CC BY
35
Сердюк Марина €гopieHa
кандидат сшьськогосподарських наук, доцент кафедри технологи переробки та збер^ання продукци сшьського господарства, Тавртський державний агротехнологiчний ymiверситет ГапршдашвШ Нона Ap4unisHa кандидат сшьськогосподарських наук, доцент кафедри технологи переробки та збер^ання продукци сшьського господарства, Тавртський державний агротехнологiчний ymiверситет
ПРОГНОЗУВАННЯ ВМ1СТУ ЦУКР1ВУ ПЛОДАХ ЯБЛУН1 ЗАЛЕЖНО В1Д АБ1ОТИЧНИХ
ЧИННИК1В
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ САХАРОВ В ПЛОДАХ ЯБЛОНИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ АБИОТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
THE PREDICTION OF THE SUGAR CONTENTS IN APPLE FR UITS DEPENDING ON ABIOTIC FA CTORS Сердюк Марина Егоровна
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии переработки и хранения продукции сельского хозяйства, Таврический государственный агротехнологический университет Гаприндашвили Нонна Арчиловна
кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры технологии
переработки и хранения продукции сельского хозяйства,
Таврический государственный агротехнологический университет
SerdyukMarina
PhD, associateprofessor
Tavria State Agrotechnological University
Gaprindashvili Nona
PhD, associateprofessor
Tavria State Agrotechnological University
Розглянуто вплив стресових абютичних факторiв на формування масово'1' частки цу^в у плодах яблут. Встановлено, що основним погодним чинником, який мае найбшьш вагомий вплив на аналгзований показник в умовах пiвденно-степовоi пiдзони Украши е середньорiчна сума активних температур. За допомогою методiв варiацiйноi статистики була розроблена багатофакторна модель яка дае можливiсть завчасно прогнозувати цукристiсть яблук залежно вiд стресових погодних чинниюв.
Ключовi слова: яблука, температура, опади, вологкть, загальний цукор, моноцукри, сахароза, зв'язок, кореляцiя
. Рассмотрено влияние стрессовых абиотических факторов на формирование массовой доли сахаров в плодах яблони. Установлено, что основным погодным фактором, который имеет наиболее существенное влияние на рассматриваемый показатель в условиях южнойстепной зоны Украины, является среднегодовая сумма активных температур. С помощью методов вариационной статистики была разработана многофакторная модель, которая дает возможность заблаговременно прогнозировать сахаристость яблок в зависимости от стрессовых погодных факторов.
Ключевые слова: яблоки, температура, осадки, влажность, общий сахар, моносахара, сахароза, связь, корреляция.
The study has been done to find the influence of abiotic stress factors on the changes of mass fraction of sugar in apple fruits. It was found that the main weather factor in a south-steppe subzone of Ukraine which has the most significant impact on this index is the average amount of active temperature. The multifactor model has been developed by using the methods of variation statistics which allows to predict in advance the sugar content of apples, depending on the selected weather factors.
Keywords:apples, temperature, precipitation, humidity, total sugar, monosaccharide's, sucrose, communications, correlation.
Постановка проблеми. Плодимають велике значения у харчуванш людини. Саме вони е основним джерелом надходження в оргашзм бюлопчно активних i мшеральних речовин, фермента, вуглеводiв, оргашчних кислот.Хiмiчний склад плодiв не е постшним. Вшпостшно змшюеться в процеа !х росту, достиганнята залежить вщ ряду факторiв: виду, сорту, ступеня стиглосп, строив збирання, товарно! обробки, умов i тривалосп збер^ання тощо.Проте слщ
визнати, що на формування основних компонента хiмiчного складу все бшьшою мiрою зростае негативна роль абютичних чиннишв. Тому виникае потреба у дослвдженш механiзмiв формування основних компонента хiмiчного складу плодiв шд впливом стресових абютичних чиннишв, а такожу прогнозуванш !х вмюту.
Аналiз останшх дослвджень i публжацш.
Серед сухих речовин плодiв найважливше мюце займають вуглеводи.
Вуглеводи -це первинн продукти фотосинтезу i основнi похвдш бiосинтезу iнших речовин в рослинах. Шддаючись окислювальним перетворенням, вуглеводизабезпечують ва живi клiтини енергieю. Вони входять до складу клiтинних оболонок та шших структур, беруть участь у захисних реакщях органiзму i формують iмунiтет.Саме вуглеводи забезпечують високу харчову цшшсть та особливi смаковi якосп плодiв [1].
У свою чергу, вуглеводи на 70 - 80 % формуються цукрами, як1 представленi, головним чином, моносахаридами - фруктозою та глюкозою i дисаридом - сахарозою. Тому при ощнщ хiмiчного складу плодiв в першу чергу враховуеться вмiст цу^в - найважливiших складових частин, як впливають на норму витрати сировини при виробленнi рiзних видiв консервно! продукци[2].
Крiм того, цукри вважаються унiверсальним акумулятором i донором енерги для всiх хiмiчних реакцiй, що вiдбуваються в клiтинi при збертанш плодiв [3].
Вуглеводи складають ютотну частину харчового рацiону людини. Добова потреба у вуглеводах становить для чоловшв 303-586 г, для жшок - 257-462 г. З ше! кiлькостi 50.. .100 г повиннi складати моно- i дисахариди.
Встановлено, що цукриспсть плодiв яблунi залежить вщ сортових особливостей, термiнiв дозрiвання, тсця вирощування, тощо [4]. Але основний вплив на рiвень цього показника мають погоднi чинники пiд час росту i дозрiвання плодiв.Серед погодних чиннишв стресовими найчастiше вважають суми активних та ефективних температур, мштальт та максимальш температури, середню та мшмальну вiдносну вологiсть повiтря, шльшсть опадiв та гiдротермiчний коефiцiент, як всього вегетацшного перiоду, так i останнього мюяця формування плодiв [5].
Так, рядом авторiв встановлено, що у роки з максимальною шльшстю опадiв у плодах менше накопичуеться сухих речовин, у тому числГ цукрiв, але бiльше кислот. У посушливi роки загальний запас поживних речовин в плодах низький, проте вiдзначено збiльшення кiлькостi цукрiв за рахунок зменшення вГльно! вологи[6,7,8].
Видшення мевир1шеми\ рашше частин загальноТ проблеми.
Загальновщомо, що для рiзних райошв вирощування плодiв ступiнь прояву тих чи шших стресових клiматичних факторiв також рiзна. Даннi про стутнь впливу стресових погодних чинник1в на формування масово! частки плодiв яблуш в умовах Швденно! степово! тдзони Укра!ни вiдсутнi. Це i обумовило мету наших дослщжень.
Формулювання цшей статтi
Метою наших дослвджень було наукове обгрунтування впливу погодних чиннишв на вмют цукрiв у плодах яблуш в умовах Швденно! степово! тдзони Укра!ни та створення математично! моделi 1хпрогнозування.
Для реалiзацil поставлено! мети було необхвдним вирiшити наступш завдання: проаналiзувати погоднi умови вегетацшного перюду; визначити вмiст цукрiв у плодах яблунц встановити взаемозв'язок мiж процесами формування масово! частки цу^в та стресовими погодними чинниками, розробити математичш моделi прогнозування вмiсту цу^в.
Виклад основного матерiалу дослiдження з повним обгрунтуванням отриманих наукових результат
Досл1дження проводилися у 2003-2012 роках в Мелтгопольському районi, Запорiзько! обласп. З метою вивчення впливу погодних факторiв на вмiст цукрiв у плодах яблуш використаш щоденнi метеоролопчш данi за перiод з 2003 по 2012 рр., зiбранi на Мелтгопольськш метеостанцi!.
Для дослiдження були обраш плоди яблунi чотирьох сорпв, як1 внесенi до Державного реестру сорпв рослин придатних для поширення в Укра!нi: Айдаред, ГолденДелiшес, Ренет Симиренка, Флорiна. Плоди збирали з дерев, типових для сорту та одного вiку. Агрофон на дослщних дiлянках був однаковим i задовольняв вимогам агротехнiки.
Розрахунок моделей врожайносп яблунi в зв'язку з погодними факторами проводили за наступною схемою [9]:
1. Визначення яшсних техшчних показник1в плодiв яблуш i створення комп'ютерно! бази про розмiри яблук в умовах Мелггопольського району. Масу плодiв визначали зважуванням, розмiри -вимiрюванням штангенциркулем.
2. Створення комп'ютерно! бази погодних умов у роки дослщжень. При цьому вщбиралися так1 показники: мiнiмальна, середня i максимальна температури, сума опадiв, кшьшсть дшв з опадами бiльше одного мшметра, середня та мiнiмальна ввдносна вологiсть повiтря. На !х основi були розрахованi гiдрометричнi коефiцiенти, перепади температури за певш перiоди, суми активних i ефективних температур, iншi показники.
3. Визначення на основi парних кореляцiйних залежностей погодних чиннишв, яш максимально впливають на розмiри плодiв яблунi. Для розрахунк1в ввдбирали данi за 14 рок1в, щоб забезпечити 95 -в1дсотковий рiвень достовiрностi отриманих результатiв.
4. Розрахунок багатофакторно! моделi залежностi розмiрiв плодiв яблунi в зв'язку з погодними умовами Мелггопольського району. При формуванш багатофакторно! моделi використовували функцш лшшно! залежност1:
У=а,+ а1Х1 + а:Х:+,„ + аХ.
При аналiзi та обробш експериментальних даних i прогнозуванш концевого результату використовували методи варiацiйноi статистики: проводили математичну обробку, парний i множинний кореляцiйний i регресивний аналiзи - за Б. А. Доспеховим [10], використовуючи комп'ютерш програми "MS office Excel 2007", пакет "Statistica 6" i персональний комп'ютер.
Результатами встановлено, що середнш вмiст загального цукру в плодах вивчених сорпв яблунi, вирощених в умовах швденно-степово! пiдзони
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
моноцукри ■ сахароза
Укра!ни знаходився на рiвнi 9,8% та достатньо сильно змiнювався за роками дослщжень, про що свiдчить коефщент варiацil V = 17,3% (табл. 1).
Сорт Айдаред ГолденДелiшес Ренет Симиренка Флорiна
Середне значення Н1Р05
Вмiст цукрiв в плодах яблуш зшмальноТ стиглостi (2003 - 2012 рр.)
тт
Загальний цукор, %
9,738±1,389
11,009±1,483
8,634±1,324
9,757±1,841
9,784±1,692 0,863
Найвищий вмiст цукрiв з перевищенням середнього значення на 2,2% та найменша мшливють даного показника вiдзначенi у 2012 рощ. Низькою масовою часткою цу^в (на 2,5% нижче за середнш рiвень) вiдзначалися плоди яблунi врожаю 2006 року, а високою мшливютю за сортами - врожаю 2003 та 2011 рошв.
Найбiльш стшким за вмiстом цукрiв до впливу погодних умов року, виявився сорт ГолденДелшес, коефiцiент варiацil у якого найнижчий (13,5 %). Високою мшливютю даного показника вiдзначався сорт Флорша, з коефiцiентом варiацil майже 19%.
Середнш вмют моноцукрiв знаходився на рiвнi 5,7% з коливанням за сортами та роками дослвджень ввд 3,9 до 7,4%. Мiнливiсть даного показника була середньою ^=16,7%). Середнш вмют сахарози в плодах аналiзованих сортiв яблунi становив 4,1% з коливанням ввд 2,5 до 5,5%. Слщ зазначити, що даний показник вiдрiзнявся високим рiвнем мiнливостi з коефщентом варiацil 19%. Найбiльшою мшливютю ввдзначалися плоди яблунi сорту Флорша ^=21%).
тах 11,938
7,302 8,027
12,829 6,421
10,889 6,924
12,140 6,421
12,829
Таблиця 1
V, % 14,3 13,5 15,3 18,9 17,3
При проведеш вщсоткового порiвняння було встановлено, що вщносний вмiст сахарози ввд загально! кiлькостi цукрiв становить 41,8%, з коливанням за роками ввд 39,6% у 2011 рощ, до 43,3%
- у 2005 та 2007 роках (рис.1). А деяш автори у сво!х роботах вщзначають, що, чим бiльше сахарози мютиться в плодах, тим вища !х збереженiсть [6].
Рис. 1.Змша вмiсту моноцукрiв та сахарози в плодах яблуш за роками дослвджень, %, (2003 - 2012 рр.).
Дисперсшним анатзом пiдтверджено, що на накопичення моноцукрiв, сахарози, ^ вiдповiдно, загального цукру у яблуках основний вплив мають погоднi чинники (фактор А). Частка впливу погодних чиннишв (А) становить 54 - 56,4 %, фактора сорту (В)
- 21,2 - 23%, а взаемодп фаш^в А i В - 11,5 - 14,2%.
Проведеним кореляцшним анатзом було встановлено юнування сильного функцiонального зв'язку мiж масовою часткою сахарози, моноцу^в та загального цукру, що сввдчить про !х колiнеарнiсть. Отже для подальшого прогнозування слiд використовувати один iз них. Ми пропонуемо
основним факторним показником вважати загальний вмют цукрiв в плодах яблунi.
Для створення багатофакторноi моделi залежностi загального вмiсту цукрiв в плодах яблуш ввд факторiв довк1лля було дослвджено 24 фактори, як1 можуть мати ютотний вплив.Для 13 з них встановлений кореляцшний зв'язок середньоi' сили. До цих факторiв ввдносяться наступш: середньорiчна сума опадiв (СО),середня ввдносна вологiсть повiтря (ВВП) за вегетацшний перiод, кiлькiсть днiв з опадами бiльше 1 мм,а також температурно-волопсш умови останнього мiсяця формування плодiв: абсолютнi та середнi максимальнi i мiнiмальнi температури, середнi температури, сума активних температур (САТ), СО, гiдротермiчний коефщент (ГТК), абсолютна та середня мшмальна ВВП. Для 8 факторiв встановлений сильний кореляцшний зв'язок. До них ввдносяться:
САТ за рж та за вегетацiйний перiод, сума ефективних температур (СЕТ) вище 10 та 15 °С, ГТК за рж та вегетацiйний перiод, кшьшсть опащв за вегетацiйний перiод, середньорiчна ВВП.
Отже, можна зробити висновок, що найбшьший вплив на накопичення цукрiв в плодах яблунi в умовах Пiвденноi' степовоi' пiдзони Украши мають температурнi та вологiснi показники всього року, а вплив умов останнього мюяця формування плодiв е менш iстотним. Це пов'язано з тим, що формування масовоi частки цу^в починаеться в перiод спокою плодових дерев i рiвномiрно продовжуеться протягом всього вегетацiйного перiоду.
Пюля проведення множинного кореляцiйного та регресшного аналiзiв отримане наступне рiвняння залежносп вмiсту цукрiв у плодах яблуш ввд погодних чиннишв (з в1рогвдшстю 95%):
У= 0,0189Х: - 0,0154Х! - 0,0114Х3 + 11,4587X4 - 51,4488Х5 +
+ 0,1118Х&-2,8303
де Xi - CAT за вегетацшний перюд, °С (в межах ввд 3111,6 до
3621,4°С),
Х2 - середньорiчна САТ, °С ( в межах ввд 3430,5 до 4280,7 °С),
Хз - СЕТ >15°С, °С ( в межах ввд 670,7 до 1293,5
°С),
Х4 - середньорiчний ГТК, ( в межах ввд 1,86 до
0,81),
Х5 - ГТК за вегетацшний перюд, ( в межах ввд 1,22 до 0,39),
Хб - СО за вегетацшний перюд, мм (в межах ввд 399,0 до 158 мм),
У - вмют загального цукру, %.
При цьому, коефщент множинно1' кореляцп R= 0,99, коефiцiент детермiнацii R2 = 0,99, скорегований коефiцiент детермiнацii - 0,97, критерш F(6;3) = 49,979, рiвень значимостi - 0,00426, при стандартнш помилцi оцiнки - 0,239.
Приватш коефiцiенти еластичностi усiх факторiв, як1 увiйшли до рiвняння, бшьше 1, що сввдчить про 1'х iстотний вплив на формування масово1' частки цукрiв у плодах яблуш Найвищш коефiцiент еластичностi, на рiвнi 7,2, мае фактор Х2 (середньорiчна сума активних температур), а отже i вплив його е найбшьш iстотним.
Висновки.Результатами множинного
кореляцiйного та регресшного аналiзiв встановлено, що основним погодним чинником, який мае найб№ш вагомий вплив на вмiст цу^в уплодах яблунi в умовах швденно-степово1' пiдзони Украши е середньорiчна сума активних температур. За допомогою методiв варiацiйноi статистики була розроблена багатофакторна модель яка дае можливiсть завчасно прогнозувати цукристiсть яблук залежно ввд стресових погодних чиннишв.
Список використаноТ лггератури: 1. Колобов С. В.Товароведение и экспертиза плодов и овощей:Учебное пособие / С. В. Колобов, О. В. Памбухчиянц. - М.: Издательскоторговая корпорация «Дашков и К°»,2012. — 400 с.
2. Причко Т.Г. Технические и биохимические особенности плодов новых перспективных сортов яблони как сырьё для переработки / Т.Г. Причко, Л.Д. Чалая // Научные труды СКЗНИИСиВ. - 2014. - Т.5. -С. 190 - 195.
3. Седов Е.Н., Вариабельностьбиохимического состава яблок и возможностиегоулучшенияпутемселекции / Е. Н. Седов, М. А. Макаркина, З. М. Серова // АграрныйвестникУрала. - 2009. - № 6(60). - С. 44 - 47.
4. Липская С.Л. Биохимический состав плодовяблони / С.Л. Липская, О.И. Камзолова, С.А. Ярмолич // Сб.: Плодоводство. - 2007. - Т.19. - С.81 -88.
5. Булик М.О. 1нтегральна оцшка погодних факторiв для вирощування плодових культур / М.О. Бублик // Вюник аграрно1' науки. - 2002. - №6. - с. 31 -
33.
6. Седова З.А. Улучшениекачестваплодовяблони в святи с совершенствованиемсортимента: дис. ...доктора сельскохозяйственных наук: 06.01.05 / СедоваЗинаидаАфанасьевна. - Орел, 1984. - 485 с.
7. Ackermann J., Fischer M., Amado R.(1992). Changes in sugars, acids and amino acids during ripening and storage of apples (cv. Glockenapfel): J. Agric. Food Chem, 1992, 40(7), pp. 1131 - 1134. DOI: 10.1021/jf 00019a008.
8. BizjakJ., Mikulic-PetkovsekM., StamparF., VebericR. (2013). Changes in Primary Metabolites and Polyphenols in the Peel of "Braeburn" Apples (MalusdomesticaBorkh.) during Advanced Maturation: J. Agric. Food Chem., 2013, 61 (43), pp 10283-10292. DOI: 10.1021/jf403064p.
9. Бублик М.О. Методолопчш та технолопчш основи пвдвищення продуктивносп сучасного садiвництва / М.О. Бублик. - К.: Нора-пршг, 2005. -286 с.
10. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований) / Б.А. Доспехов. - М.: Агропромиздат, 1985. - 351с.
