Rodale Institute untersucht die Verbindungen zwischen Bodengesundheit und die menschliche Gesundheit durch unsere Studien zur Analyse entwickelt Nährstoffdichte in fertigen Ernten.

Überblick

Winterkürbis, "Butternut-Typen" (Cucurbita moschata Duch.), Wächst an einer Rebe und hat eine gelbe Haut mit orangefarbenem, fleischigem Fruchtfleisch. 'Waltham', eine beliebte Sorte von Butternusskürbis, wird wegen seiner Nährstoffqualität und Fleischfarbe geschätzt. Die Fleischfarbe wird als wichtiges Qualitätsmerkmal im Winterkürbis für die Akzeptanz des Produkts durch den Verbraucher angesehen [1,2] Da die orange Farbintensität mit dem Gesamtcarotinoidgehalt zusammenhängt, sind dies wichtige Phytonährstoffe [3]. Winterkürbis ist eine gute Nahrungsquelle für Mineralien (Kalium, Phosphor, Kalzium, Magnesium, Eisen und Selen), Vitamin C, E, K, Vitamine B1, B2 und B6, Ballaststoffe, Carotinoide, Phenolverbindungen (Flavonoide und Phenolsäuren) )[4,5].

Foto 1. Butternut-Winterkürbis, der auf gerollten, gekräuselten Deckfrüchten in Managementsystemen mit reduzierter Bodenbearbeitung angebaut wird.

Butternusskürbis wird sowohl in kleinen als auch in großen Betrieben in den Vereinigten Staaten unter Verwendung von bebauten Managementsystemen weit verbreitet angebaut. In den Vereinigten Staaten war eine der Reaktionen auf die Bodendegradation die Förderung bodenschonender Bodenbearbeitungspraktiken, die als reduzierte oder Direktsaat-Landwirtschaft bekannt sind. Eine der Methoden zur Reduzierung der Bodenbearbeitung im ökologischen Landbau ist das Rollen und Crimpen der Deckfrucht, um beim Anbau von Gemüsepflanzen als Rückstandsmulch zu dienen (Foto 1). Diese Praxis eliminiert mehrere Kultivierungen während der Vegetationsperiode, wodurch die Kraftstoffkosten und die Verschlechterung der Bodengesundheit verringert werden. Obwohl diese Vorteile gut belegt sind, fehlen Informationen über die Auswirkungen des Bewirtschaftungsmanagements mit reduzierter Bodenbearbeitung auf die Nährstoffqualität von nach der Ernte gelagerten Winterkürbisfrüchten.

John und Aimee Good (Quiet Creek Farm) sind Bio-Gemüsebauern und bauen auf 10 Hektar in Kutztown, Pennsylvania, eine große Auswahl an Gemüse an. Ihr derzeitiges System umfasst einen Celli Spader zur Vorbereitung von Beeten und mehrere saisonale Kultivierungen. Die Waren waren daran interessiert, eine Reihe von Geräten für Optionen mit reduzierter Bodenbearbeitung beim Anbau von Winterkürbis zu testen und zu bewerten, um eine fundierte Entscheidung über die Arten von Geräten zu treffen, in die sie investieren können, damit sie ihr derzeitiges landwirtschaftliches System in ein reduziertes landwirtschaftliches System umwandeln können. Bodenbearbeitungssystem ohne Beeinträchtigung der Nährstoffqualität des nach der Ernte gelagerten Winterkürbisses.

Um diese Fragen zu beantworten, Rodale Institute hat sich 2017 mit der Ware zusammengetan, um die Verwendung von zwei Methoden zur reduzierten Bodenbearbeitung im Vergleich zur Erzeuger-Standardmethode (Anbau in der Saison) zu demonstrieren und zu bewerten.. Das bebaute System (Standardmethode für Waren) wurde nebeneinander mit zwei Methoden mit reduzierter Bodenbearbeitung verglichen: Die erste Methode mit reduzierter Bodenbearbeitung war eine Technologie mit geringem Input, die als BCS bezeichnet wurde, eine 2 Fuß breite begehbare Walze. Crimper begleitet von Handtransplantation. Die zweite Übung war eine High-Input-Technologie, die als RC bezeichnet wird, eine 10 Fuß breite Rollencrimper, die von einem Traktor mit einem Direktsaat-Pflanzer angetrieben wird (Foto 2A). Das übergeordnete Ziel dieser Demonstration war es, den Waren und anderen Erzeugern landwirtschaftliche Optionen zur Verfügung zu stellen, die als nachhaltig angesehen wurden, um den Boden zu erhalten und die Fruchtqualität bei der Lagerung zu verbessern.

Demonstrationsversuche

In einem Demonstrationsversuch auf der Good Farm wurde im September 2016 eine Deckfruchtmischung aus Weizen, Haarwicke und purpurrotem Klee hergestellt. Im Frühjahr 2017 wurde das Demonstrationsfeld für drei Behandlungen markiert: a) Züchter b) BCS und c) RC . Die Parzellengröße jeder Behandlung betrug 10 Fuß mal 40 Fuß mit vier Wiederholungen.

In Parzellen, die als Behandlung des Züchters ausgewiesen waren, wurde die Deckfrucht zuerst gemahlen und der Boden zweimal mit dem Celli Spader gespatet, wobei am 19. Mai 2017 zwei Reihen pro Parzelle gebildet wurden. Die Deckfrucht bei den Behandlungen mit reduzierter Bodenbearbeitung war entweder zweimal mit einem BCS oder mit einem RC am 24. Mai und 1. Juni 2017 gewalzt.Foto 2B).

Foto 2A) John Good Crimpen der Deckfrucht mit dem 10-Fuß-Walzencrimper. Foto 2B) Layout mit Felddiagrammen von links nach rechts: Standard-, Low-Technology- (BCS) und High-Technology- (RC) Behandlungen des Züchters.

Sämlinge von Butternusskürbis, "Waltham", wurden in zwei Reihen pro Parzelle mit einem Abstand von 24 Zoll zwischen Pflanzen unter Verwendung eines Wasserradtransplantators für die Standardbehandlung, Handpflanzung für BCS und Verwendung eines Direktsaattransplantators für die RC-Behandlung transplantiert . Die Pflanzen wurden nur mit Regen gefüttert. Handhacken und zwei saisonale Kultivierungen wurden am 22. Juni und 10. Juli 2017 durchgeführt. Bei den Behandlungen mit reduzierter Bodenbearbeitung wurden die Unkräuter nur einmal von Hand gejätet.

Bei der Ernte wurden am 10. August 29 Früchte von 2017 Pflanzen pro Behandlung pro Replikat gesammelt und zwei Wochen lang gehärtet. Ganze Fruchtunterproben wurden entnommen und 0, 30 und 60 Tage in einem kühlen und dunklen Raum gelagert. Am Ende jedes Lagertermins wurde die Schale der Früchte geschält und geschnitten (Foto 3) wurde das frische Fruchtfleisch in Würfel geschnitten, in Plastiktüten gegeben und bei -20ºC eingefroren.

Foto 3) Von links nach rechts: Schneiden Sie Winterkürbisfrüchte, die nach dem Züchterstandard, den Behandlungen mit Low-Input-Technologie (BCS) und High-Input-Technologie (RC) entnommen wurden.

Gefrorene Proben wurden dann gefriergetrocknet, gemahlen und sofort in dunklen Bernsteingläsern gelagert, um die gemahlenen Proben vor dem Abbau durch UV-Licht zu schützen. Unterproben wurden zur Quantifizierung von Carotinoiden (Lutein und α-Carotin) und Gesamtpolyphenolen an das Labor von Dr. Reddivari an der Purdue University geschickt. Zur Mineralquantifizierung wurde ein weiterer Satz von Teilproben an das Agricultural Analytical Services Laboratory (AASL) der Pennsylvania State University gesendet. Obwohl wir Gesamtpolyphenole, Lutein, a-Carotin und verschiedene Mineralstoffe (Phosphor (P), Kalium (K), Calcium (Ca), Magnesium (Mg), Eisen (Fe) und Mangan (Mn)) untersucht haben, In diesem Webartikel präsentieren wir zusammengefasste Ergebnisse zu a-Carotin und Lutein (zwei Antioxidantien) und drei Mineralien: nur P, Ca und Fe.

Die mittlere Konzentration von α-Carotin und Lutein in Winterkürbisfrüchten stieg bei Behandlungen mit reduzierter Bodenbearbeitung (BCS und RC) während der Lagerung von 0 Tagen auf 60 Tage signifikant an (BCS und RC).Tabelle 1). Bei der Standardbehandlung der Züchter (in der Saison kultiviert) nahmen die mittleren Konzentrationen von α-Carotin und Lutein im Winterkürbis nach 60 Tagen Lagerung signifikant ab. Der Rückgang war bei Lutein stärker ausgeprägt als bei α-Carotin. Die mittlere P-Konzentration in Winterkürbisfrüchten stieg signifikant an, da die Lagerzeit bei BCS- und RC-Behandlungen im Vergleich zur Standardbehandlung von 0 auf 30 und 60 Tage anstieg (Tabelle 1). Die P-Konzentration in der Standardbehandlung der Züchter änderte sich jedoch nicht mit der Lagerzeit und betrug durchschnittlich 0.41%, war jedoch niedriger als bei der RC-Behandlung mit reduzierter Bodenbearbeitung. Die mittlere Ca-Konzentration in Winterkürbisfrüchten stieg signifikant an und verdoppelte sich bei der BCS-Behandlung fast, da die Lagerzeit im Vergleich zu denen bei der Standardbehandlung der Erzeuger auf 60 Tage anstieg. In ähnlicher Weise stieg die Ca-Konzentration im Winterkürbis in der RC-Behandlung von 0.13% auf 0.17%, aber der Anstieg war statistisch nicht signifikant, da die Lagerdauer auf 60 Tage anstieg. Die mittlere Ca-Konzentration in Winterkürbisfrüchten variierte in der Standardbehandlung der Erzeuger nicht signifikant, da die Lagerdauer auf 60 Tage anstieg und durchschnittlich 0.13% betrug. Die mittlere Fe-Konzentration im Winterkürbis variierte bei den BCS- und RC-Behandlungen mit zunehmender Lagerzeit nicht signifikant und lag zwischen 16 ppm und 22.5 ppm.

Befund

  • Unsere Ergebnisse zeigten, dass die Verwendung der Technologien mit geringem und hohem Input bei der Bodenbearbeitung die Nährstoffkonzentration von α-Carotin, Lutein, Calcium und Phosphor im Winterkürbis bei 60-tägiger Lagerung erhöhte.
  • Sowohl kleine als auch große Gemüsebauern können Managementsysteme mit reduzierter Bodenbearbeitung einsetzen, um Winterkürbis zu produzieren.
  • Gemüsebauern mit begrenzten Ressourcen und Kapital können das BCS zunächst mit einem Rollcrimper verwenden, einer erschwinglichen Technologie mit geringem Input, um Deckfrüchte zu beenden und gleichzeitig hochwertigen Winterkürbis zu produzieren.
  • Zusätzlich zu den erhöhten Nährstoffgehalten von Winterkürbis bei Verwendung der High-Input-Technologie werden die Erzeuger eine Verkürzung der Zeit beobachten, die für die Verwendung einer traktorgetriebenen Walzencrimper zum Beenden der Deckfrucht und des Umpflanzens im Vergleich zu denen der Low-Input-Methode verwendet wird Technologiesystem. 

Tabelle 1. Einfluss der Bewirtschaftungspraktiken auf die mittlere Konzentration von α-Carotin, Lutein, Phosphor und Kalzium in Butternuss-Winterkürbisfrüchten bei Lagerung nach 0, 30 und 60 Tagen in Kutztown, Pennsylvania.

† BCS: Rollcrimpen der Deckfrucht mit 2 Fuß breitem BCS-Rollcrimper vor dem Pflanzen; RC: Rollcrimpen der Deckfrucht mit 10 Fuß breitem Rollcrimper vor dem Pflanzen; Züchter-STD: Standard-Anbaumethode des Züchters - Pflügen Sie unter der Deckfrucht vor dem Pflanzen und während der Vegetationsperiode in der Saison.