История
Брюссельская капуста, возможно, появилась в южных странах Европы в средневековый период и приобрела известность в 18 веке в окрестностях города Брюсселя. Впоследствии она стала важной овощной культурой в северо-восточной Европе, особенно в северных Нидерландах и некоторых районах Великобритании. Были выведены местные открыто опыляемые наземные расы, подходящие для конкретных форм земледелия, но обычно подразделяемые на группы раннего, среднего и позднего сроков созревания. Часто они были способны противостоять вредителям и патогенам, распространенным в этих местностях, и имели морфологию, адаптированную к преобладающим климатическим условиям.
В 1930-х годах раннеспелые сорта были выведены в Японии, где было получено множество оригинальных гибридов F1 (например, ‘Jade Cross’); они и их производные легли в основу сортов, идеально подходящих для зарождающейся индустрии переработки овощей «быстрой заморозки».
В настоящее время во всем мировом производстве брюссельской капусты доминирует очень ограниченная гермплазма F1, полученная американскими, голландскими и японскими селекционерами от первоначального скрещивания.
Химический состав
Основная страница: Химический состав культур рода Капуста (Brassica)
Химический состав брюссельской капусты (Howard et al., 1962; Souci et al, 1984, Rubatzky и Yamaguchi, 1996; McCance и Widdowson‘s, 1991; E. Rosa и R. Heaney, 1996; Scott and Hart, 1995), на съедобную часть:
- вода — 84-88%;
- протеин — 3,5-4,5%;
- жиры — 0,2-1,4%;
- углеводы — 2,2-8,6%;
- пищевые волокна — 1,6-4,4%;
- витамины:
- А — 950 IU;
- β-каротин — 215-447 мкг/100 г;
- каротиноиды:
- β-каротин (свежая) — 441 мкг/100 г;
- β-каротин (приготовленная) — 411 мкг/100 г;
- цис-β-каротин (свежая) — 112 мкг/100 г;
- цис-β-каротин (приготовленная) — 144 мкг/100 г;
- лютеин (свежая) — 610 мкг/100 г;
- лютеин (приготовленная) — 621 мкг/100 г;
- B1 — 110-130 мкг/100 г;
- B2 — 40-150 мкг/100 г;
- B6 — 336-370 мкг/100 г;
- Ниацин (никотинамид) — 0,60-0,67 мг/100 г;
- C — 85-115 мг/100 г;
- K — 275 мкг/100 г;
- пантотеновая кислота — 1,0 мг/100 г;
- фолиевая кислота — 135-182 мкг/100 г;
- биотин — 0,4 мкг/100 г;
- аминокислоты:
- аргинин — 280 мг/100 г;
- гистидин — 110 мг/100 г;
- лизин — 250 мг/100 г;
- изолейцин — 210 мг/100 г;
- лейцин — 230 мг/100 г;
- метионин — 40 мг/100 г;
- фенилаланин — 150 мг/100 г;
- треонин — 160 мг/100 г;
- триптофан — 50 мг/100 г;
- валин — 240 мг/100 г;
- минералы:
- кальций — 26-61 мг/100 г;
- железо — 0,6-1,5 мг/100 г;
- магний — 8-26 мг/100 г;
- фосфор — 60-84 мг/100 г;
- калий — 387-450 мг/100 г;
- натрий — 6-30 мг/100 г;
- селен — 40 мкг/100 г;
- иод — 0,7-1,0 мкг/100 г;
- бор — 270 мкг/100 г;
- марганец — 200-260 мкг/100 г;
- медь — 20-65 мкг/100 г;
- цинк — 500-590 мкг/100 г;
- энергетическая ценность — 26 кал/100 г.
Брюссельская капуста являются важным источником лютеина. Сообщалось о повышении биодоступности каротиноидов для человека после типичного «домашнего» приготовления пищи (Scott, Hart, 1995).
Ботаническое описание
Брюссельская капуста Brassica oleracea L. var. gemmiferae Zenk., группа Gemmiferae — двулетнее растение с простыми прямостоячими стеблями.
Брюссельскую капусту легко определить по многочисленным вегетативным почкам, которые развиваются в пазухах листьев на удлиненном неразветвленном стебле. Компактные миниатюрные капустные головки или «кочанчики» имеют обычно диаметр до 30 мм.
Высокий (50-100 см) стебель заканчивается большой доминирующей верхушечной почкой, которая оказывает сильное влияние на развитие пазушных почек. Верхушечная розетка обычно имеет черешковые и почти круглые листья с довольно маленькой листовой пластинкой.
Пазушные почки продолжают развиваться до прекращения роста; нередко образуется более 100 почек. Раннеспелые сорта, как правило, короче и дают меньше побегов, чем высокорослые поздние сорта. Однако высокорослые сорта более склонны к полеганию. Компактность почек, размер, форма, интенсивность окраски, период сбора урожая и продуктивность являются важными признаками.
Биологические особенности
Требования к температуре
Листья брюссельской капусты и рост пазушных почек очень чувствительны к температуре. Эта культура хорошо адаптирована к регионам с прохладной температурой и умеренно суровой зимой, таким как северо-западная Европа, где эта культура иногда перезимовывает до весеннего сбора урожая.
Вегетативный рост может продолжаться, хотя и медленно, при температуре до 5 °C. Растения устойчивы к заморозкам и, если акклиматизированы, переносят морозы от -5 до -10 °C.
Высокие температуры могут подавлять удлинение стебля, и хотя рост пазушных почек может быть ускорен, компактность почек уменьшается.
Физиология развития
Физиология описывает и определяет генетически обусловленные процессы роста и размножения и связывает их с факторами окружающей среды, такими как температура, солнечная радиация, фотопериод и доступность питательных веществ. Она стремится понять взаимодействие между генотипом и окружающей средой. Физиология сельскохозяйственных культур имеет непосредственное практическое значение, поскольку позволяет прогнозировать темпы роста и созревания в зависимости от изменения характера погоды и других явлений.
Уход за культурами Brassica затруднен из-за воздействия периодов высоких или низких температур, ускоряющих или замедляющих созревание. Все чаще подробное знание фаз роста растений и их изменения в зависимости от температуры позволяет садоводам планировать и прогнозировать сроки посадки и сбора урожая культур Brassica. Этот аспект физиологии доминировал в исследованиях крестоцветных в прошлом поколении. Результаты этого исследования означают, что графики сбора урожая стали более надежными для производителей, а супермаркеты могут с большей уверенностью формулировать свои предложения по продвижению определенных товаров розничным покупателям. С коммерческой точки зрения такие знания должны означать, что прибыль по всей цепочке поставок продуктов питания сохраняется и, возможно, увеличивается.
Для многих культур использование накопленных значений температуры выше определенного базового (тепловое время) обеспечивает унифицированную шкалу времени, по которой можно отслеживать прогресс до созревания. Этот метод применим только тогда, когда скорость созревания является линейной функцией температуры (Monteith, 1981). У злаков и трав, например, скорость появления листьев и время до цветения линейно связаны с температурой (Gallagher, 1979). Внешний вид листьев у некоторых двудольных культур, таких как сахарная свекла (Milford et al., 1985), также связан с температурой. К сожалению, определение связи генотипов Brassica с окружающей средой и прогнозирование зрелости оказались менее простыми.
Потребность в улучшении понимания роста и созревания культур Brassica началась с брюссельской капусты в начале 1960-х годов, поскольку ее производство для быстрой заморозки занимало все большую долю рынка. Перерабатывающие компании требовали регулярных и предсказуемых поставок на свои заводы, чтобы производственные линии работали с максимальной эффективностью, как это было ранее при выращивании гороха и стручковой фасоли. Селекционеры растений внесли свой вклад в повышение однородности роста за счет производства гибридных сортов F1. Этот прогресс поддержал достижения физиологов в понимании того, как можно повысить физиологическую эффективность урожая.
Брюссельская капуста, как и другие виды Brassica, фотопериодически нейтральна в отношении дня, и цветение индуцируется при низких температурах. В теплых условиях растения остаются в вегетативной стадии, как и побеги. Растения, посеянные или пересаженные в поле весной, сначала проходят через ювенальную стадию, когда растение не может перейти к цветению.
Взрослая стадия достигается летом, когда развиваются пазушные почки (побеги). Если растения подвергаются воздействию низких температур осенью и зимой, нормальное цветение начинается следующей (второй) весной. Цветение и скорость стрелкования определяются возрастом растения и длительностью холодового воздействия (Stokes, Verkerk, 1951). Старые растения образуют большее количество пазушных почек и, следовательно, дают больше цветущих побегов.
Во время ювенальной фазы в стебель переходит все большая часть сухого вещества. Он набухает по мере накопления запасных веществ. Отношения сухой массы листьев и корней к сухой массе стебля достигают максимальных значений на ювенальной стадии и в дальнейшем остаются примерно постоянными по мере старения растений.
Образование пазушных почек (побегов) и изменение морфологии в верхушечной точке роста сопровождают максимальное накопление в стебле запасных веществ.
Высокие урожаи наиболее эффективно достигаются за счет раннего посева, когда позволяют полевые условия. Это сдерживается возможным воздействием низких температур, которые способствуют яровизации и цветению, а не формированию побегов (Everaarts et al., 1998).
Стадии роста
Стадии роста брюссельской капусты следующие:
Ювенальная стадия
1. Вершина стебля плоская и очень маленькая; возможно, присутствуют четыре рудиментарных листа и три зачатка.
2. В период созревания верхушка стебля становится заостренной, точка роста увеличивается, а верхушечная почка набухает за счет увеличения количества листьев и зачатков. Как только точка роста приобретет куполообразную форму, растения брюссельской капусты зацветает после периода воздействия холода.
Взрослая стадия
3. Быстрое увеличение точки роста и верхней почки; точка роста становится шаровидной структурой на верхушке стебля, а листовые зачатки увеличиваются.
4А. Эта стадия достигается после того, как растения подверглись воздействию холода, в пазухах листьев становятся видны первые цветочные зачатки. Зачатки присутствуют на активно растущих почках; обычно только те, что находятся в верхушечных почках, продолжают полное развитие.
Почки, расположенные ниже по растению, развиваются намного позже и при достаточном воздействии холода могут превратиться в цветущие побеги. В этот момент треугольное расположение верхушки теряется, а форма становится округлой по мере того, как вокруг точки роста выделяется все большее количество инициалей.
Хотя это первый признак потенциально генеративных структур, это изменение обратимо, поскольку, если растение вернуть к более высоким температурам, почки образуют только лиственные побеги.
Растения, возникающие в результате смены среды с холодной на теплую, сохраняют филлотаксис генеративного растения; они стрелкуются, но не образуют цветков, а верхушки облиственных побегов остаются на стадии 3.
4B. По мере того, как от верхушки отделяется все больше почек, развитие цветковых почек имеет приоритет над развитием листовых зачатков, пока последние не проявляются исключительно в виде рудиментарных долей и в конечном итоге полностью исчезают.
5. На этой стадии от верхушки отделяются только цветочные зачатки.
6. Верхушечная меристема достигает максимального размера, содержит большое количество цветков на разных стадиях развития и около 30 листьев. Бутон виден невооруженным глазом, когда листья удалены.
7. Это стадия цветочных бутонов, когда бутоны раскрываются, вынося отдельные цветы до того, как они распустятся. Апикальная меристема уменьшается в размерах.
8. Это стадия стрелкообразования, когда апикальная меристема очень мала; точка роста постоянно сохраняется, но цветки не образуются. Некоторые зачатки останавливаются в росте, так что растение в конечном итоге умирает, но конечная точка роста все еще присутствует.
Переход в состояние цветения сопровождается изменением общей морфологии растения. Это следует за уменьшением длины черешка и образованием длинных лентовидных листьев ближе к верхушке растения. Листья при этом имеют все более широкий угол со стеблем (по Stokes, Verkerk, 1951).
У брюссельской капусты количество листьев определяет количество потенциальных почек для формирования урожая товарных побегов. Во время роста культур есть две различные фазы формирования листьев. В ранние периоды роста скорость образования листьев выше, чем в более поздние периоды. Начальное листообразование увеличивается при более позднем посеве, но более низкая скорость листообразования достигается раньше при более позднем посеве.
В первую фазу роста культуры густота посадки не влияет на количество образующихся листьев. Впоследствии количество листьев, формирующихся при высокой плотности посева, отстает от количества листьев, формирующихся при более широком расстоянии друг от друга. Поздняя и более плотная посадка ограничивает формирование листьев и конечную урожайность товарных побегов, но эти факторы, по-видимому, действуют независимо друг от друга.
Индекс листовой поверхности (LAI, площадь листьев на единицу площади земли, Watson, 1947) достигает максимальных значений (5-6) в период между 80 и 100 днями после высадки рассады, а затем снижается до значений 1-2,5 во второй половине вегетационного периода и вплоть до сбора урожая. Рост LAI происходит быстрее с культурами, которые высаживают позже, но на него сильно влияет густота посадки. Конкретные значения LAI достигаются быстрее у ранее посаженных культур.
Длина стебля наибольшая на ранних фазах роста культуры при более поздних посадках. Скорость увеличения длины стебля быстрее всего снижается при более поздних посадках по сравнению с ранними сроками посева. Плотность посадки мало влияет на конечный урожай. Производство сухого вещества при сборе урожая было самым высоким при раннем посеве, хотя культуры, посаженные очень поздно (т.е. в конце июня/начале июля), показали самое быстрое начальное накопление сухого вещества. На появление побегов большое влияние оказывает дата посадки. Побеги начинают появляться между 21 и 32 днями раньше при более поздних посадках, т.е. дальше в течение календарного года, и на них не влияет густота растений. Сухая масса побегов всегда была ниже при более поздних сроках посадки. Окончательно побеги сформировались примерно в 80% пазух листьев. Увеличение плотности растений снижает конечный вес в свежем виде на побег.
Посевы брюссельской капусты поглощают до 90% имеющейся радиации при LAI 3,5-3,8; эта стадия достигается через 50-70 дней после пересадки. Значения LAI 3,5 быстрее всего достигаются культурами, пересаженными позже. Однако это имело небольшое практическое значение, поскольку эффективность использования радиации (RUE) снижается для этих культур в связи с сезонным снижением поступающей радиации. Культуры, пересаженные в начале сезона, наиболее эффективно используют доступные им ресурсы окружающей среды. Наиболее эффективная стратегия производителя заключается в том, чтобы достаточно быстро развить высокий уровень LAI, чтобы максимально использовать поступающее излучение в первые летние месяцы. При сходных сроках посадки закладка побегов начинается быстрее у раннеспелых сортов по сравнению с сортами, созревающими в середине и конце сезона (Fisher and Milbourn, 1974).
Закладка побегов имеет тенденцию начинаться раньше при низкой плотности посадки культур, начиная с того момента, когда общее количество произведенных ассимилятов больше не может быть полностью использовано верхушкой роста. Такое «насыщение» ассимилятами может вызвать гормонально регулируемое начало роста побегов. Закладка побегов продолжается вплоть до сбора урожая, что приводит к появлению новых побегов вверх по растению. Это результирующее распространение зрелости побегов влияет на послеуборочное качество и срок хранения.
Система удобрения
Посевы брюссельской капусты требуют до 300 кг азота/га для получения оптимального урожая. Общее производство надземной биомассы и скорость поглощения азота сильно увеличиваются при внесении азота, в основном из-за его ярко выраженного воздействия на увеличение площади листьев (Booij et al., 1996). Высокая скорость поглощения азота быстро истощает запасы нитратов в почве (Booij et al., 1993).
Рост урожая брюссельской капусты состоит из двух фаз (Abuzeid and Wilcocksen, 1989). В первой фазе увеличение биомассы происходит в основном за счет роста листьев и стеблей, а во второй фазе основное внимание уделяется росту пазушных и верхушечных побегов. Период роста побегов совпадает с усилением старения листьев. Когда запасы нитратов в почве истощаются до начала роста побегов, скорость их поглощения зависит от минерализации азота из органического вещества почвы; отсюда и хорошо зарекомендовавшая себя практика внесения больших количеств органических удобрений (таких как навоз) перед выращиванием брюссельской капусты.
Низкая доступность азота в почве и высокая скорость старения листьев во время роста побегов предполагают, что происходит ремобилизация азота для поддержки роста побегов. Эффективное использование азотных удобрений и сохранение окружающей среды требуют понимания того, как азот удаляется из листьев и распределяется по побегам. Азот в нетоварных частях этой культуры (корнях, стеблях и листьях) может оставаться в поле, в зависимости от используемого метода уборки культуры.
Некоторые методы уборки требуют, чтобы стебли с побегами удалялись в стационарное устройство для удаления побегов, расположенное на некотором расстоянии от культуры, в то время как в других системах могут использоваться мобильные устройства для удаления побегов, которые удаляют кочанчики в поле, оставляя после себя растительные остатки. Там, где остатки остаются на поле, они являются потенциальным источником дальнейших потерь почвенного азота в результате минерализации (Whitmore and Groot, 1994) и последующего вымывания зимними осадками в соседние водоемы (Greenwood, 1990). Чтобы уменьшить этот риск, индекс азота должен быть высоким. Следует стимулировать ремобилизацию азота внутри растения, поскольку это приводит к более высокому азотному индексу в собранных частях урожая по сравнению с общей биомассой. С экологической точки зрения быстрое истощение почвы и более позднее перемещение азота во время роста побегов снижает риск вымывания из почвы, поскольку азот сохраняется в культуре.
Боой и др. (1997) обнаружили, что брюссельская капуста в начале роста побегов производит 60-80% общей биомассы и поглощает эквивалентное количество азота. Окончательный вес урожая побегов и содержание азота в них положительно коррелировали с общей биомассой и содержанием азота в начале роста побегов. Распределение биомассы и азота между различными надземными органами растений почти не зависело от наличия азота и времени внесения удобрений. Во время роста побегов листья быстро увядают. Биомасса и, в частности, азот были ремобилизованы из листьев в побеги перед опадением. Фишер и Милборн (1974), а также Уилкоксен и Абузейд (1991) пришли к выводу, что в тех случаях, когда листья удалялись до того, как они увядали (обычно это культурная практика дефолиации особенно скороспелых сортов), ремобилизация сухого вещества из листьев не способствовала росту побегов. Во время роста побегов потеря азота листьями составляла до 50 % от прироста азота в побегах. В тех случаях, когда азот применялся в начале роста побегов, он ускорял и усиливал озеленение с задержкой опадения листьев.
Когда азот вносился дробно, половина при пересадке, а остальная часть в начале роста побегов, содержание азота в побегах увеличивалось. Однако распределение биомассы и конечный урожай побегов не изменились по сравнению с вариантами, при которых все удобрения вносились при пересадке.
Боой и др. (1997) пришли к выводу, что для достижения приемлемого урожая побегов норма внесения азота должна быть направлена на достижение оптимальной биомассы в начале их роста. Бимонд и др. (1995) показали, что брюссельская капуста должна иметь достаточное количество азота на весь сезон. Если этого не происходит, рост побегов задерживается. По-видимому, в этих условиях большая часть азота выносится с поля в виде урожая (побегов) при уборке, при этом относительно небольшое количество азота остается в поле в виде растительных остатков. Это имеет экологические преимущества, поскольку после минерализации растительных остатков вымывается меньше азота. Большая общая площадь зеленых листьев, достигаемая при большем количестве азота, в основном была результатом более крупных листьев; количество листьев увеличилось незначительно. Более крупные листья были результатом более высокой скорости роста листьев. Невель (1990) показал, что, когда брюссельскую капусту высевали прямо в апреле или пересаживали в мае с внесением 300 кг/га азотных удобрений, общее производство сухого вещества в октябре составляло в среднем 14,5 т/га, а поглощение азота составляло 335 кг/га (Everaarts and van Beusidem, 1998). Максимальный выход около 4,5 т/га сухого вещества обычно достигался при внесении наибольшего количества азота, т.е. 300 или 375 кг/га. Scaife (1988) показал, что внесение азотных удобрений перед посадкой брюссельской капусты приводило к увеличению содержания нитратного азота в течение 43 дней с момента внесения. После этого он снизился почти до нуля в ноябре во время единичного сбора урожая.
Уборка
Брюссельскую капусту обычно собирают вручную. Отдельные пазушные побеги (кочанчики) удаляют, отламывая их от стебля. Наиболее развитые побеги находятся у основания стебля и убираются первыми. По мере развития и увеличения пазушных побегов/почек на верхних частях стебля собирают следующие урожаи. Ручной сбор урожая может проводиться в течение нескольких недель и до 4 месяцев. При многократной ручной уборке верхушечная почка не удаляется, и стебель может продолжать удлиняться и образовывать дополнительные пазушные побеги. Однако по мере увеличения высоты растения могут полегать, что мешает проведению культурных и уборочных работ.
Удаление верхушечной почки (вершкование) обычно проводится для улучшения машинной или однократной уборки урожая и проводится за несколько недель до предполагаемого сбора урожая. Вершкование усиливает детерминантное развитие пазушных почек. Хотя дальнейшее удлинение стебля предотвращается, общий рост не сдерживается, и пазушные побеги у верхушки стебля увеличиваются быстрее, чем у основания. В основном рост побегов происходит за счет перераспределения азота и углеводов из листьев. Соответственно, удаление верхушечных почек должно происходить не раньше, чем растения достигнут соответствующего роста.
Замедлитель роста SADH (янтарная кислота 2,2-диметилгидразин) был использован вместо удаления верхушечных почек, чтобы остановить апикальное доминирование.
Практика однократной уборки урожая с использованием ручного труда или частичной механизации значительно расширилась, особенно для переработки в морозильных камерах. В этом случае растения очищают от листьев, срезают стебли, а затем механически срезают побеги со стебля. Аналогичным образом собирают свежий урожай для рынка в тех случаях, когда затраты на выборочную ручную уборку непомерно высоки.
Вес отдельных побегов составляет от 20 до более 50 г, диаметр — от 20 до 60 мм, предпочтительный диаметр для переработки в морозильной камере — от 15 до 25 мм. Урожайность колеблется от 6 до 20 т/га; урожайность при многократном сборе свежих рыночных культур обычно выше, чем предназначенных при переработки.
Хранение
Брюссельская капуста характеризуется удовлетворительной способностью к хранению. Она может храниться 3-4 недели.
Для сохранения свежести рекомендуется брюссельскую капусту упаковывать со льдом. Как и все капустные культуры, она должна храниться без этилена, чтобы избежать преждевременного старения и повреждения тканей.
Борьба с сорняками
Основная страница: Система защиты культур рода Капуста
Основная страница: Борьба с сорняками при выращивании капуст
Литература
World vegetables: principles, production, and nutritive values / Vincent E. Rubatzky and Mas Yamaguchi. — 2nd ed. 1997.
Vegetable brassicas and related crucifers. Geoffrey R Dixon. Centre for Horticulture and Landscape, School of Biological Sciences, University of Reading, UK. 2006.
