Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Аккумуляция кадмия и нитратов салатом и пекинской капустой в зависимости от условий выращивания и сортовых особенностей культур

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "Аккумуляция кадмия и нитратов салатом и пекинской капустой в зависимости от условий выращивания и сортовых особенностей культур"

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА. ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи РГ6 0&ОНСТАНТИНОВА Елена Михайловна

АККУМУЛЯЦИЯ КАДМИЯ И НИТРАТОВ САЛАТОМ И ПЕКИНСКОЙ КАПУСТОЙ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ УСЛОВИЙ ВЫРАЩИВАНИЯ И СОРТОВЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ КУЛЬТУР

Специальность 06.01.04 — агрохимия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1994

Работа выполнена на кафедре агрономической и биологической химии Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН Б. А. Ягодин.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор В. Ф. Ладонин, кандидат биологических наук С. Ф. Реутова.

Ведущая организация — Центральный институт агрохимического обслуживания сельского хозяйства.

Защита состоится «_/_» _ 1994 г.

в _» часов на заседании специализированного совета

К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва И-550, ул. Тимирязевская, 49.

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Автореферат разослан « - >■> ^'-¿'/-¿-У__1994 г

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук ,,

Л. П. Родионова

иЬцул ХАРАКТЕРИСТИКА РйэОТЬ

Растущее техногенное загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами представляет1 реальную опасность для здоровья человека вследствии увеличения содержания токсикантов во всех компонентах экосистемы и передвижения их по тропической цепи.

Кадмий, ртуть и свинец принадлежат к числу наиболее токси7 чных элементов, что связано со свойствами самих элементов, с большим разнообразием их источников и высокой интенсивностью поступления в биосферу. В то время щк степень загрязнения продовольственных продуктов свинцом и ртутью значительно ниже международных норм допустимой нагрузки, загрязнение кадмием, согласно произведенным до сих пор оценкам, близко к^ соответствующим предельным уровням (Эйхлер, 1993). Кадмий обладает концерогенным действием и сильным кумулятивным эффектом. Скорость выведения однажды поглощенного количества С Л составляет в сутки.. С растительной пищей в организм человека поступает около элемента. Среди овощей наибольшей способностью к аккумуляции «адмия и нитратов выше допустимой концентрации характеризуются зеленные, в частности салат и пекинская капуста, что вызывает необходимость постоянного контроля за их содержанием в растениях. Данные культуры, благодаря комплексу содержащихся в них витаминов и других биологически активных веществ, используются для диетического питания больных диабетом, малокровием, гипертонией. Поэтому, в настоящее время, в практике все большее распространение доляны получать сорта с.низкой способностью к аккумуляции как нитратов, так и ТМ.

Данное направление наиболее целесообразно при выращивании овощей с коротким периодом вегетации, отличающихся- повышенной способностью к накоплению нитратов и тяжелых металлов.

В научной литературе практически отсутствуют данные о сортовой специфичности салата и пекинской- капусты по накоплению кадмия при фоновых концентрациях элемента в грунте и при выращивании этих культур в условиях гидропоники.

Цель-и задачи исследования. Целью данной работы являлось изучение аккумуляции кадмия, цинка и нитратог салатом и пекинской капустой в зависимости от генотипа и условий выращивания.

И задачи исследования входило:

I. Изучить видовую (салат , пекинская капуста) и сортовую специфику накопления кадмия, цинка и нитратов данными культурами

в условиях защищенного грунта и гидропоники.

И. Выявить изменчивость элементного химического состава сортов салата и пекинской капусты в зависимости от фазы развития растений при гидропонном методе вырадивания культур.

3. Определить размер аккумуляции кадмия, цинка, меди и нитратов в надземной части и корнях культур б зависимости от уровней минерального питания и степени загрязнения почв кадмием.

4. Оценить влияние генетических факторов и условий выращивания на накопление кадмия'салагом и пекинской капустой.

Научная новизна работь;. Впервые дана характеристика современных сортов салата и пекинской капусты по способности накагш вать СЛв зависимости от сезона выращивания и сроков уборки культур. Выявлены значительные видовые и сортовые различия в аккумуляции кадмия, цинка, меди и нитратов салатом и пекинской капустой в зависимости от времени вегетации культур и фазы развития растений. Впервые показано влияние интенсивности освещения на содержание и распределение кадмия по органам растений салата. Показано различное действие повышающихся норм удобрений при увеличении степени загрязнения грунта кадмием на продуктивность и химический состав салата и пекинской капусты.

Теоретическая и практическая значимость. Материалы работы могуть быть использованы для выделения перспективных генотипов салата и пекинской капусты, характеризующихся стабильно низким содержанием кадмия, независимо от условий выращивания, что позволяет получать продукцию требуемого качества.

Материалы исследований могут быть использованы специалистами агрохимической службы при разработке научно-обоснованных систем контроля за качеством продукции по содержанию ТМ при выращивании в грунтах и на гидропонике.

Полученные данные расширяют и пополняют сведения о сортово: специфичности накопления кадмия и цинка салатом и пекинской капустой, о распределении элемента между надземной частью и корнями растений в зависимости от генотипа, субстрата (грунты, гидропони ка); интенсивности освещения.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на научной конференции молодых ученых и специалистов ТСХА в 199и-91 гг. и заседаниях кафедры агрохимии ТОМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, „ обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка лите

ратуры наименований, в т.ч. ^иностранных) и'предложе-

ний (¿.Г таблиц). Работа изложена на ° страницах машинописного текста, содержит ^ таблиц и рисунков.

Объекты и методы исследования. Исследования проводились в 199и-1991 гг. на опытной станции овощеводства ТСХА, в НИИ овощного хозяйства (г.Мытищи), в тепличном комбинате "Марфино" (г.Москва).

В 1990-1991 гг. изучалась сортовая специфика накопления кадмия, цинка, нитратов и биохимического состава салата и пекинской капусты, для чего использовалась коллекция зеленных культур опытной станции овощеводства ТСХА. Тепличнкй грунт имел реакцию среды, близкую к нейтральной, характеризовался высоким содержанием. азота, калия, кальция, низким -кадмия (0,3 мг/кг грунта). Опыты закладывались в 4-кратной повторности. Расположение делянок -рендомизированное. Растения отбирались в фазу технической спелости.

В 1991 г. в течение двух вегетаций растений изучались влияние фазы развития растений и генотипа на аккумуляцию кадмия, цинка и меди и нитратов салатом и пекинской капустой в условиях М-проточной гидропоники и использованием японской технологии в совхозе "Марфино". В питательном растворе поддерживалась следующая концентрация элементов (мг/л): /У-ПО, Р-50, К-150, М -40, Са-60, рН-5,9. Растения каждого сорта выра1дивались на отдельных пенопле-новых кассетах со схемой 16x13, помещенных в желоб с одним питательным раствором. Образцы отбирали в следующих фенофазах: 5-6 листьев, начала кочанообразования и массового кочанообразования.

Б 1990-1991 гг. изучалось действие уровней минерального питания при разной степени загрязнения грунта кадмием на накопление кадмия, цинка, меди в надземной части и корнях растений. Использовался салаг сорта Карло и сорт Пекинской капусты Ленок. Грунт для опыта готовился из низинного торфа и хорошо окультуренной почвы в соотношении 7: о.

Удобрения вносили из расчета (мг/л грунта): /У-40, Р—15, К-50, Са-Юи, ^'-¿и для I фона питания, для П и ш уровней питания - указанное количество макроэлементов увеличивалось соответственно в ^ и 4 раза. Кадмий в. форме нитрата кадмия в количестве О, 5,'«.Ь и Ьи мг/кг почвы вносился в виде раствора. Повгорность опыта - 4-кратная.

Закладку, посев, уход и учет урожая в вегетационных опытах

проводили по общепринятой методике.

В растительных образцах определяли содержание кадмия, цинка, меди, нитратов, некоторые биохимические показатели. Содержание аскорбиновой кислоты и каротина определялось по Ыурри, клетчатки - по Проскуряковой и Кожевникову, белкового азота - по Ьа]; нштейну, Сахаров - по Бертрану.

Концентрация нитратов и ТЫ (кадмия, цинка, меди) определялась в сыром растительном материале: - в Й растворе алюмо-калиешх квасцов ионоселективным электродом по методике ЦИНАО, ТЫ - в вытяжке I н Н/Уоэ на атомно-адсорбционном спектрометре. Агрохимические показатели грунта определяли по общепринятым мете дикам, содержание ТМ в вытяжке I н Н/Уи3 - атомно-адсорбционным методом. РсЗУШ'АТЫ ИОЭДОВАНИЙ

I. Особенности химического состава растений в зависимости от сортовых и видовых различий_

Сравнение химического состава изучаемых культур показало, что пекинская капуста превосходила салат по продуктивности, соде ржанию аскорбиновой кислоты, Сахаров, нитратов, отличаясь меньшим количеством каротина. По концентрации кадмия и цинка резких видовых отличий не наблюдалось.

Влияние разновидностей салата (кочанные, ромэны и листовые сказалось практически на всех параметрах химического состава растений. Наибольшее содержание сухого вещества, аскорбиновой кислоты, каротина, Сахаров и цинка отмечалось у листовых салатов, аскорбиновой кислоты - у айссалатов, каротина - у романов (табл,

Высокопродуктивные сорта с лучшими биохимическими показате лями качества (листовые салаты, 1о11о Лопйа ), как правило, содержали близкое к предельному и превышающее его количество ка^ мия. Сорта с низкой концентрацией элемента отличались биохимическими параметрами ниже среднего уровня. Исключение составил сор^ Ьаруля Черна, сочетающий низкое количество нитратов и кадмия с высоким содержанием каротина, аскорбиновой кислоты, Сахаров.

В отличие от Салатов сорта пекинской капусты (табл. И) со стабильно низким содержанием кадмия (Сяо-ген, ТСлА-13^; Ыонумен' Саппоро, Спектрум) характеризовались высоким содержанием аскорб! новой кислоты, каротина и наибольшей продуктивностью. Ь то же в] мя у генотипов с близким к предельному содержанию кадмия в оба года исследований (Ленок, ТСлА-115, Джина) качество продукции и

-к-

Таблица I. Химический состав сортов салата'весенне-летних оборотов (май, 1990-1991 гг.)

:ироцу-: :аскоР-:^ :ктив- :Сухое:бино-:ность, :ве:цес: вая kh:,.„/¿,, : Kr/M¿.-TBo,^: слота, :ыг/кг : кг/м : : мга :

Показатели

Сорт

Л/Оэ icdxlD3: Zn

мг/кг сырой массы

Каг1о

Lollo Blonda

Patricia

Safir/îitania 2

Крупнокочанный

Одесский хучеря-рявец^

г

Calmar'

Canasta

9.4

6.7 II,В

10,г

9.1

7,3 Ю,2

5.6 11,6

6.8 12,3

7.8

9.9 6,3

9.3

6.5

9.4

8.7 8,9

5.6

Московский парни- 10,8 новый 4 ^ Q

9,2■

7.2 11,8

7,4

8.7 В,1 1,6 1,1 0,4

Наруля Черна

3

Myntíc

Americanischei brouner

Green .Vave'' «

New Rod Pire4

HCP,

06

обгцая

фактора AB-

сорта год

4.2

4.3

4.4 b,2

4.1 4,8 4,3

4.2 4.2 4,2 4.6

5.2

4.3

4.6

4.4

4.4

5.7

4.6

5.5

4.7

5.3

5.1

5.4 5,3

5.8 5,0

5.5

5.2 0,6 0,4 0,2

11.4 21,2 ¿2,4 25,9 I3¿

22.5

16,4

17.2 ¿5,2 14^8

23.8

15.9 24,9 ia,8

22.6 16.8 21,2

18.3

21.4 9.3

23,2

17.5 26,7 15,9 25,5 15,2 30,1

3,7 2,6 1,0

16,4 27,3

20.3

29.4 15,2

23.2 21,8

20.7 17.1 23,1 20,1

20.5

23.8 27,4 22,7 <5,3

23.1

32.3

24.9 31,7

26.4

28.3

24.5 26,1

20.2

28.4 21,9

26.5

3.1

2.2 0,9

1700 1900 2400 2100 1800 2500 1500 1800 2100 1400 1700 3500 1500 2100 2400 2300 1500 1200 1700 1100 2200 2300 1600 1900 1500 25üu 2700 2ÔUU 440 3IÛ I2ü

Ш

24 23

25 31 28

29 36 20 18 Si

17

Ш

15 15 20

15

16

12 16

30 33 28 27 38 25 25 29

3 2 I

3.7

4.8

4.9

5.2 3,8 3,5 4,0

4.3

3.5

3.8 3.0

3.2

3.9

4.4

4.3 4,8 4,3 3,8

4.8 5,0 5.3

4.9 5.9

5.2 6.0

5.6

5.3 5,0 0,5 0,4 0,1

1-кочаннне маслянистые салаты, 2-кочпнные айссалаты, о-салаты ромэны, 4-листовые салатн, числитель - 1У30 г., знаменатель 1991 г.

- Л"-

Таблица 2. Химический состав пекинской капусты весенне-летних оборотов (май, 1990-1991 гг.)

Показатели :"Р°ДУк:1;ухое:Аскор:ларо- : д/0 ;CdxIO?3Zn показатели ¡твдно-:веще-:бино-:тин, . '' з :_:

:сть, :ство,:вая :мг/кг : / г сырой масс1

г ¡„„/„^ : % :кисло: : ' г

_ :кг/ц : :_

Хибинская 9,0 4,7 39,5 14,U 3500 21 5,1

9,6 4,9 36,1 14,1 ■ 5000 12 5,6

Ленок * 11,2 4,В 33,7 16,2 3400 25 3,5

lu,6 4,5 30,1 12,3 3500 28 3,0

Сяо-ген 15,5 5,6 43,8 17,1 290и ■ 15 4,3

16,2 5,2 38,8 14,8 4500 12 5,4

ТСХА-2 12,9 4.5 38,9 15,8 3700 12 5,0

11,8 4,2 40,3 15,1 2000 33 3,3

ТСХА-ИЬ 11,3 4,7 42,1 14,9 2900 24 4,3

11,6 4,9 53,1 16,2 2600 31 5,5

TCXA-II7 9,7 4,7 39,8 14,5 370U 31 6,1

10,7 4,5 43,5 15,8 3200 10 7,2

TCXA-I32 10,5 5,В 45,9 15,3 3900 19 4,7

11,6 4,6 44,6 13,7 • 2900 II •3.7

Monument 11,2 5,1 49,2 16,0 4100 22 3,3

10,5 4,3 Ь2,7 14,2 2Ь00 ■ 18 4,7

Gina 9,3 5,6 35,0 14,8 3200 29 4,2

8,6 5,4 46,8 12, Ü 2IUÜ 32 4,3

Supporo 13,1 5,5 49,8 15,2 2700 5,1

14,0 4,4 51-, 2 18,3 2200 24 4,1

Spectrum 14, г 5,1 52,7 16,9 3I0O 12 5.3

12,3 Ь,0 62,4 16,8 220Ü 29 4,8

Tropical pride 9,9 5,3 32,3 14,7 2900 21 4.8

10,9 4, U 30,2 14,1 2100 13 4,4

НСРщ общая 2,4 0,9 13,2 3,2 1200 3 0,5

4ак^ор, A - сорт 0,9 0,7 9,3 2,3 870 2 0,3

' В - год 1,7 0,3 3,9 0,9 350 I 0,1

- в-

Таблица 3. Накопление кадмия и цинка надземной частью и корнями салата (мг/кг сырой массы), май 1991 г.

Сорт, : Cd. X Ю~3 ; 1 п

:надзе:стерж-:0око- :надпем стерж- боко-

:мная ■ :невой:вые :ная невой вые

: часть ¡корень корни¡часть корень корни

Karlo1

Lollo Bionda1 Patricia1

Крупнокочанный0

2

Calmar

Маруля Черна3 Mystic3

Americanischer brounsr Green .Vaye lien iied Pire

I-кочанные маслянистые, вые.салаты.

24 • 2b ¿¿ 4,ö tí,9 39,7

25 33 33 5,2 0,1 15,9

¿tí ,3b 31 3,5 7,3 12,2

Iü 24 30 3,0 7.2 12,7

Ib з,г ¿tí M 5,0 8,tí

16 36 42 3,b 11,4 15,8

16 34 40 5,0 5 ,2 13,4

27 37 37 5,2 ■ 5, & 13,4

¿5 37 39 5,6 7,5 3U,7

¿9 34 33 5,0 8,8 27,6

¿-кочанные айссалаты, 3-ромэны, 4-листо-

Таблица 4. Нанолленне кадмия и'цинка надземной частью и корнями пекинской капусты (мг/кг сырой массы), май 1991 г.

Сорт Cd X lu" 3 2n

:надзем:стержне:б :ная ча:вой :сать :рень :корни надземная часть : стержне :вой ко-:рень боково! корень

Либинская 12 24 31 5,6 10 26 '

Ленок 28 35 38 3,0 9 13

TCXA-2 33 34 36 3,3 9 14

TCXA-IIb 31 44 4b 5,5 16 18

TCXA-II7 10 24 27 7,2 22 31

oTCXA-132 • II 30 S3 3,7 а 13

Сяо-ген 12 29 28 ■ 5,4 14 22

Монумент líá ' 3b' 38 4,7 II 14

G i na 32 37 39 4,3 10 12

Gupporo 24 39 44 4,1 7 Ib

íjpeetrum 29 33 4(J 4,8 II 16

Tropical pritití 13 31 37 4,4 9 26

и масса растений находилась на уровне и ниже средних величин. Исключение составили сорта Хибинская и Тропикал прайд, сочетающие низкую концентрацию кадмия с невысокими параметрами качества и массы растений.

Пекинская капуста отличалась большей стабильностью химического состава растений по сравнению с салатом независимо от условий выращивания. Действием сортовых особенностей определялись изменения практически всех изучаемых показателей у пекинской капусты, за исключением концентрации нитратов и сухого вещества. У салата влиянием генотипа обусловливались содержание сухого вещества, Сахаров, нитратов, кадмия и цинка.

Количество кадмия в корнях (табл. 3, 4) превышало таковое в надземной массе салата в 1,1-^,6 и пекинской капусты - в 1,1-3,U раза, в зависимости от генотипа. Для большинства сортов салата было характерным несколько меньшее количество элемента в боковых корнях по сравнению со стержневым. Распределение кадмия в пекинской капусте и цинка в обеих культурах носило базипегаль-ный характер.

Следует отметить., что различия в концентрации цинка между надземной частью и корнями были более выраженными, по сравнению с кадмием, у обеих культур.

Z. Изменение химического состава салата и пекинской капусты в зависимости от генотипа и фазы развития ._растений в условиях гидропоники_

Статистический анализ показал, что сортовыми особенностями пекинской капусты обусловливалось содержание нитратов, каротина, меди. Влиянием фазы развития определялись изменения массы растений и концентрации цинка в надземной части. Взаимодействие факторов в наибольшей мере отражалось на накоплении сухого вещества, аскорбиновой кислоты, Сахаров и кадмия.

У большинства изученных сортов содержание кадмия с возрастом растений снижалось в ¿.¿-Ь,В раза в зависимости от генотипа, у сорта Кинап оставалось на одном уровне, у сорта монумент возрастало в раза (табл. о). Все три тенденции сохранялись и во второй вегетации пекинской капусты в июле-августе (табл. 6): у сортов Тропикал прайд и Ленок концентрация элемента снижалась в I,6-ki,6 раза; у сортов Кинап и Early top не изменялась, у со-

Таблица 5. Химический состав пекинской капусты в зависимости от генотипа и фазы развития растений в условиях гидропоники (май-июнь 1991 г.)

Показатели :иродук:оухое :тивно-:вещест Аскор:паро-:бино :тин, :вая :мг/кг кисло: |д/оз |СйхЮ"? 2,п ; Си

Сорт :сть,2 :кг/м во, % : мг/кг сырой массы

щаэа о-ь листьев

Ленок 5,2 4,2 31,3 35 5300 53 9,4 -

ТСХА-2 4,6 4,Н 34,2 35 5500 . 46 9,6 -

Кинап 5,5 ■4,1 ¿9,7 30 4900 29 7,8 -

Полукочанная 2,6 4,6 34, Ь 25 55 00 47 .8,3 -

Монумент 3,6 5,3 38,2 45 5800 9 10,4 -

Китайская-21 1,8 4,2 37,2 25 590и 56 9,7 -

1,8 5,1 37,2 50 6000 52 . 10,6 -

' 1,7 5,2 37,6 60 6400 55 9,6 -

Фаза начала кочанообразования

Ленок 14,7 4,4 39,4 28 4000 13 3,7 0,55

ТСХА-2 16,8 4,2 30,8 17 3200 18 3,5 0,58

Кинап 25,2 4,3 31,5 25 3800 35 ■ 3,2 0,65

Полукочанная 11,3 5,6 37,9 ■ 16 4300 22 3,4 0,60

Монумент 9,3 5,4 40,8 38 4000 18 4,0 0,93

Китайская-21 7,6 5,4 32,9 ¿8 5000 46 6,4 0,90

12,6 5,2 36,5 38 4300 24 7,9 0,97

7,7 7,1 45,1 40 . 6300 Зи 5,2 0,95

¿аза массового кочанообразования

Ленок <¡¿¡,3 5,1 41,2 30 • 4500 10 4,2 0,58

ТСХА-с 33,6 5,3 36,6 19 4700 9 3,8 0,60

Кинап оО,^ 4,8 36,8 24 350и ¿8 3,9 0,50

Полукочонная 1^,2 5,6 44,6 16 5500 12 4,4 0,63

Монумент 11,8 5,5 30,9 35 430и 18 4,1 0,53

Китайская-21 9,7 5,5 45,8 38 6400 18 6,5 0,95

13,0 6,4 34,2 40 4700 ¿4 3,4 0,83

9,3 ?,6 55,4 46 67о0 15 5,8 0,85

НСРпк 4,г 0,9 7,2 6,3 1050 16 1,4 0,18

фактор А-сорт 2,5 и,7 5,1 4,5 600 9 1,0 0,13

В-фаза 1,6 0,4 2,7 2,2 400 6 0,5 0,06

Таблица 6. Химический состав пекинской капусты в зависимости от генотипа и с^азы развития в условиях гидропоники (июль-август, 1991 г.)

Продук:иухое: Л/и jCdxIU"3 : Zn Cu

Сорт ; Oaaa '. тивно- веще-: 3

СТЬ,у кг/м :ство,: % : мг/кг сырой массы

Лен о к i о 13,b 6,5 5800 .78 8,5 0,6

Кинап со g 5 ец§ p"o x йога 14,8 7,7 4500 10,2 0,8

Monument 5,9 7,9 4600 49 9,3 1.4

Early top I о и cd 5 n P1 со о В,4 6,3 4600 48 7,3 0,7

Tropical pride 9,5 6,0 4600 64 13,3 1,0

HCP№ ■9 К 3,6 0,6 1100 18 0,4

Ленок £ & 17,0 7,5 2600 3ü И ,4 I,b

Кинап О О и со о а о а. Ib,9 6,3 4¿u0 Zb 8,7 i,a

Monument 11,3 7,9 4U00 64 9,b 1,2

Early Top (JOB, а о Э 2 о I tí,и 7,1 ЫОО 47 9,1 0,9

Tropical pride cd § 10,4 6,3 340o 39 10,3 1.3

"СРсб ' CJ ¡3* «S о О К г,ь • 0,7 180 ü ■¿o ¿,6 0,4

рта Монумент повышалась в '¿ раза. Причем во всех сортах во вто- . рой вегетации содержание кадмия было в ¿.-'6 раза выше, по сравнению с таковым в первой.

Сорта китайской (Китайекая-<Л) и японской ( Braeelca japónica) капуст отличались лучшим биохимическим составом, меньшей продуктивностью и очень высоким количеством нитратов, что сделало рёстения непригодными к употреблению в пищу.

Наиболее продуктивными оказались сорта пекинской капусты Ки-нап, ТСХА-й; и Ленок. Последние два генотипа при этом сочетали очень низкое содержание кадмия с повышенным количеством нитратов. Сорт Кинап отличался предельной концентрацией как нитратов, так и кадмия и показателями биохимического состава ниже средних величин.

В фазу технической спелости количество кадмия во всех генотипах находилось на уровне и ниже допустимых значений.

Содержание нитратов в надземной части пекинской капусты превышало таковые в корнях во всех фазы развития растений.

Концентрация кадмия в надземной части в ([азу 5-6 листьев о практически во всех сортах была выше, а в'фазу технической спелости

- JO-

Таблица 7. Омический состав салата в зависимости от

генотипа и фазы развития растений в условиях гидропоники (июль-август 1991 г.) .

: йроцук-'.иухое :тивно- :вещест-:cTb,j :во, % : кг/м" :_

орт

//о3 icckio"3:

Cu

мг/кг сырой массы

■¿аза начала кочанообразования

Karl о 5,7 Ь ,5 3200 61 6,5 1,0

Крупнокочанный , 2,6 4,9 17 12,7 1,2

Маруля Черна 3,8 5,9 ¿50U 50 b,5 1.6

Hew lied Fire 3,9 Ь,3 ¿900 64 5,7 1,0

Московский парни- 2,ь 7,0 ¿900 5ö 7,4 1,4

ковый х)

г,2 0,9 420 16 4,7 0,6

Фаза, массового кочанообраз ования

iCarlo 6,0 Ь> 7 2800 64 7,1 1,3

Крупнокочанный ' 4,0 5,6 1200 27 9,6 2,1

Маруля Черна 6,0 6,0 1700 58 6,4 1,5

New Red Pire 4,5 5,6 ¿600 27 7,2 1,7

HÜP05 2,-о 0,5 1200 30 2,8 0,5

ниже, чем- в корнях.

Количество цинка и меди в корнях независимо от генотипа и фазы развития растений превышало таковое в надземной части по цинку в 1,5-3,5 раза, по меди - в ¿,¿-6,2 раза.

При выращивании растений во втором обороте видовой принадлежностью обусловливались содержание нитратов в надземной части и цинка в корнях, сортовыми особенностями концентрация цинка в надземной части, взаимодействием всех трех факторов (вид, сорт, фаза развития) - количество кадмия в продукции.

Растения пекинской капусты второго оборота отличались повышенным, по сравнению с первым, содержанием сухого вещества, кадмия, цинка, меди и меньшей продуктивностью. В условиях гидропоники пекинская капуста оказалась урожайнее салата в ¿-3 раза. При этом во всех сортах салата концентрация нитратов оказалась ниже, а у пекинской капусты выше ЦДК.

Изменения в концентрации нитратов, кадмия, цинка и меди в зависимости от фазы развития были неоднозначны. У ряда сортов данные показатели оставались стабильными, в .других генотипах ловыша-

лись или снижались с увеличением возраста растений.

Концентрация нитратов в корнях пекинской капусты первой вегетации была ниже, а во второй выше, чем в надземной части для большинства сортов.

Распределение кадмия между надземной частью и корнями зависело от сортовых особенностей и фазы развития, причем содержание элементов в корнях отличалось большей стабильностью, чем в надземной части.

Концентрация цинка и меди в корнях превышала таковую в растениях в большинстве сортов в 3-8 раз. В первой вегетации эти различия были менее выраженными для обоих элементов.

Высокой продуктивностью в обе вегетации отличались сорта пекинской капусты Кинап и Ленок с допустимым количеством кадмия и несколько повышенным нитратов. Среди салатов гигиеническим нормативам качества по содержанию нитратов и 1М отвечал только сорт Крупнокочанный, характеризующийся наименьшей продуктивностью.

3. Аккумуляция ТМ и нитратов салатом и пекинской капустой в зависимости от уровней минерального питания и степени загрязнения грунта кадмием

Увеличение фона питания в вариантах без внесения. кадмия способствовало повышению продуктивности обеих культур (табл. 8). При этом концентрация кадмия в салате возрастала в 3-11 раз., в пекинской капусте - снижалась в 1,5-1,7 раза в зависимости от года исследования (рис. I). С увеличением уровня минерального питания наблюдалось незначительное повышение содержания нитратов в салате в отличие от пекинской капусты, у которой уровень нитратов возрастал в 16-20 раз (табл. 9).

Слабое ингибирующее действие высоких доз кадмия (25 и 50 мг/кг) на массу растений обеих культур наблюдалось на низком фоне питания. При улучшении обеспеченности элементами питания фито-токсический эффект на салате практически не проявлялся, тогда' как у пекинской капусты оставался достаточно выраженным.

Стимулирующее действие кадмия на цродуктивность культур проявилась на высоких (11 и Ш) фонах питания. Для салата такой эффект отмечался при внесении элемента в дозе Ь и 25 мг/кг, для пекинской капусты - 25 мг/кг почвы.

Изменения в концентрации нитратов в салате при повышении урс вней минерального питания были незначительны по сравнению с та-■

-и-

Таблица О. Продуктивность салата и текинской капусты, г

Салаг : Пекинская капуста

<£он : пита-: Дозы кадмия, мг/кг грунта ,

ния : 0 : ь : ^ : 50 ; 0 : 5 : 25 : 50

I 52,6 47,9 42,3 36,0 104 112 92 77

50,9 50,0 52,0 •ь. 1-4 "-с 115 126 101 91

П 54,2 72,4 65,8 56,2 115 116 127 103

54,4 75,3 . 51,9 48,1 123 121 126 107

ш 57,7 69,9 72,9 51,2 126 129 175 104

65,0 70,8 68,9 55,8 135 131 161 80

НСР()5 5,2 А в М М А 2,1 в Ы

3,3 1,7 1,9 4,0 2,0 2,3

Фактор А - фон питания, фактор В - дозы кадмия.

Таблица 9. Содержание нитратов в салате и пекинской капусте,

мг/кг сырой массы

Фон : Сала т : Пекинская капус та

пита- : ния : Дозы кадмия , мг/кг грунта

0 : 5 25 50 : о 5 25 : . 50

I . 2350 4000 2850 ' 2300 350 1400 2800 1900

2600 2500 2300 2000 250 ' 1100 2400 2050

П 3000 2700 ¡£.00 1950 2750 3500 4000 2900

3000 2000 3700 2150 2200 2750 4300 3600

Ш , 3000 3200 3000 4000 2700 3400 2000 2450 5500 5000 6000 6200 6300 59э0 5600 5100

НСР0Ь 570 д _260 в 300 710 Л 360 в 430

600 300 350 700 350 400

Числитель - 1990 г., знаменатель - 1991 г.

ковыми у пекинской капусты.

Внесение возрастающих доз кадмия сопровоиздалось накоплением его в продукции в концентрациях, превышающих ПДК в 7-130 раз у салата и в 3-80 раз у пекинской капусты (рис. I). Салат интенсивней аккумулировал кадмий на минимальном фоне питания, а пекинская капуста - на максимальном.

Сс1

мг/кг

Салаг

Пекинская капуста

н 4 о 4 «)

* 3

а «•

<и со

3 I

ж

ё2 р.

£ з

I 2

I 2

=а

I 2

Е0

I 2

I 2

<=а

I 2

Сс1

«г/кг

Фон I

Фон II Фон III Фон I Фон II -Фон III

Дозы кадмия: I - 0; 2 - 5 мг/кг, 3-25 мг/кг, 4 '- 50 мг/кг грунта

Рис. I. Содержание кадмия в салате и пекинской -

капусте в зависимости от уровня минерального питания и доз внесения элемента.

Концентрация элемента в растениях при его внесении в дозе 50 мг/кг возросла по сравнению с исходными контролями на I и к! уровнях питания соответственно в 125-400 раз и 23-26 раз у салата, в 25-2*? и в 61-78 раз у пекинской капусты, в зависимости от года исследования.

Корни салата отличались повышенным, по сравнению с пекинской капустой, содержанием кадмия, независимо от фона питания и степени загрязнения грунта.

Значительных изменений в содержании цинка и меди в растениях (табл. Ю, II) под влиянием изучаемых факторов не наблюдалось. .Отмечена видовая специфичность культур в содержании кеди, концентрация которой в пекинской капусте была на порядок вше, чем в салате, тогда как количество цинка в растениях находилось примерно на одном уровне.

3

4

I

Таблица 10. Содержание цинка в салате и пекинской капусте в среднем за 2 года (мг/кг сирой массы)

Фон питания

Салат

Пекинская капуста

£озы кадмия, мг/кг грунта

0 1 5 25 50 0 : 5 : 25 50

I 10,2 11,2 11,0 12,3 9,4 10,0 7,9 9,8

6,9 16,5 15,8 21,6 10,9 10,3 12,1 11,5

п 10,2 6,9 17,5 12,4 8,2 13,7 7,7 6.8

9,7 /11,4 16,3 ИД 9,8 18,9 9,3 ид

ш 8,8 12,3 9.6 13,9 7,1 7,1 7,5 8,0

18,9 20,8 14,5 15,3 9,8 11,5 12,5 11,8

НСР05 3,6 вМ 1,7 АМ

2,6 1,3 1,6 2,7 1.3 1,6

Числитель - надземная часть, знаменатель - корни.

Таблица II. Содержание меди в салате и пекинской капусте в среднем за 2 года (мг/кг сырой массы)

Салат ; Пекинская капуста

питания: Дозы кадмия, мг/кг грунта

: о : 5 | 25 1 50 0 ; 5 : 25 : ьо

нср05

0.09 0,06 0.10 0,07 0,10 0,24 0,03 0.04

0,08 0,21 0,17 0,19 0,13 0,25 0,02 0,02

0,09 0,16 0,10 ■ 0,20 0,09 0,13

в№ 0,02

0,09 0,20 0.07 0,19 0,10 0,17

1,10 1,40

0,70 0,80 0,70 0,60 0,20 .0,39

0,60 1,60 1,10 0,80 0,70 0,90 0,10 0,19

0,60 1,90 0,50 0,80 0,80 1,30 0,11 0,22

0,80 1,30 0,50 1,10

0,80 0,90

Числитель - надземная часть, знаменатель - корни.

I

П

ш

-

4. Изменение концентрации' и распределения кадмия в растениях в зависимости ог условий освещенности

Изменение освещенности оказывало влияние на размеры аккумуляции кадмия в растениях. У сортов салата ^ареста, Лолло Ьион-да, -Карло и у сортов пекинской капусты Аско, ТСХА-П7, ГСХА-132 уровень концентрации элемента в растениях при уборке оказался соответственно выше в 3,7-8,4 раза и 2,и-1Ь,6 раза при освещенности 70 клк, чем при 17 клк (табл. 12).

В весенне-летнем обороте снижение интенсивности освещения с 60-80 клк до 30 клк сопровождалось уменьшением содержания кадмия в салате в 1,6-2,0 раза, пекинской капусте - 2,1-3,0'раза в зависимости от сорта.

С влиянием освещенности может быть связана зависимость накопления кадмия в салате от сезона выращивания культуры. Низкое содержание элемента (до и,032. мг/кг) в изучаемых сортах салата (рис. 2) отмечалось при уборке весной (12.04, 7.0Ь, 15.05) и осенью при относительно близких световых и температурных условиях, тогда как летом (29.05,11.06) количество кадмия в растениях повьшалось до 0,094 мг/кг. Концентрация элемента в грунтах во все сезоны находилась практически на одном уровне 0,28-0,33 мг/кг.

В совхозе "Московский" в салате сорта Карло в фазу технической спелости содержание элемента возрастало с 0,006-0,014 мг/кг в мае при освещенности 30 клк до 0,040-0,064 мг/кг в июне при освещенности 80 клк. Концентрация элемента в грунтах при этом составляла 0,13-0,20 мг/кг.

При выращивании пекинской капусты на гидропонике в совхозе "Марфино" с увеличением продолжительности солнечного сияния в период вегетации растений с 350 час в мае-июне до 440 час в июле-августе содержание кадмия в сортах пекинской капусты в фазу технической, спелости повышалось с 0,012-0,029 мг/кг (табл. 5) до О,и30-0,0Ь4 мг/кг сырой массы (табл.; 6).

Различная интенсивность освещения, повлияла' на перераспределение кадмия между надземной частью и корнями салата. При меньшей освещенности (до Зи клк) кадмий накапливался преимущественно в корнях, где его концентрация превышала таковую в надземной . части в 3-6 раз в зависимости от генотипа (рис. 4). При высокой интенсивности освещения (до 70 клк) содержание кадмия в корнях и надземной части растения было практически одинаковым (рис. 5).

-/¿Г-

Таблица 12. Содержание кадмия и нитратов (мг/кг) сырой

массы при уборке растений в фазу технической спелости в зависимости от условий освещенности

осве цен- Салат Осве щен- Пекинская капуста

ность сорт : :HOC-: • :ть сорт

17 Lares ta 2600 0,013 17 Asc о 4400 0,007

Lollo Blonda 3100 0,016 TCXA-II7 ¿600 0,044

Karlo 2700 0,026 TCXA-I32 460O 0,010

Gotte 38UO 0,008 Сяо-ген ¿500 0,010'

Canasta 20UO 0,009 Akayo 4700 Ü,UlI

йаруля Черна - 2200 0,012 Gina 490о 0,012

Крупнокочанный ¿9vo 0,018 Китайская 5 oOo 0,013

HCPo5 900 0,006 Ыиррого 44 oo 0,uI6

Blues 2300 0,017

70 Laresta 34 U0 0,109 Kir g ЗОоо 0,04ü

Jiollo Blonda Karlo 23Ü0 о,обо Monument 2900 0,043

3900 0,097 2269 3¿00 0,04o

Lazend 2Ю0 0,066 Honshu 4400 U,053

Edina Fejes <¡500 0,047 fipec trum 2200 0,055

Benita 3400 0,063 HCP00 1300 0,OI5

Safir 2600 U ,051

Крупнокочанный I8Ú0 0,054 7u Asco 39оо 0,Iü9

Grl3se 3100 0,063 TCXA-II7 3800 0,0tí7

Lollo Roasa 3IOO 0,051 TCXA-J32 37о0 0,091

Green .Vave 2500 0,082 2282 2200 0,077

Americanischer ¿900 0,057 2^90 6200 0,064

Brouner

New Red Pire 3300 0,045 HCP05 1400 0,020

Московский 3300 0,068

парниковый

HCP05 1100 0,020

Распределение кадмия ло ярусам листьев сал&та зависело от сезона выращивания культуры. В растениях весеннего оборота, независимо от сорта, наибольшее количество кадмия накапливалось в нижних листьях, в условиях осеннего оборота - в верхних.

Распределение кадмия по листовой пластинке не зависело ни от сезона выращивания,' ни от сортовых особенностей. Элемент рас-

CA.

мг/кг

DJ U 0,08 0,06 0,0-1 0,02

12,01 7OS 1505 29,05 II.Ob <1.10 * 16.04

N0

игу

5000 100U ЗООО 20ÜO Í ООО

)?.01 Т.OS 15,05 29.05 IJ.06 Ц.Ш • 16 0ч

COpi ' л-û.-а СОрТ о-о-о Сорт

Karlo Nsv' ,Hed Pire Green Wave

• Рис. 3. Содержание //Og ■ в сортах салата в зависимости от сезона вырациванш

Pi.с. 2. Содержание кадмкя в сортах салата в зависимости от сезона выращивания

КагХо

NOj, 501» ЗООО I Д^А 1 0,1 0,2 0,5

мг/кг 1 Ь ' 1 '

1 R 1

iJOj, 10СЧ) New A |o,i о.: ù,5

иг/" '' i ь ' I

! В 1

мг/«

1' М»0 [им

т

дГ у ТГ

о, г о.з

U,

Ш

мг/к

m/t'

0,1 o,i tí, i

• 4iO0 J IODO

i R

В

С л,

л./кг

Green . './ave

Nûj, reos jiii» [mot A |o,i о, г o,5 Cd, ¡от j Al H.I 0.4

Mf/кг ' ' '| Ь 1 «4«' "r/«'" ^д1- ' 1

• 1 В . 1 30

А - надземная -асть, Б - стержневой корень, В - боковые корни

ь Рис. 3. Содержанке кадмия и Рис. 4. Содержание кадмия и

нитратов в растениях нитратов в растениях

салата при освещенности -салата при освещен-.

30 клк наеп; 70 клк

-

прецелялся неравномерно: наибольшая его контрация отмечалась в верхней и краевой частях листа, постепенно снижаясь по направлению к центральной и нижней частям листовой пластинки. Содержание элемента в жилках в среднем было в 1,5 раза ниже, чем в листе. ВЫВОДЫ

I. Содержание кадмия и цинка в салате на 75-б1/£, в пекинской капусте - на 60-55% обусловливалось сортовыми особенностями культуры. Биохимические показатели качества растений и содержание в них нитратов определялись видовой принадлежностью.

'¿. Стабильно низкой концентрацией кадмия независимо от условий выращивания отличались группа ромэнов и кочанных айссала-тов, среди пекинских капуст - сорта Сяо-ген, Саппоро, Спектрум, сочетающие при этом высокую продуктивность с хорошими биохимическими показателями.

3. При выращивании пекинской капусты в условиях гидропоники сортовые особенности обусловливали содержание нитратов, каротина у меди, фаза развития определяла концентрацию цинка. Взаимодействие факторов в наибольшей мере отражалось на накоплении сухого вещества, аскорбиновой кислоты,Сахаров и кадмия. Растения пекинской капусты второго оборота отличались повышенным, по сравнению с первым, содержанием сухого вещества, кадмия, цинка, меди и меньшей продуктивностью.

'4. Ингибирующее действие кадмия на урожайность культур отмечалось на низком уфоне питания, повышение уровня минерального питания снижало фитотоксический эффект высоких доз элемента. На высоком фоне питания наблюдалось стимулирующее действие кадмия на продуктивность салата при дозе внесения 5 и 25 мг/кг грунта, пекинской капусты - ¿¡5 мг/кг, однако концентрация кадмия в растениях превышала ЦЦК в 6-60 раз.

5. Повышение уровня минерального питания в вариантах без внесения кадмия увеличивало содержание его в салате в 3,7-11,0 раз и снижало в пекинской капусте в 1,5-1,.7 раза в зависимости от года проведения опыта. Бри этом концентрация элемента в салате превышала 11ДК в 3,7 раза, у пекинской капусты находилась на допустимом уровне только на высоком фоне питания.

6- Наблюдались сезонные изменения в содержании кадмия в технически зрелых растениях салата. Концентрацией элемента на уровне и ниже ЩК характеризовались растения весеннего и осеннего оборотов; содержание кадмия в салате в летний период превышало ПДК

-1а--

в 1,5-3,0 раза.

7. Различная интенсивность освещения влияла на перераспределение кадмия мещу надземной частью и корнями салата. При меньшей освещенности (до 30 клк) кадмий накапливался преимущественно в корнях, где его концентрация превышала таковую в надземной части -в З-б раз в зависимости от генотипа. При высокой интенсивности освещения (до 80 клк) содержание кадмия в корнях и надз'емной' части растений было практически одинаковым.

8. Распределение кадмия по ярусам листьев салата зависело от сезона выращивания культуры. В растениях весеннего оборота, независимо от сорта, наибольшее количество кадмия накапливалось в нижних листьях, в условиях осеннего оборота - в верхних.

9. Влияние внешних факторов- на накопление кадмия салатом и пекинской капустой может в ряде случаев перекрывать влияние генотипа. Варьирование в содержании кадмия в фазу технической спелости обеих культур в зависимости от сорта составляло 20-<^и^,от внешних факторов - 100-1460$.

10. Установлена нерациональность применения высоких доз удобрений под данные культуры, поскольку качество получаемой продукции не соответствует нормам по содержанию нитратов и кадмия в овощных культурах.

РйСиЬшНДАЦШ

1. Рекомендовать для выращивания в защищенном грунте сорта салата Лолло Ьиондо и Наруля Черна, в условиях гидропоники сорта Кинап, ТСАА-2 и Ленок.

2. Селекционные работы по выведению сортов зеленных культур со стабильно низким содержанием кадмия в растениях должны проводиться при одинаковом световом и температурном режиме выращивания всех генераций культур для правильной оценки полученных результатов.

3. При круглогодичном выращивании зеленных культур необходим строгий контроль за содержанием кадмия в весенне-летний период при освещенности, превышающей 60 клк.

опубликованы следующие работы:

1. Константинова Е.М. Содержание и распределение кадмия и нитрато! в растениях салата и пекинской капусты в зависимости от генотипа //Тр.науч. конф.молодых учен.-1й.-1991.-С.Ь91-6и1.-Деп.от 18Ли.У1, »243/1-90ВС-91.

2. Константинова ЕЛи, лгодин Ь.А., Еолобуева Ь.л. Распределение кадмия и нитратов в салате в зависимости от сорта и сезона выращивания культуры //Известия ТОМ.-1992.-Ьып.*;.-С.