CC BY
66
УДК 631.561.563
Методическое обоснование определения оптимального
срока съема яблок в саду
Methodological justification for determining the optimal time for picking apples in the garden
Профессор С.A. Poдиков
(Мичуринский государственный аграрный университет) кафедра агроинженерии и электроэнергетики, тел. 8 (905) 124-03-79 E-mail: rsa_rih@mail.ru
Professor S.A. Rodikov (Michurinsk State Agrarian University) chair of Agroengineering and Electric Power Engineering, tel. 8 (905) 124-03-79 E-mail: rsa_rih@mail.ru
Реферат. В настоящее время в садоводстве существуют две нерешенные проблемы при уборке н хранении яблок: определение оптимального срока съема плодов в саду и развитие во время хранения побурения кожицы у некоторых сортов яблок. Отступление от оптимального срока съема плодов как в раннее, так и в позднее время ведет к ухудшению их качества и лежкости при хранении. Установлено, что процесс созревания плодов подвержен цикличному развитию, изменение компонентов, характеризующих физиологическое состояние плодов, происходит с некоторой периодичностью, особенно заметной на стадии съемной зрелости. Для многокритериальной оценки зрелости яблок используют показатели, например: гидролиз крахмала в ткани яблок, электросопротивление ткани яблок переменному току на двух частотах, 1 и 10 кГц; переменную флуоресценцию хлорофилла кожицы яблок на длине волны возбуждения 470 нм и длине волны излучения 685 нм; транспирацию плодов весовым методом. Измерения проводят каждый день или через день в течение 1 ч после съема, в одно п то же время суток. При измерениях определяют области поверхности яблока как солнечную, освещаемую на дереве в саду прямыми солнечными лучами, так и теневую, освещаемую только рассеянным светом. Оптимальный срок съема характеризуется минимальной интенсивностью физиологических процессов в плодах. Показаны новые методологические подходы к решению основных проблем при уборке и хранении яблок. Предполагается, что должно пройти определённое количество временных циклов, чтобы яблоки созрели. На продолжительность созревания влияют температурные и влажностные условия вегетационного периода. Предложены новые методы оценки зрелости яблок во время уборки в саду. Минимальная интенсивность физиологических процессов в плодах является сигналом к уборке плодов.
Summary. Currently, in gardening, there are two main unresolved problems in harvesting and storing apples: determining the optimal time for picking fruits in the garden and developing during the storage of skin peeling in some varieties of apples. The deviation from the optimal time for the removal of fruits, both early and late, leads to a deterioration in their quality and shelf life during storage. It is established that the process of ripening of fruits is subject to cyclic development, the change in the components characterizing the physiological state of the fruit occurs with some periodicity, especially noticeable at the stage of removable maturity. For multicriterial evaluation of the maturity of apples, indicators are used, for example: hydrolysis of starch in apple tissue, electrical resistance of alternating current tissue to apples at two frequencies, 1 and 10 kHz; variable fluorescence of apple peel chlorophyll at an excitation wavelength of 470 nm and a radiation wavelength of 685 nm; transpiration of fruits by weight method. Measurements are carried out every day or every other day, within one hour after removal, at the same time of day. In measurements, the areas of the surface of an apple are determined as being sunny, illuminated on a tree in the garden by direct sunlight and shadowed, illuminated only by scattered light. The optimal removal period is characterized by a minimum intensity of physiological processes in the fetuses. New methodological approaches to solving the main problems in harvesting and storing apples are shown. It is assumed that a certain number of time cycles must pass to allow the apples to ripen. The duration of maturation is affected by the temperature and humidity conditions of the growing season. New methods for estimating the maturity of apples during harvesting in the garden are proposed. The minimum intensity of physiological processes in fruits is a signal to harvest fruits.
о Po диков С. A., 2018
Ключевые слова: яблоки, созревание, съем, циклы, физиология, процессы, хлорофилл, флуоресценция, электросопротивление, транспирацня.
Keywords: apples, maturation, removal, cycles, physiology, processes, chlorophyll, fluorescence, electrical resistivity, transpiration.
Известно, что отступление от оптимального срока съема плодов как в раннее, так и в позднее время ведет к ухудшению их качества и лежкости. Основными неуправляемыми факторами, влияющими на созревание плодов, являются: температура окружающей среды, солнечное излучение, влажность воздуха и почвы.
В силу того что учеными до сих пор не разработаны достоверные методы определения оптимального срока съема яблок в саду, агрономы в хозяйствах начинают снимать яблоки с деревьев, руководствуясь организационными задачами, а затем примерным представлением о сроках съема. Кроме того, производство плодов не представляет собой единый технологический и организационный процесс. Агроном-садовод, вырастивший яблоки, которые имеют хорошее качество, сдает их агроному на фруктохранилище. После того как через 2-4 мес отдельные сорта яблок загорят, это не связывается с тем, что агроном-садовод убрал яблоки в саду не в оптимальный срок, который предполагает минимизацию загара, а то и полное его отсутствие. Агроном, отвечающий за хранение, в свою очередь, не связывает загар яблок с условиями хранения. Вместе с тем, проведение съема яблок в саду в оптимальные сроки напрямую влияет на качество плодов в процессе хранения, а значит, на цену реализации и экономическую эффективность отрасли садоводства и предприятия в целом [5].
Таким образом, в настоящее время существуют две нерешенные проблемы при уборке и хранении яблок: определение оптимального срока съема плодов в саду и развитие во время хранения побурения кожицы у некоторых сортов яблок [4].
Ранее нами были получены данные, показывающие влияние солнечного излучения на исключение побурения кожицы [3]. Установлено, что процесс созревания плодов подвержен цикличному развитию, изменение компонентов, характеризующих физиологическое состояние плодов, происходит с некоторой периодичностью, особенно заметной на стадии съемной зрелости.
Исследования проводились на основе новых методологических представлений, состоящих в том, что изучаются целые плоды, в которых не нарушаются физиологические процессы, связанные с фотосинтезом, водным обменом и дыханием.
Цель исследования - обосновать новую методику определения оптимального срока съема яблок. Объектом исследования является процесс созревания яблок сорта Антоновка обыкновенная, снятых с дерева в период их созревания, по продолжительности примерно две недели. Съем производят в плодоводческих хозяйствах в районе г. Мичуринска Тамбовской области. Следует отметить, что явления и закономерности, обнаруженные на данном сорте, характерны и для других сортов яблок. Измерения проводят каждый день или через день в течение 1 ч после съема, в одно и то же время суток. При измерениях определяют области поверхности яблока: одна из низ солнечная, т.е. освещаемая на дереве в саду прямыми солнечными лучами, другая теневуая, освещаемая только рассеянным солнечным светом. При оценке зрелости яблок для достоверности используют несколько показателей. В качестве показателей используют содержание хлорофиллов в кожице плодов по коэффициентам отражения света их поверхности. Коэффициенты отражения света определяют на длинах волн 700 нм - область поглощения хлорофиллов и 750 нм - на которой хлорофиллы не поглощают свет [3]. В качестве показателя зрелости яблок используют отношение коэффициентов R750/R700. При измерении фотосинтетической активности хлорофилла используют переменную флуоресценцию хлорофилла кожицы яблок на длине волны возбуждения 470 нм и на длине
волны излучения 685 нм. Также можно проводить измерение электросопротивления ткани яблок переменному току на двух частотах, например, низкой, равной 1 кГц, и высокой, равной 10 кГц, и транспирацию плодов весовым методом. Эти методы неразрушающие и характеризуют физиологическое состояние плодов.
Некоторыми авторами проведены экспериментальные исследования степени когерентности светорассеяния лазерного пучка от экваториальной зоны поверхности плодов (на примере груши, томата и абрикоса) с целью разработки неразрушающе го метода оценки их твердости [1]. Действительно, получена высокая корреляция (0,954) между твердостью и когерентностью светорассеяния. На основе этого авторы делают заключение о перспективности предлагаемого нового подхода в решении проблемы недеструктивной оценки твердости плодов. Следует отметить, что это может быть одной из задач оценки качества плодов, но никак не является проблемой. Вместе с тем они замечают, что «это потребует развернутых исследований, направленных на выявление калибровочных зависимостей между твердостью и когерентностью светорассеяния для различных видов и сортов плодоовощной продукции». Возможно, это будет иметь практическое значение при ускоренном дозаривании при комнатной температуре в течение 2-3 недель, но авторы, к сожалению, не обращают внимание на процесс созревания плодов в саду и изменение когерентности светорассеяния их поверхности, что могло бы быть актуальным при определении оптимального срока съема плодов.
Многокритериальная оценка важна для достоверности и воспроизводимости результатов измерений для определения оптимального срока съема. Несколько лет назад нами выдвинута новая гипотеза: оптимальный срок съема характеризуется минимальной интенсивностью физиологических процессов в плодах.
Плоды в день съема закладывают на хранение в камеры с режимами: температура 3-4 °С, относительная влажность 85-90 %. Через 4 мес хранения определяют интенсивность побурения кожицы (загара) яблок по методике.
Ранее нами показано, что на созревание плодов яблони влияет температура всего вегетационного периода. Кроме того, важное значение при созревании яблок имеют температурные, световые и темновые периоды, т.е. циклы, характеризующиеся колебаниями температуры и сменой дня и ночи. И яблоко, чтобы созреть, должно набрать определённое количество данных циклов. Раньше, учитывая что должно пройти определённое время для созревания плодов, считали количество дней, например, от начала цветения деревьев. Но, учитывая что цветение начинается неравномерно, этот метод давал неточную оценку. При средней температуре воздуха должно пройти определённое количество циклов, чтобы яблоки созрели. Количество циклов может быть разным для разных сортов яблонь. Показано, что сумма активных температур воздуха в отдельные годы либо превышает среднемно-голетнее значение, либо не добирает до среднего (рис. 1). Среднемноголетнее значение рассчитывалось за период с 1971 по 2000 гг. Из рис. 1 видно, что за период с 1966 по 1998 гг. отклонение сумм более менее чередовалось по годам. С 2000 г. по настоящее время в основном превалируют годы с положительным отклонением сумм температур.
Начало гидролиза крахмала в ткани яблока показывает начало созревания. Данный способ контроля зрелости в сочетании с другими недеструктивными методами позволяет определить наступление оптимального срока съема. С 2002 по 2015 гг. проводилось определение оптимального срока съема по содержанию хлорофилла, характеризующееся его минимальным значением. На основе этих данных получена зависимость сроков съема яблок в саду от отклонения температур от среднемноголетнего значения (рис. 2). Данная зависимость позволяет за несколько недель прогнозировать наступление оптимального срока съема для данного вегетационного периода.
700 -500 -300 -100 -
-100 --300 --500 -
1966 1970 1974 1978 1982 1986 1990 1994 1998 2002 2006 2010 2014
Годы
Рис. 1. Отклонение сумм активных температур от среднемноголетнего значения
13 сен
10 сен
7 сен
4 сен
I 1 сен
ч:
| 29 авг
о;
£ 26 авг
X
23 авг
о
20 авг
17 авг
14 авг
11 авг
-200 -100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Отклонение сумм температур, оС
Рис. 2. Зависимость оптимального срока съема яблок сорта Антоновка обыкновенная в саду от отклонения сумм активных температур вегетационного периода от средне-многолетнего значения
Если, например, летом была высокая температзфа воздуха, то яблоки вынужденно созревают раньше срока, не добирая нужного количества циклов (2010 г.), тогда как при с ре дне II температуре яблоки могут созревать по температурным условиям дольше, набрать необходимое количество циклов и быть хорошего качества, имея минимум загара во время хранения, храниться дольше (2004 г.). Особенно когда вегетационный период наряду с прохладными условиями произрастания плодовых деревьев дополняется значительными осадками, как в 2003 г., в результате чего оптимальный срок съема наступил в середине сентября и яблоки хранились без повреждения загаром до февраля, имея высокие вкусовые качества.
Таким образом, редко бывает, чтобы условия: температура, влажность почвы и количество циклов к моменту съёма яблок достигли необходимого (оптимального) значения. Основными факторами (условиями) являются температура и влажность почвы. Температура может быть как низкой, так и высокой, и независимо от количества циклов яблоки вызреют и мы получим либо загар на яблоках во время хранения, либо разложение от более позднего срока съема. При высокой температуре яблоки, созревая раньше, должны бы иметь меньший загар, но из-за того, что
они не набрали необходимого количества циклов, они загорают, а после оптимального срока съёма (при котором тоже загорают) подвергаются разложению, т.е. старению, вызванному высокими температурами.
Значения температуры должны являться базовыми (для данного сорта), при которых достигается наилучшее качество плодов и определяется количество циклов. Для сорта Антоновка обыкновенная при данных метеорологических условиях, которые характерны Центрально-черноземному району, сумма активных температур должна находиться в пределах 2 275-2 375 °С на первую декаду сентября. При обеспечении осадками либо поливом в 500-600 мм, равномерно распределенными по месяцам вегетационного периода.
Для определения оптимального срока съема с помощью описанных выше показателей зрелости яблок окончательно находят значение минимальной интенсивности физиологических процессов. На рис. 3 показано влияние пониженной транс -пирации яблок сорта Антоновка обыкновенная на развитие на их поверхности по-бурения (загара) через 3 мес хранения. Наша гипотеза основывается на том, что на развитие загара влияет нарушение водного обмена яблока со средой обитания после отделения от дерева, кроме того, происходит нарушение фотосинтетических процессов, дыхания.
Опыт
Контроль
□ Загар, шт%
□ Загар инт%
Рис. 3. Влияние пониженной транспирации яблок сорта Антоновка обыкновенная (Опыт) на развитие на их поверхности побурения (загара) через 3 мес хранения, дата сгъема 4 сентября 2017 г., дата анализа 12 декабря 2017 г. (Обозначения на графике: загар, шт% - загар по количеству яблок в %, загар, инт% - интенсивность загара яблок в % по площади их поверхности)
Некоторые исследователи придают оптимальному сроку съема плодов некое биологическое значение, которое заключается в том, что «в этот период происходит сбалансирование процесса накопления органических вешеств в плодах и расхода их в результате жизнедеятельности» [2]. Не вдаваясь в обсуждение биологического значения оптимального срока съема плодов, следует отметить, что определить сбалансирование процесса накопления и расхода органических вешеств в плодах практически невозможно и это остается лишь одним из предположений, не находящим практического применения.
Существующая около 60 лет гипотеза о влиянии альфа-фарнезена, находящегося в кутикуле кожицы яблока, на развитие загара яблок является фальсифицируемой гипотезой, и в этом смысле она научна, но в то же время ложна, т.к. не была доказана ее истинность за это время. Учитывая, что развитие загара на яблоках является физиологическим расстройством, такие вещества, как альфа-фарнезен, не имеют никакого отношения к физиологическим процессам в плодах и уже поэтому он никак не может быть связан с загаром. Кроме того, если раньше при обработке яблок дифениламином, полностью исключающим загар яблок во время хранения, считалось, что данное влияние заключается в его антиокислительных свойствах, якобы предотвращающих свободнорадикальное окисление альфа-фарнезена, то с появлением 1-метилциклопропена, ингибирующего синтез этилена, т.е. вещества другого принципа действия, при котором явления загара тоже исключаются, объяснение механизма, исключающего загар, не приводится. Следует отметить, что 1-метилциклопропен, ингибируя синтез этилена, таким же образом ингибирует физиологические процессы в яблоках, сводя их к минимуму. Это также соотносится с нашими представлениями о минимальной интенсивности физиологических процессов в яблоках, при которых развивается минимальный загар или вообще не развивается.
Показаны новые методологические подходы к решению основных проблем при уборке и хранении яблок. Разработана новая методика прогнозирования и определения оптимального срока съема яблок в саду. Предполагается, что должно пройти определённое количество временных циклов, чтобы яблоки созрели. На продолжительность созревания влияют температурные и влажностные условия вегетационного периода. Предложены новые методы оценки зрелости яблок во время уборки в саду. Минимальная интенсивность физиологических процессов в плодах является сигналом к уборке плодов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Будаговская, О.Н. Новый подход в решении проблемы недеструктивной оценки твердости плодов [Текст] / О.Н. Будаговская, A.B. Будаговский, И.А. Буда-говский [и др.] / / Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2011. - Ч. 2. -№ 2. - С. 61-65.
2. Карпов, С.Б. Современные тенденции в определении оптимального срока съема плодов для хранения [Текст] / С.Б. Карпов, A.C. Ильинский, В.Ю. Пугачев // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2011. - Ч. 2. -№ 2. - С. 79-84.
3. Родиков, С.А. Методы и устройства анализа зрелости яблок [Текст] / С.А. Родиков. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. - 216 с.
4. Родиков, С.А. Оптимальные сроки съема яблок и побурение их поверхности - основные проблемы хранения [Текст] / С.А. Родиков / / Плодоводство и ягодовод-ство России,- 2011.- Т. 28,- Ч. 2. - С. 184-190.
5. Соколов, О.В. Проблемы развития садоводства и рынка плодово-ягодной продукции в условиях импортозамещения [Текст] / О.В. Соколов, Д.С. Неуймин, А.И. Трунов / / Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК -продукты здорового питания,- 2016.- № 5 (13).- С. 135-142.
REFERENCES
1. Budagovskaja O.N., Budagovskij A.V., Budagovskij I.A., Goncharov S.A., Il'in-skij A.S., Isaev R.D., Kruzhkov A.V., Shornikov D.G. Novyj podhod v reshenii problemy nedestruktivnoj ocenki tverdosti plodov [A new approach to solving the problem of nondestructive evaluation of fruit hardness], Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, No 2, Ch. 2, 2011, p. 61-65 (Russian).
2. Karpov S.B., Il'inskij A.S., Pugachev V.Ju. Sovremennye tendencii v opredelenii optimal'nogo sroka s'ema plodov dlja hranenija, [Modern trends in determining the optimal time for collection of fruits for storage], Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, No 2, Ch. 2, 2011, p. 79-84 (Russian).
3. Rodikov S.A. Metody i ustrojstva analiza zrelosti jablok [Methods and devices for analyzing the maturity of apples], M.: FIZMATLIT, 2009, 216 p. (Russian).
4. Rodikov S.A. Optimal'nye sroki s'ema jablok i poburenie ih poverhnosti - osnov-nye problemy hranenija, Plodovodstvo i jagodovodstvo Rossii. Sb. nauchn. tr. T. 28, ch. 2 [Optimal time for picking apples and stirring their surfaces - the main storage problems], Moskva, 2011, pp. 184-190 (Russian).
5. Sokolov O.V., Neuymin D.S., Trunov A.I. Problemy razvitiya sadovodstva i rynka plodovo-yagodnoy produktsii v usloviyakh importozameshcheniya [Problems of horticulture development and market of fruit and berry products in the conditions of import substitution] / / Tekhnologii pishchevoy i pererabatyvayushchey promyshlennosti APK - produkty zdorovogo pitaniya. 2016. № 5 (13). S. 135-142.
