Проблема токсичного накопления опасных элементов и соединений в сельскохозяйственной продукции

 Содержание нитратов в плодах кабачка уменьшается от плодоножки (170,1 мг) к верхушке (92,0 мг), у патиссона – от поверхностного слоя (115,3 мг) к сердцевине (28 мг). Семенная часть плодов кабачка и патиссона характеризуется более низким содержанием нитратов по сравнению с мякотью или поверхностным слоем. У кабачков перед употреблением следует срезать кожицу, а у патиссонов – верхнюю часть, примыкающую к плодоножке. У арбузов и дынь весь вред – в корке и в примыкающих к ней недостаточно зрелых частях. У лука порея  самая «богатая» нитратами часть – утолщенный нижний отрезок стебля ( ложная луковица)[20].

 В свекле, редьке, репе, редисе транспортными артериями для питательных веществ из почвы являются сами корнеплоды,  и  поэтому нитратов в них в 5 – 10 раз больше, чем в моркови. В нижней части корнеплодов, где расположены мелкие всасывающие корешки содержание нитратов всегда выше ( 520 – 833 мг ), чем в верхней и средней части. В середине корнеплодов моркови уровень нитратов выше (107 мг), чем в коре (47 мг), и снижается в направлении от кончика корня к верхушке. Высоким он остается и в верхней части корнеплода редьки ( 204 мг) и редиса  (325 мг).   

Свекла столовая отличается повышенной способностью накопления нитратов. У нее основное количество их содержится в верхней части ( 431 мг ) и кончике ( 520 мг ) корнеплода. Причем в сердцевине в 2 раза больше по сравнению с поверхностным слоем и остальной частью массы. В пучковой продукции свеклы черешки содержат больше нитратов, чем листья. Чтобы снизить потребление нитратов следует использовать овощи с меньшим содержанием вредных веществ или же удалять ту часть растения (корнеплода, плода ) , которая содержит их в большом количестве. У редиса отрезают хвостик, у свеклы столовой – верхнюю и нижнюю часть корнеплода. Кроме того, перед тем как положить в борщ, свеклу бланшируют в малом количестве воды 5 –10 минут. Воду после бланширования не используют. Таким образом, опасность сократиться на треть. У моркови, с большим загрязнением нитратами, выбрасывают сердцевину и счищают кожицу. Однако такой способ неэкономичен большая часть овощей с наиболее ценными питательными веществами (витамины, минеральные соли) уходит в отходы [20].

В зелёных овощах большая часть нитратов (163-833 мг) находится в стеблях и черешках листьев, меньше их в жилках листа, а минимальное количество – в листовых пластинках. В стебли и черешки листа поступает из почвы основное количество солей азота (табл. 5). В корне шпината, кориандра, укропа содержится от 74 до 384 мг/кг, а в листьях – 14-231 мг. В листовых пластинках шпината обнаружено в три раза меньше нитратов, чем в стебле, а кориандра и укропа – примерно в 5-12 раз. Высший уровень нитратов отмечен в корнях укропа.

 Таблица 5- Содержание нитратов в органах зелёных растений ( мг/кг )

Во внешних листьях салата кочанного и кресс – салата нитратов в 4,2

раза больше, чем во внутренних. Много их находится и в жилках внешних листьев [20].

Уменьшить потребление нитратов ( в среднем на 15 – 20 % ) возможно, если в пищу листья с небольшим нежным стеблем петрушки, сельдерея, укропа, щавеля. В связи с этим при уборке зелени следует применять высокий срез над зеленой массой, оставляя на грядке черешки листьев и стебли. При производстве детского питания учитывают различное содержание нитратов в отдельных частях растений ( пример : черешки и листья шпината,  внешние и внутренние слои моркови ). Для этих целей используют только экологически безопасные виды и части растений.

 Установлена  зависимость содержания нитратов от размера продуктового органа овощей. Исследования профессора А.С. Болотских показывают, что содержание в плодах огурца нитратного азота зависит не только от сортовых особенностей, но и от размера. Наименьшее количество нитратов – ( 56 – 140 мг/кг ) имеют плоды длиной  7,1 – 12 см и больше. Мелкие плоды ( пикули и корнишоны ) содержали примерно в 2 раза больше нитратов ( от 61 до 249 мг)[20]. Содержание в плодах огурца нитратов в зависимости от сортового состав и длины плода ( мг/кг сырой массы ) табл.6.

Таблица 6-Зависимость содержания нитратов от длины плода огурца

Таким образом, накопление нитратов в целом растения и в отдельных частях его происходит крайне неравномерно. Одна из причин этого – неодинаковая активность нитратредуктазы, то есть фермента, участвующего а ассимиляции нитратов. Характер распределения нитратов определяется биологической особенностью растений и строением органа.

 Корнеплоды моркови диаметром 1,3 – 1,6 см содержат в 1,4 раза больше нитратов, чем корнеплоды диаметром 2,5 – 3,0 см.

 Сорта, имеющие выраженные морфологические различия, накапливают разное количество нитратов. Фактор неустойчивого содержания  их следует учитывать при селекции и подборе выращиваемых сортов. Возможно подобрать сорта и гибриды овощных растений, которые генетически  не могут накапливать большое количество нитратов в продуктовых органах. Влияние сорта растения на содержание нитратов обусловлено рядом факторов. Одним из них является морфологическая особенность растений того или иного сорта. Способность растений аккумулировать азот может быть также связана с активностью фермента нитратредуктазы, которая обусловлена  генетической особенностью сорта. При выращивании в одних и тех же условиях содержание нитратов в отдельных сортах варьирует  от 200 до 500 мг. В этой связи выращивание сортов, обладающих пониженной способностью к накоплению нитратов, можно считать одним из реальных путей снижения их в овощах.

 У капусты белокочанной обнаружено повышенное содержание нитратов  у раннеспелых сортов ( №1) и среднеспелых ( «Слава 1035» ). В позднеспелых лежких сортах ( «Амагер 611», «Харьковская зимняя» ), оно было значительно ниже [21].

 Промежуточное  положение занимали среднепоздние  сорта капусты «Лангендейкер децима» и «Вьюга». Установлено, что сорта с более коротким вегетативным периодом содержат нитратов больше, чем с длинным. Низким содержанием нитратов характеризуются гибриды томата для защищенного грунта – «Сюжет», «Гамаюн», «Совет». Если овощное растение характеризуется низким содержанием нитратов, то различия между сортами по этому показателю незначительны.

Исследования показывают, что  на одинаковом фоне минерального питания различные сорта огурцов по накоплению нитратов разнятся между собой в 2 – 3 раза и более. Зеленцы огурца ( длина плода 7,1 – 9 см) сорта «Кустовой» накапливают от 28 до 62 мг/кг нитратов, «Харьковский» – 111 мг/кг, а «Витязь» и «Нежинский» 12 – по 140 мг/кг. Много накапливают нитратов и плоды сорта «Конкурент» [21].

 Сорта и гибриды огурца для защищенного грунта, которые опыляют с помощью пчел, накапливают нитратов значительно меньше, чем партенокарпические.   Тепличные огурцы сорта «Апрельский» при прочих равных условиях содержат нитратов в три раза больше, чем гибрид «Московский тепличный». Среди партенокарпических гибридов огурца следует отдать предпочтение гибридам «Стелла», «Легенда», у которых содержание нитратов в плодах на 10 – 70 % ниже чем у гибридов «Фламинго», «Лада», «НИИОХ – 412», «Грибовчанка». Корнеплоды моркови с более интенсивной окраской содержат меньше нитратов. Сорт «Нантская горийская» накапливает в 2 раза больше, чем «Артек», «Бирючекутская 415», «Нантская харьковская» и «Шантанэ 2461». Много нитратов содержат корнеплоды сорта Лосиноостровская.

Лучшим сортом свеклы столовой с меньшим количеством нитратов (853-982 мг/кг) на южных чернозёмах является «Носовская плоская»,   «Бордо 237».

Кабачки сорта «Грибовский» содержат в плодах нитратов 400 мг/кг, а разновидности цуккини 284 мг/кг (ПДК – 400 мг/кг). Больше нитратов накапливается в плодах перца сладкого сорта «Виктория» – 56,5 мг, чем в сорте «Кристалл» – 30,2 мг и «Тополёк» – 26,6 мг/кг [21].

 Салат различных сортов различается по длине и диаметру розетки, величине и характеру поверхности листьев, толщине жилок и т.д. Обычно в салате, имеющем грубые, пузырчатые листья, содержится нитратов больше, чем в салате с гладкими листьями.

 Мало накапливается нитратов в шпинате сорта «Жирнолистный». Бобы (лопатка) фасоли с зелёной окраской содержат больше нитратов, чем с желтой.

 Картофель нового сорта «Украинский розовый» накапливает в 1,5 раз больше нитратов, чем старые сорта. Позднеспелые сорта картофеля при уборке содержат нитратов меньше, чем ранние. В раннем картофеле количество их в редких случаях бывает ниже 200-300 мг/кг. Большое содержание нитратов в картофеле определяется биологическими особенностями, количество нитратов в нём убывает в процессе вегетации. Среди сортов одной и той же группы также имеются различия. Например, в группе поздних сортов, по данным Белорусского научно-исследовательского института картофельного хозяйства, содержание нитратов в клубнях колеблется от 102 до 250 мг/кг. Низкой концентрацией NO3 – отличаются сорта картофеля «Белорусский 3», «Орлёнок» – соответственно 102 и 104 мг/кг. Высокое содержание нитратов было у сорта «Дивосный» 25 мг/кг. В опыта, проведённых на опытной станции в Гросс-Люзевитц (Германия) раннеспелые сорта картофеля имели в клубнях больше нитратов (например, ранние – 172, среднеранние – 132, среднепоздние – 122 мг/кг.). Таким образом, в технологию следует включать такие сорта, которые обладают меньшей способностью аккумулировать нитраты. [22]

2.3 Формы азотных удобрений

Накопление нитратов в растениях зависит не только от количества вносимого в почву азота, но и от форм азотных удобрений. Различают пять форм азотных удобрений: аммиачные, аммонийные, нитратные, аммонийно-нитратные и амидные. Могут встречаться и смешанные формы, которые входят в состав аммиакатов и азотных растворов. Основой для производства азотных туков является аммиак и азотная кислота, синтезируемые из атмосферного азота. При внесении азота в нитратной форме вероятность накопления нитратов в растениях выше, чем при внесении аммонийного азота.

Из аммиачных удобрений применяют безводный аммиак и аммиачную воду. Первый содержит 82,3 % азота и является самым концентрированным и наиболее дешёвым удобрением, остальные 17,7 % составляет входящий в его молекулу водород. При правильном применении эти удобрения не уступают по эффективности твёрдым азотным тукам. Однако их следует ограничивать в применении по отношению  к овощным растениям.

 Среди  аммонийных удобрений наибольший  интерес представляет сернокислый аммоний – (NH4)2SO4, содержащий 20,5 % азота. Это удобрение можно применить под все овощные  растения, но особенно оно эффективно при внесении под картофель, что обусловлено наличием в удобрении азота и серы. Не менее важно и то, что его можно равномерно распределить по площади поля. Всё это создаёт предпосылки для меньшего накопления нитратов в клубнях. Из нитратных форм азотных удобрений наиболее распространена натриевая селитра (NaNO3), содержащая 15-16 % азота.

К формам аммонийно-нитратных удобрений относится аммиачная селитра (NH4NO3), содержащая 34,6 % азота. Аммиачную селитру считают самым универсальным и быстродействующим удобрением, по эффективности она занимает одно из первых мест. Её подкисляющее действие на почву заметно ниже, чем сульфата аммония, и устраняется внесением извести и доломита. Причём применению азотных туков должно предшествовать известкование, что положительно скажется на плодородии почвы[23].

Поскольку часть азота в аммиачной селитре представлена аммонием, из неё вымывается меньше нитратов, чем из натриевой селитры. Однако и здесь имеются свои ограничения. В условиях достаточного увлажнения её лучше вносить весной под предпосевную культивацию или подкормку. При использовании под картофель необходима строгая дозировка: на дёрново-подзолистых  почвах под ранние сорта – не более 80-100 кг/га (80-100 г/м2), под поздние – 100-120 кг/га  (100-120 г/10 м2) азот на фоне навоза и оптимальных форм фосфорных и калийных туков. Но всё же лучше здесь применять сульфат аммония в этих же дозах.

 Из  амидных удобрений наиболее широко  распространена мочевина (CO(NH2)2), которую ещё называют карбамидом. Она является самым концентрированным твёрдым азотным удобрением, содержит не менее  46  % азота. Карбамид можно применять как основное удобрение и в подкормку под многие растения. Однако при внесении без заделки в почву возможны потери азота вследствие улетучивания аммиака из углекислого аммония особенно на карбонатных почвах [24].

Азот может также вноситься с комплексными удобрениями, содержащими два или три необходимых для растения элемента. Из них применяются прежде всего аммофос – высококонцентрированное азотно-фосфорное твёрдое удобрение, получаемое нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком. В зависимости от исходного сырья он содержит от 35,5до 52 % усвояемых форм P2O5, в том числе от 29 до 48 % растворимых в воде, и от 9 до 12 % азота. В гранулированном виде отличается хорошими физическими свойствами и может применяться как грядковое удобрение и в основную заправку почвы. Так же используются нитрофоска и ЖКУ (жидкие комплексные удобрения). Первая является твёрдым удобрением, содержащим азот, оксид фосфора (P2O5), оксид калия (K2O) в отношении 1:1:1 или ином; ЖКУ – марки 10-34-0, где азот составляет только 10 %, а остальное фосфор.