стереоизомера. Фруктоза - самый сладкий сахар. Она содержится во всех зеленых частях растений, в плодах, составляет половину сахаров нектара и меда. Ее фосфорные эфиры участвуют в обмене углеводов. Фруктоза входит в состав олигосахаридов (сахароза, рафиноза), высших полисахаридов (инулин), гликопротеинов, гликозидов. Получают фруктозу путем гидролиза инулина. Она сбраживается дрожжами и усваивается животным организмом. Количество фруктозы и глюкозы в ягодах приблизительно одинаково (табл. 1).
Табл. 1. Углеводы плодов
ВидКрахмалСахараПектиновые веществаКлетчаткаВсего углеводовСахарозаГлюкозаФруктозаЯблоки0,23,03,88,11,10,611-17Персики-6,35,14,40,6117-18Виноград-0,6-48-107-100,60,617-25Лимоны-0,90,60,61,10,53-4Земляника-0,42,83,31,61,49-10
В современных условиях целесообразно удовлетворять потребность в углеводах, используя нерафинированные продукты, а также продукты, содержащие фруктозу (мед, некоторые плоды и овощи), поскольку фруктоза, как указывалось выше, медленнее усваивается, обмен ее практически не связан с инсулином, и она не вызывает гипергликемии (увеличение содержания глюкозы в крови). Высокая сладость фруктозы позволяет использовать меньшие ее количества по сравнению с сахарозой и глюкозой для достижения сладости продуктов и напитков и снизить таким образом общее потребление сахаров.
Основные пищевые дисахариды в питании человека - сахароза и лактоза.
Сахар, основным компонентом которого является сахароза, выполняет в организме роль энергоносителя.
За последние 150 лет потребление сахара стремительно увеличилось - в гораздо большей степени, чем считает полезным медицина. В России и странах СНГ его реальное потребление достигло 70-100 г в сутки. В других странах еще выше: в Англии - 130 г, а среди подростков - 156 г в сутки.
За сахаром закрепилось название «белая смерть». В литературе по диетологии появилось понятие «сахаролик». Дело в том, что сахар представляет собой рафинированный продукт, что приводит к недополучению человеком сотен, а возможно, и тысяч разнообразных биологически-активных веществ, которые усваивали наши предки с пищей в течение миллионов лет. При попадании в кишечник сахароза быстро распадается на глюкозу и фруктозу и всасывается в кровь. В крови заметно повышается концентрация глюкозы. Это своеобразный удар по поджелудочной железе, от которой требуется поставлять организму достаточное количество гормона инсулина, чтобы отрегулировать содержание глюкозы в крови. Подобные резкие колебания уровня глюкозы в крови требуют от организма напряженной работы, и даже включения резервных регуляторных возможностей.
Наиболее частое и серьезное последствие избыточного потребления рафинированного сахара - нарушение обмена веществ, прежде всего обмена углеводов.
Неслучайно сахарный диабет пожилых людей называли «болезнью кондитеров». Задолго до появления диабета как заболевания у людей, потребляющих много сахара, понижается уровень сахара в крови (гипогликемия). Постоянное поступление сахара в организм вызывает повышенную активность ферментных систем, утилизирующих его. Для поддержания необходимого уровня глюкозы в крови сахара требуется все больше и больше. По мере истощения от чрезмерной нагрузки ферментных механизмов переработки сахара гипогликемия переходит в гипергликемию и диабет, которые нередко осложняются другими нарушениями обмена веществ, приводящих к ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям.
По данным ВОЗ, потребление сахара в странах с низкой смертностью от заболеваний органов кровообращения колеблется от 25 до 81 г в сутки, в странах с высокой смертностью - от 87 до 136 г.
Однако недопустимо сахар считать вредным продуктом, вредно лишь злоупотребление им. В суточном рационе питания доля сахара от общего количества углеводов должна составлять 15-20%. От такого количества сахара организм не будет испытывать излишних нагрузок.
Лактоза - наиболее важный углевод в период грудного вскармливания и при искусственном кормлении маленьких детей. Основным источником лактозы в пищевых продуктах являются молоко (4,8-5,2%), сливки (3,7%), сметана и кефир (3,1-3,6%).
При отсутствии или уменьшении фермента лактазы, расщепляющей лактозу до глюкозы и галактозы, наступает непереносимость молока.
Большое значение для жизнедеятельности организма имеют олигосахариды, содержащие более двух моносахаридов. В силу более сложной химической структуры данная группа пищевых компонентов значительно медленнее подвергается действию пищеварительных ферментов. Вследствие этого большая их часть переходит в толстый кишечник, где активно используется в качестве питательного субстрата представителями естественной микрофлоры кишечника и в особенности бифидобактериями. В свою очередь это способствует восстановлению нормальных микробных соотношений и щелочно-кислотного баланса в кишечнике, а также обеспечивают организм целым рядом витаминов микробного происхождения. По этой причине данная группа соединений относится к группе бифидогенных факторов и отчасти компенсирует недостаток пищевых волокон.
Среди полисахаридов растительных продуктов наибольшее значение в питании человека имеет крахмал.
В организме человека крахмал сырых растений постепенно распадается в пищеварительном тракте, при этом распад начинается уже во рту. Ввиду того, что процесс гидролиза крахмала в кишечнике происходит постепенно, прием его с пищей не вызывает такого резкого подъема сахара в крови и черезмерного напряжения инсулярного аппарата поджелудочной железы, как глюкоза. Установлено, что крахмал снижает содержание холестерина в печени и в сыворотке крови, способствует синтезу рибофлавина кишечными бактериями, который, входя в ферменты способствует превращению холестерина в желчные кислоты и выведению его из организма, что имеет большое значение для предотвращения атеросклероза. Крахмал способствует интенсификации обмена жирных кислот.
Больше всего крахмала содержится в хлебопродуктах (40-73%), семенах бобовых растений (40-45%) и картофеле (15%).
В животных продуктах содержится относительно небольшое количество другого усвояемого полисахарида, близкого по химическому строению к крахмалу, - гликогена (в печени - 2-10%, в мышечной ткани - 0,3-1,0%).
При недостатке углеводов в организме появляются слабость, головокружение, головная боль, чувство голода, сонливость, потливость, дрожь в руках.
. Неусвояемые углеводы
Основными неусвояемыми углеводами являются так называемые «пищевые волокна» - смесь различных структурных полисахаридов растительных клеток - целлюлозы, гемицеллюлоз и пектиновых веществ, лигнина, а также неструктурных полисахаридов, встречающихся в натуральном виде в продуктах питания, - камедей, слизей, а также полисахаридов, используемых в качестве пищевых добавок.
Пищевые волокна устойчивы к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике; они частично или полностью могут ферментироваться микрофлорой толстого кишечника.
Пищевые волокна классифицируют по различным принципам. По строению полимеров они делятся на:
. Гомогенные (целлюлоза, пектин, лигнин, альгиновая кислота)
. Гетерогенные (целлюлозолигнины, гемицеллюлозо-целлюлозолигнины и пр.).
По виду сырья:
. Пищевые волокна из низших растений (водорослей и грибов)
. Пищевые волокна из высших растений (злаков, трав, древесных).
По физико-химическим свойствам:
. Растворимые в воде (пектин, камеди, слизи, растворимые фракции гемицеллюлозы)
. Нерастворимые (целлюлоза, лигнин, некоторые гемицеллюлозы).
По методам выделения из сырья:
. Неочищенные волокна: в составе цельного зерна и муки из него, нетрадиционные виды муки - овсяная, гороховая, пшенная, вторичные продукты растительного сырья.
. Препараты волокон, выделенные и очищенные.
По степени микробной ферментации в толстой кишке:
. Почти (или) полностью ферментируемые: пектин, камеди, слизи, гемицеллюлозы, инулин.
. Частично ферментируемые: целлюлоза, гемицеллюлозы.
. Неферментируемые: лигнин.
По основным медико-биологическим эффектам:
. Ускоряющие и повышающие чувство насыщения благодаря связыванию воды в желудке - пектин, гуар и др.
. Ингибирующие эвакуаторную функцию желудка - вязкие ПВ (гуар и др.).
. Стимулирующие моторную функцию толстой кишки - аморфные ПВ (целлюлоза и др.).
. Увеличивающие массу фекалий и, соответственно, частоту дефекаций за счет удерживания воды в просвете толстой кишки (ПВ пшеницы, бобовых) и возрастания массы микрофлоры толстой кишки (ПВ капусты и др.).
. Сорбирующие желчные кислоты, холестерин, токсины и радионуклиды - гуар, целлюлоза, пектин, лигнин.
. Замедляющие всасывание углеводов - пектин, гуар.
. Снижающие уровень глюкозы и инсулина в крови - пектин, β-глюканы.
. Оказывающие антиоксидантное действие - лигнин.
. Обладающие пребиотическими свойствами, способствующими нормализации микрофлоры кишечника - гуммиарабик, инулин, полидекстроза.
Целлюлоза - основной структурный компонент оболочки растительной клетки. Основное ее физиологическое действие - это способность связывать воду (до 0,4 г воды на 1 г клетчатки).
Гемицеллюлозы - полисахариды клеточной оболочки, состоящие из полимеров глюкозы и других гексоз. Они способны также удерживать воду и связывать катионы.
Пектиновые вещества - гликаногалактуронаны - входят в число основных компонентов растений и водорослей. Общим признаком пектиновых веществ является основная цепь полигалактуроновой кислоты. Одним из важнейших свойств пектиновых веществ является комплексообразующая способность, основанная на взаимодействии молекулы пектина с ионами тяжелых металлов и радионуклидов. Это дает основание рекомендовать пектин для включения в рацион питания лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами, и имеющих контакт с тяжелыми металлами. Профилактическая норма пектина, утвержденная ВОЗ, составляет 2-4 г в сутки; для лиц, работающих в неблагоприятных условиях, составляет 8-10 г в сутки.
Пектин обладает лечебными свойствами и применяется при расстройствах пищеварительного тракта (гастроэнтериты, диарея), уменьшает потерю воды организмом, сокращает свертывание крови, связывает многие яды, замедляет выделение из организма аскорбиновой кислоты, инсулина, антибиотиков, снижает содержание холестерина в крови, влияет на обмен желчных кислот, обладает анафилактическим действием, обуславливает пролонгированное действие многих лекарственных веществ. Пектин связывает стронций, кобальт, радиоактивные изотопы. Большая часть пектинов не переваривается и не всасывается организмом, а выводится из него вместе с вредными веществами. Пектины улучшают пищеварение, снижают процессы гниения в кишечнике и выводят ядовитые продукты обмена, образующиеся в самом организме; способствуют выработке в кишечнике витаминов группы В, особенно В12, жизнедеятельности и росту полезных микроорганизмов в кишечнике, выведению излишнего количества холестерина.
Пектин яблок задерживает размножение гриппозного вируса «А», уменьшает последствия ртутного и свинцового отравления, способствует выведению свинца из костной ткани. Пектин в относительно больших количествах содержится в овощах (0,4 - 0,6%), фруктах (от 0,4% в вишнях до 1% в яблоках, но особенно много в кожице - от 1,5% в яблочной до 30% в цитрусовой) и ягодах (от 0,6% в винограде до 1,2% в черной смородине), а также в землянике, клюкве, апельсинах, калине и др.
В промышленных масштабах пектин получают из свеклы, отжатых лимонов, яблок и других продуктов. Он широко используется в пищевой промышленности для производства джемов, зефира, мармелада, повидла.
Альгиновая кислота является природным ионообменником и обладает способностью селективно адсорбировать катионы тяжелых металлов и радиоизотопы. Применение альгиновой кислоты способствует предотвращению отложения радиоактивного стронция в организме человека и животных. Ионообменные свойства альгиновой кислоты зависят от соотношения уроновых кислот. Большее содержание L-гулуроновой кислоты обеспечивает большую адсорбционную способность.
В связи с этим ламинария имеет большое значение для получения пищевого сырья. Перспективным сырьем для производства альгината натрия являются также отходы первичной обработки таллома водоросли, в которых локализуется альгиновая кислота, обогащенная L-гулуроновой кислотой.
Лигнины представляют собой безуглеводные вещества клеточной оболочки, состоящие из полимеров ароматических спиртов. Лигнины в человеческом организме способны связывать соли желчной кислоты и другие органические вещества, а также замедлять или нарушать абсорбцию пищевых веществ в толстом кишечнике.
Камеди - гетерополисахариды, состоящие из остатков галактозы, маннозы, арабинозы, рамнозы, глюкороновой или галактуроновой кислоты. Наиболее часто встречаются на плодовых деревьях - вишне, абрикосе и др. Они состоят из гетерополисахаридов с обязательным участием уроновых кислот, карбонильные группы которых связаны с ионами Са2+, К+ и Мg2+. По растворимости в воде делятся на 3 группы: арабиновые, хорошо растворимые в воде (абрикосовая и аравийская камеди); бассориновые, плохо растворимые в воде, но сильно в ней набухающие (трагакантовая камедь), и церазиновые, плохо растворимые и плохо набухающие в воде (вишневая, сливовая камедь). Камеди возникают в результате истечения соков при повреждении растений. Они безвкусны или имеют слабый сладковатый вкус. Первоначально мягкие и вязкие, на воздухе они постепенно твердеют, превращаясь в аморфную массу разнообразной формы и величины. Реже камеди возникают на корнях, плодах, семенах.
Благодаря высокой эмульгирующей и обволакивающей способности камеди оказывают благоприятное воздействие на желудочно-кишечный тракт.
Глюкоманнан - представитель нейтральных камедей (полисахаридов, способных к набуханию). Нейтральные камеди используются в пищевой промышленности в качестве загустителей, а в диетотерапии - как источник неусвояемых пищевых волокон, увеличивающих объём пищи, усиливающих чувство сытости. Глюкоманнан получают из клубней конжака (Amoгрhophallus konjak) - растения сем. Ароидных, традиционно употребляемого в пищу жителями Японии.
Гуаровая камедь - гелеобразующая клетчатка из сока индийской акации - способна снижать уровень холестерина в крови, а также замедлять всасывание сахара из желудочно-кишечного тракта.
Демоноропс (Daemonorops drako) - камедь, получаемая из фруктов различных видов Daemonorops семейства Palmae. Применяется в качестве кровоостанавливающего и болеутоляющего средства.
Слизи - смеси полисахаридов - пентозанов и гексозанов, способные образовывать в воде густые слизистые растворы. Встречаются в семенах льна, подорожника, корнях алтея, клубнях ятрышника, цветках липы, листьях мать-и-мачехи. Слизи также находятся во внутреннем слое бобов, орехов и семян. В химическом отношении они мало отличаются от камедей, характеризуются преобладанием в своем составе пентозанов. Они хорошо и полностью растворимы в воде, при кислотном гидролизе расщепляются, образуя галактозу, ксилозу, арабинозу, рамнозу, маннозу, глюкозу и галактуроновую кислоту. Слизи оказывают благоприятное воздействие на желудочно-кишечный тракт, при раздражении верхних дыхательных путей, рефлекторно возникающем кашле, снижают раздражающее действие сопутствующих веществ. Много слизи содержится в овсяной, рисовой и перловой крупе, толокне, что позволяет их использовать при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Некоторые слизи оказывают послабляющее действие, снижают уровень холестерина в крови, уменьшают чувство голода. Они широко используются в пищевой промышленности при производстве сыра, супов, мороженого, приправ.
В водорослях содержатся полисахариды - карагенин, ламинарии и фуколдин. Являясь структурными или запасными полиозами водорослей, они присутствуют практически во всех водорослях, составляя иногда десятки процентов от их массы. Установлено, что те из них, которые содержат эфиросвязанную серную кислоту, удлиняют время свертывания крови и обладают антилипемическим эффектом, другие - способностью связывать избирательно радиоактивный стронций (это свойство особенно выражено у низкомолекулярных фракций альгиновой кислоты), предотвращая его всасывание и накопление в организме. Отдельные полисахариды (к- и λ-фракции карагенина и продукты их переработки) снижают секреторную деятельность желудочно-кишечного тракта, уменьшают протеолитическую функцию пепсина, предупреждая развитие пептических язв желудка и двенадцатиперстной кишки.
К пищевым волокнам относят пребиотики, избирательно стимулирующие рост и/или активность защитной микрофлоры кишечника человека и улучшающие тем самым его здоровье. Одним из пребиотиков является инулин - высокомолекулярный фруктозан. Это полисахарид, состоящий из 34 - 35 остатков фруктозы, связанных β-гликозидной связью. Является, как и крахмал, резервным углеводом, он растворим в воде, осаждается из водных растворов при добавлении спирта. Содержится в больших количествах в клубнях земляной груши и георгина, в корнях одуванчика, кок-сагыза и цикория, в артишоках, в корнях, листьях и стеблях каучуконосного растения гваюлы.
Инулин стимулирует рост и активность бифидо- и лактобактерий; повышает всасывание кальция в толстой кишке, тем самым снижая риск остеопороза; влияет на метаболизм липидов; снижает риск развития сахарного диабета; обладает антиканцерогенным действием; уменьшает риск атеросклеротических изменений в сердечно-сосудистой системе.
Таким образом, пищевые волокна - один из компонентов комплексной профилактики нарушений жирового обмена, атеросклероза, сахарного диабета, желчекаменной болезни. В последние годы появились данные, свидетельствующие о том, что недостаток пищевых волокон вызывает развитие мочекаменной болезни, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, подагры, кариеса и даже варикозного расширения вен.
Без сомнения, прав был в свое время известный немецкий химик, один из создателей агрохимии, иностранный член-корреспондент Петербургской академии Юстус Либих, который в знаменитых «Письмах о химии» (1861 г.) указывал, что «отделение отрубей от муки есть роскошь и для питания скорее вредно, нежели полезно». Прошло более столетия, и под это заключение подведена строгая научная основа.
Пищевые волокна влияют на функцию толстого кишечника. Они стимулируют перистальтику, усиливают выделение желчи. Пищевые волокна способны задерживать в кишечнике воду, что имеет особое значение в профилактике запоров, геморроя. Они способны адсорбировать продукты обмена микроорганизмов, желчные кислоты, соли тяжелых металлов, поступивших в кишечник. Это одно из важнейших свойств пищевых волокон, особенно пектиновых веществ, способствующие профилактике рака кишечника, уменьшению интоксикации организма как собственными ядами кишечника (индол, скатол, аммиак), так и поступившими извне.
В то же время избыточное потребление пищевых волокон скорее вредно, чем полезно. Оно может привести к неполному перевариванию пищи, нарушению всасывания в кишечнике макро- и микроэлементов, а также жирорастворимых витаминов. Чрезмерное потребление пищевых волокон вызывает поносы, дискомфорт от избыточного образования газов в кишечнике, боли в животе.
В пищевом рационе до 70-75% углеводов должно приходится на долю крахмала, около 10% - на долю пищевых волокон и 15-20% - на долю простых сахаров. Нарушение физиологической потребности в углеводах оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека.
. Плодово-ягодные культуры
Плодово-ягодные культуры выращивают с целью получения плодов и ягод, богатых сахарами, органическими кислотами, пектиновыми и минеральными веществами, витаминами и другими полезными химическими соединениями, определяющими питательную и биологическую ценность плодово-ягодной продукции. Накопление ценных для человека органических веществ происходит в паренхимных тканях плодов, образующих плодовую мякоть, а в семенах откладываются запасные вещества, необходимые для образования проростков. Семена и плодовые оболочки в питательном отношении не представляют ценности, поэтому в пищу и для переработки не используются. Плоды и ягоды представляют собой сочные растительные продукты, в которых повышено содержание воды, а сухое вещество составляет 10-20 %.
Плодовая мякоть образуется в результате разрастания околоплодника под воздействием фитогормонов, поступающих из семенных тканей, где происходит их синтез. Клетки околоплодника начинают усиленно делиться, вызывая интенсивный рост плодов. В дальнейшем происходит формирование зародыша и эндосперма, которое сопровождается значительными изменениями биохимических процессов во всех тканях плодов. В этот период, хотя рост плодов за счёт образования новых клеток и замедляется, продолжается интенсивное увеличение их массы вследствие усиления биосинтетических процессов и накопления сухого вещества, в связи с чем ранняя уборка плодов приводит к недобору урожая и ухудшению его качества.
Наиболее высокая активность биосинтетических процессов в созревающих плодах наблюдается в период максимальной активизации дыхания, которое называют климактерическим подъёмом дыхания. После прохождения климактерической фазы созревания начинается уже период старения плодов. В процессе созревания плодов происходит синтез веществ, необходимых для формирования полноценных в биологическом отношении репродуктивных органов, - специфических белков, липидов, различных веществ, обусловливающих вкус и аромат плодов, структурных элементов покровных тканей, витаминов и некоторых других веществ.
Важную роль в процессах созревания плодов играют фитогормоны, и особенно этилен, образующийся в тканях околоплодника. На первых этапах созревания плодов и ягод действие этилена подавляется ауксином, в дальнейшем после завершения формирования семенных тканей концентрация ауксина снижается и усиливается синтез этилена. Под влиянием этилена повышается дыхание и проницаемость клеточных мембран, а также ускоряются превращения запасных веществ, которые вначале подвергаются окислению, а на завершающих этапах созревания плодов - декарбоксилированию.
. Динамика углеводов
На ранних стадиях образования плодов и ягод в них много синтезируется структурных углеводов - пектиновых веществ, гемицеллюлоз, клетчатки, а у некоторых культур образуется крахмал. При переходе плодово-ягодных культур к стадии созревания плодов в них активизируются процессы превращения полисахаридов в сахара (слайды …), причём состав этой фракции определяется спецификой обмена веществ данной культуры. В ягодах очень мало синтезируется сахарозы и фракция сахаров в них представлена в основном глюкозой и фруктозой. В других плодах, кроме глюкозы и фруктозы, образуется много сахарозы. Из моносахаридов в семечковых плодах обычно преобладает фруктоза, а в косточковых - глюкоза.
Общее количество сахаров в плодах и ягодах в среднем составляет 6-12% сырой массы, в лимоне - 1-3%, персиках, хурме некоторых сортах яблок - 12-20%, а в винограде - до 26%. Накопление в плодах углеводов зависит от сроков вегетации растений, вследствие чего поздние сорта характеризуются более высоким содержанием сахара. В некоторых плодах и ягодах накапливаются восстановленные производные моносахаридов - спирты, например, в рябине - сорбит, в ананасах и оливках - маннит.
У ряда плодовых культур на первых этапах формирования плодов синтезируется довольно много крахмала (бананы, яблоки, груши), который на последующих этапах созревания превращается в сахара и другие углеводы, что очень хорошо видно из данных, представленных на слайдах … и …. При хранении плодов увеличение концентрации сахаров происходит также в результате распада сахарозы, а также частичного гидролиза пектиновых веществ, гемицеллюлоз и даже целлюлозы.
В косточковых плодах при созревании снижается концентрация пектиновых веществ, однако это происходит не в результате их распада, а вследствие усиления синтеза сахаров и органических кислот.
В семечковых плодах в процессе созревания довольно активно происходит превращение протопектинов в пектины. В зрелых плодах и ягодах содержание пектиновых веществ колеблется в пределах 0.3-1.5% сырой массы и они способны образовывать желе. При созревании плодов и ягод снижается содержание клетчатки (в 2-3 раза) и гемицеллюлоз, в связи с чем они приобретают мягкую консистенцию. В зрелых плодах содержится 0,3-1% клетчатки, в землянике и айве - 1-1,7 %, особенно много в шиповнике - до 20 %. Массовая доля гемицеллюлоз в плодах и ягодах может составлять до 4-8 %.
. Питание-система удобрений плодовых и ягодных культур
Основными плодовыми культурами являются: семечковые (яблоня, груша, айва), косточковые (слива, вишня, алыча, черешня и др.) и ягодные (земляника, смородина, крыжовник, малина и др.). Садоводство - высокоинтенсивная отрасль, требующая значительных капитальных затрат при закладке плантаций и уходе за ними. Поэтому рентабельность садоводства зависит от правильной разработки и применения рациональной системы удобрения.
Отличительная особенность плодовых и ягодных культур - их длительное возделывание на одном месте - от 3 до нескольких десятков лет. При соответствующем подборе сортов и хорошем уходе они могут плодоносить ежегодно.
Питание многолетних растений имеет специфические особенности, которые необходимо учитывать при применении удобрений. На протяжении одного вегетационного периода плодовые культуры потребляют разное количество питательных элементов. Максимум потребления отмечается дважды: весной (до и во время распускания почек, цветение и образование листового аппарата) и осенью (накопление запасных питательных элементов и второй волны роста корней: конец сентября - начало октября). Весной вначале больше потребляется калия, чем азота, осенью - азота. Фосфор используется на протяжении всей вегетации, первый максимум его потребления приходится на конец мая - начало июня, второй - на август. Косточковые культуры более требовательны к уровню питания, чем семечковые (яблоня и груша). Плодоносящие деревья из основных элементов усваивают больше всего калия, меньше азота и еще меньше фосфора. В среднем для яблони отношение NPK для создания единицы биомассы составляет 1,95: 1: 2,53. Отчуждение питательных элементов в плодовых насаждениях происходит при обрезке ветвей, снятии плодов, опадании листьев. Своевременная уборка, умеренное азотное питание при достаточной обеспеченности фосфором и калием способствует закладке плодовых почек и уменьшает периодичность плодоношения.
Корневая система у плодовых культур представляет разветвленную сеть крупных и мелких корней, пронизывающих почву во всех направлениях. Вертикальные корни яблони на высокорослых подвоях углубляются в почву на 4 - 8 м, вишни на 2 - 3 м. Диаметр круга, занятого корнями, в 1,5 - 2 раза больше диаметра кроны. Однако плотность корней в пределах проекции кроны в 3 - 4 раза больше, чем за ее пределами. Корни черной смородины залегают преимущественно в верхних (до 60 см) слоях, и лишь небольшая часть их уходит на глубину 1,5 м. В почвенном слое до 10 см у смородины находится до половины корней. Черная смородина требовательна к уровню питания. Из трех основных элементов питания она больше потребляет азота, меньше калия и еще меньше фосфора. Однако из всех ягодных культур смородина наиболее отзывчивая на внесение фосфора. Интенсивнее всего азот усваивается, когда растения выходят из состояния покоя и во время распускания почек. Максимальное потребление фосфора и калия приходится на период распускания почек и цветения.
У крыжовника основная масса корней залегает неглубоко: на глубине 5 - 40 см. Крыжовник более требователен к уровню калийного питания, чем черная смородина. При выращивании крыжовника на легких почвах может ощущаться недостаток магния, это устраняется внесением доломитовой муки (на кислых почвах) или других магнийсодержащих удобрений. Крыжовник чувствителен к хлору и под него лучше вносить бесхлорные калийные удобрения.
Малина требовательна к плодородию почвы и минеральному питанию. Она имеет мочковатую корневую систему. Основная масса корней у нее залегает в верхних слоях почвы - на глубине 10 - 30 см. Малина отличается высоким выносом питательных элементов, что объясняется образованием множества новых побегов и ежегодным отмиранием не менее половины надземной массы. Она требовательна к уровню фосфорного питания. Наиболее интенсивно фосфор и калий потребляются малиной в период цветения и завязывания ягод, позже усвоение этих элементов заметно снижается, тогда как потребление азота продолжается и после сбора ягод. У земляники основная масса корней располагается в верхних слоях почвы. Корневая система у нее мочковатая, разветвленная с длинными корневыми волосками. В потреблении питательных элементов у земляники выделяются два критических периода: весной, когда происходит дифференциация и закладка цветочных почек, и осенью, в конце вегетации, когда закладываются рожки, плодовые почки и растут корни. В этот период земляника должна быть хорошо обеспечена питательными элементами и особенно азотом и фосфором. По отношению к кислотности плодовые деревья можно разделить на две группы: слива, вишня, черешня и абрикос, для которых необходима нейтральная реакция (рН 6,5 - 7,0) и яблоня и груша, которые хорошо растут на слабокислых почвах и близких к нейтральным (рН 6,0 - 6,5). Ягодные культуры можно разделить на три группы: не переносящие кислых почв и хорошо отзывающиеся на известкование (черная смородина, оптимум рН 6,0 - 6,5); растения, хорошо растущие на слабокислых почвах (земляника, оптимум рН 5,5 - 6,0); растения, не переносящие избыток кальция и требующие известкования только сильно- и среднекислых почв (малина, рН 5,5 - 6,0 и крыжовник, рН 5 - 6).
Предпосадочное окультуривание почвы и внесение удобрений при посадке сада. Для закладки садов требуются повышенные участки с выровненным рельефом и низким уровнем грунтовых вод с лессовидными или песчанисто-пылеватыми суглинками мощностью 2 м, подстилаемыми на глубине 0,9 - 1 м водопроницаемым грунтом моренного происхождения во вторичном залегании, а также связные супеси мощные или подстилаемые легким слоистым грунтом и водопроницаемым суглинком. Если почва на глубине 50 - 80 см сменяется песком или несортированной мореной, то она для промышленного сада не пригодна. Сады следует закладывать на окультуренных почвах. На недостаточно окультуренных почвах проводят сплошное и местное окультуривание.
Окультуривание почвы предполагает известкование, внесение органических удобрений, посев многолетних трав и сидеральных культур. Прежде всего на участок вносят 80 - 100 т/га органических, 90 - 100 кг/га фосфорных и 100 - 120 кг/га д.в. калийных удобрений. Дозы извести рассчитывают на пахотный горизонт. Лучше две трети дозы извести запахать, а остальное заделать в верхний слой почвы. Затем участок засевают многолетними бобовыми травами или бобово-злаковыми травосмесями. В год закладки сада зеленую массу последнего укоса запахивают в основную обработку почвы. При ускоренной закладке садов без предварительного окультуривания почвы удобрения вносят только при посадке в траншеи или посадочные ямы, а почву в междурядьях окультуривают в последующие годы.
При средней обеспеченности почв под яблоню и грушу вносят по 40 г д.в. фосфора и калия, при низкой - по 60 г. Дозы фосфорных и калийных удобрений под сливу и вишню, вследствие меньшего размера посадочных ям по сравнению с семечковыми, снижают в два раза. Для ягодных кустарников (смородины, крыжовника) в посадочную яму вносят 20 - 30 г фосфора и 10 - 15 г калия. Дозы дифференцируют в зависимости от содержания этих элементов в почвах. Для засыпки ям используют верхний перегнойный слой почвы, почву подпахотных горизонтов разбрасывают в междурядьях. Органические удобрения равномерно перемешивают со всей почвой, используемой для засыпки ям. Две трети фосфорных и калийных удобрений высыпают на дно ямы и перекапывают, а остальные перемешивают с почвой, которой засыпается нижняя половина ямы. Каждый саженец плодовых культур поливают 20 - 30 л воды, а затем приствольные круги мульчируют торфом, компостом или перегноем.
Удобрение молодого и плодоносящего сада. В первые 2 - 3 года после закладки сада, пока растения не разрослись, составляют две системы удобрения: одну - для молодых саженцев, а вторую - для картофеля, овощей, которые размещают в междурядьях. Система удобрения междурядных культур должна быть направлена на повышение плодородия почвы.
Хорошая посадочная заправка удобрениями гарантирует рост деревьев 2 - 3 года. Если рост замедляется, весной поверхностно под первое рыхление вносят азотные удобрения в дозе 4 - 5 г азота на 1 м2 приствольного круга и заделывают их на глубину 10 - 12 см.
До четырехлетнего возраста приствольный круг (диаметр 2,0 - 2,5 м) примерно в два раза шире кроны, а у 4 - 6 летнего дерева (диаметр 2,5 - 3,0 м) - в полтора раза.
Начиная с 3 - 4-го года жизни в молодом саду на почвах повышенного и среднего уровня плодородия в приствольные круги раз в 2 - 3 года вносят навоз или компост из расчета 6 - 8 кг на 1 м2, или 25 - 30 кг на 3 - 4-летнее дерево и 40 - 50 кг на одно 7 - 8-летнее.
Средние дозы азотных и калийных удобрений - 9 г, фосфорных - 6 г д.в. на 1 м2. На почвах с низким содержанием подвижных форм фосфора и калия дозы этих удобрений увеличивают в 1,5 раза, а с высоким - уменьшают. Фосфорные и калийные удобрения (суперфосфат, хлористый калий и др.) лучше вносить осенью и заделывать около ствола на глубину 10 - 15 см и на периферии кроны на 18 - 20 см. Если удобрения не вносились осенью, это можно сделать весной. Дробное внесение азотных удобрений (две трети весной в фазе интенсивного роста корней и побегов и одна треть в середине лета) повышает их эффективность.
С началом плодоношения увеличивается вынос питательных элементов из сада. Если первые 4 - 5 лет после посадки саженцев в питании всех плодовых культур преобладает азот, то позднее яблони и груши выносят больше калия. Поэтому дозы калия под семечковые увеличивают. В период массового плодоношения междурядные культуры лучше не выращивать. Система содержания почвы в плодоносящем саду может быть паровой, паро-сидеральной и газонной (дерново-перегнойной). В Беларуси чаще используется паровая система.
На почвах с низким содержанием фосфора и калия поправочный коэффициент к средней дозе равен 1,3, с повышенным содержанием - 0,75, высоким - 0,5 и очень высоким - 0,25.
Фосфорные и калийные удобрения дают высокий эффект при внесении их в период покоя (с октября до начала вегетации). В приствольных кругах удобрения лучше заделывать на глубину 10 - 15 см, а в междурядьях - до 20 см. особенно осторожно обрабатывают почву под яблонями на слаборослых подвоях, корневая система которых расположена поверхностно.
Наилучшие результаты дает дробное внесение азотных удобрений: 40% от общей дозы рано весной, 30 - после цветения и 30% - осенью. Как показали многочисленные исследования, дозы азота свыше 120 кг/га себя не оправдывают. Лучшим азотным удобрением является мочевина, фосфорным - двойной суперфосфат, аммонизированный суперфосфат, аммофос, из калийных может применяться хлористый калий и другие формы.
Очень важно обеспечить плодовое дерево питательными элементами во время второй волны активного роста корней (конец сентября - начало октября), когда накапливаются резервные питательные вещества, от чего зависит морозоустойчивость, рост и урожайность растений в следующем году. Удобрения, внесенные осенью, используются деревьями до наступления зимы. Поэтому в последнее время рекомендуется вносить примерно 30% дозы азота осенью после уборки урожая.
Для оптимизации минерального питания плодовых культур проводят некорневые подкормки макро- и микроэлементами. Обработка раствором мочевины эффективная, когда ожидается очень высокий урожай и закладка цветочных почек из-за нехватки азота находится под угрозой. Опрыскивание проводят спустя 8 - 10 дней после цветения. Для яблони используют 0,4 - 0,5% раствор мочевины, для груши - вдвое слабее, сливы - 0,6 - 0,8% и вишни - 0,4 -0,8%.
При слабом поражении яблони розеточностью из-за недостатка цинка эффективны двух-трехкратные некорневые подкормки 0,3 - 0,5 % раствором сульфата цинка.
При низком содержании в почве водорастворимого бора (менее 0,1 мг/кг) уменьшается завязывание плодов, появляется опробкование. Это можно устранить некорневыми подкормками 0,05% раствором борной кислоты. Расход раствора 800 л/га. Некорневые подкормки плодовых культур совмещают с обработкой против вредителей и болезней.
Удобрение ягодных культур. Землянику возделывают в специальных севооборотах. Это свето- и влаголюбивое растение. Высокие урожаи земляника дает на плодородных хорошо окультуренных почвах, содержащих не менее 150 мг/кг подвижного фосфора и калия. Поэтому перед посадкой проводят глубокую обработку почвы, вносят 70 - 80 т/га полуперепревшего навоза, перегноя или хорошо вызревшего компоста. Их заделывают не позднее 7 - 10 дней до посадки. Посадку земляники можно проводить в течение всего вегетационного периода, но не позднее 20 - 25 августа.
Фосфорные и калийные удобрения можно внести в запас на три года вместе с органическими удобрениями, но можно применять и ежегодно. В первом случае средние дозы фосфора и калия по 100 - 120 кг/га, во втором - по 40 - 50 кг/га.
При хорошей заправке почвы органическими и минеральными удобрениями на плантациях первого и второго года жизни вносят 30 - 40 кг/га азота. На второй год после сбора ягод проводят подкормку (N30Р40К90), на третий и последующий годы рано весной вносят 20 - 40 кг/га азота, а после сбора ягод и скашивания листьев - 40 кг/га фосфора и 40 - 50 кг/га калия.
Эффективна в начале роста подкормка раствором микроэлементов и мочевины (по 0,02 % перманганата калия, борной кислоты и молибденовокислого аммония и 0,2% мочевины). Повышает урожай земляники на 15 - 20% и двукратная обработка растений - в начале цветения и во время роста завязи - 0,01 - 0,02 % раствором сернокислого цинка.
На хорошо заправленных почвах черная смородина и крыжовник несколько лет не нуждаются в фосфорных и калийных удобрениях и можно ограничится внесением азотных удобрений до распускания почек в дозе 60 кг/га. При низкой обеспеченности почвы фосфором и калием средние дозы удобрений увеличивают на 25%, при повышенной - наполовину снижают. В год внесения органических удобрений (их вносят раз в два года) минеральные удобрения не применяют.
Малина очень отзывчива на внесение органических и минеральных удобрений. При хорошей предпосадочной заправке почвы в первые два - три года малину можно не удобрять. Только при слабом росте растений в первый и второй год весной их подкармливают азотом 60 кг/га. В дальнейшем в период полного плодоношения вносят 90 кг азота, 60 - 90 кг фосфора и 90 - 120 кг/га калия. Более высокие дозы фосфора и калия применяют на слабообеспеченных почвах, а низкие - с повышенным содержанием этих элементов.
Удобрения саженцев в плодовом питомнике. В системе мероприятий, направленных на повышение выхода качественного посадочного материала, важное значение имеет обеспечение растений питательными элементами.
Плодовый питомник состоит из отделения маточных насаждений (маточно-подвойный сад, обеспечивающий питомник черенками для прививки подвоев, семенами для выращивания подвоев и маточный участок вегетативно размножаемых подвоев), отделения размножения подвоев (школка сеянцев) и отделения выращивания (формирования) привитых и корнеспособных саженцев.
На одном месте выращивать сеянцы и саженцы несколько лет подряд не рекомендуется, поэтому позволяется возвращать растения на прежнее место через несколько лет.
Саженцы плодовых культур отличаются высоким выносом питательных элементов и предъявляют повышенные требования к плодородию почвы и ее водно-физическим свойствам.
плод ягода углевод удобрение
Заключение
Таким образом, плоды и ягоды имеют большое значение в жизни человека. Они содержат углеводы, ценные органические кислоты, белки, жиры, минеральные соли, ароматические, пектиновые и биологически активные вещества, фитонциды. Плоды используют в медицине. Лечебными свойствами обладают и ягоды.
Едят плоды и ягоды в сыром и переработанном виде, они являются важным сырьем для пищевой промышленности.
Особенно большое значение придается плодам и ягодам в лечебно-диетическом питании.
Плоды, ягоды и продукты их переработки оказывают благотворное влияние на организм. Они повышают его сопротивляемость к инфекциям и вредным воздействиям внешней среды, препятствуют отложению извести и мочевой кислоты, способствуют выведению ядовитых веществ, улучшают работу органов пищеварения, дыхания и сердечно-сосудистой системы.
Сахара, содержащиеся в плодах и ягодах, состоят преимущественно из моносахаридов - фруктозы и глюкозы. Они очень хорошо усваиваются, не оказывают вредного влияния и в противоположность сахарозе имеют разностороннее применение в лечебном питании при различных заболеваниях.
Употреблять продукты, содержащие ограниченное количество сахарозы, предпочтительно в пожилом возрасте, при атеросклерозе, сахарном диабете и некоторых других болезнях. Органические кислоты плодов и ягод (лимонная, яблочная, винная и др.) играют серьезную роль в физиологических процессах, протекающих в организме.
Плоды и ягоды богаты разнообразными витаминами. Важным источником витаминов для населения северных районов являются местные ягоды, зачастую не уступающие по вкусовым и питательным свойствам ягодам из других районов.
1.Новиков Н.Н., Биохимия растений. - М.: «КолосС», 2012. 679 с.
2.Плешков Б.П., Биохимия сельскохозяйственных растений. - М.: «Агропромиздат», 1987. - 494 с.
3.Дерюгин И.П., Кулюкин А.Н. Питание и удобрение овощных и плодовых культур. - М.: Издательство МСХА, 1998. - 327 с.