Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние экологических факторов на урожай, сохраняемость и качество плодов яблони в условиях западной части Центрального Черноземья

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Содержание диссертации, кандидата сельскохозяйственных наук, Новикова, Оксана Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА

КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1 Влияние наследственных особенностей яблони на урожай, его качество и лёжкость плодов

1.2 Условия произрастания, влияющие на хозяйственно-ценные признаки сортов яблони

1.3 Условия, влияющие на формирование качества и лежкость плодов

1.3.1 Влияние почвенного покрова, минерального питания и приемов агротехники на урожай и качество плодов

1.3.2 Гидротермический коэффициент (ГТК) и его влияние на сохраняемость плодов яблони

1.3.3 Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами и их влияние на качество плодов

1.4. Яблоко как объект хранения

1.5. Основные условия и способы хранения плодов яблони

1.6 Изменение химического состава плодов яблони в процессе хранения

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Условия, объекты и методы исследований

2.2 Климатические, метеорологические и почвенные условия проведения исследований

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА УРОЖАЙ ЯБЛОНИ, КАЧЕСТВО И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛОДОВ

3.1 Урожай и качество плодов яблони в зависимости от сортовых особенностей и погодных условий года

3.2 Изменение химического состава плодов яблони в зависимости от метеоусловий года

3.3 Содержание тяжелых металлов в плодах яблони к периоду уборки урожая

3.4. Влияние метеорологических условий года на сохраняемость плодов отечественных и интродукцированных сортов яблони

ГЛАВА 4. ДИНАМИКА СОХРАНЯЕМОСТИ ПЛОДОВ И ИХ КОМПОНЕНТОВ ПРИ ХРАНЕНИИ В ХОЛОДИЛЬНОЙ КАМЕРЕ

4.1. Динамика сохраняемости плодов у сортов яблони при хранении 4.2 Изменение химического состава плодов яблони в процессе хранения

4.2.1. Динамика содержания растворимых сухих веществ

4.2.2. Изменение содержания титруемых кислот в процессе хранения в зависимости от метеоусловий года

4.2.3. Динамика содержания витамина С в плодах яблони в период хранения

4.2.4.Динамика содержания пектиновых веществ в процессе хранения плодов

4.3. Динамика содержания тяжёлых металлов в плодах яблони в период хранения

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ХРАНЕНИЯ И ПРИЁМА ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ПЛОДОВ ХЛОРИДОМ КАЛЬЦИЯ НА СОХРАНЯЕМОСТЬ, ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПЛОДОВ ЯБЛОНИ

5.1 Сохраняемость плодов яблони при различных способах хранения и обработке плодов хлоридом кальция перед закладкой на хранение

5.2 Изменение химического состава плодов яблони исследуемых сортов в процессе хранения в вариантах опыта 5.3. Динамика содержания тяжёлых металлов при разных способах хранения и послеуборочной обработке плодов яблони хлоридом кальция 5.4 Потери массы плодов при хранении

ГЛАВА 6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХРАНЕНИЯ ИССЛЕДУЕМЫХ СОРТОВ ЯБЛОНИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТАХ ХРАНЕНИЯ ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние экологических факторов на урожай, сохраняемость и качество плодов яблони в условиях западной части Центрального Черноземья"

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Яблоня - наиболее распространенная плодовая культура в Центральном Черноземье. В настоящее время на территории нашей страны районировано около 350 её сортов. Хозяйственно-биологические свойства плодовых деревьев определяются не только генетическими особенностями породы и сортов яблони, но и окружающей средой, в которой формируются их фенотипы.

Абиотические, биотические и антропогенные факторы оказывают воздействие на процессы жизнедеятельности плодовых деревьев, а через них - на урожай, качество плодов и сохраняемость.

Свежие плоды наряду с овощами - важнейшие источники биологически активных веществ, поэтому их потребление должно быть равномерным в течение года. На сегодняшний день потребность в этих продуктах удовлетворяется лишь на половину и носит сезонный характер. Поэтому особое внимание должно быть уделено зимним сортам яблони, плоды которых могут сохраняться до нового урожая.

При существующих способах и системах организации выращивания и хранения потери достигают 20-25% и более, а также снижается питательная ценность и товарные качества продукции (В.А. Гудковский, 2000).

Особое внимание следует уделять получению экологически чистой продукции. При этом одними из наиболее опасных загрязнителей являются тяжелые металлы, обладающие самыми высокими показателями техногенности и одновременно токсичные для живых организмов.

В накоплении тяжелых металлов в плодах яблони наблюдаются сортовые различия. Вследствие этого необходимо выявлять сортовые особенности по накоплению тяжелых металлов и их изменению в процессе хранения.

Снижение качественных и количественных потерь при хранении плодов, возможность их длительного и эффективного хранения во многом зависят от технологии хранения.

Целесообразно оценить уже известные и новые способы хранения для наиболее распространенных сортов яблони исследуемой зоны. При этом необходимо уделять особое внимание не только сохраняемости плодов, но и их качеству (содержанию витамина С, пектиновых веществ, титруемых кислот, тяжелых металлов и т.д.).

В последнее время уделяют большое внимание содержанию в плодах яблони кальция, т.к. для длительного хранения, по исследованиям В.А. Гудковского (1978), пригодны только те партии плодов, которые содержат не менее 0,8% (от сухой массы) кальция. При его недостатке в плодах наблюдаются физиологические расстройства, что в конечном итоге сокращает период хранения и выход товарной продукции.

Содержание кальция в одном из исследуемых нами вариантов регулировали послеуборочной обработкой 4% хлоридом кальция, а затем проводили оценку данного варианта не только по сохраняемости, но и по химическому составу плодов у исследуемых сортов. Другим в исследовании был вариант с модифицированной газовой средой, который показал хорошие результаты при хранении плодов.

На примере сорта Суворовец рассмотрено влияние вариантов хранения на динамику пектиновых веществ и тяжелых металлов в плодах яблони.

Исследования выполнялись в соответствии с аспирантским планом научно-исследовательских работ Курской государственной сельскохозяйственной академии им. проф. И.И. Иванова в период с 1997 по 2001 год.

Цель работы. Изучить влияние экологических факторов в условиях западной части Центрального Черноземья на урожай плодовых деревьев, динамику качества и сохраняемости плодов изученных сортов яблони при различных способах хранения и послеуборочной обработки плодов хлоридом кальция.

Для достижения поставленной цели нами решались следующие задачи:

1. Изучить влияние абиотических и биотических факторов на урожай деревьев, качество, химический состав и сохраняемость плодов яблони;

2. Исследовать динамику сохраняемости, химического состава плодов, выращенных в разных по метеорологическим условиям годы при хранении в обычной холодильной камере;

3. Выявить оптимальные способы хранения плодов различных сортов яблони из изученных вариантов;

4. Определить эффективность послеуборочной обработки плодов яблони хлоридом кальция на их сохраняемость и качество;

5. Изучить влияние антропогенных факторов на накопление и содержание тяжёлых металлов в зависимости от сорта яблони и варианта хранения плодов;

6. Оценить экономическую эффективность изученных вариантов хранения плодов яблони.

Научная новизна.

- Выявлено влияние погодно-климатических условий западной части Центрального Черноземья на урожай плодовых деревьев яблони, сохраняемость и качество плодов в период хранения;

- Установлены сортовые особенности в накоплении тяжелых металлов в плодах яблони в период вегетации и дальнейшее их изменение в процессе хранения;

- Впервые изучено влияние способов хранения и послеуборочной обработки плодов хлоридом кальция на содержание тяжелых металлов в плодах яблони.

Практическая значимость. Практическая ценность результатов исследований состоит в том, что:

- выявлены оптимальные погодные условия для формирования высокого урожая, хорошей сохраняемости и качества плодов, а также годы с неблагоприятным сочетанием погодных условий для вышеперечисленных показателей;

- предложены оптимальные дифференцированные варианты хранения плодов для изученных сортов яблони;

- выявлены сортовые особенности в накоплении тяжелых металлов в плодах;

- изучено влияние варианта хранения плодов на содержание в них тяжелых металлов на примере сорта Суворовец.

Основные положения, выносимые на защиту.

- Агроэкологическая и хозяйственно-биологическая оценка изученных сортов яблони в условиях Курского района Курской области;

- Влияние варианта хранения на сохраняемость и качество плодов яблони;

- Влияние антропогенного воздействия на накопление и изменение в процессе хранения содержания тяжелых металлов в плодах яблони.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на кафедре технологии хранения и переработки растительного сырья Курской ГСХА. Основные положения диссертационной работы заслушивались на научно-практических конференциях (с 1998 по 2001 гг.) в Курской государственной сельскохозяйственной академии, в Мичуринском ГАУ (2000 г.) и Воронежском ГАУ (2002).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных статей.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, предложений производству. Работа изложе

Заключение Диссертация по теме "Экология", Новикова, Оксана Анатольевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Получение у ведущей плодовой породы - яблони высоких и устойчивых урожаев, с хорошим качеством плодов, высокой сохраняемостью является одной из актуальных проблем плодоводства.

Для решения этой проблемы необходимо глубокое изучение сортовых особенностей яблони и факторов, оказывающих влияние на продуктивность плодового дерева и качество получаемой продукции.

В условиях усиливающегося антропогенного влияния на окружающую природную среду, по мнению отечественных и зарубежных ученых, необходимо глубокое изучение влияния абиотических и биотических факторов, их совместного действия на урожай, сохраняемость и качество плодов яблони в условиях интенсивного ведения отрасли.

Проведенные нами исследования показали, что урожай яблони во многом определялся влиянием абиотического (климатического) фактора. Коэффициент вариации в среднем за годы исследований по изучаемым сортам составил 19,5. Наибольшие изменения отмечены у сортов Пепин шафранный (31,2) и Синап северный (27,7).

Сохраняемость плодов в большей степени связана с биотическим фактором и с сортовыми особенностями яблони. Наиболее низкая сохраняемость отмечена у осеннего сорта, лучшие показатели были у позднезимних сортов.

Установлено, что абиотический фактор повлиял на химический состав плодов (содержание сухих веществ, титруемых кислот, витамина С). Наибольшие изменения отмечены в содержании титруемых кислот, коэффициент вариации в среднем по всем сортам составил 17,8, максимальный он был у сортов Уэлси (35,8) и Спартан (35,3).

Установлено также, что на исследуемые показатели наименьшее влияние абиотических факторов проявилось у отечественного сорта Суворовец, наиболее подвержены этим факторам оказались зарубежный сорт Спартан и отечественный - Пепин шафранный.

Накопление в плодах яблони тяжелых металлов также зависело от сортовых особенностей. Наибольшее содержание меди, свинца и кадмия наблюдалось в плодах осеннего сорта Антоновка обыкновенная, наименьшее у позднезимних сортов Спартан и Суворовец. В процессе хранения было выявлено снижение содержания в плодах цинка, кадмия, свинца и увеличение содержания меди у всех изученных сортов.

Динамика сохраняемости плодов была обусловлена преимущественно биотическими факторами. На долю инфекционных заболеваний приходилось 68,5% от всех потерь за период хранения и только 22,0% на естественную убыль массы плодов и 9,5% на физиологические расстройства. Потери от инфекционных заболеваний в основном были связаны с поражением плодовой (монилиоз) и пенициллезной гнилями.

В процессе хранения плодов происходило постепенное увеличение потерь, при этом наименьшие потери отмечались у позднезимних сортов. Исследуемые итродуцированные сорта яблони по динамике сохраняемости плодов не имели больших отличий от отечественных.

Изучение динамики химического состава показало, что в процессе хранения происходило постепенное уменьшение содержания сухих веществ, титруемых кислот, пектиновых веществ, витамина С, причем интенсивность такого снижения зависела от сортовых особенностей и погодных условий, в которых происходило формирование плодов.

Меньше всего содержание сухих веществ и титруемых кислот в процессе хранения снижалось в плодах позднезимних сортов (за исключением интродуцированного сорта Спартан), а максимальные потери отмечались у осеннего сорта Антоновка обыкновенная. Наибольшие потери аскорбиновой кислоты отмечались в плодах позднезимних сортов. Различий в динамике содержания витамина С у отечественных и интроду-цированных сортов не выявлено.

На изменение химического состава плодов яблони в период хранения оказывали значительное влияние погодные условия в период их роста и формирования. Содержание растворимых сухих веществ в процессе хранения плодов больше всего уменьшалось после более влажного сезона 2000 года. После относительно сухих сезонов они расходовались менее интенсивно и в первый период хранения даже отмечалось их увеличение.

Тенденция снижения содержания титруемых кислот при хранении плодов наоборот проявлялась значительнее после более сухих сезонов 1998 и 1999 гг. у всех исследуемых сортов, несмотря на то, что кислотность к периоду уборки урожая в эти годы была значительно выше, чем в 2000 году. В среднем по всем сортам снижение кислотности на конец хранения в 2000 году составило 28,7% от первоначального показателя, что в 2 раза меньше, чем в 1998 году и 1,6 раза, чем в 1999 году.

На динамику содержания витамина С в плодах за период хранения также большое влияние оказывали погодные условия в период их вегетации. Наибольшее снижение содержания аскорбиновой кислоты в плодах в процессе их хранения за годы исследований отмечалось в 1998 году у осеннего и раннезимних сортов, и в 2000 году у позднезимних сортов. После относительно прохладного и влажного лета 2000 года отмечено увеличение содержания витамина С в первый период хранения у плодов отдельных сортов.

Увеличению срока хранения плодов и меньшему уменьшению потерь в содержании аскорбиновой кислоты, титруемых кислот, пектиновых веществ способствовало применение послеуборочной обработки плодов 4% раствором хлорида кальция и использование МГС (модифицированной газовой среды), в процессе их хранения. В процессе хранения по исследуемым вариантам выявлено снижение содержания тяжелых металлов в плодах яблони.