Development of Irrigation Program using Leaf Water Potential in Royal Table Grape Variety in the Mediterranean Region

Abstract

This research was conducted over two consecutive years (2009-2010) in the Eastern Mediterranean Region of Turkey on Royal table grape variety in order to determine the optimal timing of irrigation for high quality yield using mid-day leaf water potential values. In the study, six different treatments based on irrigation treatments; full irrigation (FI), soil water deficit in the 80 cm within the seven-day intervals was replenished to the field capacity; deficit irrigations, DI50; DI75; and Partial Root-zone Drying PRD50 and a control treatment (non irrigated), which received, respectively 50, 75, and 50% of FI. Experimental design is randomized blocks with three replications. In general, irrigation treatments had significant effect on yield at 1% level. The differences can be attributed to varying weather and soil water conditions occurred in the experimental years. Highest yield was obtained from the full irrigation as 28.6 t ha-1, and the lowest yield was obtained non-irrigated control treatment 12.5 t ha-1. Leaf water potential (LWP) were measured throughout the growing season with a pressure chamber. Highest yields of Royal table variety can be obtained when irrigated at LWP value -1.17 MPa. The results revealed that leaf water potential can be used for irrigation scheduling of grapes.

Keywords

• Grapevine,leaf water potential,drip irrigation,partial root zone drying

Akdeniz Bölgesinde Royal Sofralık Üzüm Çeşidinde Yaprak Su Potansiyeli Kullanılarak Sulama Programının Oluşturulması

Öz

Bu araştırma Çukurova Bölgesinde damla yöntemiyle sulanan Royal sofralık üzüm çeşidinde farklı sulama düzeylerinin gün ortası yaprak su potansiyeli (LWP) değerlerini kullanarak en yüksek verim için optimum sulama zamanının belirlenmesi amacıyla 2009-2010 yılında Ç.Ü. Ziraat Fakültesi Bahçe Bitkileri Bölümü Bağcılık Araştırma alanında yürütülmüştür. Çalışmada, altı farklı sulama konusu ele alınmıştır: Bunlar; tam sulama konusu (TS), bir haftalık sulama aralığında 80 cm’lik toprak profilindeki eksik neminin tarla kapasitesine getirildiği konu; kısıntılı sulama (KS-75), TS konusuna uygulanan suyun %75’inin verildiği konu; kısıntılı sulama (KS-50), TS konusuna uygulanan suyun yarısının verildiği konu; Yarı ıslatmalı (PRD-50) konusu, TS konusuna verilen suyun yarısının alternatif olarak bir lateralden uygulandığı konu; Yarı ıslatmalı (PRD-75) konusu, TS konusuna verilen suyun %75’inin alternatif olarak bir lateralden uygulandığı konu; SUSUZ konusu ise sulanmayan tanık konu olarak alınmıştır. Çalışma tesadüf blokları deneme desenine göre üç yinelemeli olarak yürütülmüştür. Sulama konularının omca verimi üzerine etkileri istatistiksel olarak %1 düzeyinde önemli bulunurken en yüksek verim TS konusunda 28.6 t ha-1, en düşük verim sulanmayan tanık konuda 12.5 t ha-1 belirlenmiştir. Yaprak su potansiyeli (LWP) bitki büyüme mevsimi boyunca basınç odacığı kullanılarak ölçülmüştür. Royal sofralık üzüm çeşidinde gün ortası yaprak su potansiyelinin Ψ = -1.17 MPa (-11.7 bar) değerinde sulanmasıyla en yüksek verim alınmıştır. Sonuçta asma bahçelerinde LWP kullanılarak sulama programının oluşturulabildiği görülmüştür

Anahtar Kelimeler

• Asma,Yaprak su potansiyeli,Damla sulama,Kısmi kök kuruluğu

References

1. Acevedo-Opazo, C., Ortega-Farias, S., Fuentes, S., 2010. Effect of grapevine (Vitis vinifera L.) water status on water consumption, vegetative growth and grape quality: An irrigation scheduling application to achieve regulated deficit irrigation. Agricultural Water Management 97, 956-964. doi: 10.1016/j.agwat.2010.01.025.
2. Ağar, S., 2010. Çukurova koşullarında kısmi kök kuruluğu ve kısıntılı damla sulama programlarının kings ruby sofralık üzüm çeşidinin verimi, kalite ve su kullanım randımanına etkileri. Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı yüksek lisans tezi, Adana, 85 sayfa.
3. Bozkurt Çolak, Y., Yazar, A., 2017. Evaluation of Crop Water Stress Index on Royal Table Grape Variety under Partial Root Drying and Conventional Deficit Irrigation Regimes in the Mediterranean Region. Scientia Horticulturae. 224:384-394.
4. Chaves, M.M., Santos, T., Souza, C.R., Ortu˜no, M.F., Rodrigues, M.L., Lopes, C., Maroco, J., Pereira, J.S., 2007. Deficit irrigation in grapevine improves water-use efficiency while controlling vigour and production quality. Ann. Appl. Biol. 150, 237–252. doi: 10.1111/j.1744-7348.2006.00123.x.
5. Cifre, J., Bota, J., Escalona, J.M., Medrano, H., Flexas, J., 2005. Physiological tools for irrigations scheduling in grapevines (Vitis vinifera L.). An open gate improve water-use efficiency? Agric. Ecosyst. Environ. 106, 159–170.
6. Deloire, A., Ojeda, H., Zebic, O., Bernard, N., Hunter, J.J., Carboneau, A., 2005. Influence de l'etat hydrique de la vigne sur le style de vin. Progres Agricole et Viticole, v.122, p.455-462.
7. Dry, P.R., Loveys, B.R., McCarthy, M.G., Stoll, M., 2001. Strategic ırrigation management in australian vineyards. J. Int. Sci. Vinge Vin. 35, 129-139.Fereres, E., Soriano, M.A., 2007. Deficit irrigation for reducing agricultural water use. J Exp Bot 58: 147–159.
8. Ferreyra, R., Selle´ s, G., Ruiz, R., Selle´ s, I., 2003. Efecto del estre´s hı´drico aplicado en distintos perı´odos de desarrollo de la vid cv. Chardonnay en la produccio´n y calidad del vino. Agric. Te´ c. 63, 277–286.

9. Gachons, C.P., Leeuwen, C.V., Tominaga, T., Soyer, J.P., Gaudillere, J.P. and Dubourdieu, D., 2005. Influence of water and nitrogen deficit on fruit ripening and aroma potential of Vitis Vinifera L. Cv. Sauvignon Blanc in field conditions. J. of the Sci. of Food Agric., 85(1): 73-85.
10. Girona, J., Mata, M., del Campo, J., Arbones, A., 2005. The use of midday leaf water potential for scheduling deficit irrigation in vineyards. Irrigation Science 24:115-127.
11. Gökçel, F., 2008. Çukurova koşullarında yarı ıslatmalı (PRD) ve kısıntılı damla sulama programllarının II. ürün mısır verimi ve su kullanma randımanına etkileri. Ç.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Tarımsal Yapılar ve Sulama Anabilim Dalı yüksek lisans tezi, Adana, 68 sayfa.
12. Gündüz, M., Korkmaz, N., 2008. Damla sulama ile sulanan bağda farklı sulama uygulamalarının verim ve bazı kalite özelliklerine etkisi. Ege Tarımsal Araştırma Enstitüsü dergisi. Anadolu 18 (1).
13. Hsiao, T.C., 1973. Plant responses to water stress. Annual Review of Plant Physiology, v.24, p.519-570.
14. Howell, T.A., Musıck, J.T., Tolk, J.A., 1986. Canopy temperature of irrigated winter wheat. transactions of the ASAE, Vol. 29(6):1692-1699.
15. Jones, H.G., 1983. Plants and mikroclimate: A quantitative approach to environmental Plant physiology. Cambridge univ. Pres. U.K.
16. Kang S.Z., Zhang, J., 2004. Controlled Alternate Partial Root-Zone Irrigation: Its physiological consequences and impact on water use efficiency. Journal of Experimental Botany 55(407): 2437-2446.
17. Lampinen, B.D., Shackel, K.A., Southwick, S.M., Olson, W.H., 2001. Deficit irrigation strategies using midday stem water potential in prune. Irrig. Sci. 20, 47–54.
18. Matthews, M.A., Anderson, M.M., 1989. Reproductive development in grape (Vitis vinifera L.): responses to seasonal water deficits. Am J Enol Vitic 40: 52–60.
19. Patakas, A., Noitsakis, B., 1997. Cell wall elasticity as a mechanism to maintain favorable water relations during leaf ontogeny in grapevines. Am. J. Enol. Vitic., 48(3): 352-358.
20. Rana, G., Katerji, N., Introna, M., Hammami, A., 2004. Microclimate and plant water relationship of the ‘‘Overhead’’ table grape vineyard managed with three different covering techniques. Sci Hortic 102:105–120.
21. Santos, T.P., Lopes, C.M., Rodrigues, M.L., Souza, C.R., Maroco, J.P., Pereira, J.S., Silva, J.R., Chaves, M.M., 2003. Partial rootzone drying effects on growth and fruit quality of field-grown grapevines (Vitis vinifera). Funct Plant Biol 30: 663–671.
22. Santos, T.P., Lopes, C.M., Rodrigues, M.L., Souza, C.R., Silva, J.R., Maroco, J.S., Pereira, J.S., Chaves, M.M., 2005. Effects of partial rootzone drying irrigation on cluster microclimate and fruit composition of castelão field-grown grapevines. Vitis 44: 117–125.
23. Scholander, P.F., Hammel H.T., Bradstreet E.D., Hemmingsen E.A., 1965. Sap pressure in vascular plants. Science 148:339–346.
24. Şener, S., İlhan, İ., 1992. Aşağı gediz havzasında yuvarlak çekirdeksiz üzümün su tüketimi ile sulamanın verim ve kaliteye etkileri. menemen arastırma enstitüsü müdürlüğü yayınları Menemen. Genel Yayın No. 182, Rapor Serisi No: 121, 55 s.
25. Sibille, I., Ojeda, H., Prieto, J., Maldonado, S., Lacapere, J.-N., Carbonneau, A., 2007. Relation between the values of three pressure chamber modalities (midday leaf, midday stem and predawn water potential) of 4 grapevine cultivars in drought situation of the southern of France. Applications for the irrigation control. In: Proceedings of XVth Conference GESCO, Porec, Croatia, pp. 685–695.
26. Steel, R.G.D., Torrie, J.H., 1980. Principles and procedures of statistics, 2nd ed. McGraw-Hill, New York.
27. Tangolar, S., Tangolar, S., Topçu, S., 2015. Effects of different bud loads and irrigations applied at different leaf water potential levels on kalecik karası grape variety. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 39: 887-897.
28. Tardieu, F., Katerji, N., 1990. Relations entre l´état hydrique du sol, le potentiel de base et d´autres indicateurs de la cointraint hydrique chez le mais. Agronomie, v.10, p.617-626.
29. Tardieu,F., Zhang, J., Davies, W., 1992. What ınformation is conveyed by an aba signal from maize roots in drying soils? Plant Cell. Enviro. 15: 185-191.
30. Tre´goat, O., Van Leeuwen, C., Chone´ , X., Gaudillere, J.P., 2002. Etude du re´ gime hydrique et de la nutrition azote´e de la vigne per des indicateurs physiologiques. Influence sur le comportement de la vigne et la maturation du raisin (Vitis vinifera L. cv. Merlot, 2000, Bordeaux). J. Int. Sci. Vigne Vin. 36, 133–142.
31. TÜİK, 2016. Türkiye’de yıllık tarımsal üretim. Türkiye İstatistik Kurumu, Ankara www.turkstat.gov.tr. (Last Access Date: 12.07.2018).
32. Wample, R.L., Willians, L., ADAMS, D., 2005. Wine grape irrigation management in the San Joaquin Valley of California. In: Symposio Internatıonal Del Manejo De Riego Y Suelo En Vides Para Vino Y Mesa, 1., Santiago de Chile, 2005. Proceedings. Santiago de Chile: INIA, p.38-46.
33. Williams, L.E, ve Araujo, F.J., 2002 Correlations among predawn leaf, midday leaf stem water potential and their correlations with other measures of soil and plant water status in vitis ninifera. J. Am. Soc. Hort. Sci. 127 (3):448-454.
34. Yazar, A., Tangolar., S., Sezen, S.M., Bozkurt Çolak, Y., Bilir, H., Gençel, B., Sabır. A., 2010. Yaprak su potansiyeli kullanılarak çukurova koşullarında yüksek kaliteli verim için optimum sulama zamanının belirlenmesi. TÜBİTAK 106O747 Nolu Proje Sonuç Raporu, 110s.
35. Zabihi, H.R., 2006. Grape responses to different soil moisture regimes, Acta Hort., 652: 233-237.
36. Zhang, J., Davies, W., 1990. Changes in the Concentration of ABA in Xylem Sap as a Function of Changing Water Status can Account for Changes in Leaf Conductance and Growth. Plant Cell. Enviro. 13: 277- 285.
37. Zhang, H., Wang, X., You, M., Liu, C., 1999. Water-yield relations and water-use efficiency of winter wheat in the North China Plain. Irric. Sci. 19, 37-45.