Towards Creation of Innovative Technology for Optimization of Fruit Crop Varieties Placement on the Basis of Analysis of Their Adaptability to the Impact of Temperature Stresses

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A radical increase in fruit crop yields requires new knowledge about the protective and adaptive reactions of specific varieties to the limits of their growing environment. The purpose of the research is to develop new scientific approaches to increasing the yields of fruit crop varieties by obtaining new knowledge about the degree of their adaptability to adverse temperature conditions in the winter and spring period, using the example of a peach in the Republic of Kabardino-Balkaria. Data from long-term observations on crop losses of three peach varieties with minimum air temperatures for the period from 1985 to 2024 were compared. in the Steppe, Foothill and Mountain gardening zones of the Republic. Using geoinformation systems, spatial and temporal scenarios and a forecast of land suitability by 2040 have been constructed while maintaining the identified trends. The values of critical temperatures of peach varieties by development phases are established, and the probability of crop losses is estimated on average for two ranges of years: 1985–2000 and 2001–2024, taking into account the cyclical climate. Spatial modeling has shown that despite the observed climate changes in the research area towards an increase in average air temperatures, in recent decades, in general, the likelihood of critical air temperatures in the Republic, especially in the mountains and foothills, has increased. A joint analysis of the created maps of the suitability of land for growing peaches as of 2024 and forecast scenarios of the suitability of land in the region for 2040. It allows us to identify lands whose suitability, while maintaining existing trends, will not change by 2040, either improve to acceptable values, or remain low and even worsen. The proposed approach makes it possible to plan the placement of varieties of perennial fruit crops, taking into account global climate changes. Within the framework of this approach, only trends in changes in critical temperatures of the winter-spring period at various heights of the terrain are taken into account.

About the authors

I. A. Dragavtseva

North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture and Winemaking

350901, Krasnodar, ul. im. 40‑letiya Pobedy, 39

I. Y. Savin

Federal Research Center "Dokuchaev Soil Science Institute"; Institute of Environmental Engineering of Peoples’ Friendship University of Russia

Email: savin_iyu@esoil.ru
119017, Moskva, Pyzhevskii per., 7, str. 2; 117198, Moskva, ul. Miklukho-­Maklaya, 6

A. V. Klyukina

North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture and Winemaking

350901, Krasnodar, ul. im. 40‑letiya Pobedy, 39

Z. P. Akhmatova

North Caucasus Institute of Mountain and Foothill Horticulture

360001, Nalchik, ul. Shardanova, 23

V. V. Nikolenko

Vernadsky Crimean Federal University

295007, Respublika Krym, Simferopol’, prosp. Akademika Vernadskogo, 4

References

  1. Шитт П. Г., Метлицкий З. А. Плодоводство. М.: Сельхозгиз, 1940. 660 с.
  2. К созданию инновационных высоких технологий конструирования сортов плодовых культур с максимальными урожаями и оптимального размещения на фонах разных динамик лимитирующих факторов внешней среды / В. А. Драгавцев, И. А. Драгавцева, И. Ю. Савин и др. Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2022. 95 с.
  3. An overview of a land evaluation in the context of ecosystem services / J. Janků, J. Jehlička, K.Heřmanová, et al // Soil & Water Res. 2022. Vol. 17. P. 1–14. URL: https://swr.agriculturejournals.cz/artkey/swr-202201–0001_an-overview-of-a-land-evaluation-in-the-context-of-ecosystem-services.php (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.17221/136/2021-SWR.
  4. Geleta B. T., Abebe A. M., Heo J. Y. Effect of Genotype × Environment Interactions on Apple Fruit Characteristics in a High Latitude Region of Korea // Applied Fruit Science. 2025. Vol. 67. P. 14. URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10341-024-01243-0 (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.1007/s10341-024-01243-0.
  5. Temperature changes affected spring phenology and fruit quality of apples grown in high-latitude region of South Korea / J. C. Lee, Y. S. Park, H. N. Jeong, et al. // Horticulturae. 2023. Vol. 9. No. 7. P. 794. URL: https://www.mdpi.com/2311–7524/9/7/794 (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.21273/HORTSCI17143-23.
  6. Dissecting the impact of environment, season and genotype on blackcurrant fruit quality traits / D. M. Pott, S. Durán-Soria, J. W. Allwood, et al. // Food Chemistry. 2023. Vol. 402. P. 134360. URL: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/30/4/jcli-d-16-0338.1.xml (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.1016/j.foodchem.2022.134360.
  7. Драгавцева И. А., Савин И. Ю., Загиров Н. Г. Ресурсный потенциал земель Северного Кавказа для плодоводства. Краснодар-Махачкала: ДагНИИСХ, 2016. 138 с.
  8. Дорошенко Т. Н., Захарчук Н. В., Максимцов Д. В. Устойчивость плодовых и декоративных растений к температурным стрессорам: диагностика и пути повышения. Краснодар: Кубанский ГАУ, 2014. 174 с.
  9. Драгавцев В. А., Литун П. П., Шкель Н. М. Эколого-генетический контроль количественных признаков растений // Доклады академии наук СССР. 1984. № 3. С. 720–723.
  10. Управление взаимодействием «генотип–среда» – важнейший рычаг повышения урожаев сельскохозяйственных растений / В. А. Драгавцев, И. А. Драгавцева, И. Л. Ефимоваи др. // Труды КубГА У. 2016. № 59. С. 105–121.
  11. Дьяков А. Б. Надорганизменные биологические системы и принципы их изучения. Краснодар: Просвещение-Юг, 2019. 267 с.
  12. AtmosphericWaterBalanceandVariabilityintheMERRA-2 Reanalysis / M. G. Bosilovich, F. R. Robertson, L. Takacs, et al. // J. Climate. 2017. Vol. 30. No. 4. P. 1177–1196. URL: https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/30/4/jcli-d-16-0338.1.xml (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.1175/JCLI-D-16-0338.1.
  13. ILWIS 2.2 Reference guide. ITC, The Netherlands, 1998. 350 p.
  14. Hengl T., Maathuis B. H.P., Wang L. Chapter 13 Geomorphometry in ILWIS // Developments in Soil Science. 2009. Vol. 33. P. 309–331. doi: 10.1016/S0166-2481(08)00013-5.
  15. Rodrigo J. Spring frosts in deciduous fruit trees – morphological damage and flower hardiness // Scientia Horticulturae. 2000. Vol. 85. No. 3. P. 155–173. doi: 10.1016/S0304-4238(99)00150-8.
  16. Керимов И. А., Братков В. В., Бекмурзаева Л. Р. Динамика агроклиматических показателей степных ландшафтов северного Кавказа по данным наземных наблюдений // Геология и геофизика Юга России. 2024. Т. 14. № 2. С. 219–230.
  17. Изменение основных климатических показателей в предгорной зоне Северного Кавказа за период 1961–2022 гг. / Л. М. Федченко, А. А. Ташилова, Л. А. Кешева и др. // Географический вестник. 2024. № 1(68). С. 113–123. doi: 10.17072/2079-7877-2024-1-113-123.
  18. Kim H., Shim K. Land suitability assessment for apple (Malus domestica) in the Republicof Korea using integrated soil and climate information, MLCM, and AHP // International Journal of Agricultural and Biological Engineering. 2018. Vol. 11. No. 2. P. 139–144.
  19. GIS-Based Geopedological Approach for Assessing Land Suitability for Chestnut (Castanea sativa Mill.) Groves for Fruit Production. / M. Rossi, M. De Feudis, W. Trenti, et al. // Forests. 2023. Vol. 14. No. 2. P. 1–20. URL: https://cris.unibo.it/handle/11585/921360 (дата обращения: 01.04.2025).
  20. Quinta-Nova L., Ferreira D. Land suitability analysis for emerging fruit crops in Central Portugal using GIS // Agriculture and Forestry. 2020. Vol. 66. No. 1. P. 41–48. doi: 10.17707/AgricultForest.66.1.05.
  21. Soil Quality Assessment and Its Spatial Variability in an Intensively Cultivated Area in India / R. Ellur, A. M. Ankappa, S. Dharumarajan, et al. // Land. 2024. Vol. 13. No. 7. P. 970. URL: https://www.mdpi.com/2073–445X/13/7/970 (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.3390/land13070970.
  22. Forecasting future crop suitability with microclimate data / A. S. Gardner, I. M. D. Maclean, K. J. Gaston, et al. // Agricultural Systems. 2021. Vol. 190. Art. 103084. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0308521X21000378 (дата обращения: 01.04.2025). doi: 10.1016/j.agsy.2021.103084.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».