του Ξινόμαυρου. Ο αισθητήρας Acs-430 (φασματικά κανάλια ερυθρού και rededge) παρείχε πιο αξιόλογες πληροφορίες για την συμπεριφορά των φυτών από ότι ο αισθητήρας Acs-210 (φασματικό κανάλι amber). Σύμφωνα με τα αποτελέσματα αυτά, περιορισμοί υφίστανται στη χρήση των αισθητήρων ανάκλασης και των μετρητών της χλωροφύλλης για την εκτίμηση του εφοδιασμού των φυτών με άζωτο και της παραγωγικότητας των φυτών σε διαφορετικούς αμπελώνες. Πρωτότυπα δεδομένα προέκυψαν για την χρήση των ισοτοπικών αναλογιών δ 15 Ν και δ 13 C στην αμπελουργία. Η ισοτοπική αναλογία δ 15 Ν στα φύλλα και της κληματίδες της αμπέλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ολοκληρωμένος δείκτης της διαθεσιμότητας του αζώτου αλλά και των απωλειών του στοιχείου αυτού από τους αμπελώνες. Η ισοτοπική αναλογία δ 13 C στα φύλλα και τις κληματίδες μπορεί να παρέχει πληροφορίες για την αζωτούχο θρέψη και την υδατική κατάσταση των φυτών, ενώ η αναλογία δ 13 C στο γλεύκος είναι αξιόπιστος δείκτης της διαθεσιμότητας του νερού κατά την περίοδο της ωρίμασης των σταφυλιών. 4

9 ABSTRACT The effects of irrigation and nitrogen fertilization on vine canopy reflectance, leaf spectral properties, and the natural abundance of the stable isotopes of nitrogen (δ 15 Ν) and carbon (δ 13 C), were studied for two consecutive years ( ) in two commercial vineyards located in northern Greece and planted with the Cabernet Sauvignon and Xinomavro varieties (Vitis vinifera L.). Three nitrogen levels (0, 60, and 120 kg Ha -1 ) and two irrigation levels (Irrigated: 80% of crop evapotranspiration, and non-irrigated) were applied in a randomized complete block experimental design with three replications. Measurements of NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) with two active canopy sensors (Crop Circle Acs-210 and Crop Circle Acs-430) and of leaf chlorophyll with two chlorophyll meters (SPAD-502 and CCM-200), were taken in two and four vine growth stages respectively. In each of the four growth stages, the concentrations of total nitrogen and chlorophyll and the natural abundances δ 15 Ν and δ 13 C in the leaf blades were also measured. Additionally, δ 15 Ν and δ 13 C were determined in the grape juice at harvest and in dormant canes at winter pruning. The concentrations of nitrogen and chlorophyll and δ 15 Ν values were sensitive to nitrogen fertilization, following a declining course during the growth period, but were not affected by irrigation. δ 13 C values in the leaves and canes were affected by both nitrogen and water supply but the corresponding values in grape juice varied only in response to water supply. SPAD and CCM readings correlated well with the concentrations of leaf nitrogen and chlorophyll, although these correlations were weaker towards harvest, possibly because of leaf structural changes. A non-linear relationship between SPAD and CCM readings was observed, indicating that the compatibility of these two instruments may be restricted under high nitrogen availability conditions. NDVI measurements were less effective in predicting vine nitrogen status compared to chlorophyll meter values, especially in the Xinomavro vineyard. Acs-430 sensor (red and rededge 5

10 spectral channels) provided more reliable information on vine growth and yield production compared to the Acs-210 sensor (amber channel). According to these findings, limitations exist in the use of active canopy sensors and chlorophyll meters for the estimation of vine productivity and nitrogen status in different vineyards. Original data on the use of δ 15 Ν and δ 13 C in viticulture were collected; δ 15 Ν in vine leaves and canes can be used as an integrated indicator of nitrogen availability and nitrogen losses from the vineyards. δ 13 C in these same vine organs can provide information on vine nitrogen nutrition and water status and δ 13 C in the grape juice is a reliable indicator of water availability during grape maturation. 6

11 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.0 Σύγχρονη αμπελουργία και η πρόκληση της ανομοιογένειας των αμπελώνων Η σύγχρονη αμπελουργία λειτουργεί σε περιβάλλον εντεινόμενου ανταγωνισμού όπου η εφαρμογή στρατηγικών αποτελεσματικής διαχείρισης των αμπελώνων είναι κρίσιμη για τη επιτυχία κάθε αμπελουργικής εκμετάλλευσης. Επομένως, η διαχείριση των αμπελώνων παραγωγής οινοποιήσιμων σταφυλιών, όπου η προστιθέμενη αξία των παραγόμενων προϊόντων μπορεί να είναι μεγάλη, πρέπει να είναι τέτοια ώστε να επιτυγχάνεται η οικονομική και περιβαλλοντική βιωσιμότητα τους. Όμως η εξασφάλιση της βιωσιμότητας και της κερδοφορίας εξαρτάται από τον ρυθμό επιστροφής του επενδυμένου κεφαλαίου, την πληρότητα της αξιοποίησης των διαθέσιμων πόρων, και την συμμόρφωση με υποχρεώσεις που αφορούν την προστασία του περιβάλλοντος και τη διατήρηση των φυσικών πόρων (Clingeleffer κ.α., 1999). Ιδιαίτερα, η διαχείριση των διαθέσιμων φυσικών πόρων και των εισροών, όπως του νερού και των θρεπτικών στοιχείων είναι σημαντική γιατί τόσο η άρδευση όσο και η λίπανση επιδρούν στην αύξηση, την παραγωγή σταφυλιών και τη σύσταση της ράγας, και επομένως εν δυνάμει και στην ποιότητα του παραγόμενου οίνου (Keller, 2005). Επιπλέον, η άρδευση και η λίπανση μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της διαχείρισης των αμπελώνων ανάλογα με τον τρόπο που γίνονται (Clingeleffer κ.α., 1999). Επειδή στην αμπελουργία τα επίπεδα των εισροών, όπως το νερό και τα θρεπτικά στοιχεία, δεν είναι τόσο ψηλά όσο σε άλλες καλλιέργειες, μέχρι τώρα δίνονταν έμφαση περισσότερο στην επίτευξη των κύριων καλλιεργητικών ποιοτικών και ποσοτικών στόχων. Ωστόσο, τα αυξανόμενα κόστη παραγωγής, οι περιορισμοί στους διαθέσιμους πόρους όπως το νερό, αλλά και μια σειρά 7

12 τεχνολογικών εξελίξεων επιβάλουν την ανάγκη εφαρμογής νέων μεθόδων διαχείρισης (Proffitt και Bramley, 2010). Τα τελευταία χρόνια γίνεται αποδεκτό ότι η αποτελεσματική διαχείριση των αμπελώνων πρέπει να λάβει υπόψη τη μεγάλη διακύμανση της παραγωγής και της σύστασης των σταφυλιών που υπάρχει μέσα στους αμπελώνες. Η διακύμανση της παραγωγικότητας των φυτών και της ποιότητας της παραγωγής μέσα στον ίδιο τον αμπελώνα μπορεί να έχει σημαντικές επιπτώσεις στην ποιότητα των παραγόμενων οίνων. Από το άλλο μέρος επιφέρει πρόσθετες δυσκολίες στην αποτελεσματική διαχείριση των αμπελώνων (Bramley και Hamilton, 2007; Hall κ.α., 2008). 1.1 Αμπελουργία ακριβείας Η αμπελουργία ακριβείας είναι ένα σύστημα λήψης αποφάσεων και διαχείρισης των αμπελώνων με το οποίο επιδιώκεται ο αποτελεσματικότερος έλεγχος της διαδικασίας παραγωγής, ώστε τελικά να επιτυγχάνεται η βελτιστοποίηση των εισροών και των μεθόδων καλλιέργειας και τελικά η παραγωγή προϊόντων ποιότητας με μικρότερο κόστος. Για την επίτευξη αυτών των στόχων, ως βάση για την λήψη αποφάσεων διαχείρισης των αμπελώνων χρησιμοποιείται η γνώση της διακύμανσης εγγενών χαρακτηριστικών των αμπελώνων, όπως οι ιδιότητες του εδάφους και τα τοπογραφικά χαρακτηριστικά, καθώς και η ζωηρότητα και απόδοση των φυτών σε μεγάλη χωρική ευκρίνεια (Bramley, 2010). Επειδή, οι τεχνολογίες της πληροφορίας χρησιμοποιούνται εντατικά πλέον για την μεγιστοποίηση των αποτελεσμάτων σε στρατηγικές διαχείρισης που βασίζονται στην αμπελουργία ακριβείας, η σύγχρονη αμπελουργία τείνει να ταυτιστεί με την αμπελουργία ακριβείας (Matese κ.α., 2009; Bramley, 2010). Ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της αμπελουργίας ακριβείας είναι ο έλεγχος και η καταγραφή της διακύμανσης που εμφανίζουν στους αμπελώνες οι φυσικοί, χημικοί, και βιολογικοί παράγοντες που επηρεάζουν τις επιδόσεις των φυτών της αμπέλου (Hall κ.α., 2002). 8

13 1.2 Οπτική τηλεπισκόπηση Μεταξύ των μεθόδων που χρησιμοποιούνται στην αμπελουργία ακριβείας για την περιγραφή και ανάλυση της χωρικής παραλλακτικότητας που παρουσιάζει η παραγωγή των πρέμνων και η σύσταση των σταφυλιών, η οπτική τηλεπισκόπιση παρέχει πληροφορία μεγάλης χρονικής και χωρικής ευκρίνειας. Στην άμπελο, οι ιδιότητες του φυλλώματος σχετίζονται στενά με την παραγωγή και τη σύσταση των σταφυλιών (Smart κ.α., 1985). Επομένως, η απόκτηση της πληροφορίας για την μεταβλητότητα στο χώρο των επιδόσεων των πρέμνων είναι εφικτή, γιατί οι ιδιότητες του φυλλώματος συνδέονται άμεσα με τα χαρακτηριστικά του ηλιακού φωτός που αντανακλάται από το φύλλωμα (Hall κ.α., 2002). Παρόλο που στους σύγχρονους αμπελώνες το φύλλωμα της αμπέλου έχει περίπλοκες ιδιότητες γιατί η ποικιλία των συστημάτων διαμόρφωσης των φυτών είναι μεγάλη, οι φασματικές ιδιότητες των μεμονωμένων φύλλων μπορούν να αναχθούν στο επίπεδο της ανάκλασης από το σύνολο του φυλλώματος. Οι φασματικές ιδιότητες που έχουν τα μεμονωμένα φύλλα και είναι κοινές σε όλα τα είδη των φυτών εξαρτώνται μεταξύ άλλων από τα μορφολογικά και ανατομικά χαρακτηριστικά των φύλλων, την ηλικία, και την συγκέντρωση των χρωστικών στο έλασμα (Συλλαίος, 2000). Στο εγγύς υπέρυθρο τμήμα του φάσματος ( μm) οι χρωστικές των φύλλων και η κυτταρίνη εμφανίζουν μικρή απορρόφηση (μέγιστο 10%) και μεγάλη αντανάκλαση (ως 50%) που εξαρτάται από την δομή των φύλλων. Στο ορατό τμήμα του φάσματος ( μm) η απορρόφηση από τις χρωστικές των φύλλων (κυρίως χλωροφύλλη α και β αλλά και καροτίνη) είναι υψηλή και συμβαίνει κυρίως στο μπλε (0.45 μm) και στο ερυθρό (0.67μm) (Συλλαίος, 2000). Επίσης, μέγιστη απορρόφηση και ευαισθησία παρατηρείται στην περιοχή των 0.7 μm (red edge) (Hatfield κ.α., 2008). Η αναγωγή των ιδιοτήτων του ανακλώμενου φωτός των μεμονωμένων φύλλων στο επίπεδο του φυλλώματος γίνεται με την ενσωμάτωση της φασματικής πληροφορίας του φυλλώματος στους δείκτες βλάστησης. Οι δείκτες βλάστησης 9

14 είναι αδιάστατοι αλγεβρικοί συνδυασμοί του ποσοστού της ανακλώμενης ακτινοβολίας στα διάφορα κανάλια του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Επομένως, με τους δείκτες βλάστησης απλοποιείται η φασματική πληροφορία, η οποία παίρνει την μορφή μίας αριθμητικής τιμής. Ο Δείκτης Βλάστησης Κανονικοποιημένης Διαφοράς (NDVI, Normalized Difference Vegetation Index), είναι ο δείκτης με την πιο ευρεία χρήση στην έρευνα και τις εφαρμογές της οπτικής τηλεπισκόπισης. Ο NDVI εκφράζει ουσιαστικά την διαφορά του ποσοστού του φωτός που ανακλάται στο εγγύς υπέρυθρο και στο ορατό τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος από μία επιφάνεια που φωτοσυνθέτει και λαμβάνει τιμές από 0 ως +1 (Hall κ.α., 2002) Εγγύτατη και απομακρυσμένη οπτική τηλεπισκόπηση Πιο συχνά, η πληροφορία της φασματικής ανάκλασης καταγράφεται από εναερίους ή δορυφορικούς οπτικούς αισθητήρες στη μορφή ψηφιακής εικόνας. Αυτές οι τεχνολογίες απομακρυσμένης οπτικής επισκόπησης είναι αποτελεσματικές στο να παρέχουν φασματική πληροφορία για μεγάλες γεωργικές εκτάσεις σε σύντομο χρονικό διάστημα (Hall κ.α., 2002). Το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας και των εφαρμογών στην αμπελουργία χρησιμοποιούν αυτές τις τεχνολογίες (Johnson κ.α., 2001; Dobrowski κ.α., 2003; Johnson, 2003; Zarco-Tejada κ.α., 2005; Hall κ.α., 2008; Meggio κ.α., 2008; Meggio κ.α., 2010). Ωστόσο, οι αντίξοες καιρικές συνθήκες και οι περιορισμοί στη συχνότητα σάρωσης όταν είναι αναγκαία η επαναλαμβανόμενη σάρωση των αγρών, αποτελούν σημαντικά μειονεκτήματα των εναερίων μέσων οπτικής τηλεπισκόπησης. Επιπλέον, διάφορα χαρακτηριστικά των αμπελώνων, όπως η παραλλακτικότητα στα δομικά χαρακτηριστικά του φυλλώματος και τα δομικά στοιχεία των αποκτούμενων ψηφιακών εικόνων, όπως του εδάφους, της αυτοφυούς βλάστησης, και της σκίασης που προκαλείται από τα φυτά κάνει απαραίτητη την εξειδικευμένη επεξεργασία της εικόνας έτσι ώστε η οπτική πληροφορία να ανταποκρίνεται 10

15 στην πραγματικότητα (Drissi κ.α., 2008; Meggio κ.α., 2010). Μία εναλλακτική και σχετικά νέα τεχνολογική προσέγγιση για την αντιμετώπιση των περιορισμών στους εναέριους αισθητήρες οπτικής τηλεπισκόπισης είναι οι επίγειοι ενεργοί αισθητήρες (ground-based proximal active sensors) (Barker και Sawyer, 2010). Οι ενεργοί αισθητήρες χρησιμοποιούν την δική τους πηγή φωτός και έχουν προηγμένη σχεδίαση οπτικών και ηλεκτρονικών συστημάτων που επιτρέπει την απαλοιφή των επιδράσεων του φυσικού φωτός, της σκίασης, και των χαρακτηριστικών του εδάφους που συνιστούν το φόντο στο οπτικό πεδίο, κατά τη λήψη της φασματικής πληροφορίας (Stamatiadis κ.α., 2010a). 1.3 Έμμεση εκτίμηση των επιδόσεων της αμπέλου με την οπτική τηλεπισκόπηση Εξορισμού, η εκτίμηση της παραγωγής των φυτών της αμπέλου και της σύστασης των σταφυλιών μέσω της φασματικής ανάκλασης του φυλλώματος είναι έμμεση. Η οπτική τηλεπισκόπιση των φυτών της αμπέλου βασίζεται στην παραδοχή ότι μεταβολές στην βλάστηση των πρέμνων μεταβάλλουν την αρχιτεκτονική του φυλλώματος και οι προκύπτουσες αλλαγές στο μικροκλίμα των φυτών προκαλούν διακύμανση στη σύσταση των σταφυλιών (Smart κ.α., 1985; Dry και Loveys, 1998; Bergqvist κ.α., 2001; Spayd κ.α., 2002) και στην γονιμότητα των οφθαλμών άρα και στην παραγωγή (Dry, 2000). Επομένως, για την πρόγνωση της παραγωγής και της σύστασης των σταφυλιών, η ανάκλαση του φυλλώματος της αμπέλου χρησιμοποιείται ως ενδιάμεση μεταβλητή που εκφράζει το σύνολο των επιδράσεων όλων των παραγόντων που διαμορφώνουν τη βλαστική και αναπαραγωγική δραστηριότητα των πρέμνων (Hall κ.α., 2002). Στην έρευνα που έχει γίνει για την εκτίμηση των επιδόσεων της αμπέλου με την χρήση απομακρυσμένων (Lamb κ.α., 2004; Meggio κ.α., 2010; Hall κ.α., 2011) και επίγειων αισθητήρων οπτικής επισκόπησης (Stamatiadis κ.α., 2006; Stamatiadis κ.α., 2010a), έχουν αναφερθεί σημαντικές συσχετίσεις της σύστασης των σταφυλιών με την φασματική ανάκλαση του φυλλώματος, κι 11

16 επομένως η παραδοχή του ολοκληρωματικού χαρακτήρα της ανάκλασης του φυλλώματος είναι βάσιμη. Παρόλα αυτά, οι σύνδεσμοι των χαρακτηριστικών του φυλλώματος με την παραγωγικότητα των φυτών και τη σύσταση της ράγας είναι σύνθετοι και οι αιτιακοί παράγοντες δεν επιδρούν στην παραγωγή και τη σύσταση μόνο μέσω του μικροκλίματος (Chaves κ.α., 2010). Επιπλέον, κι άλλες σημαντικές πτυχές της αντίδρασης των πρέμνων στις επιδράσεις βιοτικών και αβιοτικών παραγόντων καθώς και των μεθόδων καλλιέργειας, δεν είναι δυνατό να ενσωματωθούν στην πληροφορία της ανάκλασης του φυλλώματος. Για παράδειγμα, η ισορροπία μεταξύ βλάστησης και παραγωγής, είναι μία σημαντική έννοια στην αμπελουργία γιατί εκφράζει πολλές από τις επιδράσεις που υφίσταται η βλαστική αύξηση και η παραγωγή; ένα φυτό θεωρείται ισορροπημένο όταν η βλαστική του ανάπτυξη και η παραγωγή του βρίσκονται σε ισορροπία έτσι που να επιτυγχάνεται η μέγιστη παραγωγή και η επιθυμητή σύσταση των σταφυλιών (Gladstones, 1992; Dry και Loveys, 1998). Η ισορροπία των φυτών συνδέεται άμεσα με την ισορροπία στην πρωτογενή παραγωγή (Howell, 2001). Επομένως, η έμμεση εκτίμηση των επιδόσεων της αμπέλου μέσω της ανάκλασης του φυλλώματος είναι προσεγγιστική, γιατί δεν περιλαμβάνει τις άμεσες επιδράσεις στην βιοσύνθεση των επιμέρους συστατικών της ράγας αλλά και την ισορροπία των φυτών. 1.4 Χλωροφύλλη και μέθοδοι εκτίμησης Οι φασματικές ιδιότητες των φύλλων επηρεάζονται έντονα από την ποσότητα της χλωροφύλλης που περιέχουν (Hatfield κ.α., 2008). Επιπρόσθετα, η χλωροφύλλη ελέγχει τη φωτοσύνθεση, κι επομένως, και την ηλιακή ενέργεια που απορροφάται από τα φύλλα και η οποία αποθηκεύεται στην παραγόμενη βιομάζα. Η συγκέντρωση της χλωροφύλλης στα φύλλα επηρεάζεται από βιοτικούς και αβιοτικούς περιοριστικούς παράγοντες (Richardson κ.α., 2002) και, επομένως, μακροπρόθεσμες ή και μεσοπρόθεσμες μεταβολές στην ποσότητα της περιεχόμενης χλωροφύλλης μπορούν να 12

17 συσχετισθούν με την φωτοσυνθετική ικανότητα, το στάδιο ανάπτυξης του φυτού, και ποικίλες μορφές καταπόνησης του φυτού (Ciganda κ.α., 2008). Επιπλέον, θετική συσχέτιση των συγκεντρώσεων της χλωροφύλλης και του αζώτου (Ν) στα φύλλα έχει αναφερθεί σε μερικά είδη, δεδομένου ότι το μεγαλύτερο μέρος της ποσότητας του Ν βρίσκεται στην χλωροφύλλη (Samborski κ.α., 2009). Επομένως, το περιεχόμενο της χλωροφύλλης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν έμμεσος δείκτης της θρεπτικής κατάστασης των φυτών όσο αφορά το Ν (Steele κ.α., 2008b). Στην άμπελο, η διαθεσιμότητα του Ν επηρεάζει τα επίπεδα της χλωροφύλλης στα φύλλα και επομένως η συγκέντρωση της χλωροφύλλης συσχετίζεται θετικά με την απορρόφηση του Ν από τα φυτά (Keller κ.α., 2001b; Linsenmeier κ.α., 2008). Επομένως, η χλωροφύλλη στα φύλλα είναι μία καθοριστική φυσιολογική μεταβλητή για την εκτίμηση της ανάκλασης του φυλλώματος, την απόδοση, και τις φυσιολογικές λειτουργίες των φυτών, και κυρίως της αζωτούχου θρέψης. Η συγκέντρωση της χλωροφύλλης παραδοσιακά προσδιορίζεται με χημικές μεθόδους που απαιτούν την εκχύλιση της χρωστικής σε κατάλληλο διαλύτη, και στη συνέχεια μέτρηση της απορρόφησης και μετατροπή της απορρόφησης σε περιεχόμενη ποσότητα χλωροφύλλης. Αυτός ο τρόπος εκχύλισης, παρότι ακριβής, είναι χρονοβόρος κι επομένως δεν ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις πρακτικών εφαρμογών. Σήμερα, υπάρχουν έμμεσες μέθοδοι εκτίμησης του περιεχόμενου της χλωροφύλλης στα φύλλα που βασίζονται στις οπτικές ιδιότητες των φύλλων. Όργανα μέτρησης της χλωροφύλλης που μετρούν τη ποσότητα του απορροφώμενου ερυθρού (650 nm) και του διαδιδόμενου υπέρυθρου (940 nm) φωτός μέσα από το έλασμα των φύλλων (Markwell κ.α., 1995; Richardson κ.α., 2002) βρίσκονται διαθέσιμα στο εμπόριο. Ωστόσο, κατά τα τελευταία έτη σημαντικό μέρος του ενδιαφέροντος έχει επικεντρωθεί στην χρήση ραδιομέτρων που μετρούν το ανακλώμενο φως για τον προσδιορισμό της περιεχομένης χλωροφύλλης (Steele κ.α., 2008a). Οι μετρητές χλωροφύλλης και τα ραδιόμετρα μέτρησης της ανάκλασης χρησιμοποιούν διαφορετικές 13

18 τεχνολογίες και έχουν διαφορετικές πρακτικές δυνατότητες. Οι μετρητές της χλωροφύλλης (ΜΧ) λειτουργούν στο επίπεδο του μεμονωμένου φύλλου και δεν παρέχουν πληροφορία για την χωρική μεταβολή της χλωροφύλλης. Αντίθετα, οι αισθητήρες μέτρησης της ανάκλασης λαμβάνουν την φασματική πληροφορία από το φύλλωμα του φυτού και μπορούν να της προσδώσουν και χωρική διάσταση. Επομένως, οι ΜΧ έχουν περιορισμένη χρήση στην διαχείριση ακριβείας των καλλιεργειών. Ωστόσο, αν οι ΜΧ μπορούν να παρέχουν ακριβή πληροφορία για την φυσιολογική κατάσταση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην αποτελεσματική διαχείριση των αμπελώνων. Η άμεση ή έμμεση μέτρηση της χλωροφύλλης στα φύλλα της αμπέλου έχει χρησιμοποιηθεί στην έρευνα για τη μελέτη της φωτοσύνθεσης (Poni κ.α., 1994b) και των αντιδράσεων των φυτών σε ποικίλες μορφές βιοτικής και αβιοτικής καταπόνησης, όπως για παράδειγμα, η προσβολή από το έντομο της φυλλοξήρας (Blanchfield κ.α., 2006; Bruce, R.J., 2011), τη φυσιολογική διαταραχή blackleaf (Smithyman κ.α., 2001), την εφαρμογή θρεπτικών στοιχείων (Linsenmeier κ.α., 2008) και τη διαθεσιμότητα τους (Diaz κ.α., 2009; Meggio κ.α., 2010), τη διαθεσιμότητα νερού (Mendez κ.α., 2011), τον περιορισμένο φωτισμό (Palliotti κ.α., 2000), και την έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία UV-B (Nunez-Olivera κ.α., 2006). Ωστόσο, τα δεδομένα για τη πιθανή χρησιμότητα της μέτρησης της περιεχόμενης ποσότητας της χλωροφύλλης ως ολοκληρωματικού δείκτη των αποδόσεων και της φυσιολογικής κατάστασης των φυτών, χρειάζονται περεταίρω διερεύνηση. 1.5 Σταθερά ισότοπα Χημικά στοιχεία όπως ο άνθρακας, το άζωτο, το οξυγόνο, το θείο, και το υδρογόνο, που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των δομικών συστατικών των ζωντανών οργανισμών, έχουν περισσότερα από ένα σταθερά δηλαδή μη ραδιενεργά ισότοπα. Η ισοτοπική σύσταση ενός υλικού (δ χχ Ε) ως προς ένα βαρύ ισότοπο ενός χημικού στοιχείου χχ Ε (π.χ. 13 C, 15 N) προσδιορίζεται σε 14

19 σχέση με ένα διεθνώς αναγνωρισμένο πρότυπο. Επειδή οι απόλυτες αναλογίες του βαρύτερου προς το ελαφρύτερο ισότοπο (R = xxe ) που απαντώνται στη φύση είναι συνήθως πολύ μικρές της τάξεως των ολίγων μερών στα χίλια, η ισοτοπική σύνθεση έχει επικρατήσει να εκφράζεται σε χιλιοστά, πολλαπλασιάζοντας την απόλυτη ισοτοπική αναλογία επί χίλια ως εξής: δ xx (Rsample Rstandard) E ( ) = 1000 Rstandard όπου R standard, η αναλογία R στο χρησιμοποιούμενο πρότυπο. Επομένως, η έκφραση της φυσικής αφθονίας (natural abundance) ενός ισοτόπου με την μορφή του δείκτη δ δείχνει την σχετική αναλογία του βαρύτερου προς το πιο ελαφρύ σταθερό ισότοπο στο δείγμα ως προς την αντίστοιχη αναλογία στο πρότυπο; υψηλότερες τιμές σημαίνουν την παρουσία σε ένα υλικό μεγαλύτερης ποσότητας του βαρύτερου σε σχέση με το ελαφρύτερο ισότοπο (Tiunov, 2007; Tcherkez και Hodges, 2008). Σε πολλές φυσικές, χημικές, και βιολογικές διεργασίες παρατηρείται διάκριση (discrimination) ή κλασμάτωση (fractionation) σε βάρος των βαρύτερων ισοτόπων των χημικών στοιχείων, δηλαδή χρησιμοποιούνται περισσότερο τα άτομα των ελαφρύτερων ισοτόπων. Για παράδειγμα, κατά την αφομοίωση του CO 2 από τα C 3 φυτά στη διάρκεια της φωτοσύνθεσης χρησιμοποιείται μεγαλύτερη ποσότητα 12 CO 2 συγκριτικά με εκείνη του 13 CO 2. Αυτή η διάκριση οδηγεί σε σημαντική διακύμανση των ισοτοπικών αναλογιών της πηγής και των παραγόμενων προϊόντων μιας χημικής διεργασίας ή μιας βιοχημικής οδού στα φυτικά κύτταρα και τους μικροοργανισμούς. Έτσι, οι μεταβολές στις ισοτοπικές αναλογίες, μπορούν να δώσουν πληροφορίες για τις ίδιες τις διεργασίες που προκαλούν αυτή τη διάκριση. Επιπλέον, η ισοτοπική αναλογία μιας ουσίας που αποτελεί μέρος μίας αντίδρασης ή διεργασίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποτύπωμα για τον προσδιορισμό της αρχικής πηγής ή των ενδιάμεσων προϊόντων της αντίδρασης ή της διεργασίας. Σήμερα είναι αποδεκτό, ότι οι μέθοδοι έρευνας που χρησιμοποιούν σταθερά ισότοπα 15 xe

20 αποτελούν σημαντικά εμπειρικά εργαλεία στην σύγχρονη οικολογική έρευνα για την μελέτη των σχέσεων των φυτών με το περιβάλλον τους, ενώ κερδίζει έδαφος η συνδυασμένη μέτρηση σταθερών ισοτόπων (Dawson κ.α., 2002). Η συνδυασμένη μέτρηση των σταθερών ισοτόπων του άνθρακα και του αζώτου μπορεί να είναι σημαντικό εργαλείο για την μελέτη της φυσιολογικής κατάστασης των φυτών δεδομένου ότι η διαθεσιμότητα του νερού ελέγχει και την ποσότητα του διαθέσιμου Ν στα φυτά αλλά και τις τιμές δ 13 C των φυτών (Tsialtas κ.α., 2005). Στην άμπελο, η ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα και του Ν των φυτών μπορεί να παρέχει ολοκληρωμένη πληροφορία για την επίδραση του νερού και του αζώτου στη φυσιολογία και την παραγωγικότητα των φυτών (Stamatiadis κ.α., 2007). Σε άλλα είδη, η συνδυασμένη μέτρηση της ισοτοπικής αναλογίας του άνθρακα και του αζώτου έχει χρησιμοποιηθεί για την μελέτη του εφοδιασμού των φυτών με νερό και άζωτο (Hogberg κ.α., 1995; Choi κ.α., 2005; Stamatiadis κ.α., 2010b, για παράδειγμα). Ωστόσο, στην άμπελο παρόμοιες μελέτες είναι περιορισμένες (Stamatiadis κ.α., 2007) δ 13 C Η διαπνοή και η φωτοσύνθεση συνδέονται άμεσα γιατί οι απώλειες νερού και η απορρόφηση του CO 2 γίνονται μέσω των στοματίων των φύλλων. Η ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα (δ 13 C) των φύλλων είναι το αποτέλεσμα της διάκρισης σε βάρος του σταθερού ισοτόπου 13 C που συντελείται κατά την διάχυση (4.4 ) και τη δέσμευση (27.0 ) του CO 2 (Farquhar κ.α., 1989). Όταν τα στομάτια είναι ανοιχτά, η διάκριση σε βάρος του 13 C καθορίζεται κυρίως στο στάδιο της καρβοξυλίωσης με αποτέλεσμα η τιμή του δ 13 C να γίνεται πιο αρνητική. Αντίθετα, όταν τα στόματα είναι κλειστά, όπως συμβαίνει σε συνθήκες έλλειψης νερού, η εσωτερική συγκέντρωση του CO 2 (Ci) μειώνεται και η διάκριση εις βάρος του ισοτόπου 13 C γίνεται κατά το στάδιο της διάχυσης και η τιμή δ 13 C γίνεται λιγότερο αρνητική (Farquhar κ.α., 1982). Ουσιαστικά, η ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα (δ 13 C) των φύλλων αντανακλά τα σχετικά 16

21 μεγέθη της καθαρής φωτοσύνθεσης και της στοματικής αγωγιμότητας που σχετίζονται αντίστοιχα με την απαίτηση για CO 2 και την παροχή CO 2, και μπορεί έτσι να δώσει πληροφορίες για την αποτελεσματικότητα χρησιμοποίησης του νερού (Farquhar κ.α., 1989). Σε αντίθεση όμως, με τις μετρήσεις της ανταλλαγής αερίων που παρέχουν στιγμιαίες πληροφορίες για την φωτοσυνθετική δραστηριότητα, η ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα των φύλλων παρέχει εκτίμηση της φωτοσυνθετικής λειτουργίας σε όλη την περίοδο ανάπτυξης και λειτουργίας των φύλλων (Ripullone κ.α., 2004). Ακόμη περισσότερο, οι τιμές δ 13 C αντανακλούν την αλληλεπίδραση των διεργασιών που σχετίζονται με την πρόσληψη και αφομοίωση του άνθρακα από τα φυτά με τις υδατική οικονομία των φυτών. Κατά συνέπεια, οι τιμές δ 13 C είναι πιο χρήσιμες για την περιγραφή των παραπάνω λειτουργιών στο επίπεδο ολόκληρου του φυτού εν συγκρίσει προς τις απλές μετρήσεις ανταλλαγής των αερίων που γίνονται στο επίπεδο του μεμονωμένου φύλλου (Dawson κ.α., 2002) δ 13 C στην άμπελο Στην άμπελο, έχει αναφερθεί ισχυρή συσχέτιση της φυσικής αφθονίας του 13 C των φύλλων με την διαθεσιμότητα του νερού (de Souza κ.α., 2005). Επιπλέον, έχει προταθεί η χρήση των τιμών της δ 13 C των σακχάρων στον χυμό της ράγας κατά τον τρύγο ως δείκτης της διαθεσιμότητας του νερού κατά την περίοδο ωρίμασης των σταφυλιών (Van Leeuwen κ.α., 2001; Gaudillere κ.α., 2002). Ωστόσο, λίγες σχετικά αναφορές υπάρχουν για την σχέση της υδατικής κατάστασης των πρέμνων με την δ 13 C των φύλλων (Stamatiadis κ.α., 2007; Koundouras κ.α., 2008). Ακόμη περισσότερο, παρά την θεμελιώδη σχέση της δ 13 C με την στιγμιαία αποτελεσματικότητα χρήσης του νερού ( i WUE), η συσχέτιση δ 13 C των φύλλων με την i WUE μπορεί να είναι αδύναμη σε συνθήκες μεταβαλλόμενης διαθεσιμότητας νερού ενώ εκείνη της δ 13 C των ραγών μπορεί να είναι υψηλή (Chaves κ.α., 2007). Αυτή η απόκλιση μπορεί να αποδοθεί στο γεγονός ότι τα σάκχαρα της ράγας συσσωρεύονται στο διάστημα 17

22 της βλαστικής περιόδου που συνήθως επικρατούν συνθήκες υδατικής καταπόνησης των πρέμνων, κι επομένως, η ισοτοπική τους σύνθεση αντιπροσωπεύει τις συνθήκες που επικρατούν κατά την διάρκεια της ωρίμασης (Gaudillere κ.α., 2002). Ωστόσο, μέρος της διακύμανσης της δ 13 C στα διάφορα όργανα των φυτών δεν μπορεί να εξηγηθεί από την αντίστοιχη διακύμανση της κλασμάτωσης των σταθερών ισοτόπων του άνθρακα κατά την φωτοσύνθεση στη διάρκεια της βλαστικής περιόδου. Αυτή η απόκλιση μπορεί να αποδοθεί σε κλασματώσεις που γίνονται κατά τη διάρκεια των μεταβολικών διεργασιών που συντελούνται στα διάφορα όργανα ή κατά τη μετακίνηση μεταβολιτών από ένα όργανο σε άλλο (Robinson κ.α., 2000; Badeck κ.α., 2005). Από την άλλη πλευρά, περιορισμένα είναι τα δεδομένα για την ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα άλλων ιστών της αμπέλου, όπως οι κληματίδες. Εκτός από την επίδραση που έχουν οι υδατικές σχέσεις στην ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα των φύλλων, και η αζωτούχος θρέψη επηρεάζει της σχέση της συγκέντρωσης του CO 2 στους μεσοκυττάριους χώρους του ελάσματος και της αντίστοιχης στην ατμόσφαιρα κι επομένως και την τιμή της δ 13 C σε ποώδη (Cabrera- Bosquet κ.α., 2009) και δενδρώδη είδη (Guehl κ.α., 1995; Sparks και Ehleringer, 1997). Ωστόσο, λιγότερες αναφορές υπάρχουν για την επίδραση της αζωτούχου θρέψης στην ισοτοπική σύνθεση του άνθρακα στην άμπελο (Gaudillere κ.α., 2002) δ 15 N Η διακύμανση της φυσικής αφθονίας των σταθερών ισοτόπων του Ν ( 14 Ν και 15 Ν) στα φυτά προσδιορίζεται από τις διαθέσιμες πηγές Ν, το βάθος πρόσληψης του Ν από το έδαφος και την εποχικότητα αυτής, τη μορφή πρόσληψης, τις ενδεχόμενες συμβιωτικές σχέσεις, και τους μηχανισμούς που σχετίζονται με την πρόσληψη του Ν και τις μεταβολικές διεργασίες των φυτών (Nadelhoffer κ.α., 1996). Το μέγεθος των κλασματώσεων, ως αποτέλεσμα μεταβολικών διεργασιών των φυτών όπως η απαμίνωση, η τρανσαμίνωση και η 18

23 αναγωγή των νιτρικών, είναι σημαντικό και συγκρίσιμο με τις κλασματώσεις από άλλες σημαντικές διεργασίες του κύκλου του Ν (Handley και Raven, 1992). Κατά συνέπεια, είναι απαραίτητο να λαμβάνονται υπόψη οι κλασματώσεις που συμβαίνουν εντός των φυτών, και οι οποίες είναι της τάξεως του 2-3, εάν αυτές οδηγούν σε διαφοροποιήσεις του δ 15 Ν μεταξύ τμημάτων των φυτών αρκετά μεγάλες ώστε να παρεμποδίσουν την ερμηνεία των επιδράσεων των πηγών του Ν που απορροφούν τα φυτά Ν. Στο ίδιο πλαίσιο, πρέπει να γίνεται προσεκτική ερμηνεία δεδομένων από όργανα που είναι αποδέκτες Ν από ανακατανομή και κυρίως από τα φύλλα. Επίσης, απαιτείται ιδιαίτερη προσοχή για την ερμηνεία των ισοτοπικών δεδομένων που αφορούν όργανα που βρίσκονται σε γήρανση λόγω των μεγάλων απωλειών Ν που μπορούν να έχουν με την μορφή αμμωνίας (Hogberg, 1997). Παρά το γεγονός ότι στα πρώτα χρόνια της έρευνας των ισοτοπικών φαινομένων, υπήρξε η προσδοκία ότι θα μπορούσε η φυσική αφθονία του Ν των φυτών να χρησιμοποιηθεί στην ταυτοποίηση των πηγών εφοδιασμού των φυτών με Ν (Feigin κ.α., 1974; Shearer και Legg, 1975), η έρευνα που ακολούθησε έδειξε ότι στις περισσότερες περιπτώσεις οι τιμές δ 15 Ν των φυτών δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν ιχνηλάτες (Tcherkez και Hodges, 2008). Και τούτο γιατί η πρόσληψη και αφομοίωση του άνθρακα, η συγκέντρωση του Ν των φύλλων, και οι απώλειες νερού μέσω της διαπνοής, συνδέονται μεταξύ τους και, επομένως, οι διεργασίες που εμπλέκονται στον έλεγχο των τιμών του δ 15 Ν των φυτών είναι πολλές (Stock κ.α., 2006). Συνεπώς, οι τιμές δ 15 Ν των φυτών αντανακλούν το δ 15 Ν των διαθέσιμων πηγών Ν αλλά και των κλασματώσεων που γίνονται κατά την πρόσληψη και αφομοίωση του Ν. Επιπλέον, οι τιμές δ 15 Ν των πηγών του Ν μεταβάλλονται στον χώρο και τον χρόνο, με αποτέλεσμα η ερμηνεία της ισοτοπικής αναλογίας του φυτού να γίνεται ακόμη πιο δύσκολη και να μην είναι τελικά δυνατή η ταυτοποίηση μιας πηγής Ν με βάση τις τιμές δ 15 Ν (Hogberg κ.α., 1995). Έτσι, η μέτρηση της φυσικής αφθονίας του Ν χρησιμοποιείται ευρέως σήμερα στην μελέτη του 19

24 κύκλου του Ν, περισσότερο ως ολοκληρωμένος δείκτης των διεργασιών που εμπλέκονται στον κύκλο του Ν και λιγότερο ως ιχνηλάτης των δεξαμενών του Ν σε ένα οικοσύστημα (Robinson, 2001). Δεδομένων των δυσκολιών αυτών, μία εναλλακτική κατεύθυνση θα μπορούσε να είναι η μελέτη της σχέσης του δ 15 Ν με παραμέτρους της φυσιολογικής δραστηριότητας των φυτών και τις περιβαλλοντικές συνθήκες στις οποίες αυτά αναπτύσσονται (Robinson κ.α., 2000) δ 15 Ν στην άμπελο Τα δημοσιευμένα δεδομένα για το σταθερό ισότοπο του 15 Ν στην άμπελο, στην πλειονότητά τους αφορούν μελέτες στις οποίες έγινε χρήση εμπλουτισμένων με 15 Ν (Hajrasuliha κ.α., 1998; Cheng και Baumgartner, 2004; Ovalle κ.α., 2010; Lasa κ.α., 2012) ή απεμπλουτισμένων (Peacock κ.α., 1989; Patrick κ.α., 2004) λιπασμάτων, μεταξύ άλλων. Αντίθετα, οι μελέτες που αφορούν την φυσική αφθονία του 15 Ν στην άμπελο είναι συγκριτικά λίγες (King και Berry, 2005; Stamatiadis κ.α., 2007). Η μελέτη της φυσικής αφθονίας έχει το πλεονέκτημα του πολύ χαμηλότερου κόστους εν συγκρίσει προς κόστος που απαιτεί η χρήση εμπλουτισμένων ή απεμπλουτισμένων λιπασμάτων. Στην άμπελο, σε αντίθεση με την ισοτοπική αναλογία του άνθρακα, η μελέτη της δ 15 Ν εντοπίζεται σε λίγες εργασίες (Stamatiadis κ.α., 2007) κυρίως λόγω των δυσκολιών που υπάρχουν στην ερμηνεία αυτών των δεδομένων (Robinson, 2001). Πρόσφατες έρευνες, έδειξαν ότι η φυσική αφθονία (δ 15 Ν) των σταθερών ισοτόπων του Ν συσχετίζεται αρνητικά με την ποσότητα της ετήσιας βλάστησης της αμπέλου (Stamatiadis κ.α., 2007) και την φασματική ανάκλαση του φυλλώματος σε εμπορικούς αμπελώνες (Stamatiadis κ.α., 2010a). Οι συγγραφείς απέδωσαν τις συσχετίσεις αυτές στην χωρική και χρονική διακύμανση της απορρόφησης του αζωτούχου λιπάσματος και την έκπλυση Ν από το έδαφος των αμπελώνων. Τα φαινόμενα της έκπλυσης και της 20

25 απορρόφησης Ν σχετίζονταν με διαφορές στα τοπογραφικά χαρακτηριστικά και το βάθος του εδάφους μεταξύ θέσεων στον ίδιο αμπελώνα, αλλά και μεταξύ αμπελώνων. Ωστόσο, η θρεπτική κατάσταση Ν των φυτών, όπως αποτυπώνονταν στην συγκέντρωση του ολικού Ν στο έλασμα των κατώτερων φύλλων, δεν παρουσίασε ανάλογη διακύμανση και, επιπλέον, δεν σχετίζονταν με την ισοτοπική σύνθεση του Ν των φύλλων. Αυτά τα ευρήματα δείχνουν ότι η φυσική αφθονία του Ν των φύλλων της αμπέλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν έμμεσος δείκτης της διαθεσιμότητας του Ν και της φυσιολογικής κατάστασης των φυτών. Για την επιβεβαίωση αυτών των υποθέσεων απαιτούνται δεδομένα της διακύμανσης της φυσικής αφθονίας του Ν των φύλλων της αμπέλου κάτω από την επίδραση ελεγχόμενης παροχής Ν. Η μελέτη της σχετικής βιβλιογραφίας έδειξε ότι παρόμοια δεδομένα για την άμπελο δεν έχουν δημοσιευτεί μέχρι σήμερα. 1.6 Το νερό και το άζωτο στην αμπελοκαλλιέργεια Είναι γνωστό ότι το νερό και το άζωτο επηρεάζουν καθοριστικά την συμπεριφορά των φυτών της αμπέλου (Keller, 2005; Chaves κ.α., 2010). Επομένως, η διαθεσιμότητα του νερού και του Ν αποτελεί σημαντική πηγή διακύμανσης της παραγωγικότητας των αμπελώνων και της σύστασης των σταφυλιών μέσα στους αμπελώνες. Οι εισροές του αζώτου τροποποιούν την θρεπτική κατάσταση των φυτών της αμπέλου και η μεταβολή της μπορεί να επιδράσει όχι μόνο στην αύξηση αλλά και στην σύσταση της ράγας και ως εκ τούτου και στην σύσταση του παραγόμενου οίνου (Bell και Henschke, 2005). Για την επίτευξη μιας ικανοποιητικής παραγωγής σταφυλιών και της βέλτιστης ποιότητας των οίνων, η αζωτούχος θρέψη πρέπει να είναι επαρκής αλλά όχι υπερβολική. Επομένως, ένας αξιόπιστος δείκτης της θρεπτικής κατάστασης Ν των φυτών είναι ιδιαίτερα χρήσιμος για την επίτευξη αυτών των στόχων (Conradie και Saayman, 1989). Συνεπώς, συγκρινόμενο με υπόλοιπα θρεπτικά στοιχεία το Ν 21

26 έχει ιδιαίτερη βαρύτητα στη διαχείριση των αμπελώνων. 1.7 Σκοπός και επιμέρους στόχοι της έρευνας Η έμμεση εκτίμηση της παραγωγής των φυτών της αμπέλου και της σύστασης των σταφυλιών με την οπτική τηλεπισκόπηση έχει εγγενείς αδυναμίες. Μελέτες για τη χρήση της εγγύς οπτικής επισκόπησης με παθητικούς (Stamatiadis κ.α., 2006) και ενεργητικούς (Stamatiadis κ.α., 2010a) αισθητήρες στην πρόβλεψη σημαντικών παραμέτρων της αύξησης και της ανάπτυξης των φυτών της αμπέλου έχουν αποδώσει ικανοποιητικά αποτελέσματα. Ωστόσο, στις μελέτες αυτές η ανάκλαση του φυλλώματος μετρήθηκε στο τέλος της βλαστικής περιόδου περιορίζοντας έτσι τη δυνατότητα παρέμβασης που θα είχε ο αμπελουργός να τροποποιήσει τις καλλιεργητικές επεμβάσεις που ενδεχομένως θα ήταν απαραίτητο να γίνουν από την αρχή της βλαστικής περιόδου. Επομένως, είναι αναγκαία η συλλογή δεδομένων με την εγγύς τηλεπισκόπηση νωρίτερα στην βλαστική περίοδο. Η ποσότητα της χλωροφύλλης στα φύλλα της αμπέλου είναι σημαντική φυσιολογική παράμετρος που συνδέει τις αποδόσεις του φυτού, την οπτική τηλεπισκόπηση, και την διαχείριση ακριβείας. Επομένως, η καλύτερη κατανόηση των σχέσεων της χλωροφύλλης με τις επιδόσεις του φυτού θα μπορούσε να είναι χρήσιμη για την ενσωμάτωση τεχνολογιών εγγύς οπτικής τηλεπισκόπησης στη λήψη των καλλιεργητικών αποφάσεων. Επιπρόσθετα, είναι αναγκαία η επιβεβαίωση προηγούμενων ευρημάτων για τη χρήση της ισοτοπικής σύνθεσης των φύλλων (Stamatiadis κ.α., 2007) ως δείκτη της πρόσληψης Ν και, επομένως, για την εκτίμηση της παραγωγικότητας των φυτών και της σύστασης των σταφυλιών. Στα πλαίσια αυτής της εργασίας διερευνήθηκε η δυνατότητα δύο μετρητών χλωροφύλλης και δύο ενεργών αισθητήρων μέτρησης της ανάκλασης του φυλλώματος, να αποτυπώνουν μεταβολές στην ποσότητα της χλωροφύλλης και στις ποιοτικές και ποσοτικές παραμέτρους των φυτών που μπορεί να 22

27 προκληθούν από την επίδραση μεταβαλλόμενης παροχής νερού και Ν. Επιπλέον, εξετάστηκε η επίδραση της άρδευσης και της αζωτούχου λιπάνσεως στην ισοτοπική σύσταση και των επιμερισμό των σταθερών ισοτόπων του άνθρακα και του αζώτου καθώς και η σχέση των σταθερών ισοτόπων με την παραγωγικότητα των φυτών και τη σύσταση των σταφυλιών. Η διερεύνηση των επιδράσεων του νερού και του αζώτου στις παραπάνω παραμέτρους πραγματοποιήθηκε σε δύο εμπορικούς αμπελώνες με την εφαρμογή παραγοντικού πειραματικού σχεδίου. 23

28 2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ 2.0 Πειραματικοί αμπελώνες Η έρευνα πραγματοποιήθηκε κατά τα έτη 2009 και 2010 σε εμπορικό αμπελώνα που βρίσκεται στην αμπελουργική περιοχή της Γουμένισσας στο νομό Κιλκίς. Ο αμπελώνας έχει έκταση εξήντα στρεμμάτων και αποτελείται από επτά τεμάχια (Εικόνα 2.0). Από τα τεμάχια αυτά επιλέχτηκαν δύο, έκτασης τεσσάρων και δέκα στρεμμάτων, που ήταν φυτεμένα με τις ποικιλίες της ευρωπαϊκής αμπέλου (Vitis vinifera L.) Cabernet Sauvignon (CS) και Ξινόμαυρο (XM) αντίστοιχα (Πίνακας 2.0.1). Τα φυτά ήταν εμβολιασμένα στο υποκείμενο 1103 Paulsen [Vitis berlandieri Vitis rupestris]. Οι αποστάσεις φύτευσης ήταν 2.2 μ. και 1.3 μ. μεταξύ των γραμμών και επί της γραμμής φύτευσης αντίστοιχα και στα δύο τεμάχια του αμπελώνα. Οι γραμμές ακολουθούσαν την διεύθυνση από τον βορρά προς τον νότο. Τα φυτά ήταν διαμορφωμένα σε αμφίπλευρο γραμμωτό σχήμα με τρία ζεύγη συρμάτων υποστήριξης του φυλλώματος. Το κλάδεμα καρποφορίας συνίστατο σε κεφαλές των δύο ή τριών οφθαλμών. Παρόλο που τα δύο επιλεγμένα τεμάχια πειραματισμού βρίσκονταν σε μικρή απόσταση μεταξύ τους (~240 μ.; Εικόνα 2.0), διέφεραν ως προς τις ιδιότητες τους εδάφους, την κλίση, τον προσανατολισμό, και το βάθος του ριζικού συστήματος (Πίνακας 2.0.1). Επομένως για τους σκοπούς αυτής της εργασίας τα δύο επιλεγμένα αμπελοτεμάχια αντιμετωπίστηκαν ως διαφορετικοί αμπελώνες. 24

29 Εικόνα 2.0. Ορθοφωτοχάρτης που απεικονίζει τους πειραματικούς αμπελώνες των ποικιλιών Cabernet Sauvignon και Ξινόμαυρου. 25

30 Πίνακας Χαρακτηριστικά της σχεδίασης, διαχείρισης, τοπογραφίας, και του εδάφους των δύο πειραματικών αμπελώνων Cabernet Sauvignon Ξινόμαυρο Σχεδίαση Έτος εγκατάστασης Αποστάσεις φύτευσης (m) 2.2x x1.3 Υποκείμενο 1103 Paulsen 1103 Paulsen Διεύθυνση γραμμών Β-Ν Β-Ν Σύστημα διαμόρφωσης Royat, αμφίπλευρο Royat, αμφίπλευρο Τοπογραφία Γεωγραφικές συντεταγμένες Α Β Α Β Υψόμετρο (m) Κλίση (%) 0 7 Προσανατολισμός - SE Διαχείριση Καλλιέργεια εδάφους Μόνιμος χλοοτάπητας Μόνιμος χλοοτάπητας Λίπανση Οργανική Οργανική Ενσωμάτωση κληματίδων Ναι Ναι Κλάδεμα (τύπος, οφθαλμοί φυτό -1 ) Βραχύ, Βραχύ, Έδαφος (μέσες τιμές κατατομής) Μηχανική σύσταση CL SCL ph CaCO 3 (%) Οργανική ουσία (%) Βάθος ριζικού συστήματος (m) Πειραματικός σχεδιασμός Μέσα σε κάθε ένα από τους δύο επιλεγμένους αμπελώνες, σχεδιάστηκε παραγοντικό πειραματικό σχέδιο δύο παραγόντων (Νερό, Άζωτο) με δύο και τρία επίπεδα αντίστοιχα (2 Χ 3), και τρεις επαναλήψεις. Έτσι, το σύνολο των πειραματικών μονάδων για κάθε αμπελώνα ήταν 18, με 6 φυτά ανά πειραματική μονάδα. Πάνω στην γραμμή φύτευσης τα πειραματικά τεμάχια ήταν διαχωρισμένα μεταξύ τους με τέσσερα ενδιάμεσα φυτά, ενώ μεσολαβούσε μία ενδιάμεση γραμμή που τα διαχώριζε από τις γειτονικές. Ο συνδυασμός δύο επιπέδων παροχής νερού [Ι, ΝΙ : 80% και 0% της εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας (ET c )] και τριών επιπέδων αζωτούχου λιπάσματος (N 0, N 6, N 12 : 0, 6, και 12 kg στρ. -1 Ν) ορίστηκαν τυχαία μέσα σε 26

31 κάθε επανάληψη (block). Με αυτό τον τρόπο συγκροτήθηκε ένα τυχαιοποιημένο σχέδιο πλήρων ομάδων σε ελεύθερη διάταξη, με 6 μεταχειρίσεις και 18 πειραματικά τεμάχια συνολικά σε κάθε πειραματικό αμπελώνα (2 επίπεδα παροχής νερού 3 επίπεδα παροχής Ν 3 υποτεμάχια). Η εφαρμογή του νερού γίνονταν με σταλακτηφόρους σωλήνες παροχής 4 L h -1 που είχαν προσαρμοστεί με τρόπο που επέτρεπε την τυχαιοποίηση των επεμβάσεων του νερού. Η άρδευση ξεκινούσε από την καρπόδεση [βλαστικό στάδιο E-L 27, σύμφωνα με το τροποποιημένο σύστημα Eichhorn-Lorenz (Coombe, 1995) και επαναλαμβάνονταν μία φορά την εβδομάδα. Ο υπολογισμός της ποσότητας του νερού σε κάθε εφαρμογή γίνονταν με βάση τις εκτιμήσεις της ET c από την δυναμική εξατμισοδιαπνοή αναφοράς και τους φυτικούς συντελεστές που υπολογίζονταν για κάθε ημερομηνία εφαρμογής σύμφωνα με τους Williams κ.α., (2003). Τα μετεωρολογικά δεδομένα που χρησιμοποιούνταν για τον υπολογισμό της δυναμική εξατμισοδιαπνοή αναφοράς, καταγράφονταν από αυτόματο τηλεμετρικό σταθμό που ήταν εγκατεστημένος στον αμπελώνα του Ξινόμαυρου. Το άζωτο προστέθηκε κατά το στάδιο της έκπτυξης των οφθαλμών, με τη μορφή της νιτρικής αμμωνίας (34-0-0) με επιφανειακή διασπορά και χωρίς ενσωμάτωση και στις δύο βλαστικές περιόδους. 2.2 Καλλιεργητικές φροντίδες Οι εισροές του νερού και των θρεπτικών στοιχείων στους πειραματικούς αμπελώνες είναι περιορισμένες καθώς πάγια επιδίωξη των καλλιεργητών είναι ο έλεγχος της ζωηρότητας. Στο πλαίσιο του πειράματος, όλες οι καλλιεργητικές φροντίδες γίνονταν σύμφωνα με το πρόγραμμα του παραγωγού εκτός από τις επεμβάσεις της άρδευσης και της λίπανσης. 27

32 2.3 Μέτρηση της βιομάζας και της σύστασης των σταφυλιών Ο προσδιορισμός της ποσότητας παραγωγής και των αναλυτικών στοιχείων που προσδιορίζουν την ποιότητα γίνονταν στο στάδιο της τεχνολογικής ωριμότητας (τελευταίο πενθήμερο του Σεπτεμβρίου) και στα δύο έτη του πειραματισμού. Όλοι οι βότρεις από κάθε πειραματικό τεμάχιο αποκόπτονταν και ακολουθούσε προσδιορισμός του συνολικού τους βάρους. Ακολουθούσε καταμέτρηση των βοτρύων που στη συνέχεια μεταφέρονταν στο εργαστήριο. Από το συνολικό δείγμα βοτρύων κάθε πειραματικής μονάδας επιλέγονταν τυχαία σαράντα βότρεις και από τον κάθε ένα λαμβάνονταν πέντε ράγες που αντιστοιχούσαν σε τρία διαφορετικά τμήματα του βότρυ (δύο ράγες από την βάση, δύο από την μέση, και μία από την κορυφή του βότρυ). Η διαδικασία αυτή επαναλαμβάνονταν τέσσερις φορές ώστε τελικά προέκυπταν τέσσερα δείγματα των διακοσίων ραγών για κάθε πειραματική μονάδα. Τα δύο από τα τέσσερα δείγματα αποθηκεύονταν σε καταψύκτη στους -25 ο C, ενώ τα υπόλοιπα δύο χρησιμοποιούνταν στον προσδιορισμό της σύστασης των ραγών. Ένα από τα δύο δείγματα ζυγίζονταν για τον προσδιορισμό του μέσου βάρους της ράγας και στην συνέχεια πιέζονταν με το χέρι για την παραλαβή του γλεύκους. Σε δείγμα του γλεύκους προσδιορίζονταν οι συγκεντρώσεις των αναγόντων σακχάρων, του ph, του μηλικού και τρυγικού οξέως, σε FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) interferometer (Wine Scan FT120, FOSS Analytical A/S, Denmark, Hillerod). Το δεύτερο δείγμα ραγών χρησιμοποιούνταν για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των ανθοκυανών και των ολικών φαινολικών συστατικών σύμφωνα με την μέθοδο εκχύλισης που περιγράφεται από τους Saint-Criq κ.α., (1998). Η συγκέντρωση των ολικών ανθοκυανών και του δείκτη ολικών φαινολών γίνονταν με μέτρηση της απορρόφησης του εκχυλίσματος στα 520 nm (Ribéreau-Gayon και Stonestreet, 1965) και 280 nm (Ribéreau-Gayon και Stonestreet, 1966) αντίστοιχα. Οι ράγες πολτοποιήθηκαν σε mixer για δύο λεπτά και από τον πολτό των ραγών που 28

33 προέκυψε ελήφθησαν δύο δείγματα των 50 ml. Στο ένα από αυτά προστέθηκαν 50 ml διαλύματος HCL ph=1 για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των ολικών ανθοκυανών (Α ο ) ενώ στο δεύτερο δείγμα του πολτού προστέθηκαν 50 ml διαλύματος τρυγικού οξέως ph=3.2 για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης των εκχυλίσιμων ανθοκυανών (Α ε ). Τα δύο μείγματα του σταφυλοπολτού παρέμειναν για τέσσερις ώρες σε θερμοκρασία 25 Ακολούθησε φιλτράρισμα με υαλοβάμβακα, και στο διαυγές εκχύλισμα που προέκυψε έγινε ο προσδιορισμός των (Α ο, mg L -1 ) και (Α ε, mg L -1 ). Ο υπολογισμός του δείκτη εκχυλισματικότητας των ανθοκυανών (ΕΑ, %) έγινε σύμφωνα με την σχέση: EA = Ao Aε Αο 100 Ο δείκτης συνεισφοράς των τανινών των γιγάρτων (MP, %) στη συνολική ποσότητα των φαινολικών ενώσεων των ραγών υπολογίστηκε σύμφωνα με την σχέση: MP = DFO (Aε 40) DFO 100 όπου DFO, ο δείκτης φαινολικών ουσιών που υπολογίστηκε με μέτρηση της απορρόφησης στα 280 nm. Το χειμώνα, στην περίοδο του λήθαργου, γίνονταν αποκοπή, καταμέτρηση, και ζύγιση του συνόλου των κληματίδων σε κάθε πειραματική μονάδα για το προσδιορισμό του συνολικού βάρους του ξύλου κλαδέματος ανά πρέμνο και του μέσου βάρους της κληματίδας. Από κάθε πειραματική μονάδα, λαμβάνονταν δώδεκα κληματίδες αντιπροσωπευτικές και από το μέσο περίπου της κάθε κληματίδας αποκόπτονταν τμήμα που περιλάμβανε έναν οφθαλμό και το μεσογονάτιο πάνω από αυτόν. Τα δείγματα μεταφέρονταν στο εργαστήριο όπου ζυγίζονταν για τον προσδιορισμό του νωπού βάρους. Στη συνέχεια, αποξηραίνονταν σε κλίβανο στους o C. ο C μέχρι σταθερού βάρους. Ακολουθούσε τεμαχισμός σε κοινό blender και στη συνέχεια λειοτρίβηση σε