Застосування екстрактів морських водоростей у виноградарстві

Екстракти водоростей широко використовуються у сучасному виноградарстві з метою стимуляції росту рослин та для пом’якшення негативного впливу абіотичних навантажень.

Більшість господарств у регіонах вирощування винограду зазнають регулярні збитки через непередбачуваність погодних умов та закономірне зменшення кількості опадів. Інноваційні продукти, такі як біостимулятори на основі морських водоростей, можуть відігравати ключову роль у розробці програм підживлення, спрямованих на підвищення врожайності, стійкості до біотичних та абіотичних стресів та покращення якості отриманої продукції. Сьогодні зазначені продукти становлять близько 40% ринку біостимуляторів. Щорічно як біодобавки до кормів та біостимулятори використовуються понад 15 млн тонн продуктів на основі морських водоростей.


Джерелами для екстрактів зазвичай слугують бурі водорості Ascophyllum nodosum та Ecklonia maxima (Рис. 1). Найкращі за хімічним складом екстракти отримують з водоростей A. nodosum, які збирають на північно-західному узбережжі Європи та північно-східному узбережжі Північної Америки. Цей вид відрізняється високим вмістом біологічно активних компонентів, оскільки зростає в припливній зоні і постійно піддається впливу екстремальних температур, повеней, посухи, сольовому стресу та високому рівню ультрафіолетового випромінювання.
До провідних країн-виробників належать Канада, Норвегія, Китай, Франція, Індонезія, США, Ірландія та держави Південної Африки (Табл. 1).


Acadian Seaplants – одна з найбільших у світі компаній, яка займається вирощуванням і переробкою морських водоростей. Повністю розчинну та унікальну за своїм хімічним складом витяжку отримують за власною технологією екстракції, завдяки якій зберігаються специфічні біологічно активні речовини, що є найбільш корисним у водоростях для застосування у сільському господарстві. Найвища якість та стабільність отриманих продуктів забезпечується жорсткими методами контролю виробництва.
Екстракти водорості складаються з хімічних речовин, які природно присутні у рослині, та сполук, що утворюються під час виробничого процесу.
Біологічно активні сполуки
Хімічний склад екстрактів значною мірою залежить від методу екстрагування та хімічних речовин, що використовуються в процесі виробництва. Таким чином, біологічна активність екстрактів одного й того ж виду водорості, отриманого різними способами, може значно відрізнятися.
Щоб порушити клітинні мембрани та виділити корисні компоненти в екстракт, використовують широкий діапазон методів. Найпоширеніші з них – водна витяжка, кислотна та лужна екстракції, кріо-обробка або екстракція високим тиском.
Як сировина різні комерційні екстракти з коричневих водоростей значно відрізняються за складом неорганічних та органічних компонентів. Екстракти A. nodosum включають макро-, мікроелементи та різні органічні сполуки.
Основним компонентом усіх екстрактів водоростей є карбогідрати, тобто полі- та олігосахариди (альгінати, фукоїдани, ламінарини, глюкани). Вони можуть становити до 30–40% маси сухої речовини екстракту. Наприклад, алгінати стимулюють ріст рослин, а ламінарини сприяють захисту рослин від грибкових та бактеріальних патогенних мікроорганізмів.
Морські водорості, особливо бурі, багаті фенольними сполуками. Феноли є вторинними метаболітами, синтезованими при стресі, вони проявляють антиоксидантну активність та захищають клітини від окисного стресу. Фенольні сполуки також виконують роль хелатуючого агента при транспорті іонів металів в рослині.

До того ж екстракти водоростей містять амінокислоти та бетаїни, які виконують функцію осмолітів, підвищують морозостійкість та стійкість до хвороб. Крім того, екстракти містять біологічно активні вторинні метаболіти, вітаміни та прогормональні сполуки. Прогормональні сполуки є попередниками синтезу основних фітогормонів (ауксинів, цитокінінів, гіберлінів, абсцизової кислоти та етилену).
Екстракти морських водоростей присутні на ринку у вигляді рідких екстрактів або у водорозчинній порошкоподібній формі. Вони можуть бути застосовані для обробки насіння, фертигації при поливі та крапельному зрошенні або для позакореневого підживлення різних культур.
Численні дослідження виявили широкий спектр позитивних ефектів від застосування екстракту водоростей. Під дією обробок стимулюється стійкість до біотичного та абіотичного стресу, коренеутворення, поліпшується цвітіння, плодоношення та якість продукції, термін зберігання та транспортабельність плодів, що в цілому позначається на підвищенні врожайності (Рис. 2).

Продукти морських водоростей сприяють росту та розвитку кореневої системи. При застосуванні на ранніх стадіях відзначають стимулюючий ефект, подібний до дії ауксинів – важливого гормону, що сприяє росту та збільшенню об’єму кореневої системи, покращує поглинання поживних речовин з ґрунту. Як результат – коренева система підвищує ефективність поглинання води та поживних речовин, що покращує ріст вегетативної маси. Крім того, екстракти морських водоростей беруть участь у поліпшенні мобілізації цитокінінів від коренів до органів, що розвиваються, сприяючи збільшенню маси, розміру плодів з вищою якістю.
Збільшення вмісту хлорофілу є наслідком зниження його деградації, що може бути частково викликане бетаїнами, які містяться в екстрактах.

Рослини, обробленні екстрактами морських водоростей, характеризуються підвищеною стійкістю до шкідників та патогенів, активним розвитком ризосферної мікрофлори. Екстракти сприяють відновленню від пошкоджень, викликаних шкідниками або захворюваннями. Виявлено, що екстракти водоростей впливають на зниження рівня заселення нематодами ризосфери, але при цьому не виявлено прямого нематоцидного ефекту. Підвищена стійкість може бути обумовлена зміною співвідношення фітогормонів ауксину до цитокініну в рослині під дією обробок.
Багато абіотичних чинників, таких як посуха, висока та низька температури, викликають окисний стрес, що призводить до накопичення активних форм кисню у рослинних клітинах, які пошкоджують структурні компоненти клітини. Застосування екстракту A. nodosum збільшує активність антиоксидантних ферментів, наприклад, супероксиддисмутази (СОД), що сприяє підвищенню стресостійкості рослин.

Канадська якість в Україні
Науково-виробнича компанія «Квадрат» має багаторічний досвід використання препаратів на основі екстрактів морських водоростей у різних ґрунтово-кліматичних умовах України. Лінійка продуктів компанії включає комплексне концентроване добриво з екстрактом морських водоростей «Квантум – СіАмін», яке застосовується для підтримки гормонального балансу в критичні фази розвитку, підвищення стресостійкості та нормалізації живлення рослин.
У межах підписаної угоди про співробітництво для виробництва цього препарату використовують високоякісну концентровану сировину з водорості A. nodosum канадської компанії Acadian Seaplants.
Добриво «Квантум – СіАмін» має високий вміст екстракту водоростей, додатково збагачене основними макроелементами та характеризується біологічною системою буферизації робочого розчину з властивостями прилипача та зволожувача.

Тисячі наукових та польових досліджень по всьому світу підтвердили, що використання високоякісних екстрактів морських водоростей Acadian поліпшує протікання фізіологічних процесів в рослинах, змінюючи експресію генів та підвищуючи продукування активних компонентів, які стимулюють ріст рослин та захищають їх від стресів. Це допомагає рослинам краще переносити негативні зовнішні чинники і в результаті отримувати більший та якісніший врожай, тим самим підвищуючи рентабельність рослинництва.
Екстракти водоростей A. nodosum широко використовують у виноградарстві, вони розглядаються як «м’які» та натуральні продукти, які впливають на ріст і розвиток рослин.
Позитивні результати відмічені при позакореневому підживленні столових та технічних сортів винограду екстрактами Acadian®.

Якісне вино починається у винограднику
Застосування Acadian® на технічному винограді дало змогу покращити ріст рослин, збільшити вегетативну масу, довжину пагонів та активізувати фотосинтетичну активність винограду (Рис. 3).

У сорту Піно-Нуар під впливом обробок формуються довші суцвіття та більш однорідні як за розміром, так і за кольором грона (Рис. 4), що забезпечує скорочення періоду дозрівання та зменшує витрати виробників на збирання.
Крім того, встановлено підвищення вмісту антоціанів, фенолів, флавоноїдів та винної кислоти (Рис. 5) у відповідь на обробку екстрактами. Отже, відбувається вплив на збалансованість смаку, а це має вирішальне значення при оцінці якісних показників в технологіях виробництва червоного вина. Тому середньо-пізнє застосування водоростей може бути простим та дієвим способом покращення органолептичних та біохімічних властивостей винограду та виноматеріалів.

Позитивний вплив позакореневих підживлень на масу ягід та урожайність підтвердився на різних сортах винограду протягом багатьох років досліджень.
В середньому у досліджуваних сортів маса грона під дією обробок збільшилася на 23,7% по відношенню до контролю (Рис. 6). При цьому встановлено, що зростання маси відбувалось переважно за рахунок збільшення довжини суцвіть та кількості ягід на них при незначній зміні розміру ягоди.

Зростання ваги грона закономірно призводить до збільшення врожайності, прибутковості та доходу для агровиробників. Наприклад, застосування Acadian® на технічному сорті Піно-­Нуар сприяло формуванню врожаю в середньому на 13,2 % вище, ніж у варіантах без обробки (Рис. 7).

Ефект для столових сортів
Застосування екстрактів водоростей Acadian® для позакореневого підживлення столових сортів винограду Ред Глоуб та Крімсон обумовило формування довших, більших за масою та виповнених грон (Рис. 8).

В інших дослідженнях зі столовим виноградом під впливом позакореневого підживлення екстрактами водоростей спостерігали підвищення стійкості до абіотичних та біотичних факторів, стимуляцію розвитку кореневої системи, а також покращення лежкості грон під час зберігання.
Таким чином, позакореневе підживлення винограду екстрактами водоростей дає можливість:
підвищити врожайність та якість ягід;
стимулювати розвиток кореневої системи та вегетативної маси (довжину пагонів та суцвіть);
покращити стресостійкість рослин.

Планування системи підживлень виноградників з використанням біостимуляторів є обов’язковою умовою отримання високих врожаїв. Використання добрива «Квантум – СІАмін» на основі екстракту Acadian® з метою підвищення продуктивності та якості як столового, так і технічного винограду є перспективним для різних природно-кліматичних зон України.

Ольга Капітанська науковий консультант НВК «Квадрат»