CC BY
26
УДК 635.17:631.84
ОСОБЕННОСТИ НАКОПЛЕНИЯ НИТРАТОВ РЕДЬКОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГЕНОТИПА И ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ
О.В. ЕЛИСЕЕВА, А.Ф. ЕЛИСЕЕВ (Кафедра неорганической и аналитической химии, кафедра овощеводства)
В работе представлены данные о содержании нитратов в различных сортах редьки, об их распределении в различных частя х листа данной культуры, рассмотрено влияние разных видов и доз азотных удобрений на накопление нитратов в продуктовой части растений редьки, а также приведены данные о суточной динамике концентрации нитратов в ассимиляционном аппарате растений.
Ключевые слова: редька, нитраты, азотные удобрения.
В настоящее время известно, что научно-технический прогресс сопровождается глобальным воздействием на окружающую среду, которое в ря -де случаев оказываетс негативным. Интенсификация сельского хозяйства, широкое использование агрохимикатов, особенно в производстве овощей, породило проблему выращивания экологически безопасной овощной продукции. Одним из вопросов, обращающих на себя внимание учёных и производственников, является контроль над содержанием нитратов в овощах, так как основным источником поступлени нитратов в организм человека на 70-90% я вля ются именно овощи [3, 14]. Накопление нитратной формы азота — одна из особенностей растительного организма. Азот я вля -етс необходимым элементом питани растений, поэтому наличие в них нитратов — нормальное вление. Однако нитраты, поступающие в организм человека и животных с растительной пищей, могут привести к серьёзным нарушения м здоровья, поэтому важно знать уровни накоплени нитратов теми или иными культурами.
Методика
В 2002-2004 гг. нами изучалось накопление нитратов растения ми листовой редьки. Объектами исследований являлись 4 сорта листовой редьки южнокорейской селекции (VR-Tv-28, VR-Hy-235, VR-Hy-265, VR-Tv-18) и для сравнения был включён сортоо-бразец корнеплодной редьки ТСХА-P (тетраплоид). По литературным данным, возделываемые формы листовой редьки относятся к Raphanus sativus subsp. sinensis Sazon. et Stankev. con-var. oleiferus (L.) Sazon. et Stankev. — редька посевна китайска масличная [19].
Исследовани проводили в лаборатории овощеводства и на кафедре неорганической и аналитической химии РГАУ - МСХА имени К.А. Тимиря зева. Опыты проводили в весенне-летнеосенние периоды (посев 15 ма и
8 августа). Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая . Агрохимическая характеристика почвы: гумус — 2,4%; рНКС1 — 6,5; Нг — 0,8 мгэкв/100 г почвы; МГид, — 79, Р2О5 — 268, К2О — 190 мг/кг почвы; V — 94,2%. Делян-
ка 1 м2. Схема выращивания 20x6 см. Густота стоя ния — 68 раст/м2. В фазу 1-го листа проводили прореживание посевов до заданной густоты.
Закладку опытов, наблюдения, учёты и анализы проводили в соответствии с прин тыми методиками [1, 5, 6, 11].
Накопление нитратов за вегетацию и в течение суток определ ли с помощью ионоселективного нитратного электрода на приборе иономер Экотест-2000. Данные о суточной динамике обрабатывали методом простой скользя щей средней (а. = (Л;-1 + +Л; + Л;+ь) : 3).
Результаты исследований
Сортовые различия в накоплении нитратов. На накопление нитратов вли ют многие факторы: биологические особенности растения, видовые и сортовые особенности возделываемых культур, особенности распределения нитратов по органам растения, осве-
щённость, температура, влажность, минеральное питание и другие [2, 4, 13, 18].
Существенное вли ние на содержание нитратов оказывают сортовые особенности с.-х. культур, которые закреплены генетически [8, 10, 13] (табл. 1).
В таблицах 1 и 2 представлены данные о содержании N¿3$ в продуктовой части растений листовой и корнеплодной форм редьки в разные годы исследований. В листь х растений сортов УИ-Т^-28 и УИ-Ну-235 кон-центраци нитратов в 2002 и 2003 гг. оставалась на одном уровне. При этом содержание N03$ в листьях сорта УИ-Ну-235 в 2 раза выше, чем в листьях сорта УИ-Т^-28. В корнеплодах редьки сорта ТСХА-Р так же, как и у двух предыдущих сортов листовой редьки, различия по содержанию нитратов несущественные.
У растений листовой редьки сортов УИ-Ну-265 и УИ-^-18 в 2002 г.
Т а б л и ц а 1
Сортовые особенности накопления нитратов в продуктовой части растений редьки
(2002 г)
Показатель Листовая редька (листья) Корнеплодная редька (корнеплоды) НСР0,05
УР-їу-28 УР-Ну-235 УР-Ну-265 УР-їу-18 тсха-р
Содержание 1\Ю3-, мг/кг сырой массы ДУ мг/кг сырой массы 1134 2248 (Са 1169 нПиН 2.3.2. 1031 2000 1078-01 от 1390 14.11.01) 346
Т а б л и ц а 2
Сортовые особенности накопления нитратов в продуктовой части растений редьки
(2003 г)
Показатель Листовая редька (листья) Корнеплодная редька (корнеплоды) НСР0,05
УР-їу-28 УР-Ну-235 УР-Ну-265 УР-їу-18 тсха-р
Содержание 1\Ю3-, мг/кг сырой массы ДУ, мг/кг сырой массы 1158 2336 (Са 1661 нПиН 2.3.2. 2518 2000 1078-01 от 1282 14.11.01) 358
в продуктовой части урожая нитратов накапливалось соответственно в 1,4 и 2,4 раза меньше, чем в 2003 г. По-видимому, это свя зано со значительными различи ми в температуре окружающей среды в дни, предшествующие уборке растений. В 2002 г. температура воздуха была 22,6°С, а в 2003 г. — только 14°С. Низкая температура воздуха в предуборочный период способствовала повышенному накоплению нитратов у этих сортов. Продолжительность солнечного сия ния в те же сроки в 2003 г. была в 2 раза меньше, чем в 2002 г., что также привело к увеличению содержания нитратов в листьях сортов УИНу-265 и УИ-Т^-18.
В среднем среди сортов редьки наибольшим содержанием нитратов в продуктовой части урожая отличался сорт УИ-Ну-235 — 2292 мг/кг сырой массы, что в 1,3$2,0 раза больше по сравнению с другими сортами. На втором месте стоит сорт УИ-Т^-18, в котором содержание нитратов составило в среднем 1774 мг/кг. Наимень-ша концентраци нитратов установлена у растений сорта УИ-Ту-28 — 1146 мг/кг.
Следует отметить, что у всех изучаемых сортов редьки, кроме УИ-Ну-235, содержание нитратов как в листь х, так и в корнеплодах не превышало их допустимых уровней (ДУ) в овощах. Установлено, что у листовой редьки существуют сортовые различи в накоплении нитратов в целом, а также отмечены различия у сортов в накоплении нитратов в зависимости от температуры и освещённости.
Содержание нитратов в разных частях листа. Известно, что нитраты неравномерно распредел ютс по органам и тканя м растений [3, 10, 15, 16]. В связи с этим в 2003 и 2004 гг. были проведены исследовани по
распределению N03 в различных частях листа растений редьки сорта УИ-Т^-28. В листовых пластинках и черешках наименьшее содержание N0^
отмечено в листовых пластинках (1290 мг/кг сырой массы). В черешках и центральных жилках концентрация М03$ составляла 2350 мг/кг сырой массы, что в 1,8 раза выше, чем в листовых пластинках.
Содержание нитратов в черешках и центральных жилках листьев листовой редьки возрастает от верхушки к основанию почти в 2 раза (рис. 1). Аналогичное распределение нитратов было в листовых пластинках: в нижней части их концентрация в 1,4 раза выше, чем в верхней.
Рис. 1. Распределение нитратов в листе растений листовой редьки (сорт УР-Ту-28)
Содержание нитратов на фоне азотных удобрений. Внесение азотных удобрений приводит к увеличению содержания нитратов в почве, что способствует повышению урожайности овощных культур. В то же врем высокие нормы азотных удобрений обусловливают накопление ни-
тратов в урожае, в 1,5-2 раза превышающем ПДК [7, 9, 12].
В 2003-2004 гг. изучали вли ние различных доз аммиачной селитры и мочевины, внесённых при посеве, на накопление нитратов растени ми листовой редьки. Установлено, что на фоне аммиачной селитры содержание нитратов в растени х листовой редьки возрастало (табл. 3). В варианте с дозой 20 г/м2 (0,5^ в 2003 г. концентрация нитратов в листьях была на 75% и в 1,4 раза больше, чем в других вариантах.
Т а б л и ц а 3
Содержание нитратов в продуктовой части растений листовой редьки (сорт УР-Ту-28) на фоне различных доз аммиачной селитры
Увеличение дозы аммиачной селитры до 40 г/м2 (Ш) не привело к существенному возрастанию содержа-ни нитратов в листь х как в 2003 г., так и в 2004 г. по сравнению с вариантом 0,5^ При возрастании дозы до 80 г/м2 (2^ значительно увеличивалась концентраци нитратов в ассими-л ционном аппарате растений редьки и была на 65 и 79% соответственно больше, чем допустимые уровни содержания нитратов в листовых овощах.
Использование мочевины (табл. 4) привело к существенному увеличению содержания N¿3$ в листьях редьки по сравнению с фоном во всех вариантах опыта. Причём результат применения карбамида был такой, что и при использовании аммиачной селитры. Возрастание содержания N¿3$ в
вегетативной массе редьки в вариантах 0,5N и Ш было существенным по сравнению с фоном и в 2003, и в 2004 г. При этом разница между данными вариантами в накоплении нитратов растени ми была несущественной.
Т а б л и ц а 4
Содержание нитратов в продуктовой части растений листовой редьки (сорт УР-Ту-28) на фоне различных доз мочевины
Вариант Доза, г/м2 Содержание 1\Ю3-, мг/кг сырой массы
2003 г. 2004 г.
Фон 0 832 896
0,5Ы 15 2755 2823
1Ы 30 2600 3015
2Ы 60 3297 3618
НСР005 205 198
Внесение высоких доз мочевины (60 г/м2) привело к значительному увеличению концентрации нитратов в ассимил ционном аппарате растений листовой редьки (в 4 раза выше, чем на фоне).
Внесение аммиачной селитры и мочевины приводило к увеличению содержания N¿3$ в листья х во всех вариантах опыта по сравнению с фоном (рис. 2).
Причем в вариантах 0,5N и Ш различи в накоплении нитратов были несущественные, но прослеживалась тенденция к увеличению содержания N¿3$ в продукции при повышении вносимой дозы. В этих же вариантах опыта наблюдалось различие в содержании нитратов при использовании разных видов азотных удобрений. Применение мочевины приводило к большему накоплению N¿3$, чем внесение аммиачной селитры. Так, в варианте 0,5N превышение по содержанию N¿3$ составило 49%, а в варианте Ш — 54%.
Мочевина неядовита для растений и хорошо усваиваетс ими в ходе ме-
Вариант Доза, г/м2 Содержание 1\Ю3-, мг/кг сырой массы
2003 г. 2004 г.
Фон 0 832 896
0,5Ы 20 1455 1283
1Ы 40 1492 1559
2Ы 80 3304 3582
НСР005 239 278
4000
3500 -3000 2500 -2000 1500 1000 -500
0
864 864
фон
2789
2807
1369
1525
0,5Ы 1Ы
Вариант опыта
3443 3457
2Ы
□ аммиачная селитра
□ мочевина
Рис.
2. Влияние различных видов и доз азотных удобрений на накопление нитратов в растениях листовой редьки (сорт УР-Ту-28)
таболизма. Под действием фермента уреазы она расщепляется до МИ3, избыток которого в растении может привести к аммиачному отравлению. Для предотвращения нарушения обмена веществ в растительном организме происходит окисление избыточного количества аммония, которое приводит к образованию нитратов [17], что, вполне возможно, и способствовало большему накоплению нитратов при применении мочевины в наших опытах. Однако при высоких дозах аммиачной селитры и мочевины (2^ содержание нитратов в рас-тени х редьки было на одном уровне (3443 и 3457 мг/кг сырой массы соответственно).
Следует отметить, что внесение аммиачной селитры в вариантах 0,5Ы и Ш способствовало накоплению нитратов растения ми в пределах ДУ. Однако при применении мочевины концентрация ^Од$ в листья х была выше допустимых уровней нитратов в листовых овощах во всех вариантах опыта. В варианте 2М отмечено значительное накопление нитратов ас-
симил ционным аппаратом растений листовой редьки, превышающее ПДК в 1 ,7 раза.
Суточная динамика нитратов. Установлено, что накопление нитратов растения ми связано, в том числе, с активностью фермента нитратре-дуктазы, с участием которой происходит восстановление М"О3$-ионов. Активность данного фермента не-посто нна и зависит от р да факторов внешней среды (освещённость, температура воздуха и др.), которые меня ются в течение дня [13, 16, 17]. Следовательно, содержание нитратов в растени х будет колебатьс в зависимости от времени суток.
В 2003 г. проводили изучение суточной динамики концентрации нитратов в ассимил ционном аппарате растений листовой редьки (рис. 3).
Установлено, что наибольшее содержание МО3$ в листья х редьки отмечалось рано утром (455 мг/кг сырой массы). В дневные часы при увеличении освещённости до
28000 лк и температуры воздуха до 27,4°С наблюдалось постепен-
420
400
380
360
340
320
—ь
18 21 Время,ч
Рис. 3. Суточная динамика содержания нитратов в ассимиляционном аппарате растений
листовой редьки (сорт УР-Ну-235)
ное снижение их уровня, а к 1400 ч их концентраци составила 388 мг/кг сырой массы. В дальнейшем продолжалось её уменьшение вплоть до 2100 ч. В это время отмечалось наименьшее содержание нитратов 342 мг/кг или в 1,3 раза меньше по сравнению с утром.
В поздние вечерние и ночные часы концентрация N03$ в редьке вновь возрастала и к 700 ч утра следующего дн достигла значени 454 мг/кг сырой массы. К 1000 ч утра этот показатель снижался и составил 443 мг/кг листьев.
В целом суточные колебани содержания нитратов в листовой редьке между максимальным (7 ч) и минимальным (21 ч) значением их концентрации составили почти 25%.
Выводы
1. В продуктовой части листовой редьки накапливалось значительное количество нитратов 1150-2290 мг/кг сырой массы (ДУ 2000 мг/кг). Наименьшие средние значени по данному показателю зафиксированы у сорта редьки УИТу-28 — 1150 мг/кг сырой массы.
2. Выявлены различия по содержанию нитратов в разных частях листа (концентрация нитратов возрастала от верхней части листа к его основанию в 1,8 раза) и суточные колебания содержания нитратов в ассимил ционном аппарате растений листовой редьки. При этом минимум отмечен в вечерние часы, максимум — в ночные и ранние утренние часы*.
3. Внесение аммиачной селитры и мочевины приводило к увеличению содержания нитратов в листовой редьке. Высокие дозы аммиачной селитры (80 г/м2) и мочевина в дозах 15$ 60 г/м2 обусловливали накопление нитратов в растени х листовой редьки выше допустимых уровней.
0
7
0
4
7
10
Библиографический список
1. Белик В.Ф. Методика опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве. М.: Агро-промиздат, 1992.
* С учетом этих данных уборку экологически безопасной продукции следует проводить в вечернее врем .
2. Вендило Г.Г., Чередниченко И.Н. Влияние удобрений на урожайность овощных культур, качество и лёжкость овощей / / Удобрение и качество овощных культур (Тезисы докл.). Вильнюс, 1990. С. 13-15.
3. Воронина Л.П. Нитраты в овощной продукции // Картофель и овощи, 1997. № 5. С. 28-29.
4. Глунцов Н.М.,Дмитриева Л.В., Макарова С.Л. Агрохимические аспекты накопления нитратов в тепличных овощах // Удобрение и качество овощных культур (Тезисы докл.). Вильнюс, 1990. С. 15-17.
5. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). 5-е изд., доп. и перераб. М.: Агропромиздат, 1985.
6. Ермаков А.И., Арасимович В.В., Ярош Н.П. и др. Методы биохимического исследования растений. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Агропромиздат, Л. отд-ние, 1987.
7. Карова И.А., Шаваев М.А. Накопление нитратов в растениях кукурузы в зависимости от уровня минерального питания // Междунар. сельскохоз. жур., 2004. № 2. С. 58-59.
8. Круг Г. Овощеводство / Пер. с нем. В.И. Леунова. М.: Колос, 2000.
9. Лесовая Г.М., Кныр Л.Л., Столяров А.И. Оптимизация содержания нитратов в растениеводческой продукции // Агро XXI, 2001. № 12. С. 21-23.
10. Лихоманова Л.М., Трубина Н.К. Факторы, влияющие на накопление нитратов в овощах // Вестник ОмГАУ, 1998. № 4. С. 71-72.
11. Моисейченко В.Ф., Заверюха А.Х., Трифонова М.Ф. Основы научных исследований в плодоводстве, овощеводстве и виноградарстве. М.: Колос, 1994.
12. Пешкова А.А., Дорофеев Н.В., Бояркин Е.В. Влияние уровня азотного пита-ни на активность нитратредуктазы и накопление нитартов в органах растений редьки масличной // Агрохимия, 2005. № 7. С. 19-24.
13. Пругар Я., Пругарова А. Избыточный азот в овощах / Пер. со словацк. И.Ф. Бугаенко. М.: Агропромиздат, 1991.
14. Скорина В.В., Козлов Н.А., Латушкина А.А. Влияние сотовых особенностей на содержание нитратов и тяжёлых металлов в луке репчатом / / Сост. и перспектива развити плодоводства и овощеводства в современных услови х // Сб. науч. тр. Горки, 1998. С. 106-110.
15. Соколов О.А., Бубнова Т.В. Атлас распределения нитратов в растениях. Пущи-но, 1989.
16. Соколов О.А., Семёнов В.М.,Агаев В.А. Нитраты в окружающей среде. Пущино, 1990. С. 87-284.
17. Третьяков Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. М.: Колос, 2000.
18. Хвощева Б.Г. Накопление нитратов в продукции растениеводства и водоисточниках (обзорная информ.). М.: Колос, 1979. С. 3-15.
19. Шебалина М.А., Сазонова Л.В. Культурная флора СССР. Т. XVIII. Корнеплодные растения. Л.: Агропромиздат, Л. отд-ние, 1985.
Рецензент — д. б. н. И.Г. Тараканов
SUMMARY
Data on nitrate content in various (Raphanus) radish varieties, its distribution in parts of leaves have been presented in the article. The influence of both various kinds and doses of nitrogenous fertilizers upon nitrate accumulation in edible radish part has been studied. Data on daily nitrate concentration dynamics in plant assimilation processes are also provided in this article.
Key words: radish (Raphanus), nitrates, nitrogen fertilizers.
Елисеева Ольга Владимировна — к. б. н, РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева. Тел. 976-16-28. Эл. почта: [email protected]
Елисеев Александр Фёдорович — к. с.-х. н, РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева. Тел. 977-56-17.
