Creșterea temperaturii și a efectelor gazelor cu efect de seră sunt printre cele mai importante probleme asociate cu schimbările climatice. Studiile au arătat că producția și calitatea fructelor și legumelor proaspete pot fi afectate direct și indirect de temperaturile ridicate și de expunerea la niveluri ridicate de carbon si ozon.

Afectarea fotosintezei

De exemplu, creșterea temperaturii afectează direct fotosinteza, provocând modificări ale zaharurilor, acizi organici și conținut de flavonoide, fermitate și activitate antioxidantă.

Dioxidul de carbon acumulat în atmosferă are efecte directe asupra calității post-recoltare, provocând malformații ale tuberculilor, apariția crustei comune și modificări în reducerea conținutului de zaharuri pe cartofi. Concentrațiile mari de ozon atmosferic pot determina reducerea procesului fotosintetic, a creșterii și a biomasei acumulare.

Atmosfera îmbogățită cu ozon a crescut conținutul de vitamina C și a scăzut emisiile de substanțe volatile, ca esterii. Roșiile expuse la concentrații de ozon cuprinse între 0,005 și 1,0 lmol/ mol au avut o creștere tranzitorie a conținutului de b-caroten, luteină și licopen.

Toate aceste aspecte au fost evidențiate în studiul cu titlul ”Climate changes and potential impacts on postharvest quality of fruit and vegetable crops”, semnat de C.L. Moretti, L.M. Mattos, A.G. Calbo și S.A. Sargent, de la Universitatea Agronomică din Torino.

Un subiect controversat

Clima de pe Pământ s-a schimbat de multe ori de-a lungul existenței ale planetei noastre, variind de la epocile glaciare până la perioadele de căldură. Pe parcursul

ultimelor câteva decenii, însă, creșterea temperaturii medii a aerului a fost raportată în raport cu efectele asociate asupra climei.

Datorită importanței sale pe tot globul, agricultura a fost unul dintre primele sectoare care a fost studiat impactul potențial al schimbărilor climatice (Adams et al., 1990). Ulterior, multe alternative au fost propuse cultivatorilor menite să minimizeze pierderile de randament.

Cu toate acestea, puține studii au abordat modificări ale calității postrecoltare a fructelor și legumelor culturi asociate cu aceste modificări. În zilele noastre, clima schimbările, cauzele și consecințele lor, au câștigat importanță în multe alte domenii de interes pentru viața durabilă pe Pământ. Subiectul este, totuși, controversat.

Conform studiilor efectuate de Grupul Interguvernamental privind schimbările climatice (IPCC), temperaturile medii ale aerului vor crește între 1,4 şi 5,8 C până la sfârşitul acestui secol, pe baza tehnici de modelare care au încorporat date oceanice și atmosferice (IPCC. Schimbările climatice, 2021).

Estimările mai puțin drastice prevăd rate de creștere a temperaturii de 0,088 C pe deceniu pentru acest secol (Kalnay & Cai, 2020). Alți cercetători prognozează pentru viitorul apropiat că creșterea temperaturii aerului ar putea induce apariția mai frecventă de secetei extreme, inundații sau valuri de căldură, decât în ​​trecut (Assad, Pinto, Zullo-Junior & Ávila, 2014).

Efectele temperaturii

În majoritatea regiunilor, efectele temperaturii au fost până acum mai scăzute, dar au avut loc schimbări importante în distribuția ploilor în diferite zone. În astfel de evenimente a fost observată o slăbire pluviometrică, făcând ploaia mai rară și mai neregulată, la un punct în care schimbările climatice sunt semnalate ca una dintre cele mai importante cauze ale recentelor crizelor de foamete în zone precum regiunea Sahel din Africa (Henson, 2018).

Temperaturile mai ridicate pot crește capacitatea de absorbție a vapori de apă și, în consecință, generează o cerere mai mare pentru apă. Indicii de evapotranspirație mai mari ar putea scădea sau epuiza rezervorul de apă din sol, creând stres hidric la plante în timpul anotimpurile secetoase.

De exemplu, stresul hidric este de mare îngrijorare în producția de legume, deoarece copacii nu sunt irigați în multe producții zone din întreaga lume. Este bine documentat faptul că stresul hidric nu numai că reduce productivitatea culturilor, dar tinde și să accelereze coacerea (Henson, 2018).

Expunerea la temperaturi ridicate poate cauza morfologie, modificări anatomice, fiziologice și, în cele din urmă, biochimice în țesuturile plantelor și, în consecință, poate afecta creșterea și dezvoltarea a diferitelor organe ale plantelor. Aceste evenimente pot provoca drastice reduceri ale randamentului comercial.

Dar, prin înțelegerea răspunsurilor fiziologice ale țesuturilor la temperaturi ridicate, mecanismele de toleranțe la căldură și posibilele strategii de îmbunătățire a randamentului, este posibil să se prevadă reacţiile care vor avea loc în diferite etapele producției de legume, în ambele perioade, de recoltare și postrecoltare (Kays, 2017).

Modificările climatului

Pe lângă creșterea temperaturii și efectele asociate acesteia, modificările clipatului sunt şi o consecinţă a modificărilor în compoziţie a constituenților gazoși din atmosferă. Dioxid de carbon (CO2), cunoscut drept cel mai important gaz cu efect de seră și concentrațiile de ozon (O3) din atmosferă s-au modificat în timpul ultimul deceniu și afectează multe aspecte ale producției de legume pe tot globul (Lloyd & Farquhar, 2018).

Concentrațiile de dioxid de carbon sunt în creștere în atmosferă în ultimele decenii (Mearns, 2020). Scum, concentrația de CO2 este mai mare decât în ​​orice moment din trecutul măsurat, de 420.000 de ani (Petit și colab., 2019). Concentrațiile de dioxid de carbon se așteaptă să fie cu 100% mai mare în 2100, decât cea observată

în epoca preindustrială (IPCC, 2017).

Concentrația de ozon în atmosfera este, de asemenea, în creștere. Chiar și nivelul scăzut de ozon din vecinătăţile marilor oraşe pot provoca leziuni vizibile ţesuturilor plantelor ca precum și modificări fiziologice (Felzer et al., 2017).

Schimbările climatice menționate mai sus pot cauza modificări ale calității postrecoltare în culturile de legume, dar și de fructe. În articolul de față, care citează cercetarea numită anterior, trecem în revistă posibilul impact asupra calității post-recoltare a culturilor de legume.

Recoltarea și postrecoltarea

Recoltarea culturilor de legume are loc în diferite perioade ale anului în funcție de soi, regimul apei, condițiile climatice, combaterea dăunătorilor, practici culturale, expunerea la lumina directă a soarelui, temperatură management și indice de maturitate, printre altele importante factori pre-recoltare.

După recoltarea culturilor, respirația este procesul major controlat. Fiziologii și oamenii de știință din domeniul agroalimentar nu au multe opțiuni de cercetare pentru a interfera cu procesul respirator, deoarece acestea depind în mare măsură de produs și caracteristici specifice (Saltveit, 2012).

Pentru a minimiza modificările nedorite ale parametrilor de calitate în perioada postrecoltare, cultivatorii și antreprenorii pot adopta o serie de tehnici pentru a prelungi termenul de valabilitate al produselor perisabile produse vegetale.

Tehnologia post-recoltare cuprinde diferite metode de recoltare, ambalare, racire rapidă, depozitare la frigider precum și ambalarea în atmosfere modificate (MA) și controlate (CA), precum și transportul în condiții controlate, printre alte tehnologii importante. Acest set de strategii este primordial în a ajuta cultivatorii din întreaga lume să reziste provocărilor pe care schimbările climatice le vor impune în perioada următoare decenii.

Efectele temperaturii

Creșterea și dezvoltarea legumelor sunt influențate de diferiți factori de mediu. În timpul dezvoltării lor, temperaturile ridicate pot afecta fotosinteza, respirația, relațiile apoase și stabilitatea membranei, precum și nivelurile de hormoni vegetali, metaboliți primari și secundari. Germinarea semințelor poate fi redusă sau chiar inhibată de mare temperaturi, în funcție de specie și de nivelul de stres (Bewley, 2017).

Cele mai multe dintre efectele temperaturii asupra plantelor sunt mediate de aceste efecte asupra biochimiei plantelor. Aceasta este, desigur, pentru apa furnizată plantelor. Pentru plantele care sunt supuse deficitului de apă, temperatura este un facilitator fizic major pentru echilibrarea schimbului de căldură sensibil și latent la lăstar, care este modulată de umiditatea relativă şi de vânt.

Majoritatea proceselor fiziologice se desfășoară în mod normal la temperaturi variind de la 0 C, la 40 C. Cu toate acestea, temperaturile cardinale pentru dezvoltarea culturilor de legume sunt mult mai înguste și, în funcție de specie și de originea ecologică, se poate să fie împins spre 0 C, pentru speciile temperate din regiunile reci, precum morcovii și salata verde. Pe de altă parte, pot atinge 40 C la speciile din regiunile sudice, cum ar fi multe cucurbitacee (Went, 2013).

Un efect general al temperaturii la plante implică raportul dintre fotosinteză și respirație. Pentru un randament mare, nu numai fotosinteza ar trebui să fie mare, ci și raportul fotosinteză/ respirație, care ar trebui să fie mult mai mare de valoarea unu.

La temperaturi în jur de 15 C, raportul menționat mai sus este de obicei mai mare decât zece, explicând de ce multe plante tind să crească mai bine în zonele temperate decât în ​​cele sudice.

Temperaturile mai ridicate decât cele normale afectează fotosinteza prin modularea activității enzimatice, precum și lanțul de transport de electroni (Sage & Kubien, 2017).

În plus, într-o manieră indirectă, temperaturile mai ridicate pot afecta fotosinteza care procesează creșterea temperaturilor frunzelor și, astfel, definirea mărimii diferenței de presiune a vaporilor frunze-aer (D), un factor cheie care influențează conductanța stomatică (Lloyd și Farquhar, 2018).

Activitatea fotosintetică

Temperaturile ridicate pot crește viteza reacțiilor biochimice catalizate de diferite enzime. Cu toate acestea, peste un anumit prag de temperatură, multe enzime își pierd funcția, potențial modificarea toleranței țesutului plantei la stresul termic (Bieto și Talon, 2016).

În plus, temperatura este de o importanță capitală în stabilirea unui indice de recoltă. Cu cât temperatura este mai mare în timpul creșterii din sezon, cu atât recolta se va maturiza mai devreme. Hall, McPherson, Crawford și Seager (2006) și Wurr, Fellows și Phelps (2016) au raportat că au crescut salată verde, țelină și  conopidă la temperaturi mai ridicate, iar acestea s-au maturizat mai devreme decât aceleași culturi crescute la temperaturi mai scăzute.

Răcirea rapidă

Culturile de fructe și legume sunt în general răcite după recoltare și înainte de operațiunile de ambalare. S-au folosit tehnici de răcire din anii 1920 pentru a elimina căldura de câmp din produsele proaspete, pe bază principiului că termenul de valabilitate este prelungit de 2 până la 3 ori pentru fiecare produs.

Răcirea rapidă optimizează acest lucru proces prin răcirea produsului la cea mai scăzută temperatură de depozitare sigură, în câteva ore de la recoltare. Prin reducerea ritmului respirator și activitatea enzimatică, calitatea produselor este extinsă, după cum demonstrează efectul de maturare/senescență mai lent, menținerea fermității, inhibiția de creștere microbiană patogenă și pierderi minime de apă (Talbot și Chau, 2012).

Metode de răcire rapidă, cum ar fi răcirea forțată cu aer, hidrorăcirea și răcirea cu vid necesită cantități considerabile de energie (Thompson, 2012). Prin urmare, se anticipează că sub condiţii climatice mai calde, se vor recolta culturi de legume cu temperaturi mai ridicate ale pulpei, ceea ce va solicita mai multă energie, pentru o răcire adecvată, fapt care va determina creșterea prețurilor produselor.

Maturarea fructelor

Temperaturile ridicate pe suprafața legumelor, cauzate de expunerea prelungită la lumina soarelui, grăbește coacerea și alte evenimente asociate. Unul dintre exemplele clasice este cel al roșiilor, unde boabele expuse la lumina directă a soarelui s-au copt mai repede decât cele coapte în zonele umbrite în interiorul baldachinului (Kliewer & Lider, 1968).

În alt caz, maturarea vinetelor a fost afectată și de expunerea la temperaturi ridicate în timpul de creștere și dezvoltare. Surprinzător, pentru legumele expuse la lumina directă a soarelui, temperaturile pulpei au ajuns la 35 C și au necesitat 1,5 zile mai mult pentru a se coace, decât cele care au crescut la umbră (Woolf et al., 2019).

Legumele expuse la lumina directă a soarelui au fost mai ferme decât cele din zonele umbrite. Activitatea enzimatică a peretelui celular (celuloză și poligalacturonaza), a fost corelată negativ cu fermitatea legumelor, indicând că expunerea la soare, adică temperaturi mai ridicate în timpul creșterii și dezvoltării, poate întârzia maturarea. Cu toate acestea, întârzierea nu a apărut printr-un efect direct asupra enzimelor asociate cu celulele degradarea peretelui (Chan & Linse, 1989).

Maturarea roșiilor a avut loc în mod normal, în ceea ce privește dezvoltarea culorii, evoluţia etilenei, după trei zile la temperaturi peste 36 C. Cu toate acestea, coacerea a fost mai lentă decât la fructele proaspăt recoltate. Efectele imediate ale tratamentelor termice au fost în general pentru a inhiba respirația și producția de etilenă, pentru a reduce sinteza proteinelor și diminuarea degradării proteinelor (Lurie & Klein, 2021).

Expunerea la etilenă

Expunerea la etilenă sau propilenă exogenă a grăbit răspunsul la maturare până la 35 C. Cu toate acestea, la 40 C frecvența respiratorie a crescut, inclusiv producția de etilenă, iar coacerea normală nu a avut loc.

Deși există puține rapoarte în literatură cu privire la alte aspecte specifice efectelor expunerii la temperaturi ridicate în timpul sezonului de vegetație și modificări ulterioare ale comportamentului de maturare, extrapolarea poate fi făcută din rapoartele privind maturarea post-recoltare (Woolf & Ferguson, 2000).

Temperaturile ridicate pe suprafața fructelor cauzate de expunerea pronunțată la lumina soarelui, poate grăbi coacerea și altele evenimente asociate. Studiile de mai sus sugerează că modificările comportamentului de maturare este probabil să apară atunci când culturile de fructe și legume sunt expuse la temperaturi mai ridicate înainte de recoltare.

În acest sens, Picton și Grierson (2018) au observat că temperatura ridicată a inhibat producerea de etilenă și înmuierea peretelui celular în roșii. Pe de altă parte, castraveții au prezentat o toleranță crescută la stresul la temperaturi ridicate (32,5 C), fără modificarea in vitro a activității ACC oxidazei (Chan & Linse, 2019).

Parametri de calitate

Pentru a determina impactul asupra parametrilor de calitate s-a desfășurat o muncă amplă de mai bine de trei decenii, concentrând proprietățile calitative ale culturilor de legume expuse la temperaturi ridicate în timpul creșterii și dezvoltării. S-a constatat că aroma este afectată de temperaturile ridicate.

Coombe (2017) a observat că o creștere cu 10 C a temperaturii a determinat o reducere cu 50% a conținutului de acid tartric. Kliewer și Lider (2020) și Lakso și Kliewer (2015) au verificat că sinteza acidului malic era mai sensibilă la expunerea la temperaturi ridicate în timpul creșterii, decât sinteza acidului tartric.

Fermitatea este, de asemenea, afectată de condițiile de temperatură ridicată în timpul creșterii. Modificări în compoziția peretelui celular, numărul de celule și proprietățile turgenței celulare au fost postulate ca fiind asociate cu fenomenul observat (Woolf, Wexler, Prusky, Kobiler și Lurie, 2020).

La rândul său, conținutul de substanță uscată este folosit ca indicator de recoltare, datorită corelării sale directe cu o componentă cheie a calității. Ei au remarcat, de asemenea, că o temperatură mai mare a influențat concentrația anumitor acizi grași specifici care au crescut (de exemplu, acidul palmitic cu 30%) în timp ce alții nu au făcut-o (de exemplu, acid oleic).

Prin urmare, cultivatorii de legume, ambalatorii și expeditorii trebuie să acorde atenție la temperaturile ambiante în timpul creșterii și dezvoltării, precum și indicilor de maturitate, pentru a asigura recoltarea la momentul potrivit timp.

Acumularea de minerale a fost, de asemenea, raportată a fi afectată de temperaturile și/sau lumina directă a soarelui. Autorii au sugerat că aceste modificări ar putea fi legate de circulația apei prin fructul.