Некорневая обработка растений редьки (Raphanus sativus) хромокалиевыми квасцами как способ получения обогащённой хромом продукции

Публикация доступна для обсуждения в рамках функционирования постоянно

действующей интернет-конференции “Химические основы рационального использования возобновляемых природных ресурсов”. http:///natural_resources/

Поступила в редакцию 4 мая 2012 г. УДК 635.153:631.816.12.

Некорневая обработка растений редьки (Raphanus sativus) хромокалиевыми квасцами как способ получения

обогащённой хромом продукции

© *+ и

Российский государственный аграрный университет – МСХА им. . Ул. Тимирязевская, 49. г. Москва, 127550. Россия. Тел.: [phone]. E-mail: *****@***ru

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: некорневая обработка, редька, хромокалиевые квасцы, микроэлемент, хром, нитраты, качество продукции.

Аннотация

Проведено изучение влияния некорневой обработки вегетирующих растений редьки (Raphanus sativus) раствором хромокалиевых квасцов на накопление хрома и содержание нитратов в растениях. Проведена оценка качества конечной продукции.

Введение

Хром (Cr) – химический элемент VI группы периодической системы химических элементов с порядковым номером 24 и атомным весом 51.9961, металл голубовато-стального цвета. Характеризуется переменной валентностью, может существовать в разной степени окисления от +2 до +6. Уровень содержания хрома в почвах определяется его концентрацией в почвообразующей породе [5].

В кислых магматических породах содержится 4-25 мг/кг хрома, в осадочных – до 120 мг/кг. Наиболее обогащены хромом ультраосновные породы (1600-3400 мг/кг). В почвах хром может находиться в четырёх состояниях: трёхвалентный в виде Cr3+ и CrO2- и шестивалент-ный в виде CrO42- и Cr2O72- [12].

Поведение хрома в почве и его доступность растениям зависит от его валентного состояния, рН почвенного раствора и окислительно-восстановительного потенциала. Так, при одном и том же значении Еh = 500 мВ в интервале рН 5-7 преобладает Cr3+, а при рН > 7 – Cr6+. С увеличением кислотности возрастает адсорбция глинистой фракции Cr3+, а органи-ческое вещество почвы способствует восстановлению Cr(VI) до Cr(III) [2, 5, 12]. Основная масса хрома связана в почвах минеральной частью.

В гумусовых горизонтах почв 80-90% хрома находится в неэкстрагируемых соеди-нениях. В дерново-подзолистых почвах содержание и распределение этого элемента связано с изменением в них количества железа, алюминия и илистой фракции. Несмотря на то, что большинство почв содержит значительное количество хрома, доступность его для растений ограничена [5, 12].

Хром входит в элементный состав растений. По данным ФАО чаще всего в раститель-ных продуктах содержится 20-50 мкг/кг хрома. Наибольшие концентрации отмечены в корнях, наименьшие – в листьях и стеблях [1]. В растениях хром играет роль стабилизатора нуклеиновых кислот в их пространственной конфигурации и включается через группы нук-леотидов в состав протеидов [12], участвует в активизации окислительно-восстановительных ферментов, в процессах дыхания и фотосинтеза, стимулирует образование и окисление аскор-биновой кислоты [6, 13], способствует повышению содержания в листьях хлорофиллов a и b и суммы каротиноидов, изменяет активность циклического и нециклического фотофосфорили-рования [3].

Наряду с данными о стимулирующем действии хрома на растения существуют данные и о его фитотоксичности, причём токсичность этого элемента для растений зависит от его степени окисления и присутствия в почве доступных хроматов, так как в растения хром поступает главным образом из почвы. Многие исследователи считают более токсичным Cr6+ из-за его лучшей растворимости и способности намного быстрее проходить через биоло-гические мембраны [5, 12, 14].

Так, например, добавление в питательную среду раствора Cr2O72- в концентрации 10-5 снижало интенсивность роста растений примерно на 25%, а те же концентрации Cr2(SO4)3 не оказывали вредного воздействия на рост растений [12]. Фитотоксичность хрома возрастает с увеличением вносимых доз этого элемента и зависит от содержания в почве органического вещества, а также от её окультуренности [7].

Изучению содержания хрома в растениях стало уделяться внимание в связи с его учас-тием в метаболизме глюкозы и холестерина в организме человека и животных [8, 12]. В норме в организме человека постоянно должно быть около 6 мг хрома. В сутки человеку требуется от 150 мкг хрома, но из неорганических соединений он усваивается плохо.

При недостаточном поступлении хрома с пищей и водой может развиться его дефицит, проявляющийся в угнетении роста, сокращении продолжительности жизни, нарушениях об-мена глюкозы, липидов и белков.

При низком содержании хрома в рационе наблюдается поражение роговицы с помутне-нием и гиперемией сосудов радужной оболочки, а также увеличение содержания холестерина в крови и развитие сахарного диабета [9, 11]. В больших дозах хром становится токсичен для человека, особенно Cr6+ из-за большей скорости его поглощения в пищеварительном тракте по сравнению с Cr3+ [10]. Вот почему важно, чтобы хром в организм человека поступал в лег-коусвояемой форме в количествах, не превышающих допустимых уровней. Решению этой проблемы способствует выращивание растительной продукции, обогащённой данным микро-элементом.

Экспериментальная часть

В работе представлены результаты исследования по некорневой обработке (далее НО) растений редьки посевной (Raphanus sativus L.) раствором хромокалиевых квасцов Cr и дистиллированной водой в качестве контроля.

Объектом исследования были сорта корнеплодной редьки Красная зимняя, Маргеланская и Зимняя круглая чёрная. Сорта Красная зимняя и Маргеланская относятся к китайскому подвиду, сорт Зимняя круглая чёрная – к европейскому подвиду.

Посев проводили в летне-осенние сроки в 2011 году по схеме 50+20Ч25 см. Площадь учётной делянки 1 м2. Площадь питания 1 растения составила 840 см2, густота стояния растений 12 раст./м2.

Раствор хромокалиевых квасцов (KCr(SO4)2Ч12H2O) применяли в двух концентрациях 0.002% и 0.005% по Cr. Опыт проводили в 3-кратной повторности по следующей схеме: NPK (фон) – контрольный вариант; NPK+НО Cr 0.002%; NPK+НО Cr 0.005%. В качестве фонового макроудобрения при посеве в почву вносили нитроаммофоску из расчёта 30 г/м2.

Обработку раствором трёхвалентного хрома проводили путём опрыскивания вегетирующих растений в фазу массовой линьки корня. В фоновых вариантах обработку раствором квасцов не проводили, растения опрыскивали дистиллированной водой. Уборку урожая и оценку его качества проводили в фазе технической спелости. При этом период вегетации составил 80 дней. Отбор растений на анализы осуществляли согласно «Методам биохимических исследований растений» [4]. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая. Агрохимическая характеристика пахотного слоя почвы (0-20 см) представлена в табл. 1.

Табл. 1. Агрохимическая характеристика почвы

Гумус, % (по Тюрину)	рНKCl	Нг, мг-экв/100 г почвы (по Каппену)	Nгидр. (по Тюрину и Кононовой)	P2O5 (по Кирсанову)	K2O (по Кирсанову)	V, %	Cr, мг/кг сухой массы
мг/кг почвы
2.5	6.5	0.9	78	267	192	94.5	0.37

Подвижные формы хрома определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на приборе ААС КВАНТ-Z. ЭТА, нитраты потенциометрическим методом с применением ионоселектив-ного нитратного электрода на приборе Аквилон И-500.

Рисунок. Содержание хрома в растениях редьки

Результаты и их обсуждение

На рисунке показана зависимость содержания хрома в растениях редьки от применяемой дозы микроэлемента. Видно, что наибольшее содержание этого элемента во всех вариантах опыта было у сорта Зимняя круглая чёрная.

В контрольном варианте (NPK (фон)), при опрыскивании дистиллированной водой, у растений этого сорта содержание хрома было выше, чем у сорта Красная зимняя на 49.2%, а у сорта Маргеланская – на 69.3%. При некорневой обработке растений хромокалиевыми квасца-ми в концентрации по Cr 0.002% особых изменений в содержании хрома замечено не было. Превышение у сорта Зимняя круглая чёрная по сравнению с сортами Красная зимняя и Маргеланская составило соответственно на 44.6 и 65.7%.

Увеличение дозы хрома в третьем варианте опыта до 0.005% по Cr привело к значи-тельному возрастанию концентрации данного микроэлемента в растениях сорта Зимняя круглая чёрная по отношению к контрольному варианту и к другим сортам опыта.

Табл. 2. Содержание нитратов в растениях редьки при

некорневой обработке растений раствором хромокалиевых квасцов

Сорт	Содержание нитратов, мг/кг сырой массы
NPK (фон)	NPK+НО Cr 0.002%	NPK+НО Cr 0.005%
Красная зимняя	264.3 ± 2.82	312.5 ± 3.58	212.3 ± 4.33
Маргеланская	383.3 ± 1.79	413.5 ± 3.82	387.5 ± 5.13
Зимняя круглая чёрная	422.8 ± 3.23	430.0 ± 3.25	278.5 ± 5.28
НСР0.05	101.1	101.1	101.1
ДУ, мг/кг сырой массы	2000 (СанПиН 2.3.2.1078-01 от 14.11.01)

Так, по отношению к контролю содержание хрома у этого сорта возросло в 2.6 раза, по отношению к сорту Красная зимняя – в 3.7 раза, а к сорту Маргеланская – в 4.6 раза, что в процентном соотношении составляет соответственно 61.5%, 73% и 78%. Следует отметить, что при этом все сорта редьки по содержанию хрома не превышали допустимых уровней – 2 мг/кг сухой массы (СанПиН 42-123-4089-86 от 21.03.86).

Важным показателем качества овощной продукции является содержание нитратов в растениях. В ходе исследований были определены уровни содержания нитратов в редьке в зависимости от применяемой дозы хрома. Данные, представленные в табл. 2, показывают, что при некорневой обработке растений редьки раствором трёхвалентного хрома существенное снижение содержания нитратов отмечено у сорта Зимняя круглая чёрная в варианте NPK+НО Cr 0.005% по сравнению с контролем и с вариантом NPK+НО Cr 0.002% на 34% и 35% соответственно. У других сортов изменение концентрации нитратов в растениях носило тот же характер, что и у сорта Зимняя круглая чёрная, несмотря на то, что различия в данных было несущественным.

Выволы

Некорневая обработка растений редьки раствором KCr(SO4)2Ч12H2O в концентрации 0.005% снижала содержание нитратов в корнеплодах сорта Зимняя круглая чёрная, а также приводила к увеличению содержания хрома в корнеплодах у всех изучаемых сортов, причём в большей степени у сорта Зимняя круглая чёрная.
В условиях ограниченной доступности хрома растениям, связанным с его хемосорбиро-ванным состоянием в почве, некорневая обработка растений данным микроэлементом приводит к повышению содержания его в растениях. Это, в свою очередь, благоприятно сказывается как на самих растениях, так и на качестве продукции.

Литература

Бутовский металлы как техногенные химические загрязнители и их токсичность для почвенных беспозвоночных животных. Агрохимия. 2005. №4. С.73-91. , , Коробейникова состояние хрома в почве. Вести МГУ. Почвоведение. 1990. С.30. , Страхов хрома, молибдена и вольфрама на содержание пигментов, фотосинтез и продуктивность виноградного растения. Агрохимия. 1983. №3. С.96-102. , , и др. Методы биохимического исследования растений. 3-е изд., перераб. и доп. Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние. 1987. 430с. Кабата- икроэлементы в почвах и растениях. Пер. с англ. М.: Мир. 1989. 439с. , Шеуджен . Майкоп: ГУРИПП «Адыгея». 2000. 552с. , Сидорова почвенных условий на фитотоксичность хрома. Агрохимия. 2005. №10. С.82-87. , , и др. Лекарственные растения – концентраторы хрома. Роль хрома в метаболизме алкалоидов. Известия РАН. Серия биологическая. 1996. №5. С.552-564. Москалёв обмен. М.: Медицина. 1985. 288с. Мур Дж. В., яжёлые металлы в природных водах. М.: Мир. 1987. 286с. Сапрыкин почв и охрана природы. Л.: Недра. 1984. 231с. Шеуджен . Майкоп: ГУРИПП «Адыгея». 2003. 1028с. K. A. Anderson. Nutritional role of chromium. Sci. Total Environ. 1981. No.17. P.13-29. S. Samantary, P. Das. Accumulation and distribution of chromium, nickel and iron in the mungbean plant. Fresnius Environmental Bull. 1997. No.6. P.633-641.