Антиоксидантная система растения

ВВЕДЕНИЕ

Овощеводство является одной из важнейших отраслей растениеводства, позитивные результаты деятельности, которой способствуют оздоровлению нации и увеличению продолжительности жизни населения. Большой вклад в развитие этого стратегически важного не только пищевого, но и оздоровительного направления в растениеводстве вносит биологическая наука, благодаря которой доказана способность большого числа вторичных соединений высших растений участвовать в регуляции метаболических процессов живого организма и укреплять иммунную систему человека. Огромный интерес к исследованию действия биорегуляторов не только познавательный, но и практический, так как в конечном итоге многие болезни рассматриваются как «сбои» в системе регуляции.

Систематическое исследование биохимического состава и содержания в различных органах овощных растений показало, что их пищевая ценность и фармакологические свойства обусловлены наличием биологически активных веществ, различных классов природных соединений, в том числе, большой группы фенольных соединений, насчитывающих несколько десятков тысяч идентифицированных по химической структуре полифенолов. Эти соединения относятся к группе незаменимых для человека веществ, основным источником которой является только растительная пища.

В последнее десятилетие повышенное внимание мировой науки к выяснению роли антиоксидантных соединений в растении и организме человека обусловлено рядом причин, в том числе, широким внедрением растительных функциональных продуктов в общественное питание, основными физиологически активными ингредиентами, которых являются полифенолы. Широкий спектр биологической активности полифенолов, их способность регулировать физиологические функции организма и снижать риск развития ряда распространенных заболеваний, вызванных свободно-радикальными процессами окисления, обуславливает включение фенольных соединений в качестве биологически активных компонентов в состав многих функциональных пищевых продуктов, обеспечивая им высокую антиоксидантную активность.

Богатыми и самыми доступными источниками фенольных соединений являются растения, среди которых особое место занимают овощные культуры. Овощи с высоким содержанием полифенолов могут использоваться в качестве антиоксидантного пищевого продукта, так и служить сырьем для получения продуктов функционального назначения. В связи с этим системная оценка овощных растений по составу, содержанию и соотношению основных групп фенольных соединений необходима для научного обоснования пищевой и фармакологической ценности  продуктовых органов овощных растений. Овощи имеют большое значение в питание человека они должны быть в рационе в течение года и в широком ассортименте. Круглогодовое снабжение ими населения возможно организовать на основе рационального сочетание возделывания овощей в открытом и защищенном грунте. 

На пищевые цели используются отдельные органы овощного растения, собранные в разные вегетационные фазы: листья, стебли, черешки, соцветия, семена, плоды. Пищевые и фармакологические свойства этих органов растения оцениваются по содержанию в них суммарной фракции антиоксидантов в составе органических компонентов клетки, оказывающих на организм физиологическое воздействие лечебного, общеукрепляющего характера.

ГЛАВА I. Обзор литературы

Происхождение и история распространения культуры

Салат (Lactuca sativa L.)

         Происхождения салата – название  салат (Lactuca sativa L.) произошло от латинского слова «лактук» (молоко), так как это растение содержит млечный сок (алкалоид лактацин), который придает ему горьковатый вкус. Родоначальником разновидностей салата считают Lactuca serriola, из которого в результате многочисленных мутаций образовалось несколько исходных форм.  В настоящее время вид Lactuca sativa L. Lactuca sativa L. представлен 4 разновидностями, которые отличают по морфологическим признакам: спаржевый салат (Lactuca sativa var. angustana),  салат листовой (L. sativavar. crispa), салат ромэн (L. Sativa var. longifolia),  салат кочанный (L. Sativa var. capitata). 

Родина салата – Средиземноморье. Салат выращивали еще древние египтяне, греки и римляне. Это растение, быстро увядающее на солнце, использовалось в ритуальных обрядах Древней Греции как символ тленности красоты и бренности всего живого. В Европе салат кочанный известен со времен Карла Великого, культивировали его в монастырях, дворянских поместьях, потом получил он и более широкое распространение. Известно,  что салат поставляли к королевскому столу и зимой. В настоящее время различные формы салата широко распространены в открытом и защищенном грунте в странах Средиземноморья, в Европе, в США. В России выращивают его и в защищенном грунте, весьма популярен он у овощеводов – любителей.    

Укроп (Anethum graveolens L.)

Происхождение укроп (Anethum graveolens L.) происходит из стран Средиземноморья. Укроп является древним пряно-ароматическим растением. Выращивают его в Скандинавии, Западной и Центральной Европе, Юго-Западной и Восточной Азии, Северной Африке, Северной Америке и Австралии. В России укроп является одной из наиболее распространенных пряностей, используемых как в свежем, так и в сушеном виде.

 Мангольд (свекла  листовая)

Происхождение мангольд (Beta vulgaris L.Var. Vilgaris.) относится к тому же виду, что и свекла. Выделяют две разновидности мангольда: листовой и черешковый, наиболее распространена черешковая, внутри которой выделяют несколько форм, отличающихся окраской черешка, из них популярны красночерешковая  и зеленочерешковая.  Мангольд считают древнейший формой свеклы, введенной в культуру. Он был известен в Древней Греции и Древнем Риме в IV веке до н.э. и «римской капустой». Широкого распространения мангольда пока не получил, в небольших количествах его выращивают в Западном Европе, в России встречается в средней полосе России у овощеводов – любителей.

Водяной кресс (Nasturtium officinale R. Br.)

Происхождение водяной кресс (Nasturtium officinaleR.Br.) , или кресс, брун – кресс, жеруха,  - происходит из Европы и Азии и издавна используется как овощная культура в странах Западной Европы, Азии и Америки. Как лекарственное растение - в Германии, Португалии, Испании, Франции, странах Латинской Америки и др. Водяной кресс активно выращивают на Кубе. В России водяной кресс был интродуцирован одним из авторов (П. Ф. Кононковым) в 1977 году из Республики Куба.

Систематика, морфологические и ботаническкие особенности

культуры

         Культурный салат (Lactuca Sativa L.) относится к роду лактука семейства сложноцветных . это однолетние растение. В начале чего образуют розетку листьев, или кочан, после чего формирует стебель,  цветет и дает семена.

         Корневая система салата довольно  слаба, но хорошо возобновляется  и быстро растет, поэтому растений легко переносят пересадку. В верхней части корень утолщенный, очень сильно ветвится и имеет массу корешков, которые располагаются в поверхностном слое почвы.

Листья салата сидячие, горизонтальные, извилистые, с гладкой или пузырчатой поверхностью; круглой, овальной, обратно – яйцевидной или удлиненной форм; цельнокроеные  или зубчатыми краями, с окраской от светло – желтой до темно – зеленой и доже темно – красной. У некоторых сортов с антоционовой пятнистостью или с пигментацией краев листьев. У кочанного салата внутренние листья завиваются в кочаны различного размера, формы и плотности.

         Цветки его трубчатые, очень мелкие, многочисленные, желтого или желто  – зеленого цвета, собраны в  соцветия – корзиночки. Плод –  семянка. Семена мелкие, плоские, удлиненные, при созревании на верхнем  конце имеют хохолоу; серебристо – белой, серебристо – серой, желтой, темно – коричневой или коричневато – черной окраски; сохраняют всхожесть 2 – 4 дога.  

Биологические особенности салата

          Салат растения однолетнее, сначала развивает розетку прикорневых листьев, а затем цветоносный стебель. Прикорневые листья могут образовать кочан (кочанные формы и салат ромин). Листья сидячие, разнообразной формы – в зависимости от сорта от круглыхцельнорайних до гофрированных зубчатых. Окраска листа также зависит от сорта и может быть темно-зеленой, светло-зеленой, желто-зеленой и бледно-желтой. Некоторые сорта обладают способностью к синтезу антоцианов, поэтому листья у них от темно- до коричневато – красных. Корень стержневой, в верхней части утолщенный, с многочисленными разветвлениями. Корневая система располагается близко к поверхности почвы. Цветонос прямостоячий, ветвистый, высотой 60-129 см, образует большое количество соцветий - корзинок, состоящих из обоеполых, как правило, самоопыляющихся цветков. Из каждого цветка образует плод – семянка с хохолком – летучкой.

 Биологические особенности укропа

         Корневая система стержневая, стебель высотой до 130 см, листья троякоперисторассеченные, с нитевидными дольками. Соцветие – сложный зонтик. Цветки желто - зеленые, семена плоские, коричневые.

Биологические особенности мангольда

Мангольд растение двулетние. В первый год образует розетку крупных листьев и разветвленный мочковатый корень, иногда слабо утолщенный. У листового мангольда формируется гладкие или волнистые листья, длиной до 30-40 см и узкие черешки. У черешкового – крупные сильно пузырчатые листья и широкие черешки. Окраска черешков может быть белой, от бело – зеленой до темно – зеленой, серебристой желтой, и красной. Окраска листьев также варьирует от желтовато – зеленой до темно – зеленой и красноватой. На второй год образует цветоносные стебли. Цветки мелкие, зеленоватые, околоплодники, стараясь, образуют соплодия, похожие на клубочки свеклы.  

Мангольд отличается ценным свойством: благодаря запаху питательных веществ, отложенных в корнях, после срезки листовые почки быстро трогаются в рост и дают нежную зелень. Это свойство можно использовать, проводя многоразовую срезку листьев, а также при выгонке зелени из корневищ зимой в теплице и даже в комнатных условиях в горшке.

Биологические особенности водяной кресс

Водяной кресс относится к семейству крестоцветных (капустные), которые содержат помимо большой группы биологически активных веществ: фенольных соединений, аскорбиновой кислоты и специфические противоопухолевые вещества – тио гликозиды. Листья непарноперисторассеченные, темно - зеленые, блестящие, имеют от 3 до 10 пар долей. Боковые побеги, выходящие из листовых пазух, как и стебель, легко укореняются. Цветет летом, белые мелкие цветки собраны в кистевидные соцветия. Цветение и образования семян происходит над поверхностью воды. Плод вздутый линейный и продолговато – линейный стручок. Семена очень мелкие, красновато коричневые.

Питательная ценность и их пути использования

Питательная ценности салата - салат накапливает до 5% сухого вещества, в том числе до 1,5% белка, около 2% углеводов, 0,50 0,64% клетчатки, каротин (0,6- 6,0 мг%), витамины С, В1, В2, Е, К, РР, фолиевую кислота, а также органические кислоты, соли калия, кальция, железа, марганца, кобальт, медь, йод, цинк, марганец, молибден, бор. По содержанию солей кальция салат занимает первое место среди овощей, по содержанию железа – третье место после шпината и шнитт-лука, а по содержанию магния уступает лишь гороху и кольраби.

Употребляют в пищу листья (у листовых форм), кочаны (у кочанных сортов и салата ромэн), утолщенные стебли и листья (у спаржевого салата). Листья используют преимущественно в свежем виде, для приготовления салатов, бутербродов, украшения блюд. Кочаны можно варить, тушить, жарить. Стебли спаржевого салата также используют в свежем, вареном, тушеном виде, солят и сушат. В России слово «салат» имеет двойное значение: название растения и блюда, поскольку первоначально салат как блюдо говорили только из этого растения. Говорят блюда из промытых, обсохших листьев. Присутствие воды ухудшает вкус. Ныне к листьям часто добавляют и другие овощи.

Питательная ценность укропа – пищевая ценность укропа определяется наличием в нем эфирных масел, флавоноидов (кверцетина, кемферола, изорамнетина), разнообразных витаминов и минеральных веществ. Зелень этого растения содержит 51-128 мг витамина С и 3 6 мг каротина на 100г сырого вещества, витамины В1, В2, РР, фолиевую кислоту, а также соли железа, калия, кальция, фосфора в легкоусвояемой форме. В свежем виде молодую зелень добавляют в салаты, и мясным и рыбным блюдам, используют при засоле и консервировании овощей и грибов. Семена употребляют при квашении капусты, выпечке хлеба. 

Питательная ценность мангольда – листья мангольда содержат 10-11,4% сухого вещества, 4,6% сахаров, до 2,7% белка, до 60 мг% витамины С, 2-7,5 мг% каротина, минеральные соли кальция, фосфора, железо, магний, йод. По содержанию витаминов, микроэлементов мангольд превосходит свеклу.

Листья используют в свежем и отварном виде для приготовления салатов , первых и вторых блюд, голубцов, сочные черешки листьев можно отварить, тушить, жарить. Из черешков получают кок, который хорошо сочетается с морковным, тыквенным, и др. Корни мангольда грубые, несъедобные. Нарядный внешний вид растений позволяет использовать их в декоративных целях.  

Питательная ценность водяной кресс – Ценность зелени водяного кресса заключается в высоком содержании антиоксидантов и биологически активных веществ. В листьях накапливается витамина С (аскорбиновой кислоты) в три-пять раз и каротина в два раза больше, чем в зеленом луке. По данным лаборатории химии и технологии пищевых продуктов Института питания Академии медицинских наук водяной кресс содержит: натрия 17,4, калия – 439, кальция - 139, магния – 20,3, железа -1,18, цинка - 0,63, меди - 0,176 и марганца - 0,36 мг% к сырому веществу. Ценным свойством водяного кресса является благоприятное соотношение калия и кальция.

В пищу употребляют листья и стебли молодых побегов. Они имеют острый горчичный вкус, улучшая аппетит и являются ценным витаминным продуктом. По содержанию провитамина А1, витаминов D, B2, PP водяной кресс превосходит сельдерей и лук, не уступает петрушке. Растение содержит также эфирное масло (0,42 мг%), йод, богато минеральными веществами, в особенности фосфором.

Экология культуры

Отношение к свету

Требование к свету культурный салат светолюбивые растения. При недостатке света (в затененных местах, при загущенных посевах, а также при выращивании в качестве уплотнителя, а парниках и теплицах с культурами, которые могут затенять их) растения вытягиваются, междоузлия увеличиваются, листья вырастают узкие, удлиненные, а кочанные сорта салата не формируют кочана. Салат относится к растения длинного дня. Это значит, что в условиях продолжительного освещения большинство сортов быстрее  образует цветочный стебель.  

          Укроп светолюбивое растения  длинного дня. Увеличение  продолжительности светового дня ускоряет стеблеобразование. При  происходит 10 – 20 часовом дне наблюдается нарастание листьев, но побеги не образуется.

Мангольд светолюбив и относительно засухоустойчив.

Водяной кресс растение засухоустойчивое, светолюбивое.   
 
 

Отношение к теплу

Салат – холодостойкое растение. Выращивается в России почти повсеместно. Семена начинают прорастать при температуре 4 – 5 °С  и давать всходы на 5 – 7 – е сутки. Молодые растения переносят заморозки до 1...6 °С. Оптимальной температуре 15 – 20°С.

Укроп – растение холодостойкое. Cемена начинают прорастать при 3 °С. Оптимальная температура для получения хорошего урожая зеленой массы укропа 18 - 22°С,  для созревания семян – не ниже 20°С.

Мангольд – культура довольно прихотливая к условиям среды, холодостойкая. Оптимальная температура для роста и развития растений 16...19°С. Однако при длительной низкой (менее 10°С) температуре они склоны к цветухе.

           Водяной кресс – растение очень  холодостойкое выносить небольшое  засоление почвы (0.1 ‘ 0,7 %)

Отношение к влаге

          Растения салата весьма требовательны к влажности почвы и умеренно - до относительной влажности воздуха. При недостатке влаги в почве во время сева задерживается появление всходов, и они, как правило, пестрые, что значительно влияет на ранние сроки созревания. Недостаток влаги в период вегетации замедляет рост растений и формирования головок.

 Укроп требователен  к влажности почвы и воздуха, особенно, а период прорастания  семян и развития листьев. При недостатке влаги снижается качество продукции: листья становится мелкими и грубыми.

Мангольд относится к очень влаголюбивым растениям, но в то же время он не терпит переувлажненных почв. В случае переувлажнения он может заболеть мучнистой росой, а недостаток влаги резко снижает урожай.

           Водяной кресс очень влаголюбивая культура.

Отношение к почвенным условиям

Требования к почве салат нуждается в структурных богатых перегноем  почвах, c большим содержанием минеральных веществ в легкоусвояемой формой. Высокие требования к плодородию почвы объясняются тем, что салат растения скороспелые и выращиваются на меньших площадях питания по сравнению с другими культурами. Для салата следует отводить легкие (супесчаные или суглинистые), водопроницаемые почвы. Он хорошо удается на окультуренных торфяниках. Реакция почвенного раствора должна быть близки к нейтральной.   

Требования к элементам питания

Скороспелость растений салата и небольшая площадь их питания требует повышенной интенсивности питания их. На каждые 10 т урожая растения салата выносят из почвы 22 кг азота, 8 кг - фосфора и 50 кг калия. Поэтому посевы салата нужно размещать на высокоплодородных, структурных, чистых от сорняков почвах с рН 6,0-6,8, а чтобы получить раннюю товарную продукцию, - на южных или юго-западных склонах. На азотное питание растения салата хорошо реагируют на протяжении всего периода вегетации, а на фосфорно-калийное - в период формирования головок и семена. Тяжелые, кислые, песчаные и переувлажненные почвы непригодны для выращивания салата. Растения его хорошо реагируют на внесение органических (перегноя, навоза, куриного помета) и минеральных удобрений, которые вносят осенью под основную обработку почвы.

Почвенно-климатические условия Mосковской области

Московская область расположена в Центральной части Русской равнины и входит в состав Нечерноземной зоны Европейской части России. Климат Московской области характеризуется умеренно теплым летом и сравнительно холодной зимой. Самым холодным месяцем является январь, среднемесячная температура которого составляет 10…11 С ниже нуля. Самый теплый месяц – июль, когда температура достигает +17…18С (справочник агронома, 1986). Среднегодовое количество осадков колеблется от 450 до 600 мм, средняя относительная влажность воздуха составляет 70%.

Московская область расположена в двух почвенных зонах: в зоне подзолистых почв и серых лесных и черноземных почв. В зависимости от термических ресурсов вегетационного периода и степени обеспечения его влагой территория области делится на три агроклиматических района: менее теплый, теплый и более теплый.

Одинцовский район входит в теплый агроклиматический район, который характеризуется суммой активных температур (более +10 С) 1900-1950 С. Продолжительность безморозного периода в воздухе – 128 суток, на почве – 110 суток. Период с температурой более +15 градусов – 60-65 суток. Переход среднесуточных температур воздуха: через +15 С – 10 июня и 20 августа; через +10 С – 5 мая и 15 сентября и через +5 С – 20 апреля и 10 октября. Осадки за год составляют 600 мм, за теплый период (апрель-октябрь) – 400 мм.

Почвенные условия

       В Московской  области преобладают дерново-подзолистые(55,9%), преимущественно суглинистые и  глинистые, болотно-подзолистые составляют 19,2%, серые лесные – 8,2, эродированные  – 5,8%. Болотные почвы занимают 5%, пойменные – 4,5%. На долю оподзоленных и выщелоченных чернозёмов приходится 0,9% общей площади. 

В Подмосковье выделяют три основные почвенные зоны: 
1) южно-таежная подзона дерново-подзолистых почв; 
2) среднерусская провинция серых лесных почв; 
3) среднерусская лесостепная провинция оподзоленных, выщелоченных и типичных среднегумусных и тучных мощных черноземов и серых лесных почв.

       Второй  агроклиматический район делится  по разновидностям почв на  два подрайона: IIa с суглинистыми и IIв с песчаными и супесчаными почвами.

       Супесчаные  и песчаные почвы характеризуются  высокой  водонепроницаемостью и  низкой водоудерживающей способностью.         Почвы опытных участков, принадлежащих  ВНИИССОК, дерново-подзолистые, тяжелосуглинистые. Структура почвы непрочная, комковатая.

Дерново-подзолистые почвы

        Дерново-подзолистые  почвы по своему механическому  составу относятся к суглинистым и супесчаным. Водные свойства дерново-песчаных почв определяются характером подстилающих пород.

        Содержание  гумуса составляет 1,72 - 3,7 % по Тюрину. Преобладают почвы с близкой  к нейтральной реакцией среды (pH = 6,2 - 6,4). Гидролитическая кислотность – 2,7 мг / экв. на 100 г почвы. Содержание фосфора – 17,4 - 25,1 мг, калия – 11,2 – 15,6 мг на 100 г почвы. Степень насыщенности оснований составляет 75 – 84 %, сумма поглощенных оснований – 16 – 17 мг / экв. на 100 г почвы. Воздушный режим почвы – неблагоприятный, скважность в пахотном горизонте колеблется от 38 до 48 %. Объемная масса почвы в слое 0 - 20 см составляет 1,05 г / м3, полная влагоемкость - 119 мм.

       Следует  отметить, что профиль дерново-подзолистых  почв хорошо дифференцирован. Хорошо  выражен гумусный горизонт мощностью от 3-до 20 см. В составе гумуса преобладают фульвокислоты. Ниже гумусового горизонта  выделяется подзолистый горизонт А2 (главная особенность генетического профиля подзолистых почв), который сменяется иллювиальным горизонтом.

      Дерново-подзолистые  почвы имеют кислую реакцию  по всему профилю, высокую (20-70%) ненасыщенность  основаниями. Верхние горизонты  дерново-подзолистых почв обеднены  полуторными окислами и обогащены  кремнеземом (http:// www.ecosystema.ru/).

Таблица 1

Метеорологические условия по месяцам в Одинцовском районе Московской области

(http://www.gismeteo.ru)

Метеорологические условия в 2013г.

Май и 1-я декада июня хотя и были по осадкам ниже нормы, но достаточно удовлетворительными для роста и развития культур, а по температурному режиму мало отличались от среднемноголетних показателей. Июнь был засушливый. Июль и август в регионе оказались теплее обычного и достаточно хорошо обеспечены атмосферными осадками, что благоприятствовало развитию роста растений, а также сопутствующих им сорным растениям.

Зимний сезон 2011-2012 года (в частности, январь) оказался  холодным, что, наряду с аномально холодным февралем в умеренных широтах, предопределило отрицательный знак зимней аномалии.

Метеорологические условия в 2012г.

Агрометеорологические условия 2012 г. были несколько хуже, чем в среднем за период 2006–2010 гг., но в сравнении с засушливым 2010 годом они были более благоприятны. Во всех летних месяцах среднемесячная температура воздуха оказалась выше среднемноголетних значений и составила: в июне – 23,3ºС; в июле – 27,4ºС; в августе – 22ºС. В течение 55 дней были отмечены максимальные температуры воздуха  ≥+25ºС,  а в течение 10 дней ≥+30ºС. Абсолютная максимальная температура воздуха наблюдалась 28 июля и ровнялась +34ºС.

Июль оказался сухим, количество выпавших осадков составляло 43 мм соответственно,  в 2 раза меньше нормы. Июнь наоборот был дождливый с количеством выпавших осадков 110 мм. Дожди носили в основном ливневый характер, сопровождались грозами. Такой тип погоды с незначительными колебаниями основных метеорологических элементов обуславливался влиянием обширного и устойчивого антициклона.

Начиная с 21 августа, характер погоды резко меняется. Третья декада августа отличается активной циклонической деятельностью. Южные циклоны приносили обильные продолжительные дожди, плотную облачность, понижение температуры воздуха. В результате третья декада стала самой щедрой на осадки. Если в первые 20 дней августа осадков выпало 13,5 мм, то в последней декаде 68 мм. Осень наступила в начале сентября. Первая половина месяца выдалась пасмурной, дождливой. Плотная облачность не пропускала солнечных лучей. Даже в дневные часы температура воздуха не превышала 13-15ºС, в результате средняя температура воздуха за первую декаду оказалась ниже средних многолетних значений, а осадков выпало 23 мм, что составило половину нормы.

Селекция и характеристики сортов и гибридов

         Сорта в Государственном реестр селекционных достижений РФ зарегистрировано более 90 сортов салата. Для открытого грунта широко районированы  листовые и кочанные сорта. Листовые сорта: Алекс, творец, изумрудный, букет, малахит и др. Более 50 лет популярен сорт Московский парниковый. Районирован сорт салата спаржевого Свлетана (селекции ВНИИСCОК) и салата ромэн Денди (агрофирма «Гавриш»).