UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI TIMIŞOARA FACULTATEA DE HORTICULTURĂ ŞI SILVICULTURĂ Ing. CRISTINA ELENA TOŢA REZUMAT TEZĂ DE DOCTORAT CERCETĂRI PRIVIND INFLUENŢA UNOR SUBSTANŢE BIOACTIVE NATURALE ASUPRA PRODUCŢIEI ŞI CALITĂŢII LA TOMATELE CULTIVATE ÎN SERĂ CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC Prof. univ. dr. VIOREL BERAR TIMIŞOARA 2011
CUPRINS PARTEA I STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR PRIVIND CULTURA TOMATELOR ÎN SERE ŞI UTILIZAREA UNOR SUBSTANŢE BIOACTIVE PENTRU STIMULAREA ACTIVITĂŢII BIOLOGICE.. 7 CAPITOLUL I IMPORTANŢA, ORIGINEA, RĂSPÂNDIREA ŞI SISTEMATICA TOMATELOR.... 8 1.1. IMPORTANŢA CULTURII TOMATELOR... 8 1.2. ORIGINEA ŞI RĂSPÂNDIREA TOMATELOR... 10 1.3. SISTEMATICA TOMATELOR... 13 CAPITOLUL II CARACTERE BOTANICE ŞI PARTICULARITĂŢILE ECOFIZIOLOGICE ALE TOMATELOR... 15 2.1. CARACTERISTICILE BOTANICE ALE TOMATELOR... 15 2.1.1. Rădăcina... 15 2.1.2. Tulpina..... 15 2.1.3. Frunza... 16 2.1.4. Inflorescenţa şi floarea..... 17 2.1.5. Fructul şi sămânţa..... 17 2.2. PARTICULARITĂŢI ECOLOGICE ŞI FIZIOLOGICE ALE TOMATELOR.. 19 2.2.1. Relaţiile tomatelor cu temperatura... 19 2.2.2. Relaţiile tomatelor cu lumina... 20 2.2.3. Relaţiile tomatelor cu umiditatea... 21 2.2.4. Relaţiile tomatelor cu aerul şi alte gaze... 22 2.2.5. Relaţiile tomatelor cu nutritia minerală... 23 CAPITOLUL III TEHNOLOGIA DE CULTURĂ A TOMATELOR ÎN SERĂ... 25 CAPITOLUL IV STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR PRIVIND UTILIZAREA UNOR SUBSTANŢE BIOACTIVE PENTRU STIMULAREA ACTIVITĂŢII BIOLOGICE...... 35 4.1. AUXINE...... 35 4.1.1. Acţiunea fiziologică a auxinelor...... 36 4.2. GIBERELINELE...... 37 4.2.1. Acţiunea fiziologică a giberelinelor...... 37 4.3. CITOCHININE...... 38 4.3.1. Acţiunea fiziologică a citochininelor...... 39 4.4. ETILENA...... 39 4.4.1. Acţiunea fiziologică a etilenei...... 40 4.5. UTILIZAREA FITOHORMONILOR ÎN CULTURA DE TOMATE..... 40 PARTEA A II A REZULTATELE CERCETĂRILOR ŞTIINŢIFICE PROPRII... 43 CAPITOLUL V OBIECTIVELE, MATERIALUL BIOLOGIC, FERTILIZANŢII UTILIZAŢI ÎN EXPERIENŢĂ ŞI METODOLOGIA DE LUCRU... 44 5.1. BIECTIVELE CERCETĂRII.... 44 5.2. MATERIALUL BIOLOGIC UTILIZAT ÎN EXPERIMENTĂRI... 45 2
5.3. FERTILIZANŢII UTILIZAŢI ÎN EXPERIENŢĂ... 49 5.4. METODOLOGIA DE LUCRU UTILIZATĂ ÎN CERCETĂRI... 55 CAPITOLUL VI REZULTATE EXPERIMENTALE PRIVIND EFECTUL UNOR FERTILIZANŢI ASUPRA PRODUCŢIEI DE FRUCTE LA TOMATE 66 6.1. REZULTATE PRIVIND EFECTUL UNOR FERTILIZANŢI ASUPRA PRODUCŢIEI DE FRUCTE ÎN ANUL 2008... 67 6.1.1. Greutatea medie a fructelor pe plantă... 67 6.1.2. Numărul de fructe pe plantă... 74 6.1.3. Producţia de fructe pe plantă... 80 6.1.4. Producţia de fructe la unitatea de suprafaţă... 87 6.2. REZULTATE PRIVIND EFECTUL UNOR FERTILIZANŢI ASUPRA PRODUCŢIEI DE FRUCTE ÎN ANUL 2009... 93 6.2.1. Greutatea fructelor pe plantă... 93 6.2.2. Numărul de fructe pe plantă... 19 6.2.3. Producţia de fructe pe plantă... 105 6.2.4. Producţia de fructe la unitatea de suprafaţă... 111 6.3. SINTEZA REZULTATELOR EXPERIMENTALE PRIVITOR LA UNELE CARACTERE DE PRODUCŢIE ŞI LA PRODUCŢIA DE TOMATE (2008-2009).. 117 6.3.1. Greutatea fructelor pe plantă... 117 6.3.2. Numărul de fructe pe plantă... 124 6.3.3. Producţia de fructe pe plantă... 130 6.3.4. Producţia de fructe la unitatea de suprafaţă... 137 CAPITOLUL VII REZULTATE EXPERIMENTALE PRIVIND EFECTUL UNOR FERTILIZANŢI ASUPRA CALITĂŢII PRODUCŢIEI DE TOMATE CULTIVATE ÎN SERE... 144 7.1 DETERMINAREA ACTIVITĂŢII ANTIOXIDANTE A EXTRACTELOR DE TOMATE... 144 7.2. DETERMINAREA VITAMINEI C... 151 7.3. DETERMINAREA CAROTENOIDELOR... 160 7.4. DETERMINAREA LICOPENULUI... 165 7.5. DETERMINAREA ACIDITĂŢII TITRABILE... 169 7.6. DETERMINAREA SUBSTANŢEI USCATE... 172 7.7. DETERMINAREA COMPUŞILOR AROMATIZANŢI... 175 7.8. ANALIZA PRINCIPALELOR COMPONENTE CE DETERMINĂ VALOAREA NUTRITIVĂ A FRUCTELOR DE TOMATE... 187 CAPITOLUL VIII CONCLUZII ŞI RECOMANDĂRI 191 BIBLIOGRAFIE.... 196 ANEXE.... 206 REZUMAT... 256 3
REZUMAT Producerea tomatelor este o activitate economică şi alimentară de mare importanţă, care la ora actuală permite obţinerea de profituri, în special, în cazul aplicării tehnologiilor performante. În România suprafeţele cele mai mari cultivate cu tomate sunt concentrate în partea de sud, sud-vest şi sud-est, în preajma marilor oraşe, centre industriale şi în zona fabricilor de conserve, unde s-au organizat ferme şi asociaţii specializate în cultivarea tomatelor. Ponderea cea mai mare o au în ordine descrescătoare judeţele: Dolj, Galaţi, Ilfov, Constanţa, Teleorman, Bihor, Arad, Călăraşi, Timiş şi Brăila. Valoarea energetică a fructelor este mai redusă comparativ cu alte alimente şi chiar cu alte legume (90-150 calorii/100 g s.p.). Pe lângă importanţa economică şi proprietăţile lor nutritive, tomatele au şi o importantă valoare terapeutică, de care trebuie să profităm mai cu seamă în sezonul cald. Potasiul, vitaminele C si E, licopenul, betacarotenul, folaţii şi fibrele alimentare care se găsesc în roşii sunt un adevărat izvor de sănătate. La 100 de grame produs proaspăt fructele conţin 250 mg potasiu, 17 mg vitamina C, 1 mg vitamina E, 700 µgr betacaroten si 16 µgr folaţi. Prin compoziţia lor chimică, datorită excesului de baze, tomatele acţionează ca alcalinizanţi, având rol catalizator important pentru organismul omenesc. Se recomandă bolnavilor de scorbut, în afecţiunile vasculare, constipaţii, stimularea secreţiei gastrice, artrită, gută, acnee, cosmetică precum şi în prevenirea şi tratarea cancerului de prostată, cancerului mamar, cancerului de plămâni, afecţiunilor cardiace prin acţiunea anticancerigenă a licopenului. Mai multe studii au arătat că licopenul, principalul constituent al tomatelor, este un important antioxidant care poate reduce riscul apariţiei cancerului de prostată şi poate preveni cancerul de esofag sau colon. În prezenta teză de doctorat sunt expuse rezultate obţinute în experienţă privind cultura de tomate în seră utilizând fertilizanţi ce au fost administraţi foliar sub formă de soluţie. Cercetările s-au efectuat pe parcursul a 2 ani (2007-2009) în serele Bazei Didactice a U.S.A.M.V.B. Timişoara, urmărind obţinerea unor rezultate ştiinţifice pentru stabilirea influenţei unor substanţe bioactive asupra calităţii şi cantităţii producţiei de fructe la hibrizii experimentaţi. Cercetările noastre îşi propun mai multe obiective şi anume: -determinarea efectului fertilizărilor foliare asupra creşterii şi fructificării plantelor de tomate; -influenţa nivelului de fertilizare asupra cantităţii şi calităţii producţiei, la cultura de tomate in seră; 4
-stabilirea nivelului optim de fertilizare în realizarea de producţii superioare din punct de vedere cantitativ şi calitativ; -determinarea calităţii producţiei prin efectuarea unor determinări în laborator sub aspectul conţinutului în: substanţă uscată,vitamina C, caroten, licopen precum şi determinări în ceea ce priveşte activitatea antioxidantă a fructelor de tomate. Materialul biologic utilizat în experimentări a fost reprezentat de patru hibrizi de tomate de seră cu creştere nedeterminată de o calitate superioară oferiţi de firma olandeză Rijk Zwaan, aceștia au fost: Abellus F 1 RZ, Birdie F 1 RZ, Katerina F 1 RZ şi Petula F 1 RZ. Fertilizanţii utilizaţi în experienţă au fost administraţi foliar sub, formă de soluţie prin pulverizări fine pe întreaga plantă. Cei şapte fertilizanţi au fost: Bioplasma, Bionat 2, Bionex, Elstim, Elrom, Fosfertil şi Cropmax. Din punct de vedere tehnologic, culturile experimentale au fost realizate pe baza tehnologiei generale de cultură a legumelor în sistem forţat. Experimentările s-au desfăşurat în modulul de seră de tip Gothic a disciplinei de Legumicultură, suprafaţa utilă a unei travei fiind de 360 m 2. Pregătirea spaţiului de cultură pentru amplasarea culturii experimentale s-a realizat prin efectuarea următoarelor lucrări: -defrişarea şi desfinţarea culturii anterioare, anticipate de salată; -realizarea lucrărilor de cartare fitosanitară şi monitorizarea potenţialelor focare de boli şi dăunători; -fertilizarea terenul cu 100 t/ha gunoi de grajd, asigurând-se 20% din nivelul de fertilizării programate pentru producţia scontată şi încorporarea acestora prin realizarea lucrării de mobilizare a solului; Producerea răsadului s-a realizat prin semănat des în lădiţe cu amestec nutritiv (07.01.2008 respectiv 12.11.2008), iar după 8-10 zile de la răsărire s-a efectuat lucrarea de repicat în ghivece cu amestec nutritiv şi diametrul de 10 cm. Lucrările de îngrijire aplicate răsadurilor au constau în: dirijarea temperaturii în funcţie de luminozitate, aceasta fiind cuprinsă între 20 şi 22 C în zilele senine şi 16-18 C în cele noroase, iar noaptea 14-16 C; rărirea ghivecelor la 20 de zile de la repicat; fertilizarea cu produse de fertilizare aplicate foliar; asigurarea umidităţii, aerisirea periodică şi aplicarea unui tratament cu Cycogan în concetraţie de 0,1%, când plantele au avut 3-4 frunze adevărate. Plantarea răsadurilor s-a realizat în 13.03.2008 respectiv 02.02.2009, utilizând la înfiinţarea culturilor experimentale răsad cu vârsta de 65-70 zile. Lucrările de îngrijire aplicate culturilor experimentale de tomate în seră s-au concretizate în dirijarea factorilor de vegetaţie, lucrări aplicate la plante şi sol, aplicarea foliară a fertilizanţilor, respectiv combaterea bolilor şi dăunătorilor. 5
Datele experimentale au fost prelucrate pe baza metodelor statistice curente, iar cele de producţie s-au calculat şi interpretat pe baza analizei varianţei. Prelucrarea datelor experimentale de producţie s-a făcut conform modelului de experienţă monofactorială, folosind analiza varianţei. Tomatele s-au analizat din punct de vedere al activităţii antioxidante cu ajutorul unui spectrofotometru UV-VIS Perkin Elmer, iar datele obţinute au fost prelucrate cu ajutorul programului UV-VIS Lambda 25, versiunea 2.85.04. În cuva pentru probă s-au introdus 2 ml EtOH 96% şi 0,5 ml extract, apoi 0,5 ml DPPH 1 mm şi s-a început înregistrarea. Identificarea şi cuantificarea vitaminei C din tomatele studiate s-a realizat prin cromatografie de lichide de înaltă presiune cu fază inversă, RP-HPLC. Separarea şi dozarea carotenului s-a realizat prin metoda spectrofotometrică, ce presupune extracţia pigmenţilor liposolubili, cromatografierea acestora pentru îndepărtarea clorofilelor şi hidroxicarotenilor, apoi determinarea spectrofotometrică a carotenilor exprimaţi ca β-caroten. Licopenul din probele de tomate este extras în solvenţi organici şi determinat spectofotometric la lungimile de undă 472 şi 502nm. Pentru determinarea acidităţii tritrabile am utilizat un pahar care se tarează şi în care se adaugă 10,00g de probă bine amestecată peste care se adaugă apoximativ 100 ml apă distilată şi un ml de soluţie de fenolftaleină. Pentru titrarea probei se foloseşte o soluţie de NaOH de 0,3125N până la culoare uşor roz. Determinarea substanţei uscate a probele de tomate s-a realizat cu ajutorul unei termobalanţe, cu program de temperatură de la 50ºC până la 250ºC (cu încălzire de 1ºC/min). Determinarea compuşulor aromatizanţi s-a relizat cu un sistem de analiză gaz cromatografică cuplată cu un sistem de detecţie de spectrometrie de masă. Pentru analiza componentelor principale s-au utilizat ca date de intrare valorile mărimilor determinate pentru extractele de tomate şi s-a relizat cu ajutorul programului Unsrambler. Rezultatele obţinute în cercetările noastre, sunt prezentate în capitolele VI şi VII. În capitolul VI sunt prezentate componentele de producţie cele mai importante, ţinând cont de rezultatele de referinţă menţionate în literatura de specialitate, în care producţia poate fi apreciată mai ales prin componentele sale principale: număr de plante/unitatea de suprafaţă; număr de fructe/plantă; greutatea fructului respectiv greutatea fructelor/plantă. În capitolul VII sunt prezentate rezultatele experimentale cu privire la calitatea producţiei de tomate obţinută în seră în urma administrării de fertilizanţi. Analizând rezultatele experimentale obţinute în anul 2008 cu privire la influenţa substanţelor bioactive asupra unor caractere cantitative de producţie putem concluziona următoarele: prin compararea hibrizilor experimentaţi sub aspectul greutăţii medii a fructului reiese că acest indice cantitativ al producţiei a oscilat între 94,03 g (Katerina F 1 ) şi 117,23 g (Abellus F 1 ), diferenţe foarte semnificative pozitive evidenţiindu-se prin compararea produselor de fertilizare Bionat şi Bioplasma; 6
diferenţe foarte semnificative pozitive ale greutăţii medii a fructului se înregistrează şi în urma comparării hibrizilor Petula şi Katerina la aceeaşi graduare a produsului de fertilizare Bionat, acestea fiind cuprinse între 10-15% exprimate în valori relative; în ceea ce priveşte numărul de fructe pe plantă, diferenţe foarte semnificative pozitive se înregistrează între hibrizii Katerina şi Birdie, valorile medii estimative oscilând între 90-112, exprimat în valori absolute, pe cele 10 etaje de fructificare; din punct de vedere al producţiei medii obţinute pe plantă şi la unitatea de suprafaţă, valorile foarte semnificative negative înregistrate între cei trei hibrizi de tomate experimentaţi, comparativ cu hibridul Abellus F 1 ne indică superioritatea capacităţii de producţie a acestuia; Pe baza rezultatelor experimentale obţinute în anul 2009 sub aspectul influenţei produselor de fertilizare asupra potenţialului de producţie a hibrizilor experimentaţi, putem concluziona următoarele: diferenţe foarte semnificative pozitive ale greutăţii medii a fructului se înregistrează prin compararea hibridului Petula cu hibrizii Abellus, Birdie şi Katerina; din compararea multiplă a substanţelor de fertilizare se observă că în urma utilizării produselor Elrom, Fosfertil şi Cropmax se înregistrează diferenţe foarte semnificative pozitive, faţă de produsul Bionex; în cazul evaluării numărului de fructe pe plantă se observă că şi în cel de-al doilea an de experimentare, valori foarte semnificative pozitive se înregistrează între hirizii Katerina, cât şi Petula, comparativ cu Birdie; sub aspectul producţiei medii de fructe pe plantă şi la unitatea de suprafaţă se înregistrează diferenţe foarte semnificative pozitive între hibridul Petula, comparativ cu hibrizii Birdie şi Katerina; în situaţia comparării multiple a hibrizilor şi produselor de fertilizare, reiese că în urma utilizării produsului Fosfertil se înregistrează diferenţe foarte semnificative pozitive, de peste 2 kg/plantă. Sinteza rezultatelor experimentale obţinute în cei doi ani de cercetare (2008-2009), din punct de vedere al interacţiunii genotip x substanţe de fertilizare, evidenţiază următoarele concluzii şi recomandări: sub aspectul sortimentului de hibrizi de provenienţă străină utilizaţi în experimentări şi exteriorizarea potenţialului de producţie a acestora, hibridul Abellus se detaşează faţă de ceilalţi şi din acest considerent şi cel al calităţii fructelor, fapt ce ne îndreptăţeşte să îl recomandăm pentru extindere în cultură, în sistem forţat; în ceea ce priveşte compararea produselor de fertilizare utilizate în experimentări, producţii superioare din punct de vedere cantitativ şi calitativ se înregistrează în situaţia aplicării substanţelor Fosfertil şi Bionat; în urma experimentărilor efectuate de către noi recomandăm producătorilor, aplicarea fertilizărilor foliare la interval de 15-20 zile pentru asigurarea nivelului optim de nutriţie a plantelor pe parcursul perioadei de creştere şi dezvoltare a culturii de tomate în seră; 7
prin compararea multiplă a interacţiunii genotip x substanţe fertilizante, sub aspectul numărului de fructe pe plantă, influenţă majoră a avut-o hibridul şi nu fertilizantul; rezultatele experimentale obţinute pot consitui baza teoretică şi practică în dezvoltarea de noi modele tehnologice de cultură a legumelor în sistem durabil. Cu privire la influenţa substanţelor bioactive naturale asupra calităţii tomatelor cultivate în sere putem spune urmatoarele: în ce priveşte activitatea antioxidantă în cazul probelor de tomate hibrizii Abellus F 1 şi Petula F 1 cu vitezele de reacţie v1 (0-20s) au fost semnificativ mai mari decât vitezele pentru celelalte două intervale ceea ce le conferă o activitatea antioxidantă mai mare; compararea valorilor medii ale concentraţiilor de vitamina C în cazul celor patru hibrizi experimentaţi a evidenţiat importanţa hibridului Abellus F 1 (24,6 mg/100 g), cu o valoare semnificativ mai mare comparativ cu cazul celorlalţi hibrizi; licopenul a fost determinat în concentraţii uşor mai mici la utilizarea lungimii de undă de 472 nm, comparativ cu cazul lungimii de undă de 502 nm, toate valorile situându-se în domeniul 2,3-7,9 mg/100 g. Şi în cazul licopenului valorile maxime au fost înregistrate în cazul fertilizantului Elrom pentru hibridul Abellus F 1, Bioplasma pentru hibridul Birdie F 1, Elstim pentru hibridul Katerina F 1 şi Elrom pentru hibridul Petula F 1. Pentru Bionex, rezultatele au fost moderate în toate cazurile de hibrizi, valorile pentru licopen nedepăşind 5,3 mg/100 g; rezultate modeste din punct de vedere al concentraţiei de licopen s-au obţinut în aproape toate cazurile de hibrizi la utilizarea fertilizantului Elstim (sub 6 mg/100 g); aciditatea titrabilă exprimată ca mg acid citric/100 g a fost de 1,43 ori mai mare decât cea exprimată în mg acid malic/100 g, valorile fiind relativ apropiate pentru toţi hibrizii studiaţi. Cele mai mari valori s-au determinate pentru hibridul Birdie F 1 (486-562 mg acid citric/100 g), în timp ce în cazul celorlalţi hibrizi aceste valori au oscilat în limite mult mai largi între 416 şi 600 mg/100 g; determinarea concentraţiei de apă în cazul probelor de tomate a condus la valori în intervalul 73-85% pentru hibrizii Abellus F 1, Katerina F 1 şi Petula F 1, în timp ce pentru hibridul Birdie F 1 aceste valori au fost mai scazute în multe cazuri de fertilizanţi folosiţi (58-82%, cu excepţia cazului fertilizantului Elstim, unde concentraţia de apă a fost de 84,2%). Utilizarea Cropmax-ului a condus la concentraţii de apă mai mari, indiferent de hibridul pe care s-a aplicat; analiza PCA (evaluarea în ansamblu a valorii nutritive) a tuturor datelor luate în considerare pentru probele de tomate nu a condus la o grupare semnificativă a probelor, evidenţiază gruparea probelor la hibridul Abellus F 1, indiferent de tipul fertilizantului utilizat. În general nu s-a constatat o grupare semnificativă a probelor; metoda PCA a permis totuşi să evidenţieze concentraţiile de vitamina C, caroten, aciditatea titrabilă şi viteza de reacţie a DPPH la hibrizii de tomate experimentaţi în seră. 8