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Yield and chemical composition of Cucurbita moschata poir., cultivar butternut, as affected by nitrogen and carbohydrate status of the plants

Summary

In order to investigate the effect of the N and carbohydrate status of developing plants ofCucurbita moschata, cultivar Butternut, on yield and chemical composition of the fruits, the foliar N and carbohydrates were varied by means of differential N and moisture supply. Periodic leaf analyses were made up to the time of harvest. When the fruits at harvest were separated into large (1000 or more g) and small (less than 1000 g) squash, number and weight of the large fruits were positively correlated with the N content of the leaves and, conversely, negatively correlated with carbohydrates and C/N ratio. For small fruits the correlations were reversed. The highest r values were obtained when foliar analysis data were used from a sampling date about 7 to 10 days following anthesis of the first pistillate flowers. Thus, leaf analyses about 5 weeks prior to harvest could be used to predict the yield.

The harvest value of protein in the fruits was positively correlated with foliar N, and negatively correlated with C/N ratio and weight loss during storage. Varying the C/N ratio of the plants had no significant effect on the carbohydrates in the fruits expressed as the sum of starch and total sugars at harvest. Plots with low C/N ratios just prior to harvest, however, tended to produce squashes with lower starch content and thus with higher sugar/starch ratios, indicating a state of greater maturity at harvest.

Decrease of starch and increase of total sugars during storage proceeded at a faster rate in the year with higher carbohydrates in the leaves and higher C/N ratios. In the same year the rate of increase of sucrose was greater. The low moisture treatment (low C/N ratios) appeared to promote the accumulation of sucrose.

Neither ascorbic acids nor β-carotene content were affected by the nitrogen-moisture treatments. The content of these vitamins indicated this cultivar may contribute significant amounts of these constituents to the human nutrition.

Zusammenfassung

Um die Wirkung des Stickstoff- und Kohlehydratspiegels in Pflanzen vonCucurbita moschata, Sorte „Butternut”, auf den Ernteertrag und auf die chemische Zusammensetzung der Früchte zu untersuchen, wurde der Blattgehalt an N und an Kohlehydraten durch differenzierte Zugaben von N und Wasser geändert. Periodische Blattanalysen wurden bis zur Ernte durchgeführt. Bei der Ernte wurden die Früchte in zwei Gruppen eingeteilt: grosse Früchte (1000 g und mehr) und kleine (unter 1000 g). Positive Korrelationen bestanden zwischen den grossen Früchten — Anzahl und Gewicht — und dem N-Gehalt der Blätter, und, umgekehrt, negative Korrelationen zwischen den grossen Früchten und sowohl den Kohlehydraten als auch dem Kohlehydrat/N Verhältnis. Für die kleinen Früchte waren die Korrelationen umgekehrt. Die höchsten Korrelationskoeffizienten wurden erzielt, wenn die analytischen Resultate eines Zeitpunkts gewählt wurden, der etwa 7 bis 10 Tage nach dem Aufblühen der ersten weiblichen Blüten lag. Blattanalysen ungefähr 5 Wochen vor der Ernte konnten also benutzt werden, um den Ernteertrag vorauszusagen.

Eine positive Korrelation bestand zwischen dem Proteingehalt (N x 6,25) der Früchte am Erntezeitpunkt und dem N-Gehalt der Blätter, und eine negative Korrelation zwischen Protein und dem Kohlehydrat/N Verhältnis, und, ausserdem, dem Gewichtsverlust der Früchte während der Lagerung. Die Veränderung des Kohlehydrat/N Verhältnisses der Pflanzen hatte keine Auswirkung auf die Kohlehydrate in den Früchten zur Erntezeit, ausgedrückt als Summe des Stärke- und Gesamtzucker-Gehaltes. Parzellen, die kurz vor der Ernte ein niedriges Kohlehydrat/N Verhältnis aufzeigten, neigten jedoch dazu, Früchte mit niedrigerem Stärkegehalt, also mit einem höheren Zucker/Stärke Verhältnis, zu produzieren. Dies kann als ein Zeichen grösserer Reife angesehen werden. Die Abnahme des Stärkegehaltes und die Zunahme des Gesamtzuckers während der Lagerung ging in dem Jahre schneller von statten, in dem die Blätter einen höheren Kohlehydratgehalt und ein höheres Kohlehydrat/N Verhältnis aufwiesen. In dem selben Jahre war die Geschwindigkeit grösser ,mit der der Sucrose-Gehalt zunahm. Die Parzellen mit wenig Wasser begünstigten scheinbar die Ansammlung von Sucrose.

Weder der Gehalt an Ascorbinsäure noch an β-Carotin wurde durch die Stickstoff- und Wasser-Zugaben beeinflusst. Der Gehalt an diesen Vitaminen zeigt, dass diese Sorte bedeutende Mengen dieser Wertstoffe für die menschliche Ernährung liefern kann.

Résumé

Afin de déterminer l'influence des quantités d'azote et d'hydrates de carbone contenues dans les plants deCucurbita moschata, cultivar Butternut, sur les rendements, et la composition chimique des fruits, on fit varier le contenue d'azote et d'hydrates de carbone des feuilles, en traitant avec différentes quantités d'azote et d'eau. Périodiquement, jusqu'à la récolte, des analyses foliaires furent faites. Au moment de la récolte, les fruits furent séparés en deux groupes: les gros (1000 g ou plus) et les petits (moins de 1000 g). Dans le cas des gros fruits, la corrélation nombre et poids des fruits vs azote foliaire s'avéra positive. D'autre part, la corrélation gros fruits vs hydrates de carbone et vs taux C/N s'avéra négative. Ces corrélations étaient inversées dans le cas des petits fruits.

Les coefficients de corrélation les plus élevés furent obtenus lorsqu'on utilisa les résultats d'analyses foliaires provenant d'un échantillonnage fait dans les 7 à 10 jours suivant l'anthèse des premières fleurs pistillées. Ainsi, les résultats d'analyses foliaires, faites environ cinq semaines avant la récolte, pourraient être utilisés afin de prédire le rendement.

La valeur protéique des fruits au moment de la récolte se trouvait en correlation positive avec l'azote foliaire, et en corrélation négative avec les hydrates de carbone et la perte de poids durant l'entreposage. Les changements dans le taux C/N des plants, n'influencèrent pas de façon significative la somme des teneurs en amidon et en sucres totaux des fruits au moment de la récolte. Cependant, les parcelles donnant des taux C/N peu élevés immédiatement avant la récolte, avaient la tendance à produire des courges à basse teneur en amidon et, en conséquence, des taux sucres/amidon élevés, indiquant de ce fait, une plus grande maturité. La diminution d'amidon, et l'augmentation des sucres totaux durant l'entreposage s'effectuèrent plus rapidement l'année où les quantités d'hydrates de carbone foliaires et les taux C/N étaient plus élevés. Simultanément, le taux d'augmentation de sucrose était plus éléve. De faibles quantités d'eau semblaient promouvoir une accumulation de sucrose.

Les teneurs en acide ascorbique et en β-carotène n'étaient pas affectées par les traitements d'azote et d'eau. La quantité de ces vitamines contenue dans ce cultivar, indique qu'il peut être, pour l'alimentation humaine, une source importante de ces principes nutritifs.

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Vermont Agricultural Experiment Station Journal Series Paper No. 141.

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Hopp, R.J., Merrow, S.B. Yield and chemical composition of Cucurbita moschata poir., cultivar butternut, as affected by nitrogen and carbohydrate status of the plants. Plant Food Hum Nutr 12, 59–81 (1965). https://doi.org/10.1007/BF01104450

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Keywords

  • Total Sugar
  • Pistillate Flower
  • Cucurbita Moschata
  • Carbohydrate Status
  • Aseorbic Acid