Авторефераты диссертаций >> Повышение эффективности производства и хранения плодов яблони на основе инновационных подходов в садоводстве
На правах рукописи
СИВАКОВ ИВАН ФЕДОРОВИЧ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
И ХРАНЕНИЯ ПЛОДОВ ЯБЛОНИ НА ОСНОВЕ ИННОВАЦИОННЫХ ПОДХОДОВ В САДОВОДСТВЕ
Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и
переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата сельскохозяйственных наук
КИНЕЛЬ 2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования
«Мичуринский государственный аграрный университет» в 2006–2012 гг.
| Научный руководитель | доктор технических наук, профессор Ильинский Александр Семенович |
| Официальные оппоненты: | Дулов Михаил Иванович, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО Самарская государственная сельскохозяйственная академия, заведующий кафедрой технологии производства и экспертизы продуктов и растительного сырья |
| Костин Владимир Ильич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ФГБОУ ВПО Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина, кафедра биологии, химии и технологии хранения и переработки продукции растениеводства |
Ведущая организация – ГНУ Северо-Кавказский НИИ садоводства
Защита диссертации состоится 29 мая 2012 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета ДМ.220.058.01 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарская государственная сельскохозяйственная академия» по адресу: 446442, Самарская область, г. Кинель, пгт Усть-Кинельский, ул. Учебная, 2.,ауд.1204
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Самарская государственная сельскохозяйственная академия».
Автореферат разослан 28 апреля 2012 г.
Учёный секретарь
диссертационного совета Марковская Галина Кусаиновна
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. На современном этапе развития России важнейшее научно-практическое значение приобретает проблема эффективного производства и хранения плодов яблони на основе инновационных подходов, поскольку конечной целью сельхозпроизводителей является не все возрастающие объемы производства продукции, а реализация ее по наиболее выгодной цене. Вопросы повышения эффективности особо остро стоят перед отраслью садоводства, которую в период рыночных реформ, как и другие отрасли сельского хозяйства России, охватил глубокий кризис, вследствие чего потребление плодов и ягод на душу населения в 2010 г. составляет 58 кг при рекомендуемой норме 75 кг. Потребление восполняется импортом, причем зачастую импортируются генетически модифицированные продукты, что негативно отражается на здоровье населения, является одной из причин нарушения биологических процессов в человеческом организме, а отсюда – снижение у людей трудоспособности, сокращение продолжительности их жизни.
Самарская область занимает лидирующие позиции среди субъектов РФ по производству плодов яблони, на ее территории размещено 4,3% посевных площадей всех плодовых насаждений России. Однако, современный уровень производства плодов пока не отвечает имеющимся возможностям, велики потери по причине неудовлетворительного сбора и хранения, которые достигают 40% среднегодового производства.
По достоинству оценивая вклад многих ученых в разработку вопросов повышения эффективности хранения плодов, многие аспекты, в частности, связанные с инновационными методическими подходами к хранению плодов, мало изучены, а исследования по инновационным технологиям хранения яблок, выращенных в условиях Самарской области, проводились впервые.
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы являлось научное обоснование и разработка практических рекомендаций по повышению эффективности производства и хранения плодов яблони на основе инновационных подходов в садоводстве. Реализация поставленной цели обусловила постановку и решение следующих задач:
- Выявить потенциальные возможности инновационных способов хранения, в отношении предотвращения развития физиологических заболеваний и сохранения качества плодов яблони распространенных сортов Среднего Поволжья.
- Оценить экономическую эффективность хранения яблок в камерах с обычной, регулируемой и динамической атмосферой.
- Проанализировать современное состояние и эффективность производства яблок на основе комплексного системного анализа и выявить факторы, влияющие на нее;
- Предложить интегрированную модель развития плодово-ягодного подкомплекса и систему мер по совершенствованию внутриотраслевых отношений;
- Разработать инновационные приоритетные направления по повышению эффективности производства и хранения плодов.
Научная новизна и практическая значимость работы.
Впервые предложены, научно обоснованы и экспериментально подтверждены инновационные технологии хранения плодов яблок и определена экономическая эффективность их внедрения в Среднем Поволжье.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
1. Инновационными способами хранения яблок распространенных сортов Среднего Поволжья, таких как Жигулевское, Северный синап, Синап орловский, Мартовское и Лобо, в отношении предотвращения развития физиологических заболеваний и сохранения их качества являются регулируемая атмосфера с ультранизкими концентрациями кислорода, динамическая регулируемая атмосфера и обработка ингибитором этилена.
2. Плоды яблони сортов, склонные к загару и потере твердости рекомендуется хранить в условиях регулируемой атмосферы (О2 – 1,5%, СО2 – 1%) с предварительной обработкой ингибитором этилена или в условиях динамической регулируемой атмосферы (О2 – 0,5%, СО2 – 0,6%). Эти режимы обеспечат надежную защиту этих сортов от загара и максимальную сохранность исходного качества плодов.
3. Динамическая регулируемая атмосфера, в соответствии с регламентом которой концентрация кислорода поддерживается на минимально допустимом для сорта уровне на основе мониторинга физиологического состояния плодов (0,5-0,7%), обеспечивает самое высокое сохранение исходного качества плодов и надежную защиту от загара.
4. Перспективными для Самарской области являются высокоплотные сады при использовании слаборослых подвоев и скороплодных сортов, интенсивное использование которых при ресурсе плодоношения 30-35 т/га допускает сокращение хозяйственного использования до 12-15 лет.
5. Инновационные технологии хранения яблок разного уровня целесообразно внедрять в зависимости от инновативных способностей плодоводческих предприятий и уровня их экономической эффективности.
Апробация и публикация материалов по теме диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались, и получили положительную оценку Международной научно-практической конференции «Роль высших учебных заведений в инновационном развитии экономики регионов» (г. Самара, 2006 г.); Научно-практической интернет - конференции «Роль статистики в мониторинге социально-экономического положения регионов в условиях действия Федерального закона от 29 ноября 2007 года № 282-ФЗ «Об официальном статистическом учёте и системе государственной статистики в Российской Федерации», (Саратов, 2008); Международной научно-практической конференции «Реализация государственных программ развития АПК в условиях финансового кризиса» (Самарская область, с. Шентала, 2009 г.); III Всероссийском инвестиционном форуме (г. Пенза, 2009); Всероссийской научно-практической конференции «Региональные особенности аграрных отношений в России: история и современность» (г. Чебоксары, 2009); на ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Самарской государственной сельскохозяйственной академии и Самарского государственного экономического университета по итогам научной деятельности (Самара, 2006-2012 гг.).
Основные положения диссертации нашли отражение в 13 опубликованных работах общим объёмом 27,96 п.л. (авторских 17,53 п.л.), в том числе 7-и работах в рецензируемых научных журналах и изданиях по перечню ВАК и трех монографиях.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, выводов и предложений, рекомендаций производству, содержит 46 таблиц и 62 рисунка. Список использованной литературы включает в себя 199 источников, в том числе 110 – на иностранных языках.
Автор выражает глубокую признательность кандидату экономических наук, профессору Чудилину Геннадию Ивановичу за оказанную помощь в подготовке диссертационной работы.
2. Условия, объект и методика проведения исследований
Работа проводилась в 2006-2012 гг. в ООО «Кошелевский посад» и ООО «Сад» Самарской области. Экспериментальные исследования инновационных способов длительного хранения яблок проводились на базе лаборатории прогрессивных технологий хранения МичГАУ на экспериментальном комплексе, позволяющем реализовать многовариантное моделирование условий хранения
На базе экспериментального комплекса лаборатории прогрессивных технологий хранения МичГАУ, включающего три изотермические камеры (17, 21 и 48 м3) с герметичными контейнерами, систему холодоснабжения, генератор азота, систему автоматического поддержания газового состава и систему мониторинга физиологического состояния плодов, изучались различные способы и режимы хранения яблок (рис. 1).
Рис. 1. Общая схема исследовательского комплекса для моделирования
условий хранения:
1 – камеры хранения; 2 – воздухоохладители; 3 – компрессорный агрегат;4 – конденсатор; 5 – емкость с гликолем; 6 – генератор азота; 7 – контейнеры; 8 – датчики температуры и влажности воздуха; 9 – АСУ; 10 – система мониторинга физиологического состояния плодов.
Температурно-влажностные режимы в камерах поддерживает централизованная система холодообеспечения с промежуточным холодильным контуром на основе этиленгликоля, работающая в автоматическом режиме. В камерах установлены специализированные для плодоовощной продукции воздухоохладители с развитой поверхностью охлаждения. Использование промежуточного хладоносителя и специализированных воздухоохладителей позволяет поддерживать высокий уровень относительной влажности в камерах (94-97%).
Для создания различных газовых режимов регулируемой атмосферы использовали герметичные контейнеры (рис. 2) из пищевой нержавеющей стали (V = 0,52 м3) с размерами, оптимизированными для размещения четырех стандартных фруктовых пластиковых ящиков (600х400х300 мм) и датчика физиологического состояния плодов. Установленные в контейнере вентиляторы обеспечивают выравненность температурного поля и гомогенность газового состава по объему контейнера, что очень важно для исследований с ультранизкими концентрациями кислорода.
Поддержание в контейнерах заданного газового режима осуществляет автоматическая система управления. Система мониторинга физиологического состояния плодов включает в себя датчики флуоресценции, систему обработки информации и программное обеспечение. Принцип оценки физиологического состояния плодов хранимой продукции основан на измерении флуоресценции хлорофилла.
В качестве условий хранения были приняты:
- обычная атмосфера (ОА: О2 – 20,9%; СО2 – 0,03%);
- регулируемая атмосфера с ультранизким содержанием кислорода (РА: О2 – 1,5%; СО2 – 1,0%);
- динамическая регулируемая атмосфера (ДРА: О2 – минимально допустимый для сорта уровень на основе контроля физиологического состояния плодов; СО2 – 0,5%).
- обычная атмосфера с предварительной обработкой яблок ингибитором этилена – действующее вещество 1-метиликлопропен (ОА+МЦП: О2 – 20,9%; СО2 – 0,03%);
- регулируемая атмосфера с ультранизким содержанием кислорода с предварительной обработкой яблок ингибитором этилена – действующее вещество 1-метиликлопропен (РА+МЦП: О2 – 1,5%; СО2 – 1,0%);
Температурный режим хранения для сорта Мартовское – 3-3,5 °С, для сортов Жигулевское, Северный синап, Синап Орловский, Лобо – 0-1 °С.Перед закладкой на хранение в каждой партии плодов определяли следующие показатели: содержание крахмала (индекс йодкрахмальной пробы), твердость ткани, концентрацию эндогенного этилена.
Содержание крахмала определяли на срезах плодов по йодкрахмальной пробе, для оценки используя 10-ти бальную шкалу.
Твёрдость ткани плодов измеряли с помощью пенетрометра Fruit pressure tester FT 327 (Италия) с плунжером диаметром 11 мм.
Концентрацию эндогенного этилена определяли газохроматографически (газовый хроматограф "Хроматэк-Кристалл 5000") по методике Ракитина В.Ю. и др. (1986 г).
Проведение анализов и закладку на хранение каждой партии осуществляли в день съема плодов. По каждому варианту опыта на хранение закладывали по 4 стандартных ящика (600400300мм) плодов.
Первоначальное снижение концентрации кислорода в вариантах с РА осуществляли продувкой контейнеров азотной средой, вырабатываемой генератором азота. Снижение проводили до 2 % О2 в течение 48 часов, имитируя реальные производственные условия. Дальнейшее снижение содержания кислорода в атмосфере контейнеров осуществлялось за счет дыхания хранимой продукции.
Минимально допустимые (предельные) концентрации кислорода для плодов определяются по пикам сигнала флуоресценции при снижении концентрации кислорода в герметичных контейнерах с хранимой продукцией (рис. 6).
За период хранения 2-3 раза проводилась товарная оценка партий плодов. Оценивалось изменение твердости ткани плодов и развитие физиологических и микробиологических заболеваний.
Кроме того, оценивалась способность плодов сохранять качественные показатели во время их транспортирования и нахождения в структурах розничной реализации. Для этого средняя проба в количестве 10 плодов из каждого варианта выдерживалась в комнатных условиях (t 15-20 С°) в течение 7-10 дней.
Производственная проверка инновационных технологий длительного хранения яблок проводилась в ООО «Кошелевский посад» и ООО «Сад» Самарской области.
Статистическую обработку результатов исследований проводили в Территориальном органе федеральной службы государственной статистики по Самарской области и в лаборатории комплексных региональных исследований Самарского государственного экономического университета.
3. Результаты исследований
Для сортов Северный синап, Синап орловский и Мартовское основными потерями при хранении является поражение плодов загаром. Это – физиологическое заболевание, которое при хранении визуально проявляется в виде побурения кожицы плодов. Оно приносит значительный экономический ущерб, так как степень поражения отдельных сортов может достигать 90%. Восприимчивость плодов к загару обусловлена особенностями генотипа сорта. Интенсивность развития этого физиологического заболевания при хранении яблок также зависит от степени зрелости плодов на момент их съема и температурных условий в предуборочный период. У плодов, не достигших съемной зрелости, восприимчивость к загару значительно возрастает. Так, например, партии плодов сорта Северный синап снятые 1 сентября (ИКП – 1 б., С2Н4 – 0,12 ppm) и 10 сентября (ИКП – 1,3 б., С2Н4 – 0,25 ppm) в значительной степени поражались загаром в процессе хранения, а снятые 25 сентября (ИКП – 3 б., С2Н4 – 0,69 ppm) – не поражались этим физиологическим заболеванием (рис. 2).
Рис. 2. Поражение плодов сорта Северный синап различных сроков съема
загаром после 7,5 месяцев хранения
Проведенные исследования показали, что традиционный способ простого холодильного хранения, т.е. использование только одного фактора – температуры, не обеспечивает при длительном хранении сохранения качества плодов и защиты от физиологических заболеваний. Так сорта, генетически сильно предрасположенные к этому заболеванию, например Мартовское, уже через четыре месяца хранения поражаются более чем на 85% (рис. 3).
Рис 3. Партии плодов сорта Мартовское
после 4 мес. хранения
В таких условиях также не обеспечивается и хорошее сохранение твердости плодов. У большинства изучаемых сортов (Мартовское, Синап орловский, Жигулевское, Лобо) этот показатель даже при краткосрочном хранении (4 месяца) снижался более, чем на 40% (табл. 1).
Таблица 1 - Изменение твердости ткани плодов изучаемых сортов
при хранении в различных условиях
| Режимы хранения | Твердость ткани, кг | ||||
| Мартовское | Синап Орловский | Северный синап | Жигулевское | Лобо | |
| Исходная твердость (на момент закладки плодов на хранение) | |||||
| 9,0 | 8,4 | 10,3 | 8,2 | 7,2 | |
| 4 месяца хранения | |||||
| ОА | 4,7 | 4,9 | 7,9 | 4,7 | 3,8 |
| ОА+МЦП | 5,8 | 6,1 | 8,7 | 5,6 | 4,6 |
| РА | 6,4 | 7,8 | 9,3 | 6,1 | 6,1 |
| РА+МЦП | 7,0 | 7,6 | 9,6 | 6,4 | 6,4 |
| ДРА | 8,0 | 7,8 | 9,8 | 7,0 | 6,8 |
| 7 месяцев хранения | |||||
| ОА | - | 4,2 | 7,2 | 3,8 | 3,1 |
| ОА+МЦП | 5,5 | 5,5 | 8,4 | 4,4 | 4,0 |
| РА | 6,6 | 7,0 | 9,0 | 5,8 | 5,2 |
| РА+МЦП | 7,1 | 7,5 | 9,2 | 6,1 | 5,6 |
| ДРА | 7,6 | 7,8 | 9,5 | 6,6 | 6,0 |
| НСР05 | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,5 | 0,4 |
