биоаккумуляция элементов в различных сортах и гибридах

УДК 546.3/.8:635.342
Надежкина Е.В., д.б.н., профессор, Соловьев А.В., д.с-х.н., профессор,
Молодова О.В., ассистент, Ларина М.О., аспирант
БИОАККУМУЛЯЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В РАЗЛИЧНЫХ СОРТАХ
И ГИБРИДАХ КАПУСТЫ
Транспорт играет уникальную роль, связывая все важнейшие сферы
материального производства в единую систему хозяйственной
деятельности. Функционирование транспортной сети сопровождается
ярко выраженными и осязаемыми последствиям – отрицательным
воздействием транспорта на окружающую среду, прежде всего на ее
живые компоненты и человека, создателя транспорта. Из большого
числа разнообразных химических веществ, поступающих в окружающую
среду из антропогенных источников, особое место занимают тяжелые
металлы. Овощные культуры, среди других сельскохозяйственных
культур, обладают наибольшей способностью к накоплению токсичных
веществ, однако, овощи - мощнейший регулятор здоровья и возделывание
экологически безопасной овощной продукции является одним из самых
приоритетных направлений в настоящее время. Исследования
возделывания различных сортов и гибридов F1 капусты белокочанной
селекции ВНИИССОК проводили на антропогенно загрязненных почвах
лесостепи Среднего Поволжья в районе федеральной автотрассы М5
«Урал» Москва – Челябинск. Они показали, что накопление тяжелых
металлов имело сортовую специфику. Каждый сорт обладает своим
генетическим набором химических элементов и неодинаковой
способностью к накоплению тяжелых металлов. Самыми устойчивыми к
накоплению тяжелых металлов были: среднеспелый сорт Парус и
раннеспелые сорта и гибриды Июньская 3200 и F1 Аврора.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: СОРТА И ГИБРИДЫ, КАПУСТА
БЕЛОКОЧАННАЯ, ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ, КАДМИЙ, СВИНЕЦ, МЕДЬ,
ЦИНК, АВТОТРАНСПОРТНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ.
Транспорт связывает все важнейшие сферы материального
производства в единую систему хозяйственной деятельности.
Протяженность магистральных автомобильных дорог мира с твердым
покрытием превышает 12 млн. километров. Несмотря на его уникальную
роль, автомобильный транспорт сопровождается ярко выраженными и
осязаемыми отрицательными последствиями на живые компоненты
окружающей среды и человека.
В России дороги различного назначения проходили через
населенные пункты. В настоящее время многие автомагистрали обходят
крупные города и села. По данным И.Е. Евгеньева и Б.Б. Каримова 1997
года [1], даже после ликвидации дорог должно пройти 100 лет, чтобы
придорожная экосистема полностью восстановилась от антропогенного
загрязнения. Многие дачные массивы и огороды до сих пор находятся в
зоне влияния автомобильных выбросов и загрязнение атмосферы на 85%
процентов обусловлено автомобильным транспортом, количество которого
возрастает ежегодно.
Капуста белокочанная, повседневный продукт питания на Руси с 1011 века, который выращивают практически все дачники и огородники.
Целебные свойства капусты известны с древних времен. Она обладает
противовоспалительным,
антибактериальным,
иммунным,
противоязвенным, мочегонным и другими действиями, причем целебные и
питательные свойства сохраняются, как в свежей, так и в квашеной
капусте [2]. Среди других овощей она выделяется высоким содержанием
азотистых веществ, большая часть которых усваивается организмом
человека. Белок капусты – источник незаменимых аминокислот:
метионина, фениламанина, треонина, лизина, триптофана [3].
Органические кислоты в капусте – это яблочная и лимонная. В капусте
белокочанной содержится до 190/100 г. калия, а также соединения
фосфора, кальция, магния, натрия, серы, железа, цинка, селена и ряда
других элементов. Она богатый источник углеводов, особенно сахаров,
пектиновых веществ, крахмала, клетчатки. В кочане капусты
присутствуют витамины группы В (В1, В2, В4, В6, В8, В12,Вс), а также D,
К, Р, РР,Н, Е, U, но больше всего в ней витамина С (45-65 мг/%). [4]
Поэтому изучение различных сортов и гибридов капусты
белокочанной, выращенной в районе федеральной автомагистрали
актуально в настоящее время.
Материал и методика исследований.
Исследования проводили в районе федеральной автомагистрали М5
«Урал» Москва – Челябинск в Пензенской области. Объектом наших
исследований были различные по спелости сорта и гибриды капусты
белокочанной селекции ВНИИССОК: Парус, Слава 1305, F1 Снежинка, F1
Аврора, Июньская 3200, Зимовка 1474 и почвенный покров на участке от
города Пензы до п. Рамзай (включительно) на расстоянии менее 1000
метров от автомагистрали.
Парус – среднепоздний сорт, созревает через 140 суток после
высадки рассады. Рекомендуется для универсального использования: в
свежем виде, квашения и краткосрочного хранения. Может возделываться
как в рассадной, так и в безрассадной технологиях. Урожайность до 90т/га
и более. [5]
Слава 1305 – среднеспелый сорт, созревает через 101-132 дня после
высадки рассады. Один из лучших сортов для квашения. Кочаны
сохраняются в течение 2-х месяцев. Урожайность 57-93 т\га.
Июньская 3200 – очень скороспелый сорт, в нечерноземной зоне при
высадке рассады в первых числах мая созревает в третьей декаде июня и
используется в свежем виде. Урожайность до 30 т/га.
Зимовка 1474– позднеспелый сорт, созревает через 130-150 дней
после высадки рассады. Самый лежкий сорт – кочаны хранятся почти до
нового урожая. Урожайность 60-90 т/га.
Аврора F1- новый гибрид белокочанной капусты. Это
ультраскороспелый гибрид, созревает через 45-50 суток после высадки
рассады в открытый грунт. Очень высокая урожайность: около 5 кг с метра
кв. Предназначена для употребления в свежем виде.
Снежинка F1- новый среднепоздний гибрид. Кочаны созревают через
120-135 суток после высадки рассады. Использование универсальное.
Урожайность до 90 т/га. [5]
Результаты исследования.
Возделывание экологически безопасной продукции одна из
насущных проблем современности. Придорожная полоса шириной до двух
метров по обе стороны вдоль напряженных магистралей особенно опасна
из-за различных загрязняющих веществ, содержащихся в выхлопных газах
автомобилей. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС),
особенно карбюраторных, содержат более 200 химических соединений,
причем многие из них токсичны и обладают мутагенным, канцерогенным
и другими действиями – это: бензо(а)пирен, альдегиды, тяжелые металлы
(ТМ). В почвах вокруг дорог накапливаются валовые и подвижные формы
тяжелых металлов, особенно много свинца и его соединений. Раньше в
бензин, в качестве антидетонационной присадки, вводили тетраэтилсвинец
ПДК 0,005 мг/м3 1 класс. При сжигании одного литра этилированного
бензина, в воздух поступало 0,2-0,4 г. свинца. По разным оценкам от
180000 до 260000 свинцовых частиц поступало в воздух ежегодно при
сжигании жидкого топлива. На Московской кольцевой дороге крупные
частицы свинца оседают на расстоянии до 30м, а при отсутствии зеленых
насаждений на расстоянии до 400 м [6].
Изучение открытой и закрытой (лесополосы и защитный экран)
придорожной экосистем в районе М1 «Беларусь» показала, что на
расстоянии 200 м от трассы содержание подвижного свинца в слое почвы
10-20 см в открытой экосистеме на 3,44 мг/кг было больше, чем в закрытой
и в 1,5 раза превышала ПДК [7]. В поселке Рамзай многие жители сажают
перед домами овощи и картофель и они ничем не защищены от
полютантов. Другие жители сажают в палисадниках сирень, жимолость и
т.д., тем самым защищая себя от антропогенных загрязнителей. Причем
расстояние посадок от автомагистралей, иногда меньше, чем санитарнозащитная зона.
Тяжелые металлы, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей,
влияют на здоровье животных и людей. Так кадмий обладает
канцерогенным
(группа
2-А)
гонадотропным,
эмбриотропным,
мутагенным
и
нефротоксичным
действием.
Реальная
угроза
неблагоприятного воздействия на население, даже при низких уровнях
загрязнения, связанна с высокой биологической коммуляцией этого
металла. [8]
Результаты исследований показали, что содержание тяжелых
металлов по вариантам опыта не превышали ПДК, несмотря на высокое
содержание металлов в почве, это свидетельствует о наличии у капусты
белокочанной защитных механизмов препятствующих поступлению
тяжелых металлов в растения (таблица). Содержание кадмия колебалось от
0,7 у сорта Парус до 0,14 у F1 Аврора.
Таблица
Содержание тяжелых металлов в различных сортах и гибридах капусты
белокочанной
Сорта капусты
Содержание тяжелых металлов в растениях, мг/м сухого в-ва
Cd
Cu
Zn
Парус
0,07 ±0, 004
5,8± 0,004
16±0,002
Слава 1305
0,11±0, 003
4,9±0,003
23±0,002
F1 Снежинка
0,08±0, 002
6,9±0,002
28±0,003
F1 Аврора
0,14±0, 004
5,9±0,002
23±0,004
Июньская 3200
0,11±0, 002
7,0±0,003
23±0,002
Зимовка 1474
0,12±0, 005
7,2±0,004
21±0,003
ПДК
0,03±0, 002
10±0,003
10±0,004
По содержание меди сорта и гибриды капусты белокочанной в
порядке возрастания располагались в следующей последовательности:
Слава 1305 àПарус àF1 Аврора àF1 Снежинка à Июньская 3200
àЗимовка 1474.
На долю автотранспорта приходится 23 % цинка, так как в резине
автопокрышек содержится его около 1,5%. Хотя цинк относительно
нетоксичен, он является спутником кадмия и усиливает в живых
организмах
его
действие.
Наименьшим
содержанием
цинка
характеризовался сорт парус, наибольшим гибрид F1 Снежинка.
Свинец и его соединения снижают активность почвенных
ферментов, нарушают обмен веществ, способствуя тем самым снижению
урожаев [9]. Воздействие повышенных концентраций свинца приводит к
изменению репродуктивной, нервной, сердечнососудистой и других
систем. Его токсическое действие проявляется в изменении
функционального состояния почек, синтеза геммы – основы гемоглобина,
процессов окислительного метаболизма и энергетического обмена [8].
Содержание свинца в различных сортах и гибридах капусты белокочанной
зависело от сортовых особенностей (рис 1). По содержанию свинца сорта и
гибриды
в
порядке
возрастания
находились
в
следующей
последовательности: Парус à Слава 1305 àF1 Аврораà F1 Снежинка à
Июньская 3200 à Зимовка 1474
Парус
Слава 1305
F1 Аврора
Июньская 3200
F1 Снежинка
Зимовка 1474
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
Рис. Содержание свинца в различных сортах гибридов капусты белокочанной
Выводы.
На протяжении всех крупных автомагистралей необходимо
высаживать деревья и кустарники, строить защитные краны для
предотвращения попадания полютантов в живые организмы. Анализ
полученных данных помогает рекомендовать садоводам и овощеводам для
снижения антропогенной нагрузки на животных и человека, высаживать в
районе автодорог раннеспелые сорта и гибриды капусты белокочанной.
Самыми устойчивыми к накоплению тяжелых металлов были:
среднеспелый сорт Парус и раннеспелые сорта и гибриды Июньская 3200 и
F1 Аврора.
Список литературы:
1. Евгеньев, И. Е. Автомобильные дороги в окружающей среде / И.Е.
Евгеньев, Б.Б. Каримов. – М.: ООО «Трансдорнаука», 1997. – 285 с.
2. Попова, Е.Н. Селекция капусты на Грибовской станции / Елена
Михайлона Попова. // Ученый, селекционер. Основополодник научной
отечественной селекции по капустным культурам. Научное наследие,
воспоминания, развитие научных идей. / под. ред. В.Ф. Пивоваров. – М.:
ГНУ Всероссийский НИИ селекции и семеноводства овощных культур
Россельхозакадемии, 2007. – 253 с.Пивоваров, В.Ф. Овощи России / В.Ф.
Пивоваров. – М.: ГНУ ВНИИССОК, 2006. – 380 с.
3. Мейровиц С. Сила целительных соков. Рецепты приготовления
соков из фруктов, овощей и трав. : пер. с англ. Т. Новикова /С. Мейровиц –
М.: ЭКСМО-Пресс, 2002. – 416 с.
4. Всероссийский НИИ Селекции и Семеноводства Овощных
Культур.
–
2013-07-06
–
Режим
доступа:
http://www.vniissok.ru/category/sorta-i-gibridy/kapustnye-kultury/kapustabelokochannaya.
5. Экология города: учеб. пособие под ред. проф. В.В. Денисова /
В.В. Денисов, А.С. Курбатова, И.А. Денисова и [др.] ; Серия «Учебный
курс» – М.: ИКЦ «МарТ», Ростов н/Д: Издательский центр «МарТ», 2008.
– 832 с.
6. Молодова, О.В. Экологический мониторинг автомагистрали М1
«Беларусь» на участке от МКАД до г. Голицыно / О.В. Молодова, Е.В.
Надежкина // Современные проблемы биологии, экологии, химии и
экологического образования: материалы Международной научнопрактической конф., (г. Ярославль, 24-25 ноября 2011 г.) – Ярославль:
ЯрГУ, 2011. – 360 с.
7. Ревич Б.А. Экологическая эпидемиология: учеб. для высш. учеб.
заведений / Б.А. Ревич, С.Л. Авалиани, Г.И. Тихонова. – М. : Издательский
центр «Академия», 2004. – 384 с.
8. Соколов, О. А. Экологическая безопасность и устойчивое
развитие. Книга 1. Атлас распределения тяжелых металлов в объектах
окружающей среды. / О. А. Соколов, В.А. Черников – Пущино, ОНТИ
ПНЦ РАН, 1999. – 164 с.