Экологический мониторинг содержания нитратов корнеклубней в агроэкосистеме сад-огород лесостепной зоны Красноярского края

Автор: Демиденко Г.Л.

Журнал: Вестник Красноярского государственного аграрного университета @vestnik-kgau

Статья в выпуске: 12, 2015 года.

Бесплатный доступ

В статье рассмотрены вопросы содержания нитратов в корнеклубнях овощных культур и картофеля в агросистеме сад-огород лесостепной зоны Красноярского края. Нитраты - неотъемлемая часть всех наземных и водных экосистем, так как процесс нитрификации, ведущий к образованию окисленной неорганической формы азота, является принципиальным механизмом, имеющим глобальный характер. Нитраты крайне неравномерно распределены по органам и тканям растения. Объектами исследования являлись корнеклубни овощных культур (морковь, свекла) и картофеля, выращенных в агроэкосистемах сад-огород в окрестностях сел Балахта, Новоселово, Березовка, Емельяново и городов Боготол, Сосновоборск лесостепной зоны Красноярского края. Исследования проводились в сентябре 2012-2014 гг. Цель исследования: определить содержание нитратов корнеклубней овощных культур (моркови, свеклы) и картофеля в агроэкосистемах сад-огород лесостепной зоны Красноярского края. Основной метод исследования - экологический мониторинг, позволяющий анализировать природные экосистемы и агроэкосистемы по биотическим показателям для их экологического контроля. В ходе исследований выявлено, что содержание нитратов в корнеклубнях картофеля, моркови и свеклы имеет различия для районов исследования. Наибольшее содержание нитратов во всех исследуемых культурах наблюдается в г. Сосновоборске, Боготоле и с. Березовке; среднее - вс. Емельяново, а наименьшее - в селах Балахта и Новоселово. Одним из объяснений этого может служить использование высокоурожайных сортов, которые способны к интенсивному накоплению нитратов, и повышение вносимых доз азотосодержащих удобрений, как неорганических, так и органических.

Еще

Экологический мониторинг, лесостепная зона, агроэкосистема, нитраты, содержание, корнеклубень, картофель, морковь, свекла, ионометрический метод

Короткий адрес: https://sciup.org/14084112

IDR: 14084112

Текст научной статьи Экологический мониторинг содержания нитратов корнеклубней в агроэкосистеме сад-огород лесостепной зоны Красноярского края

Введение. Нитраты – неотъемлемая часть всех наземных и водных экосистем, так как процесс нитрификации, ведущий к образованию окисленной неорганической формы азота, является принципиальным механизмом, имеющим глобальный характер. В то же время с ростом интенсификации производства вообще и азотных удобрений в частности поступление неорганических соединений азота в природные воды, растения и, следовательно, в организм человека возрастает. Количество нитратов можно рассматривать как совокупность экологических условий, агротехнических и генетических факторов [1, 5-8, 12-14].

Среди факторов внешней среды наибольшее влияние на содержание нитратов оказывают влажность, свет, температура воздуха и почвы, которые действуют в комплексе, усиливая или ослабляя друг друга [10].

Нитраты крайне неравномерно распределены по органам и тканям растения. Зная специфику их накопления и распределения в растении в стадии товарной спелости, можно оценить правильность их использования в питании человека.

Цель исследования . Определить содержание нитратов в корнеклубнях овощных культур (моркови, свеклы) и картофеля в аргоэкосистемах сад–огород лесостепной зоны Красноярского края.

Объекты и методы исследования . Объектами исследования являлись корнеклубни овощных культур (морковь, свекла) и картофеля, выращенных в агроэкосистемах сад–огород в окрестностях сел Балахта, Новоселово, Березовка, Емельяново и городов Боготол, Сосновоборск лесостепной зоны Красноярского края. Исследования проводились в сентябре 2012–2014 гг.

Основной метод исследования – экологический мониторинг, позволяющий анализировать природные экосистемы и агроэкосистемы по биотическим показателям для их экологического контроля [2].

Определение нитратов в овощной продукции выполнялось ионометрическим методом (ГОСТ 4329-77.4), который основан на извлечении нитратов раствором алюмокалиевых квасцов с измерением их концентрации в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Для ускорения анализа можно использовать сок продукции, разбавленный раствором алюмокалиевых квасцов [4]. В полученной суспензии измеряют концентрацию нитрат-ионов. Измерения проводят при помощи ионометра ИН-002 в соответствии с дополнениями к СанПиН № 4722-88 и выполняют обработку результатов анализа [3, 9].

Результаты исследования . Содержание нитратов определялось у корнеплодов картофеля (Красноярский ранний, Тулеевский, Розара) и овощных культур: моркови (Нантская, Шартане, Московская зимняя) и свеклы (Бордо, Цилиндрическая, Столовая).

Полученные результаты представлены в таблице 1.

Содержание нитратов в корнеклубнях агроэкосистем сад-огород лесостепной зоны Красноярского края за 2012 год, мг/кг

Таблица 1

Культура	Район исследования
Культура	Балахта	Березовка	Боготол	Емельяново	Новосе-лово	Сосново-борск	ПДК
1	2	3	4	5	6	7	8
Картофель							250
Красноярский ранний	161,0	183,4	202,4	246,3	145,3	220,7
Тулеевский	152,5	146,5	189,7	149,8	134,8	187,9
Розара	151,5	57,8	165,4	111,6	64,7	97,5

Окончание табл. 1

1	2	3	4	5	6	7	8
Морковь							400
Нантская	58,4	266,2	345,9	228,3	148,2	330,0
Шартане	42,4	200,8	112,6	207,5	126,8	172,1
Московская зимняя	34,1	109,3	38,9	51,7	75,1	50,3
Свекла							1400
Бордо	2546,1	2802,9	2269,8	1945,2	2268,3	3280,2
Цилиндрическая	2035,5	1606,4	2036,4	1902,3	2024,8	3030,2
Столовая	1390,3	1137,5	1699,2	1809,8	1723,4	2559,4

Данные таблицы 1 показали, что содержание нитратов в корнеклубнях исследуемых культур зависит от культуры, сорта и условий выращивания.

Содержание нитратов в корнеклубнях моркови и картофеля исследуемых сортов не превышает ПДК для районов исследования. Хотя для картофеля сорта Красноярский ранний в аргоэко-системе сад–огород с. Емельяново содержание нитратов составляет 246,3 мг/кг, что практически приравнено к ПДК. Содержание нитратов между исследуемыми сортами растений имеет различия. В клубнях картофеля наибольшее содержание нитратов имеет сорт Красноярский ранний, а наименьшее – сорт Розара во всех районах исследования. В корнеклубнях моркови содержание нитратов также зависит от сорта, наибольшее содержание нитратов имеет сорт Нантская, а наименьшее – сорт Московская зимняя. Содержание нитратов в моркови сорта Московская зимняя по сравнению с морковью сорта Нантская ниже от 1,7 (с. Балахта) до 8,1 (г. Боготол) раза. При примерно одинаковой урожайности этих сортов моркови предпочтение стоит отдавать сорту Московская зимняя.

Содержание нитратов в корнеклубнях свеклы почти во всех исследуемых районах превышает ПДК в 1,5–2,5 раза для сортов Бордо, Цилиндрическая, Столовая. Свекла сорта Столовая содержит нитратов меньше ПДК: 1390,3 мг/кг – с. Балахта и 1137,5 мг/кг – с. Березовка, хотя для других районов лесостепной зоны Красноярского края содержание нитратов в корнеплодах превышает ПДК в среднем в 1,5 раза.

Распределение нитратов в разных органах и частях растения неодинаково.

Рассмотрим содержание нитратов в клубне картофеля сорта Красноярский ранний. Клубень картофеля можно разделить на три зоны: кора, сердцевина, мякоть [11].

Таблица 2

Распределение нитратов в клубнях картофеля сорта Красноярский ранний, мг/кг

Клубень картофеля	Район исследования
Клубень картофеля	Балахта	Новоселово	Боготол	Сосновоборск
1	2	3	4	5
2012 год
Кора	49,7	40,1	62,4	66,0
Сердцевина	71,3	66,9	86,9	91,0
Мякоть	40,0	38,3	53,1	63,7
Всего	161,0	145,3	202,4	220,7
2013 год
Кора	47,7	43,3	58,9	61,2
Сердцевина	68,5	63,2	74,8	85,1

Окончание табл. 2

1	2	3	4	5
Мякоть	38,3	26,1	52,0	54,1
Всего	154,5	132,6	185,7	200,4
2014 год
Кора	43,1	41,8	63,8	67,2
Сердцевина	64,0	63,8	76,3	89,4
Мякоть	26,8	24,0	58,5	61,9
Всего	133,9	129,6	198,6	218,5

Анализ таблицы 2 показал, что в агроэкосистеме сад–огород населенных пунктов за три года в среднем содержание нитратов в клубнях картофеля сорта Красноярский ранний имеет в коре, сердцевине и мякоти разные величины. Село Балахта: в коре – 46,8 мг/кг; в сердцевине – 67,9; в мякоти – 35,0 мг/кг. Село Новоселово: в коре – 41,7 мг/кг; в сердцевине – 64,6; в мякоти – 29,4 мг/кг. Город Боготол: в коре клубня картофеля – 61,7 мг/кг; в сердцевине – 79,3; в мякоти – 54,5 мг/кг. Меньше нитратов в клубне картофеля содержится в мякоти, а большее – в сердцевине. В среднем в кожуре и сердцевине содержание нитратов в 1,1–1,3 раза больше, чем в мякоти клубней картофеля.

В корнеплоде моркови также выделяются зоны с различным содержанием нитратов.

Распределение нитратов в корнеплоде моркови сорта Нантская, мг/кг

Таблица 3

Корнеплод моркови	Район исследования
Корнеплод моркови	Балахта	Новоселово	Березовка	Сосновоборск
2012 год
Кора	52,7	56,2	98,1	113,4
Сердцевина	79,2	92,0	168,1	216,6
Всего	131,9	148,2	266,2	330,0
2013 год
Кора	22,3	49,3	56,2	77,3
Сердцевина	36,1	79,3	89,8	123,0
Всего	58.4	128.6	146.0	200.3
2014 год
Кора	35.4	46,3	69,5	97,4
Сердцевина	56,5	90,6	94,4	201,0
Всего	91,9	136,9	164,4	298,4

Анализ таблицы 3 показал, что в агроэкосистеме сад–огород населенных пунктов за три года в среднем содержание нитратов в корнеплодах моркови сорта Нантская в коре и сердцевине имеет разные величины. Село Балахта: в коре корнеплода – 36,8; в сердцевине – 57,2 мг/кг. Село Ново-селово: в коре корнеплода моркови содержится 50,6; в сердцевине – 87,3 мг/кг. Село Березовка: в коре – 74,6; в сердцевине – 117,4 мг/кг. Город Сосновоборск: в коре – 96,0; в сердцевине – 180,2 мг/кг. Меньше нитратов в корнеплодах моркови содержится в коре, а больше нитратов – в сердцевине. В среднем в сердцевине нитратов в 0,5–0,6 раза больше, чем в коре в корнеплоде моркови. Высоко содержание нитратов в верхушке и кончике корнеплода, что вызвано наличием в этой зоне всасывающих корешков. Содержание нитратов в сердцевине уменьшается от кончика к верхушке. В коре более высокое содержание нитратов обнаружено в средней зоне корнеплода моркови.

В корнеплоде свеклы наблюдается определенное распределение нитратов в верхушке, средней части, сердцевине и кончике корня.

Содержание нитратов в корнеплоде свеклы сорта Бордо, мг/кг

Таблица 4

Корнеплод свеклы	Район исследования
Корнеплод свеклы	Балахта	Новоселово	Емельяново	Сосновоборск
2012 год
Верхушка	802,0	714,8	642,4	1033,5
Средняя часть	506,6	451,3	378,5	652,7
Сердцевина	387,0	344,7	289,0	498,5
Кончик корня	850,5	757,5	635,3	1095,5
Всего	2546,1	2268,3	1945,2	3280,2
2013 год
Верхушка	641,4	535,2	601,7	806,2
Средняя часть	404,9	338,0	379,5	509,2
Сердцевина	309,4	258,3	290,0	388,9
Кончик корня	679,7	567,5	633,3	854,7
Всего	2035,4	1699,0	1902,5	2559,0
2014 год
Верхушка	637,6	641,3	570,7	954,5
Средняя часть	402,7	405,2	357,9	602,9
Сердцевина	307,6	309,5	274,9	460,6
Кончик корня	680,0	680,0	604,4	1012,0
Всего	2024,9	2036,0	1809,9	3030,1

Анализ таблицы 4 показал, что в агроэкосистеме сад–огород населенных пунктов за три года среднее содержание нитратов в корнеплодах свеклы сорта Бордо в верхушке, средней части, сердцевине и кончике корня имеет разные величины. Село Балахта: в верхушке – 633,6 мг/кг; в средней части – 438,0; в сердцевине – 333,6; в кончике корня – 736,7 мг/кг. Село Новоселово: в верхушке – 630,4 мг/кг; в средней части – 398,1; в сердцевине – 336,0; в кончике корня – 668,3 мг/кг. Село Емельяново: в верхушке – 604,9 мг/кг; в средней части – 371,9; в сердцевине – 284,6; в кончике корня – 624,3 мг/кг. Город Сосновоборск: в верхушке – 931,4 мг/кг; в средней части – 588,2; в сердцевине – 449,3; в кончике корня – 987,4 мг/кг. Меньше нитратов в корнеплодах свеклы содержится в сердцевине и в средней части, а больше нитратов – в верхушке и в кончике корня. В среднем в верхушке содержание нитратов больше, чем в сердцевине, примерно в 2 раза. Высокое содержание нитратов в верхушке корнеплода свеклы связано с тем, что здесь находится точка роста листьев и аккумулируется большое количество различных веществ. А в кончике корня – из-за нахождения в этой зоне всасывающих корешков.

Заключение. Район исследования относится к лесостепным ландшафтам Красноярского края. Погодные условия в летнее время отличаются в течение трех лет исследования по количеству осадков. Именно количество осадков оказывают влияние на содержание нитратов в корнеклуб-нях растений. Наибольшим содержанием нитратов, в том числе в разных зонах корнеклубней, характеризуется 2012 год как наиболее увлажненный. В периоды повышенной влажности почвы происходит интенсивное накопление нитратов, особенно при переизбытке нитратосодержащих удобрений, которые поступают в корнеклубень и в нем перераспределяются.

Разные сорта культур накапливают различное содержание нитратов, поэтому большее применение должны получить сорта с низкой способностью к накоплению нитратов. В наших исследованиях это картофель сорта Розара, морковь сорта Московская зимняя, свекла сорта Столовая.

Содержание нитратов в корнеклубнях картофеля, моркови и свеклы имеет различия для разных районов исследования. Наибольшее содержание нитратов во всех исследуемых культурах наблюдается в г. Сосновоборске, г. Боготоле и с. Березовке; среднее – в с. Емельяново, а наименьшее – в селах Балахта и Новоселово. Одним из объяснений этого может служить использование высокоурожайных сортов, которые способны к интенсивному накоплению нитратов, и повышение вносимых доз азотосодержащих удобрений, как неорганических, так и органических.

Список литературы Экологический мониторинг содержания нитратов корнеклубней в агроэкосистеме сад-огород лесостепной зоны Красноярского края

Державин Л.М. Нитраты в растениеводческой продукции//Химизация сельского хозяйства. -1991,-№10. -С. 43-46.
Демиденко Г.А, Фомина Н.В. Мониторинг окружающей среды. -Красноярск, 2013. -153 с.
Дополнения к СанПиН № 4722-88. Ионометрический метод исследования. -М.: Изд-во станд., 1988.
Глунцов Н.М. Ионометрический экспресс-метод определения нитратного азота в овощной продукции//Применение удобрений в тепличном хозяйстве. -М.: Москов. раб., 1987. -С. 35-42.
Картавых В.В., Шпедт А.А. Оценка плодородия пахотных почв по содержанию органического вещества и нитратного азота в условиях Красноярской лесостепи//Вестник КрасГАУ. -2014. -№ 6. -С. 64-69.
Кригер А.А., Милованов О.В., Кригер Н.В. Эколого-токсикологическая оценка овощной продукции южных районов Красноярского края//Вестник КрасГАУ. -2014. -№ 4. -С. 113-118.
Назарюк В.М. Пути снижения содержания нитратов в овощной продукции//Экологические проблемы накопления нитратов в окружающей среде. -Пущино, 1989. -С. 70-75.
Охрана окружающей среды при использовании средств химизации: справ. -М.: Росагро-промиздат, 1989.-311 с.
СанПин 42-123-4619-88. Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения. -М.: Изд-во станд., 1988.
Соколов О.А., Бубнова Т.В. Атлас распределения нитратов в растениях. -Пущино, 1989. -112 с.
Соколов О.А. Как уменьшить содержание нитратов в овощах?//Экология и жизнь. -1998. -№ 2. -С. 53-55.
Соколов О.А., Монастырский М.С., Пикушова Э.А. Экологизация защиты растений. -Пущино: ОНТИПИУ РАҚ1994. -462 с.
Тиво П.Ф. Нитраты: слухи и реальность. -Минск: Ураджай, 1990. -151 с.
Ягодин Б.А. Аккумуляция нитратов овощными культурами//Достижения науки и техники АПК. -1989. -№4.-С. 21-22.

Еще

Статья научная