Szent István Egyetem Mezőgazdaság- és Környezettudományi Kar Kertészeti Intézet A vízellátottság hatása őszi brokkoli sztómakonduktanciájára, termésének mennyiségére és minőségére Készítette: Vizi Bernadett Évfolyam: Kertészmérnök BSc. III. Készítette: Lamberti Ádám Évfolyam: Kertészmérnök BSc. III. Belső konzulens: Dr. Pék Zoltán Beosztása: egyetemi docens Külső konzulens: Burján Szonja Szimóna Beosztása: doktorandusz Gödöllő 2014
Tartalomjegyzék Tartalomjegyzék... 2 1. Bevezetés és célkitűzések... 4 2. Irodalmi áttekintés... 5 2.1 A brokkoli... 5 2.1.1 Származása, elterjedése... 5 2.1.2 Termesztési jelentősége... 5 2.1.3 Anatómiai és morfológiai jellemzés... 6 2.1.4 Környezeti igényei... 7 2.1.5 A vízellátottság hatása az asszimilációra... 8 2.1.6 Termesztéstechnológiája... 9 2.2 A brokkoli felhasználása és táplálkozás-élettani jelentősége... 12 2.2.1 Szabadgyökök a szervezetben... 13 2.2.2 Az antioxidánsok kedvező hatása... 13 2.2.3 A brokkoli beltartalma... 14 2.2.4 A brokkoli fontosabb beltartalmi komponensei... 15 3. Módszerek... 18 3. 1. A kísérlet helyszíne, adottságai... 18 3. 2. A kísérlet beállítása... 19 3. 2. 1. A 2013-as év... 19 3. 2. 2. A 2014-es év... 20 3. 3. A kísérlet során használt műszerek... 21 3. 3. 1. Porométer... 21 3.3.2. Talajnedvességmérő... 22 3.4 A kísérleti eredmények kiértékelése... 23 2
4. Eredmények... 24 4.1 Az időjárás és a termésátlagok évjáratonkénti alakulása... 24 4.2 Hőmérséklet-összeg számítás... 25 4.3 Sztómaaktivitás... 28 5. Értékelés és következtetések... 32 6. Összefoglalás... 34 7. Köszönetnyilvánítás... 35 8. Irodalomjegyzék... 36 9. Nyilatkozat... 41 3
1. Bevezetés és célkitűzések A világ népességének növekedése újabb és újabb megoldandó feladatok elé állítja az embereket. A véges erőforrások megújulóval való kiváltása már nem elég, a megújulók is sok esetben védelemre szorulnak. Ilyen erőforrás a víz is, amire minden élő szervezetnek szüksége van, megfelelő minőségben. A megújuláshoz időre és megfelelő környezetre van szüksége, tehát a szakszerű vízhasználat még az oly jól ellátott országoknak is stratégiai fontosságú, mint hazánk. Az édesvíz nagy részét a mezőgazdaság használja fel, a hatékony vízhasználat fejlesztése éppen ezért Magyarország szempontjából még fontosabb. Dolgozatunkban a brokkoli öntözésének fejlesztését tűztük ki célul. A növény közepesen nagy vízigénye miatt hazánkban rendszeres öntözést kíván a biztonságos, jó minőségű, és gazdaságos hozam érdekében. Öntözés nélküli termesztése megoldható, azonban a hozam bizonytalan, és nagy kockázatot jelent a termelőnek. A téma aktualitását abban látjuk, hogy az utóbbi évtizedben a brokkoli nagy népszerűségre tett szert, amit kiemelkedő beltartalmi paramétereinek köszönhet. Egyre több kutatás foglalkozik a témakörrel, például a civilizációs megbetegedések gyakorisága és a brokkoli fogyasztása közötti inverz összefüggésekkel. A világ brokkoli termelése lassan, de folyamatosan nő. Sajnos a magyarországi termelési helyzet nem tükrözi a világtendenciát. Reméljük, hogy dolgozatunkkal növelni tudjuk a brokkoli termesztésére vonatkozó ismereteket a termelők körében, és ezzel elősegítjük, hogy a hazai fogyasztók, hazai termesztésű, egészséges zöldséghez jussanak. 4
2. Irodalmi áttekintés 2.1 A brokkoli 2.1.1 Származása, elterjedése A brokkoli (Brassica oleracea L. convar. botrytis (L.) Alef. var. cymosa Duchense) a keresztesvirágúak rendjébe (Brassicales), azon belül a káposztafélék (Brassicaceae) családjába tartozó zöldségnövény (ZATYKÓ 1989). A Földközi-tenger vidéki mediterrán régióban alakult ki, feltehetőleg a vadkáposztából (Brassica oleracea), mai formáját a domesztikációnak köszönheti (BUCK 1956, SOMOS 1975, ZATYKÓ 1989, FEHÉR 1998, SONG 1990). Hagyományosan Dél- Európában termesztették, de mára az egész kontinenst meghódította. Magyarországi jelenlétére már Lippay János is utalást tett 1664-es Posoni Kert című művében. Ismertsége általánossá csak napjainkban vált a tudatos táplálkozás térhódításának köszönhetően, mint természet alkotta funkcionális élelmiszer (ZATYKÓ 1989, HODOSSI 2004, HODOSSI 2013). 2.1.2 Termesztési jelentősége Az Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Világszervezet (FAO, Food and Agriculture Organization of the United Nations) különböző mezőgazdasági termékek világpiaci és hazai termelési adatait tartalmazó adatbázisában a brokkolit a karfiollal együtt lehet csak megtalálni, ezért a brokkoli termelés helyzetének ismertetéséhez az együttes adatokat használjuk, azokat az 1. táblázatban közöljük. A FRUITVEB (2013) adatai alapján Magyarország nettó importőr brokkoliból és karfiolból. 2003 és 2011 között átlagosan 184 tonnát exportált, ezzel szemben az átlagos importált mennyiség ugyan ebben az időszakban 4951 tonna volt évente. A brokkoli és karfiol termőterülete, termésátlagai és termésmennyisége egyaránt, egyértelmű növekedést mutat a világon. A termésmennyiség 2012-ben meghaladta a 21 millió tonnát, a termőterület nagysága az 1,2 millió hektárt (1. táblázat). Európában, bár lassabban, de hasonlóan jelentős mértékben növekszik a termőterület és termésmennyiség; a termésátlagok alig maradnak el a világszinten tapasztalhatótól. A magyarországi helyzet jellemzően ingadozó, ami a termésátlag és a termésmennyiség tekintetében részben a szélsőségesen rossz évjáratoknak (rendkívül csapadékos 2010-es év, meglehetősen aszályos 2011-es év), és az ennek kapcsán 2010- ben tapasztalt pénzügyi veszteségességének is köszönhető. Az időjárási viszontagságokból eredő kiesést leszámítva a helytelen öntözés is csökkentette a hozamokat (FRUITVEB 2010). 5
VILÁG EURÓPA 1. táblázat A brokkoli és a karfiol termesztés világpiaci és magyarországi helyzete 2007 és 2012 között (FAOSTAT 2014) MAGYARORSZÁG Termőterület Brokkoli és Karfiol 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Átlag Termőterület [ezer ha] 1082 1090 1138 1157 1198 1204 1145 Termésmennyiség [millió t] 18,33 18,79 19,76 20,13 20,90 21,27 19,86 Termésátlag [t/ha] 16,94 17,24 17,37 17,4 17,44 17,66 17,34 Termőterület [ezer ha] 164 164 171 171 172 175 169 Termésmennyiség [millió t] 2,68 2,68 2,92 2,92 2,97 3,08 2,87 Termésátlag [t/ha] 16,38 16,38 17,1 17,1 17,23 17,54 16,96 [ha] 1224 1230 1522 1328 1024 1029 1226 Termésmennyiség [ezer t] 17,61 25,14 27,15 14,36 13,86 12,64 18,46 Termésátlag [t/ha] 14,39 20,44 17,84 10,81 13,53 12,28 14,88 2012-ben a káposztafélék termőterületének nagysága bár jelentős mértékben csökkent a késői fagy, a júniusi jégverés, az aszály és rovarinvázió miatt, mégis kismértékű növekedés volt tapasztalható a brokkoli és a karfiol együttes termőterülete esetében (FRUITVEB 2012, FAOSTAT 2014). A 2013-as év brokkoli és karfiol termesztésének pontos világpiaci, európai és magyarországi adatai még nem hozzáférhetőek a FAOSTAT adatbázisában. 2.1.3 Anatómiai és morfológiai jellemzés A brokkoli külleme nagyon hasonlatos a karfioléhoz. Gyökérzete egy erős főgyökérből és a hozzá tartozó oldalgyökerekből áll, ezt azonban csak helyrevetve tudja kifejleszteni. A palántázott növényeknek csak az oldalgyökereik fejlődnek tovább. Szára a többi káposztaféléhez viszonyítva hosszabb (50-90 cm), nóduszai közt a karfiolhoz képest hosszabb internódiumokkal. Levelei lapátszerűek, szórt állásban helyezkednek el a száron. A főszár nem elágazó, nagyméretű virágzatban zárul. Az oldalhajtások jellemzően a szár alsó részén jelennek meg, nem elágazóak, és 1-3 héttel a megjelenésüket követően oldalvirágzatot nevelnek. Virágai a keresztesvirágúakra jellemzően tetramerek, sátorozó fürtöt alkotnak, idegentermékenyülők. A megporzást elsősorban rovarok végzik. A virágzat sűrűn elágazó, laza szerkezetű. Ezt termelői körökben rózsának nevezik, melynek átmérője 12-24 cm átlagosan, de kedvező körülmények között nem ritkák az ennél nagyobbak sem (SOMOS 1975, ZATYKÓ 1989, HODOSSI 2004). 6
1. ábra: A brokkoli virágzásának folyamata (Fotó: Lamberti Ádám). Közeli rokonával, a karfiollal egyetemben már az első évben magot hoz, ellentétben a nemzetség szélesebb körben ismert tagjaival, mint például a hazánkban is jelentős fejes káposztával vagy kelkáposztával. A rövid tenyészidejű fajtáknak nem szükséges a virágzat kifejlesztéséhez hideghatáson átesni, ezek lényegében egyéves növények. A hosszú tenyészidejű fajták igénylik a hideghatást, csakúgy, mint az átteleltethető változatok. Ebben az esetben biológiailag kétéves növényről beszélünk (HODOSSI 2004). A virágzás (1. ábra) és a becő termések érése elhúzódó, alulról felfelé heteken át tart (ZATYKÓ 1989). A becőtermésben gömbölyű, tojásdad magok sorakoznak, melyek ezermagtömege 3-6 gramm, csírázóképességüket 3-4 évig őrzik meg (HODOSSI 2004). 2.1.4 Környezeti igényei A brokkoli, a szélsőséges talajok kivételével mindenütt termeszthető. A mély termőrétegű, jó vízgazdálkodású talajokat kedveli (HODOSSI 2004). Hasonlóan a karfiolhoz nagy a tápanyagigénye, azzal a különbséggel, hogy a tenyészidőszak végén nagyobb a nitrogénigénye, ami elengedhetetlen az oldalrózsák kifejlesztéséhez (SOMOS 1975, ZATYKÓ 1989, HODOSSI 2004). A mikroelemek közül a bór és molibdén hiányára érzékeny, előbbi esetén a rózsa barnul, utóbbinál a levél erek közti levéllemez halványulása, majd sárgulása figyelhető meg (ZATYKÓ 1989). FEHÉR (1998) szerint a mangán hiányára is érzékeny, ami szívrothadást okoz. Fényigénye közepes, 5-6 ezer lux (HODOSSI 2004), de a túlságosan erős fény sem tesz kárt a virágzatban. Ez adja egyik előnyét a karfiollal szemben, aminek rózsája a túl erős fénykitettség miatt megbarnulhat, így elvesztve piacképességét (ZATYKÓ 1989, KAPPEL & TOMPOS 2008). 7
Hőigénye közepes; a Markov-Haev-féle besorolás alapján a hidegtűrő zöldségfajok csoportjába (13±7 C) tartozik. Az őszi fajtákban a -4-6 C-os fagy sem tesz kárt (ZATYKÓ 1989, KAPPEL & TOMPOS 2008), a növény azonban csak 4,4 C felett képes aktív asszimilációra (DUFAULT 1997). A tartósan 30-32 C feletti nagy meleg a rózsákat laza szerkezetűvé teszi, levél átnövésekre kell számítani (HODOSSI 2004). Ennek következtében a szedési időszak megrövidülhet, mivel a virágzat fejlődése ekkor felgyorsul, és kényszerérés esetén a kisebb rózsák is magszárba szökhetnek. A hűvös időjárás éppen ellenkezőleg hat, ebben az esetben az oldalrózsák képzése is több időt vesz igénybe (SOMOS 1975). ZSITVAY (1980) szerint a meleg nem rontja a termésminőséget, ha megfelelő a vízutánpótlás, csak az érés lefolyását sietteti. Közepesen nagy vízigényű, vízszükséglete 200-250 mm, amit rendszeresen kijuttatva igényel intenzív termesztéstechnológia mellett. Magyarországi termesztésük régen öntözés nélkül történt, ami közepes vagy gyenge hozamokat jelentett a termelők számára, manapság azonban az öntözéses termesztéstechnológia az elterjedt. A páraszegény időszakokat és az időszakos vízhiányt a karfiolnál jobban tűri. Ezen tulajdonságát a levelei viaszozottságának köszönheti, melyet DENNA (1970) vizsgálatai is alátámasztanak. Eszerint a levelet borító viaszréteg a kutikuláris párologtatást oly mértékben csökkenti, hogy a növény a vízvesztését szinte maximálisan képes szabályozni a sztómák nyitottságának változtatásával. A palántázott állomány sekély gyökérzeténél fogva érzékenyebb a vízszegény időszakban, mint a helyre vetett (FEHÉR 1998, HODOSSI 2004). 2.1.5 A vízellátottság hatása az asszimilációra A gázcsere főként a levél epidermiszén található sztómákon keresztül valósul meg (ENGLONER 2007). A növények kutikuláris párologtatásának mértéke minimális; ez a brokkoli esetében még alacsonyabb, amit a párolgást mérséklő viaszréteg segítségnek köszönhet. A sztómák száma a genetikai adottságok mellett változhat a környezeti tényezők függvényében, de nem ez a fő gázcsere- és ezen keresztül a fő vízháztartás szabályozó mechanizmus, a növény ugyanis aktívan képes szabályozni sztómái nyitottságát. A sztóma két zárósejtből és a köztük lévő légzőnyílásból áll. Ha a turgor azaz a víznyomásból adódó belső feszültség a növényben csökken, a zárósejtek alakváltozásából adódóan a légzőnyílás zárul, amennyiben a turgor helyreáll, tehát a növényben megfelelő mennyiségű víz van, és az helyreállítja a turgornyomást, a légzőnyílás kinyílik (PETHŐ 1998). 8
A vízdeficit miatti sztómareakció ellen hat a sztómák speciális fotoaktivitása is. A sztómákban lévő zárósejtekben található gránumos kloroplasztiszok erős fotoaktív sugárzás hatására ATP-t és NADPH 2 -t termelnek. Mivel hiányzik ezekből a sejtekből a Calvin-ciklus, ezért CO 2 redukcióra nem képesek, így a keletkezett energiát a zárósejt vízfelvételre fordítja, így megnő a turgora, és ennek hatására a légzőnyílás nyitódik (PETHŐ 1998). A vízellátottság nagymértékben befolyásolja a fotoszintézis aktivitását. Ennek legfőbb oka, hogy a fotoszintézishez nélkülözhetetlen CO 2 -ot a növény a sztómákon keresztül veszi fel a kutikuláris gázcsere minimális az intenzív fotoszintézishez pedig elengedhetetlenül szükséges a sztómákon keresztüli intenzív CO 2 felvétel. A növény légzésére tehát nagy hatással van a vízellátottság. Optimális sztóma magatartás esetén feltételezhető, hogy a szénnyereség és a vízveszteség kiegyensúlyozott, a növények maximalizálják a párologtatást és ezen keresztül az asszimilálható szén mennyiségét (PETHŐ 1993). 2.1.6 Termesztéstechnológiája Termesztéstechnológiája hasonlít a karfioléhoz, de jobb a stressz-tűrése ami a szárazság, a szélsőséges hőmérséklet, illetve a fénytöbblet- vagy hiány károsodás nélküli elviselésében mutatkozik meg ami lehetővé teszi olyan helyeken is a termesztését, ahol a karfioltermelés már nem gazdaságos. Ezen tulajdonságai alapján hazánkban a brokkoli lehet a karfiol nyári alternatívája (HODOSSI 2004). Termesztéstechnológiai potenciálját növeli, hogy másodnövényként emeli a terület kihasználtságát, a visszamaradó nagy mennyiségű zöldtömeg pedig takarmányként hasznosítható (ZATYKÓ 1989). A június végéig lekerülő zöldségfélék után zöldborsó, zöldbab, áttelelő spenót, korai burgonya, saláta sikeresen termeszthetők az őszi fajták (KAPPEL & TOMPOS 2008). Fajtaválasztásnál lényeges tényező a tenyészidő, mert a különböző változatok használata lehetővé teszi a folyamatos frisspiaci ellátást (ZSITVAY 1980). Az 55-65 nap tenyészidejű fajták a korai, a 65-75 nap tenyészidejűek a közép, a 75 napnál hosszabb tenyészidejűek a kései fajtacsoportba tartoznak, utóbbi fajtacsoportban még 135 napos tenyészidejű fajta is található. Magyarországon a zöld rózsát fejlesztő fajták terjedtek el ezek az ún. calabrese típust képviselik de léteznek bíbor, illetve fehér rózsát képező változatok is. A bíbor változat érzékeny legkevésbé az abiotikus stresszekre, de ennek főképp a házikertekben van jelentősége. A fajtakínálat folyamatosan változik; a szabad beporzású fajtákat felváltották a hibrid típusok, mivel ezek időzíthetősége jobb, az érés koncentráltabb. A gépi betakarítás terjedésével az oldalrózsát nem fejlesztő típusok elterjedése is várható (HODOSSI 2004). 9
Jó ökológiai tűrőképessége révén szinte kizárólag szabadföldön termesztik hazánkban korai és kései termesztésben egyaránt de előfordul a váz nélküli fólia alkalmazása is. ZATYKÓ (1989) szerint három kiültetési időszakról beszélhetünk szabadföldön: - korai termesztés (III/3 IV/3), - nyári termesztés (IV/3 VI/2), - és őszi termesztés (VI/3 VIII/1). ZATYKÓ (1989) a brokkoli tápanyagellátását a karfioléhoz hasonlóképpen ajánlja, csupán 10-15%-kal több nitrogént javasol. A többlet nitrogénadagot az oldalrózsák kifejlesztéséhez használja fel a növény. A gépi betakarításhoz nemesített fajták oldalrózsát nem képeznek (HODOSSI 2004). A tápanyagadagok számításánál ezt a tényezőt mindenképpen érdemes figyelembe venni. A nagy nitrogénadagok ugyan kedveznek a termésmennyiségnek, de élettani elváltozáshoz, a szár üregesedéséhez is vezethetnek. A kedvezőtlen elváltozást bór mikroelem-trágyázással lehet kivédeni. HUSSAIN és munkatársai (2012) vizsgálataik alapján nitrogén hatóanyagból 180 kg-ot ajánlanak, 1 kg bór hatóanyaggal kiegészítve hektáronként. A bór kijuttatása minimálisra csökkentette a szárüregesedést, miközben a termésmennyiségre nem volt negatív hatással. A brokkoli talajelőkészítésénél a gyökerek elhelyezkedését kell elsősorban figyelembe vennünk, mivel ide kell bedolgoznunk a tápanyagokat az alapműveléssel. Ezen kívül az elővetemény lekerülését illetve a tervezett vetési vagy ültetési időpontot kell szem előtt tartani (ZATYKÓ 1989). BIRKÁS (2010) a káposztaféléket a közepes talajállapot-igényű zöldségfélék közé sorolja, ülepedett, de nem tömör talajszerkezet kialakítását javasolja. Helyrevetett állomány esetén a magágy minősége illetve a magágyalap kellő tömörsége kulcsfontosságú. A nyári betakarítású zöldségek maradványait a talajba kell forgatni, a szántást egy menetben azonnal le kell zárni. Ennek azért van kiemelt jelentősége, mert a nyáron felszántott talaj gyorsan veszít vízkészletéből, az azonnali elmunkálás ezt a veszteséget csökkenti. Az idő és energiatakarékosság is az egymenetes talaj-előkészítést teszi célszerűvé. Ebben az esetben olyan kombinált talajművelő eszközre van szükség, ami egyszerre porhanyít, egyenget és megfelelően tömörít, valamint a kiadott trágyát bedolgozza (BIRKÁS 2010). Szaporításánál ZATYKÓ (1989) főként a helyrevetést ajánlja kivéve a korai váznélküli hajtatás esetében. Palántázásnál az olcsóbb, tépett palánta használatát javasolja. HODOSSI (2004) szerint a brokkoli állomány beállítása csak palántaneveléssel és kiültetéssel oldható meg biztonságosan. A palánták nevelése 5-6 hetet vesz igénybe a tavaszi időszakban, nyáron ez az idő 4-5 hétre csökken (HODOSSI 2004). 10
Tenyészterületét a termesztési időszak határozza meg, szabadföldi korai termesztés esetén az 50*40-50 cm-es elrendezés javasolt, nyári termesztésnél 50-60*40-50 cm, míg őszinél 60-70*40-50 cm. A nagyobb tenyészterületet az oldalrózsát is fejlesztő fajtáknál válasszuk (ZATYKÓ 1989). A túl nagy térállás nem csak gazdaságilag, hanem élettanilag is hátrányos, a szár üregesedését is okozhatja (SOMOS 1975). SANDERSON & FILLMORE (2010) Kanadában végzett kísérletei egyértelműen igazolják, hogy a térállás csökkentésével a szárüregesedés mérsékelhető, ezért egészen sűrű ültetést javasolnak a soron belül, mindössze 30 cm-t, 90 cm-es sorközök mellett. Bár az eladhatatlan termések mennyisége nő ebben az elrendezésben, a hozam növekedése oly mértékű, hogy megéri sűríteni az állományt. A beállt brokkoli állományban a gyomszabályozás adja a fő elfoglaltságot a termesztőnek egészen a betakarításig, amennyiben az agrotechnikát helyesen alkalmazta (ZATYKÓ 1989, ZSITVAY 1980). Vegyszeres gyomirtással hatékonyan megvédhető, a karfiolnál kevésbé érzékeny a gyomirtó szerekre (ZSITVAY 1980). Az öntözésre nagy hangsúlyt kell fektetnünk, mert csak a rendszeresen öntözött állománytól várható jó termés (ZATYKÓ 1989). Őszi termesztés esetén éppen abban az időszakban van szükség a vízutánpótlásra, amikor a termesztett növények nagy része már vagy nem igényel öntözést, vagy már betakarításra került, (LÓPEZ-URREA et al. 2009) tehát az öntözőrendszer kihasználtsága növelhető e növénnyel. 2. ábra: Oldalrózsákat fejlesztő brokkoli (Fotó: Lamberti Ádám) 11
Betakarításában a megfelelő rózsafejlettség meghatározása fontos. Ekkor a bimbók még zártak, de a rózsa már elérte a teljes méretét. A vetéstől számítva ez az időpont a környezeti feltételek, illetve a fajtatulajdonságok alapján 55-100 nap múlva jön el. A főrózsa betakarítása után az oldalrózsák várható megjelenése három hét múlva következik be (2. ábra). Ezek mérete lényegesen elmarad a főrózsáétól (ZATYKÓ 1989). SOMOS (1975) szerint a szedést akkor érdemes megkezdeni, ha a hajtásrészek már elérték a 20-25 cm-es hosszúságot és a bimbók még nem nyíltak ki. Legkorábban a váz nélküli fólia alatt termesztett növények hoznak termést május közepétől, a legkésőbbi szedés október 20-ig lehetséges (ZATYKÓ 1989). ZSITVAY (1980) ennél lényegesen későbbi november végi időpontot jelöl meg az utolsó lehetséges szedésre. A terméseredmények tág határok közt változnak hektáronként 6-12 tonna (ZSITVAY 1980). A hazai termesztés jellemzője, hogy a minimális ráfordítás kis hangsúlyt fektetnek a tápanyag utánpótlásra illetve az öntözésre közepes illetve gyenge terméseredményekben mutatkozik meg. Az alacsony termesztési színvonal ellentmondásait felismerve vannak termelők, akik az intenzívebb termesztéstechnológiai elemek bevonásával igyekeznek növelni a termésmennyiséget. Ez persze nagyobb ráfordítást kíván, de nagyobb hozamokat is eredményez (VARGA & HELYES 1988, KAPPEL & TOMPOS 2008). A betakarítás megoldható géppel, de ez még kevésbé elterjedt, hazánkban a kézi betakarítás jellemző. Ez után a brokkoli hűtés nélkül csak rövid ideig tárolható (ZATYKÓ 1989). A betakarított brokkoli rózsája virágzati szárral (crowns) egyben, vagy szétszedve (florets) is értékesíthető (HODOSSI 2004). Mivel a Magyar Élelmiszerkönyvben (HTTP1) a brokkoli minőségi előírásai nem rögzítettek, ezért általában a felvásárló írja elő a termelőnek azokat a paramétereket, melyeket az árutól elvár. A gyakorlatban a brokkolit általában zöld karfiol ként kezelik, tehát a karfiol minőségi paramétereinek teljesítésére törekedhet a termelő (LACZKÓ 2005). 2.2 A brokkoli felhasználása és táplálkozás-élettani jelentősége A brokkoli növénynek a megvastagodott virágzati kezdeményét fogyasztjuk, mely a karfiol virágzatával ellentétben nem etiolált, hanem zöld, egyes fajtáinál sötétpiros színű (ZATYKÓ 1989). SOMOS (1975) szerint a téli vitaminszegény időszakban lehetne nagy jelentősége. Felhasználhatósága változatos, savanyúságnak, levesnek, köretnek is elkészíthető, de akár spárga pótlására is használhatjuk (ZATYKÓ 1989). 12
A brokkoli fontos szerepet tölt be az emberi táplálkozásban, mivel széles spektrumban tartalmaz élettanilag kedvező illetve nélkülözhetetlen bioaktív vegyületeket. Népélelmezési jelentőségét a kedvező beltartalom mellett növeli, hogy a virágzatok egész évben elérhetőek, mivel hosszú a hajtatási időszak, jól tárolható, illetve a mélyfagyasztásos tartósítás is elterjedt (BROWN et al. 2002, JEFFERY et al. 2003, RIGÓ 1999), bár használata megfontolandó. Egyes kutatások a 35 napnál nem hosszabb időre tárolt brokkoli esetében a zsugorfóliás tárolási módot javasolják inkább, mert a fagyasztáshoz képest jobb a méret és színtartást, valamint magasabb aszkorbinsav és glükozinoláttartalmat lehet vele biztosítani. Ez a tartósítási mód abban az esetben tudja az értékes beltartalmi összetevők mennyiségét fenntartani, amennyiben a betakarítás után egy órán belül hűtött helyre kerül az áru (RAMESH-REDDY et al. 2010). 2.2.1 Szabadgyökök a szervezetben A szabadgyökök a sejtekben természetesen lejátszódó jellemzően oxidációs folyamatok során keletkeznek. Párosítatlan elektronnal rendelkeznek, és a stabilitás elérése érdekében a körülöttük lévő molekulákkal reakcióba lépnek. Hidrogén elvonással, gyök addícióval vagy akár kettős kötések felhasításával szerzik meg a szükséges elektront (CORNELLI 2009). A szabadgyökök káros hatását azon tulajdonságuk okozza, hogy gyökös mechanizmusú láncreakcióval károsítják a lipideket alkotó zsírsavmolekulákat, fehérjéket, nukleinsavakat és szénhidrátokat (CADENAS 1989). A szabadgyökök egy része a szervezet normális működése közben lejátszódó biokémiai folyamatok terméke. Részt vesznek a sejtciklus szabályozásában, a sejt metabolizációs folyamataiban illetve védekező rendszerének működésében. Létrejöhetnek abiotikus és biotikus stresszhatások következtében is (BENZIE 2000, DAVIES 2000). Ezek többnyire a modernkori életvitel következtében hatnak az emberi szervezetre, szmog, dohányfüst, alkohol, ultraibolya sugárzás, radioaktív sugárzás, toxinok és környezetszennyező anyagok formájában (TOPORCOV et al. 2004). 2.2.2 Az antioxidánsok kedvező hatása Az antioxidáns hatású vegyületek közvetlenül képesek eliminálni a szabadgyököket (BOOTS et al. 2008, FEHÉR & VERECKEI 1985, STEFANOVITS-BÁNYAI 2008, VALKO et al. 2007). Minden olyan vegyület antioxidáns, ami ha az oxidálható szubsztrátnál kisebb mennyiségben jelen van, akadályozza vagy meggátolja annak oxidálódását (HALLIWELL & GUTTERIDGE 1995). Hatásukat erősen befolyásolja mennyiségük az antioxidáns koncentrációval és azok reakciókészségével szoros korrelációt mutat a gyökök befogására való képességük (CORNELLI 2009). Egymás hatását fokozni képesek szinergizálva hatnak (BENZIE 2000, VERTUANI et al. 2004). 13
CORNELLI (2009) tápanyag diagramja (3. ábra) igaz az antioxidánsokra is, tehát a túlzott bevitel éppoly káros a szervezetre, mint a hiány. Túladagolás esetén jellemzően peroxidokká oxidálódnak, melyek a szabadgyökökhöz hasonlóan ártalmas hatásúak. A táplálék kiegészítők fogyasztása megnöveli a túladagolás veszélyét (VERTUANI et al. 2004). 3. ábra: Tápanyag diagram (CORNELLI 2009). APPEL és munkatársai (2011) megvizsgálták, hogy a brokkoli fogyasztásával együtt jár-e bármiféle kockázat az antioxidánsok oxidálódásából kifolyólag. Eredményeik alapján a brokkoli természetes formájában fogyasztva semmilyen veszélyt nem rejt, arra azonban figyelmeztetnek, hogy a belőle készült táplálék-kiegészítőket melyek sokkal nagyobb mennyiségeket is tartalmazhatnak az egyes hasznos beltartalmi összetevőkből, mint ami a növényben előfordul még ebből a szempontból senki nem vizsgálta. Az antioxidánsok egy részét a szervezet maga is képes szintetizálni enzimek, kismolekulájú vegyületek egy része de vannak olyan nélkülözhetetlen vegyületek aszkorbinsav, tokofenolok, karotinoidok, flavonoidok melyeket külső forrásból kell biztosítanunk (VERTUANI et al. 2004). A negyedik országos táplálkozási felmérés melyet 2009-ban tartottak Magyarországon alapján a lakosság az ajánlottnál kevesebbet fogyaszt több esszenciális elemből. Főként az A-, C- és a B-vitamin egyes csoportjaiból valamint folsavból fogyaszt az átlag magyar keveset. A hiányos táplálkozás hátrányait tovább fokozza a magas kalória-bevitel (SZEITZ-SZABÓ et al. 2012). 2.2.3 A brokkoli beltartalma A George Mateljan Foundation non-profit szervezet létrehozott egy az élelmiszerek tápanyagtartalmára vonatkozó értékelő rendszert (Food Rating System), hogy ezzel segítsen az egészséges étrend kialakításában. A szervezet a brokkolit a világ 100 legfontosabb egészséges élelmiszere közé sorolja (HTTP2, HTTP3). A virágzat kiváló forrása számos vitaminnak, gazdag ásványi anyagokban, aminosavakban, fenolos vegyületekben, glükozinolátokban, kedvező a rosttartalma és a fehérje-szénhidrát aránya (2. táblázat) (CARTEA et al. 2011, JAHANGIR et al. 2009, 14
SOENGAS et al. 2011). A beltartalmi összetevők mennyiségére és összetételére a növényt érő stresszhatások nagy hatással vannak (HELYES et al. 2006, HELYES et al. 2009, PÉK et al. 2010). 2. táblázat: A káposztafélék fő beltartalmi összetevői (JAHANGIR et al. 2009, CARTEA et al. 2011, SOENGAS et al. 2011) Vitaminok Ásványi anyagok Szénhidrátok Aminosavak Fenolos vegyületek Glükozinolátok A-provitamin, B 9 -, C-, E-vitamin Cu, Zn, P, Mg szacharóz, glükóz Ala, Asp, Glu, Gln, His, Met, Phe, Thr, Trp, Val kempferol, kvercetin, klorogénsav, kávésav, ferulasav, antocianinok glükorafanin, glükonapin, glükobrasszicin A természetes módon történő egészségmegőrzés keretein belül a csírák fogyasztása egyre nagyobb figyelmet kapott az utóbbi időben. Mivel a csírák a kifejlett növényhez hasonló antioxidánskészlettel rendelkeznek, de jóval nagyobb töménységben, a kis mennyiségű csíra elfogyasztása élettanilag ugyan olyan kedvező, mint a nagyobb mennyiségben fogyasztott azonos fajú növényé. A brokkoli csírák antinutritív tulajdonságait kísérlettel is igazolták (FAHEY et al. 1997, 2006, MORENO et al. 2010). A csírák fogyasztásának további előnye, hogy egész évben frissen előállíthatjuk, így a tárolásból adódó táplálkozásban hasznos összetevők mennyisége nem csökken bennük (GILLINGERNÉ & TÖMPE 2011). 2.2.4 A brokkoli fontosabb beltartalmi komponensei 2.2.4.1 C-vitamin A C-vitamin Szent-Györgyi Albertet nevéhez fűződik, aki elsőként tudta nagyobb mennyiségben izolálni az akkor még hexauronsavként emlegetett vegyületet (SVIRBELY & SZENT- GYÖRGYI 1932). Tudományos munkáját 1937-ben orvosi és élettani Nobel-díjjal ismerték el. A C- vitamin az ember számára esszenciális antioxidáns: A nagy dózisú (napi kb. 300-400 mg) C- vitamint szedőkben szignifikánsan csökkent az összhalálozás és a szívbetegség eredetű halálozás (BARON 2000). BLOCK (1992) és JACOBS (1993) szerint a rákos folyamatok gátlása mellett a szervezet bakteriális fertőzésekkel szembeni ellenálló képességét is növeli, illetve csökkenti a vérnyomást. A szervezet által naponta igényelt C-vitamin adagot befolyásolja az életkor, de ez az igény a fizikai munka, a rendszeres gyógyszerfogyasztás és a dohányzás miatt a többszörösére nőhet (CAMERON & PAULING 1976). Természetes C-vitamin források a gyümölcsök, zöldségek többek között a brokkoli és a belsőségek is (SCHMIEDEL 2001). A brokkoli virágzatokban nagy mennyiségben van jelen (57,35-131,35 mg/100g), (KOH et al. 2009, COGO et al. 2011). VALLEJO és 15
munkatársai (2003) fajtakísérleteikben, tápanyag-utánpótlásban gazdag termesztéstechnológia mellett egyes fajtáknál közel 120 mg/100 g C-vitamint mértek, friss tömegre vonatkoztatva. 2.2.4.2 A-vitamin A sok festékanyagot tartalmazó zöldségek jelentős A-vitamin forrásnak tekinthetők, mivel a karotinokból szervezetünk A-vitamint képes szintetizálni (BARON 2000, MORTENSEN et al. 2001). Vitamin formájában az állati eredetű élelmiszerekből juthatunk hozzá. Az A-vitamin és előanyaga a béta-karotin erős antioxidáns vegyületek. Gátló hatásúak a daganatok keletkezésére és növekedésére is. Ha a szervezet A-vitamin ellátottsága megfelelő, a béta-karotin nem alakul át, és antioxidánsként működik a szervezetben (SCHMIEDEL 2001). Mivel az A-vitamin túlzott bevitele mérgezést okozhat, előnyösebb azt karotinoidok formájában biztosítani szervezetünk számára (SEMBA 1994). A brokkoli virágzatok főképp luteint, β-karotint és violaxanthint tartalmaznak ezek teszik ki az össz-karotinoid tartalom 57 % részét (ZHANG & HAMAUZU 2004). 2.2.4.3 Glükozinolátok A keresztesvirágúak az egyik legtöbb glükozinolátot tartalmazó növénycsalád (YOUNG & SEIGLER 1981). KURILICH és munkatársai (1999) 50 brokkoli fajtával végeztek kísérletet. Eredményeik alapján a virágzatokban lévő fő glükozinolát a glükorafanin volt, melynek mennyisége a leggyakrabban több mint 50 % részét tette a ki a rózsák teljes glükozinolát mennyiségének. Ezek a vegyületek jótékony hatást fejtenek ki a szervezetre, bioaktivitásuk azonban nem direkt folyamat a brokkoli esetében a glükorafanin hidrolízisét követően kialakuló szulforafán az, ami humán-táplálkozási szempontból bioaktív, antikarcinogén (ZHANG & TALALAY 1994, FAHEY et al. 2001). A káposztafélék fogyasztása és bizonyos rákos megbetegedések gyakorisága között többen is inverz összefüggést mutattak ki (FAHEY et al. 1997, HERR et al. 2013). HERR és munkatársai (2013) szerint a szulforafán nem csak a rákos sejtek kialakulásának megelőzésében, hanem azok gyógyításában is hasznos. Eredményeik szerint azokra a rákos sejtekre is hatással van, melyeket a konvencionális kezelési módszerek kevésbé károsítanak. A feldolgozás módja jelentős befolyással van a szulforafánra. Hőkezelés hatására a szulforafán elővegyületét átalakító mirozináz enzim inaktiválódik. Így a szervezet számára ennek az értékes vegyületnek csupán a harmada felvehető. Nyers brokkoli fogyasztása esetén a teljes készlet hasznosulhat (CONAWAY et al. 2000). 16
2.2.4.4 Fenolos vegyületek A zöldségek és gyümölcsök jellegzetes ízét és színét a fenolos vegyületek adják. Egyes formáik komoly antimikrobiális hatással is rendelkeznek. Mennyiségük és minőségük fajonként változó, a káposztafélék különösen gazdag forrásai (JAHANGIR et al. 2009, PEREIRA et al. 2009). Szintézisükre komoly befolyással vannak a növényt ért steresszhatások, de a termesztéstechnológia egyéb elemei is, például az öntözés, tápanyag utánpótlás, valamint a betakarítás időpontja (PÉK et al. 2012, PÉK et al. 2013). A fenolos vegyületeken belül a káposztafélék a flavonoidokat tartalmazzák a legnagyobb mennyiségben, főként kvercetint és kempferolt. Előfordulásuk nem egyenletes a növényben, egyes szövetekben, például az epidermiszben csoportosulnak, így védelmet nyújtanak az UV sugárzással és a betegségekkel szemben, de vonzzák-, illetve a tájékozódásban is segítik a beporzó rovarokat (PEREIRA et al. 2009). WILDANGER és HERRMANN (1973) megfigyelték, hogy az üvegházban termesztett káposztafélékben alacsonyabb volt a flavonoidok koncentrációja, mint a szabadföldön termesztettekében, ami szintén a fenolos vegyületek UV sugárzás elleni védelmét bizonyítja. 4. ábra: Brokkoli antociános levele (Fotó: Lamberti Ádám) A falvonoidok színes csoportját a növényi pigmentek, azaz az antocianinok képezik (4. ábra), melyek szintén bioaktívak, hiszen antioxidáns tulajdonságuknál fogva védik a sejteket. A káposztafélék ezekből a színanyagokból is nagy mennyiséget tartalmaznak (LO SCALZO et al. 2008). A hidroxil savak a nem flavonoid fenolok csoportjába tartoznak, a növényekben szerkezeti és vegyi védelmet is ellátnak, tehát szabadon a növényi nedvekben és a sejtfalba beépítve is megtalálhatók. A káposztafélékben főként klorogénsav, kávésav, ferulasav formában fordulnak elő (VALLEJO et al. 2004). Ha a fenolos vegyületek teljes egészségvédő kapacitását ki akarjuk használni, a növényeket elsősorban nyersen kell fogyasztani, vagy kíméletes módon feldolgozni, mivel hőre érzékenyek (VALLEJO et al. 2002, ZHANG & HAMAUZU 2004). 17
3. Módszerek 3. 1. A kísérlet helyszíne, adottságai A kísérleteket Gödöllőn, a Gödöllői Agrár Központ Kht. Kertészeti Tanüzemének területén állítottuk be 2013-ban és 2014-ben. A tanüzem összterülete 4 ha, és a Rákos-patak völgyében fekszik, a Gödöllői-dombságban. Nyugatról a Rákos-patak, Délről középületek, Keletről és Északról pedig Gödöllő város legjelentősebb közhasználatú, változatos flórájú (értékes fenyőfacsoportok, Aesculus hippocastanum, Tilia sp., Acer sp., Celtis sp., Populus alba) zöldfelülete, az Alsópark határolja. A vidék talajai jellemzően vályogos-homok textúrájú erdőtalajok, ez határozza meg a kísérleti helyszínt is, melynek a 2012-ben és 2013-ban készült talajvizsgálatok eredményei alapján a paraméterei a következőek: - humusztartalom: 1,2% - ph: 7,3 - kötöttség: 33 - AL-P 2 O 5 -ellátottság: igen jó - AL-K 2 O-ellátottság: igen jó - mésztartalom: <1% A Kertészeti Tanüzemben régóta folyó művelés hatására a talajon erős kultúrhatás tapasztalható. Vízkapacitása homoktalaj révén alacsony, jó víznyelő és vízelvezető képességgel, tehát a növények számára csak rövid ideig képes megfelelő talajnedvességet tartani. A talajvíz mély elhelyezkedéséből adódóan 3,5-4 méter a növények ezt nem tudják felvenni, tehát a csapadék és a kiöntözött vízmennyiség az egyetlen rendelkezésre álló vízforrás a gyökérzónában. Gödöllő éghajlatára az Országos Meteorológiai Szolgálat (OMSZ) adatai alapján a következő paraméterek jellemzőek: - évi középhőmérséklet: 9-10 C - évi átlagos csapadékmennyiség: 500-550 mm - szélirány és szélsebesség: ÉNY, 2-3 m/s - globálsugárzás: 4550-4600 MJ/m 2 18
3. 2. A kísérlet beállítása 3. 2. 1. A 2013-as év A kísérletet 2013-ban egy 250 m 2 nagyságú területen állítottuk be, borsó előveteménnyel. A kísérletekhez a Fiesta F1 (Bejo Zaden B.V., Warmenhuizen, Netherland) hibridet választottuk, mely egy sötétzöld lombozatú, tömör fejet képező, frisspiaci és ipari célra egyaránt termeszthető, 80 napos tenyészidejű, fuzáriumrezisztens brokkoli fajta (HTTP4). A vetés ideje 2013-ban július 5-re esett, a teljes kelés július 13-ra befejeződött. A növények megfelelően fejlődtek a kiültetésig, melyre augusztus 6-án került sor. A kiültetési paraméterek egységesek voltak: 50x50 cm-es sor- és tőtávolság, 4 db növény/m 2 növénysűrűség. Az öntözési tervet minden héten a meteorológiai előjelzések alakulását figyelembe véve terveztük meg a következő hétre vonatkozólag, az alábbi képlet alapján: (napi öntözővíz (mm) = napi középhőmérséklet 0,2). A tenyészidő során az öntözött növényállomány vízellátottsága optimálisnak volt tekinthető, a kijuttatás csepegtető berendezéssel történt. Az öntözetlen parcellák a beiszapoló öntözésen kívül csak természetes csapadékot kaptak. A hőmérséklet és a csapadék mérésére Campbell CR 21X meteorológiai mérőállomást használtunk (Campbell Scientific Inc., Loughborough, U.K.). A tenyészidőszak időjárását az 5. ábra szemlélteti. 5. ábra A 2013-as tenyészidőszak időjárási paraméterei (Tanüzemi mért adatok alapján, 2013) 19
A főrózsák betakarítására november 4-én került sor, egy menetben, függetlenül a virágzatok méretétől, mivel az időjárási viszonyok kényszerérést eredményeztek. Kezelésenként 4 ismétlésben szedtünk mintákat a rózsatömeg, és egyéb minőségi paraméterek meghatározására. 3. 2. 2. A 2014-es év A kísérletet 2014-ben egy 300 m 2 nagyságú területen állítottuk be, borsó előveteménnyel, és a 2013-as évben is használt Fiesta F1 hibriddel. A 2013-as év elő kísérleteinek tapasztalatai alapján a 2014-es évben szakaszos vetést alkalmaztunk, 5 vetési (június 2, június16, június 30, július 14, augusztus 4) és kiültetési (július 2, július 18, július 31, augusztus 13, augusztus 29) időponttal. A kiültetési paraméterek egységesek voltak: 50x60 cm-es sor- és tőtávolság, 3,3 db növény/m 2 növénysűrűség. Az öntözési kísérletet a 2013-as év elő kísérleteinek tapasztalatai alapján kibővítettük egy az optimális vízadaghoz képest 50 %-os öntözővíz adagokkal kezelt állománnyal. A kontroll és az öntözött parcellák a 2013-as év kritériumai alapján voltak kezelve. A hőmérséklet és a csapadék mérésére 2014-ben is Campbell CR 21X meteorológiai mérőállomást használtunk (Campbell Scientific Inc., Loughborough, U.K.). A tenyészidőszak időjárását az 6. ábra szemlélteti. 6. ábra A 2014-es tenyészidőszak időjárási paraméterei (Tanüzemi mért adatok alapján, 2014) 20
Mivel a kísérletek még folyamatban vannak, az eredmények fejezetbe csak az első három szakasz, azoknak is csak a már kiértékelt eredményei kerülhettek bele. 3. 3. A kísérlet során használt műszerek 3. 3. 1. Porométer Az AP4 típusú porométert (Delta-T Devices, Cambridge, Egyesült Királyság) használtuk, a sztómák konduktanciájának méréséhez (7. ábra). A sztómatevékenység vizsgálatával jellemezhetjük, hogy hogyan viselkedik a növény stresszhelyzetben és optimális környezeti körülmények között. 7. ábra: Porométerrel, mérés közben (Fotó: Lamberti Ádám) A porométer érzékelőjét, a levél azon oldalához kell illeszteni, ahol a sztómák elhelyezkedenk (8. ábra). Itt egy szelepen keresztül a levél környezetében lévő levegő relatív páratartalmának változását érzékeli. A levélre helyezéstől számítva azt az időt méri, amíg a relatív páratartalom 2,3 %-kal nő. Ezt az időt összehasonlítja az ismert konduktanciájú kalibrációs lap értékeivel, majd az adatokat a MONTEITH et al. (1988) által kidolgozott algoritmusok alapján kiszámolja és tárolja. A konduktancián kívül a porométer érzékeli a mért levél hőmérsékletét, valamint a levélre érkező sugárzás intenzitását is. 21
8. ábra Porométerrel, mérés közben (Fotó: Lamberti Ádám) 3.3.2. Talajnedvességmérő A PT-1 (Kapacitív Kkt., Budapest, Magyarország) típusú készüléket használtuk a talajnedvesség mérésére (9. ábra). A műszer működése a talaj elektromos ellenállásán alapul, ami a talajnedvesség növekedésével csökken. A talajnedvességmérő egy fém pálca végén található szenzorral mér. A szenzor két elszigetelt vezetőből áll, melyek közt az áramkört a talaj zárja, ennek alapján számítja ki a talaj nedvességtartalmát. 9. ábra: A talajnedvességmérő használat közben (Fotó: Lamberti Ádám) 22
3.4 A kísérleti eredmények kiértékelése Az adatbevitel a Microsoft Office Excel táblázatkezelő programjával történt. A statisztikai elemzésekhez a Microsoft Office Excel Adatelemzőt és Diagramszerkesztőt, illetve R i386 3.0.2 statisztikai kiértékelő szoftvert használtunk. 23
Hozam [t/ha] 4. Eredmények 4.1 Az időjárás és a termésátlagok évjáratonkénti alakulása 2013-ban a brokkoli kiültetése után aszályos időszakok követték egymást, melyeket nagy intenzitású záporok szakítottak meg rövidebb időre. Az őszi termesztés alatt 179,7 mm csapadék esett. A 121 napból 34 csapadékos nap volt, melyből 6 napon esett le a teljes mennyiség kétharmad része, valamint 16 alkalommal a növények számára hasznosíthatatlan 2 mm alatti csapadékot mértek. A nyár folyamán tehát főként a vízhiány-, ősszel pedig a korai fagyok következtében fellépő stressz hatott a növényekre. A 2014-es évet a kiemelkedő mennyiségű csapadék és az enyhe ősz jellemezte az utolsó vizsgálatokig. Az első kiültetéstől számítva 397,5 mm csapadék hullott a kísérleti térre október 31- ig, 44 alkalommal. A rendkívüli csapadékmennyiség némileg összemosta az öntözési kezeléseket, a vizsgálati időszak két hónapjában csak 134,8 mm természetes vízutánpótlás érkezett a területre. 14 12 10 8 6 4 Oldalrózsa Főrózsa 2 0 Kontroll Kezelés Öntözött 10. ábra: A 2013-as év terméseredményei. A 10. ábra a 2013-as év terméseredményeit szemlélteti. Ebben az évben kényszerérés miatt egy menetben takarítottuk be a főrózsákat november 4-én, majd szintén egy menetben az oldalrózsákat december 2-án. Az öntözött állomány terméseredményei jóval alulmaradtak a kontroll állomány terméseredményeivel szemben, az öntözött állományt tehát valami hátráltatta a kontrollal szemben. Mivel a környezeti paraméterek közül csak a rendelkezésre álló víz mennyisége térhetett el jelentősen, arra a következtetésre jutottunk, hogy további vizsgálatok szükségesek a brokkoli öntözéséhez használt vízadagok helyes megállapítására, ezért a 2014-es kísérletbe egy további kezelés is bekerült, az öntözött kezelés 50%-a körüli vízadaggal. 24
Kontroll 50% öntözött 100% öntözött Kontroll 50% öntözött 100% öntözött Kontroll 50% öntözött 100% öntözött Termésátlag [t/ha] A 2014-es évben a betakarítást szeptember 10-én kezdtük meg, a rózsák érettségének megfelelően. Az első két szakasz betakarítása elhúzódott, az első és utolsó időpont között két hét telt el mindkét esetben. A harmadik szakasz ennél jóval koncentráltabban érett, a teljes termésmennyiséget két időpontban, öt nap eltéréssel le tudtuk szedni. Az egymást követő szakaszok termésátlagai folyamatosan emelkedtek, és a harmadik hozta a gazdaságilag elvárható termésmennyiséget. A további szakaszok betakarítása a dolgozat leadásának határideje után fog megtörténni (11. ábra). 25 20 15 10 5 1. betakarítás 2. betakarítás 3. betakarítás 0 1. szakasz 2. szakasz 3. szakasz 11. ábra: A Fiesta F1 brokkoli őszi termésmennyiségei, a vetési szakaszok és az öntözési kezelések átlagában, 2014-ben (n=4). A szakaszokon belül a különböző kezelésben részesült állományok teljesítménye elkülönül. Az első szakaszban meglepően jól teljesített az öntözetlen kontroll, amely felülmúlta a másik kettő öntözött kezelés termésmennyiségeit. 4.2 Hőmérséklet-összeg számítás Az élelmiszeripari feldolgozás szempontjából nagyobb jelentőségű zöldségnövények esetén, az optimális betakarítás időpontjának pontosabb meghatározásához hőmérséklet összeg számítási módszereket szoktak alkalmazni. Az egyik legegyszerűbb ebből a szempontból a GDD (Growing Degree Day) módszer, melynek képlete (DUFAULT 1987): 25
Termésátlag [t/ha], ahol - GDD (növekedési fok nap) a hőmérséklet összege, - T max és T min a napi maximum- és minimum hőmérséklet, és - T b a növény által igényelt minimum hőmérséklet, vagy küszöbhőmérséklet. A képlet által számított halmozott effektív középhőmérséklet pontosabban jellemzi a vetéstől betakarításig eltelt tenyészidőt, mintha napokban fejeznénk ki. A képlet ismeretlenként a fejlődési küszöbhőmérsékletet (T b ) tartalmazza, melynek kiszámításához minél nagyobb adatbázisra van szükség. DUFAULT (1997) 51 különböző brokkoli szezonra számította ki a T b értékét, a betakarítás kezdetének, illetve befejezésének időpontja szempontjából is. Számításai szerint, T b =7,2 C, esetén adódott a legkisebb számítási hiba. Az általunk elvégzett számítások alapjául a betakarítási időpontok termésátlagai szolgáltak, melyeket a képlet által számított GDD-vel vetettünk össze, a legszorosabb összefüggést eredményező küszöbhőmérsékletet keresve. Az egymást követő szedések eredménye, mint függő változó, a számított hőmérséklet összeg pedig, mint független változó szerepelt a számításokban. Ezekre az adatpárokra lineáris regressziós függvényeket számoltunk ki, melyeket a 12. ábra szemléltet. 7 6 5 4 3 2 y = -0,027x + 13,715 R² = 0,3788 y = -0,01x + 5,247 R² = 0,4215 y = -0,0066x + 3,9255 R² = 0,1285 1 0 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 Effektív hőmérséklet összeg (GDD, C ) Kontroll 50% öntözött 100% öntözött Lineáris (Kontroll) Lineáris (50% öntözött) Lineáris (100% öntözött) 12. ábra: A brokkoli termésmennyiségének alakulása az effektív hőmérséklet összeg (GDD) viszonylatában (T b =15,2 C; n=32). 26
Korrelációs koefficiens (R 2 ) A termésmennyiség szempontjából figyelembe vehető küszöbhőmérséklet modellezését a lineáris regressziós függvények korrelációs koefficiensével jellemeztük. A modellszámításokat, a 11,4-17,4 C-os intervallumon futtattuk le. A legszorosabb összefüggést T b =15,2 C esetén kaptuk az öntözött kezelésnél; a másik kettő állomány esetén is e körüli értékek szolgáltattak hasonlót. A három kezelés lineáris regressziós függvényeinek korrelációs koefficienseit szemlélteti a 13. ábra a GDD számításban alkalmazott küszöbhőmérséklet szerint. 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 Küszöb hőmérséklet (Tb) [ C] Kontroll 50% öntözött 100% öntözött 13. ábra: A három öntözési kezelés lineáris regressziós függvényeinek korrelációs koefficiensei a GDD számításban alkalmazott küszöbhőmérséklet viszonylatában. A két öntözött kezelés mutatja a legszorosabb összefüggést, mindkettő T b =15-16 C-os tartományban. Az öntözetlen kontroll kezelés értékei jelentősen elmaradnak, bár a maximum értékeit szintén ebben a hőmérsékleti intervallumban veszi fel, de ezek mértéke azt jelzi, hogy a hőmérséklet sokkal kisebb szerepet játszik a termésátlag kialakításában. 27
4.3 Sztómaaktivitás A 2013-as évben mért sztómakonduktancia értékeket az 14. ábra szemlélteti. Látható, hogy az első, október 3-án végzett mérés időpontjában viszonylag kis aktivitásúak voltak a növények, de az öntözött állomány valamivel kisebb sztómaellenállású. A következő mérési időpontban fokozódott a sztómák nyitottságának mértéke, de az öntözött állomány ekkor is jóval aktívabb gázcserét mutatott, a kontrollnál. 14. ábra: A 2013-as év sztómakonduktancia értékei A harmadik méréstől az utolsóig érdekes folyamat figyelhető meg: a kontroll állomány továbbra is minden alkalommal fokozta a gázcserét, ezzel szemben az öntözött növények sztómakonduktanciája folyamatosan nőtt, tehát csökkent az asszimiláció mértéke. Ez a terméseredményekben is megmutatkozott. A terméseredmények és a sztómakonduktancia értékek alapján feltételeztük, hogy az öntözött állomány vízutánpótlása túlzottan nagy adagokkal történt, ezért a 2014-es évben a kísérlet beállítását ennek tükrében végeztük el. 28
A 2014-es évjárat mérési eredményeit a 15. ábra szemlélteti, melyet a 9. ábrán látható időjárási paraméterekkel vetettünk össze. Látható, hogy a mérés kezdetén a növények igen intenzív sztómaaktivitást mutatnak, ami feltehetőleg az esős nyár és a brokkolinak kedvező hőmérsékletek következménye. A következő két alkalommal mért adatok egyértelmű csökkenést mutatnak, a kezelések egyértelműen elválnak. A sztómakonduktancia növekedése a talaj víztartalékainak fogyatkozásával magyarázható, valamint a napi átlaghőmérsékletek csökkenése is az anyagcsere aktivitás mérséklődését hozta magával, a lehűlés azonban kevésbé korlátozta az öntözött állományokat. 15. ábra: A sztómakonduktancia változása 2014 szeptembere és októbere folyamán. A legnagyobb sztómaellenállást szeptember 24-én mértük. Ezekben a napokban mérték a kísérleti helyszín szeptemberi legalacsonyabb hőmérsékleteit, hajnali 2 C-os minimummal és 10 Cos maximummal. A hidegsokk következtében feltételezésünk szerint a növények minimalizálták anyagcseréjüket. Az ez utáni mérések folyamatosan csökkenő sztómaellenállást mutatnak. Szeptember 30-án mért adatok ismét nagyon hasonlóak, a kezelések nem válnak el, feltehetőleg az előző napokban lehullott nagy mennyiségű csapadék miatt. A következő időszak szárazabb időjárásának köszönhetően ismét szemmel látható eredménye, hogy a kontroll állomány kevésbé aktív gázcserét folytat, az öntözött kezeléseket viszont nem korlátozza a vízhiány. 29
A kontroll állomány sztómaaktivitása jól tükrözi az októberi természetes csapadék eloszlását. Látható, hogy a talaj víztartalékát az október 14-ei mérésre jórészt elpárologtatták a növények, de a következő vizsgálati alkalomig leesett eső élénkítette a kontroll állomány anyagcseréjét is. A 16. ábra a sztómakonduktancia értékeit szemlélteti a talaj nedvességtartalma függvényében, négy különböző mérési időpontban a négy egymást követő szakaszban. Látható, hogy a talajnedvesség mellett a hőmérséklet is erős hatással van a sztómakonduktanciára. A leghidegebb mérési időpontban mértük a legnagyobb sztómaellenállást, tehát feltételezhetően ekkor volt legcsekélyebb mennyiségű az asszimilált szén. Az alacsony hőmérséklet tehát csekély gázcserével párosul, melyet több tanulmány is alátámaszt más fajokkal kapcsolatban (BUNCE 2000, DELUCIA 1986). 16. ábra: A sztómák nyitottságának mértéke a talajnedvesség függvényében a négy egymást követő szakaszban, 2014 szeptember 4-én, 9-én, 18-án és 24-én. 30
17. ábra: Az egyes szakaszok sztómareakciója a hőmérsékleti változásokra A 17. ábrán látható, hogy a különböző korú növények különböző hőmérsékleti körülmények között hogyan változtatják sztómáik nyitottságát. Az 1. és 2. szakasz idősebb növényei hideg hatására jóval alacsonyabb, a meleg hatására pedig jóval magasabb sztómanyitottságot mutatnak, mint a 3. és 4. szakasz fiatalabb növényei, melyek reakciója kevésbé szélsőséges. A fiatalabb növények sztómatevékenysége a kezeléstől függetlenül mérsékeltebb csökkenő és emelkedő hőmérséklet esetén is kevésbé reagálnak sztómáik a környezeti paraméterek változására. 31
5. Értékelés és következtetések A termesztés versenyképességének szempontjából kulcsfontosságú a termésmennyiség és a termésminőség. Mivel az öntözés nélkülözhetetlen eleme a korszerű termesztésnek, felmerülhet a kérdés, vajon milyen hatással van a vízellátottság a brokkoli növényekre és a virágzatokra. Kísérletünk során arra igyekeztünk választ találni, hogy az őszi brokkoli termesztésében milyen vízadagok kijuttatása segíti leginkább a növényt a maximális termésmennyiség kinevelésében. Az optimális vízadag keresésében a termésmennyiségek mellett a növény sztómáinak vizsgálatán keresztül igyekeztünk megtalálni azt a vízadagot, ami a leginkább lehetővé teszi növényeink számára az akadálymentes asszimilációt. Vizsgálataink kiterjedtek továbbá a helyes kiültetési időpont megválasztására is. Vizsgálatainkat Gödöllőn, a Gödöllői Agrár Központ Kht. Kertészeti Tanüzemének területén állítottuk be 2013-ban és 2014-ben. A kísérletekhez a Fiesta F 1 (Bejo Zaden B.V., Warmenhuizen, Netherland) fajtát választottuk (sötétzöld lombozatú, tömör fejet képező, 80 napos tenyészidejű, őszi termesztésre ajánlott brokkoli hibrid). 2013-ban a tenyészidő során az öntözött állomány számára feltételezetten optimális vízellátottságot biztosítottunk. Az öntözetlen állomány a beiszapoló öntözést követően csak természetes csapadékot kapott. 2014-ben, az előző évi tapasztalatokból kiindulva beállítottunk egy 50%-os öntözési kezelést is. Vizsgálataink eredményei egyértelműen igazolják feltevésünket, miszerint a megfelelően öntözött brokkoli állomány piacos termésének mennyisége felülmúlja az öntözetlenét. A kísérlet folyamata során világossá vált az is, hogy az öntöző vízadag pontos megállapítása rendkívüli mértékben befolyásolja a terméseredményeket, hiszen a növény számára kedvezőtlen talajnedvesség nem csak nem növeli, de vissza is foghatja a brokkoli termőképességét. Azt, hogy a megfelelő öntözés milyen terméspotenciált tud kihozni a brokkoliból, a 2014-es évben a harmadik 50%-os öntözött szakasz bizonyítja. Az is beigazolódott, hogy a maximális termésmennyiséget az a növényállomány adja, amit legkevésbé korlátoz a vízhiány, tehát sztómáin keresztül akadálytalanul áramolhat be az asszimilációhoz szükséges CO 2 is. A legkisebb sztómaellenállást az 50%-os öntözött állománynál tapasztaltuk, legzártabb sztómái általában a kontroll állomány növényeinek voltak, de sok esetben a 100%-os öntözésben részesült növényeket is akadályozottak voltak a gázcserében. A túlzott vízmennyiség tehát a vízhiány-stresszhez hasonlóan asszimilációs problémákat indukált. Az optimális vízadag megválasztása az öntözésnél tehát az egyik kulcsa a sikeres termesztésnek, ennek kiszámításához azonban további vizsgálatok szükségesek. 32