Нитраты в растениях

Среди многих причин, обусловливающих накопление нитратов в растении, следует выделить следующие; ви¬довая и сортовая специфика накопления нитратов; ус¬ловия минерального питания, почвенно-экологические факторы. Зачастую факторы, способствующие накопле¬нию нитратов, воздействуют в комплексе, что осложня¬ет прогнозирование уровня нитратов в продукции. Видовые различия растений по накоплению нитратов зачастую обусловлены локализацией нитратов в отдель¬ных органах растений. Выяснение особенностей локали¬зации нитратов в разных органах и тканях представля¬ется важным как для понимания механизмов перерас¬пределения и запасания нитратов в ходе онтогенеза, так и диагностики качества продукции овощных и кормовых культур. Распределение нитратов в растениях Знание особенностей распределения нитратов в то¬варной части урожая продукции представляет особый интерес для потребителя, так как позволяет рациональ¬но использовать продукцию как на переработку (варка, приготовление соков, квашение, соление, консервирова¬ние), так и в пищу в свежем виде. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение количества нитратов, поступаю¬щих в организм человека. Распределение нитратов связано с физиологической специализацией и морфологическими особенностями от¬дельных органов возделываемых культур, типом и рас¬положением листьев, размером листовых черешков и жилок, диаметром центрального цилиндра в корнепло¬дах. Распределение нитратов тесно связано с видом рас¬тения. Так, нитраты практически отсутствуют в зерне злаковых культур и в основном сосредоточены в стеб-лях и листьях. Зеленые культуры накапливают большое количество нитратов, как правило, в стеблях и черешках листьев. В листовой пластинке зеленых культур нитратов содержится в 4—10 раз меньше, чем в стеблях. Высокое содержание нитратов в стеблях и черешках вызвано тем, что они являются местом транс¬порта нитратов к другим органам растений, где они ассимилируются до органических соединении азота. Спо¬собность же ткани накапливать нитраты связана с це¬лым комплексом факторов как внутренних, так и внеш¬них. Наибольшее их количество находится в нижней 11 части листа, минимальное — в его верхушке. Накопление нитратов меняется в зависимости от ти¬па органа растения. В клубнях картофеля низкий уро¬вень нитратов обнаружен в мякоти клубня, тогда как в кожуре и сердцевине их содержание возрастало о 1,1—1.3 раза. Сердцевина, кончик и верхушка столовой свеклы отличаются от остальных его частей повышенным содержанием нитратов. Поэтому у столо¬вой свеклы необходимо отрезать верхнюю и нижнюю части корнеплода. В белокочанной капусте наибольшее количество нитратов находится в верхушке стебля (кочерыжке). Верх¬ние листья кочана содержат их в 2 раза больше, чем внутренние. И так же как у зеленых овощей, черешки листьев капусты отличаются более высоким содержани¬ем нитратного азота, чем листовые пластинки. Зоны с разным содержанием нитратов и в корнеплодах моркови. Их высокое содержание обнаружено в верхушке и кончике корнеплода. В сердцевине корнеплода уровень нитрата выше, чем в коре. Уровень нит-ратов в сердцевине уменьшается от кончика корнеплода к верхушке Круглоплодные сорта редиса (тип Рубин) содержат нитратов значительно меньше, чем сорта типа Красный великан. В середине корнеплода их содержа¬ние значительно меньше. Представители семейства тыквенных (кабачки, огур¬цы, патиссоны, арбузы, дыни, тыква) широко представ¬лены в ассортименте продуктов питания человека. Со¬держание нитратов в огурцах и кабачках уменьшается от плодоножки к верхушке плода, их больше в кожице, чем в семенной камере и мякоти. Поэтому перед упот¬реблением в пищу необходимо отрезать часть плода, примыкающую к хвостику. То же самое необходимо еде дать и с плодами патиссона, поскольку больше всего нитратов находится в этой зоне плода. Больше нитратов сосредоточено по периферии плодов, чем в их середине. Влияние факторов на содержание нитратов Среди представителей высших растений выделяется группа семейств, аккумулирующих значительные коли¬чества нитратов. К ним относятся семейства амаранто¬вых, маревых, зонтичных, сложноцветных, капустных, пасленовых. Среди семейств, охватывающих овощные культуры, наибольшей способностью к накоплению нит¬ратов отличаются капустные, тыквенные, сельдерейные, пасленовые. Наибольшее количество нитратов накапливают редька белая, свекла столовая, салат, шпинат, ре¬дис, такие же культуры, как томаты, перец сладкий, баклажаны, чеснок, горошек, отличаются низ¬ким содержанием нитратов. Одной из причин видовой специфики накопления NO - является несоответствие размеров поглощения нитратов из почвы и их ассимиляции растениями. По соотношению органического и минерального азо¬та, поступающего с пасокой (ксилемным соком) из кор¬ней, растения условно можно разделить на три группы; нитратредуктаза локализована в корнях, обладает вы¬сокой активностью, поэтому восстановление нитратов и образование органических и азотсодержащих веществ происходит в корнях, откуда в надземную часть растения поступает в основном азот в органической форме; нитратредуктаза в корнях обладает низкой активностью, поэтому с ксилемным соком транспортируется в над¬земную часть в основном минеральный азот — нитраты, их восстановление идет в листьях, где локализован фер¬мент с высокой активностью; нитратредуктаза в корнях и листьях обладает одинаковой активностью, поэтому в составе пасоки обнаруживаются и нитраты, и органиче¬ские соединения азота. Накопления нитратов различными культурами носит наследственно закрепленный характер, т. е. они обладают сортовой спецификой, которая выявлена у ряда ви¬дов овощных и бахчевых культур. Таким об¬разом, сортовые различия по накоплению нитратов мо¬гут быть обусловлены разной реакцией на условия ок¬ружающей среды и режим минерального питания, а так¬же генетически закрепленным уровнем нитратредуктазы, разной продолжительностью периода вегетации сор¬тов. Одна из причин сортовых н видовых различий в накопчений нитратов — физиологическая спелость расте¬ния к моменту уборки. Количество нитратов особенно велико в тех случаях, когда период товарной зрелости наступает раньше физиологического созревания. С воз¬растом содержание нитратов в растении снижается из-за уменьшения запасов минеральною азота в почве, а также в связи с увеличением запасов ассимилятов, во¬влекающих нитраты в метаболизм. Снизить количество нитратов можно путем подбора оптимальных условий уборки урожая с учетом почвенно-экологических факто¬ров. Причиной накопления нитратов в растениях служат не только биологические особенности возделываемых культур, но и условия минерального питания, отличаю¬щиеся большим разнообразием. Здесь огромная роль принадлежит правильному выбору доз азотных удобре¬нии, а это возможно только с учетом исходных запасов минерального азота или азотминерализующей способно¬сти почвы, позволяющей учесть мобилизованный в ходе вегетации растений азот почвы. Питание растений, несбалансированное основными элементами, также одна из причин накопления нитра¬тов. При этом нарушается нормальный ход ассимиляции нитратов в растениях. Недостаток фосфора косвен¬но способствует накоплению нитратов, так как он стимулирует активность нитратредуктазы. Но единого мне¬ния о влиянии фосфора на накопление нитратов нет, В одних случаях внесение фосфорных удобрений снижает уровень нитратов, в других накапливает. Калий, уча¬ствуя в процессах углеводного обмена, косвенно влияет на синтез белков. При совместном внесении азота и ка¬лия в растении увеличивается содержание органическо¬го азота, а минерального (нитратов) снижается. Подоб¬ная закономерность обнаружена на пойменной почве с капустой, морковью, столовой свеклой, В то же время в других случаях применение калийных удобрении по¬вышало содержание нитратов в растении. Таким обра¬зом, одной из причин неоднозначного влияния фосфора и калия на накопление нитратов в растении является широкий спектр их доз, соотношений, а также различие запасов подвижных форм этих элементов в почвах. Среди факторов внешней среды на содержание нит¬ратов в растении больше всего влияет влажность, свет, температура воздуха и почвы, которые, действуя в комп¬лексе, усиливают или ослабляют свое взаимодействие. Изменение влажности неоднозначно сказывается на накоплении нитратов, Интенсивное увлажнение почвы усиливает поглощение нитратов корнями, что в сочета¬нии с пониженными температурами ведет к избыточно¬му накоплению нитратов. С другой стороны, высокий вровень нитратов в растении в засушливые периоды можно снизить поливами овощных культур, так как они стимулируют рост, а также способствуют частично¬му вымыванию нитратов из верхних горизонтов почвы. Пути регуляции содержания нитратов в растениях включают комплекс агрохимических, технологических» селекционно-генетических и санитарно-гигиенических мероприятий. Снижение доз азотных удобрений до оп-ределенного количества (благодаря чему снизится уро¬вень нитратов) может обеспечить урожай растений лишь на 5—10% ниже максимального. Оптимизации доз азотных удобрений возможна при учете запасов минерального азота и величины азотминерализующей способности почвы перед применением удобрений. Сни¬зить содержание нитратов можно путем применения медленно действующих форм удобрения, таких, как мо-чевиноформальдегидное удобрение, протопил, изобутилидендимочевина, применение которых снижает содер¬жание NO - в листовых овощах в 5—10 раз. а также путем покрытия гранул капсулами, защитными пленка¬ми. Это снижает скорость растворения туков и обеспе¬чивает равномерное снабжение азотом растения в тече¬ние всей вегетации. Эффективным средством снижения содержания нит¬ратов в растении являются ингибиторы нитрификации (сероуглерод, дициандиамиддидин, КМП), использова¬ние которых даже при высоком уровне содержания азо¬та в почве эффективно снижало количество нитратов в урожае зеленых овощей и редиса. Существует технологический путь решения «нитрат¬ной» проблемы — локальное применение азотных удоб¬рений под овощные, кормовые культуры. Доза азота со¬кращается на 25—30% по сравнению с разбросным, а уровень продуктивности не снижается, зачастую и по¬вышается. Это объясняется тем, что в месте внесения азота образуется очаг повышенной концентрации аммония, который замедляет нитрификацию на 3—5 недель. Преимущественное использование растениями аммонийного азота позволяет полнее использовать его на по¬строение белков и тем самым снижать аккумуляцию нитратов. При локальном внесении азотных туков коли¬чество нитратов у зеленых культур и редиса снижалось на 9—58%. у кукурузы, свеклы кормовой — на 10-40% по сравнению с разбросным внесением тех же доз азота. Кроме того, в практике все большее распространение должны получить сорта с низкой способностью к накоп¬лению нитратов, что может стать основой для улучше¬ния биологического качества растениеводческой продук-ции. Этот путь наиболее целесообразен при выращива¬нии овощей с коротким периодом вегетации (редис, лис¬товые овощи), отличающихся повышенной способностью к накоплению нитратов. В снижении содержания нитратов в овощной продук¬ции может помочь выбор оптимальных сроков уборки урожая. Так, уборку листовых овощей следует прово¬дить в вечерние часы, так как в это время в них содер¬жится на 30—40% меньше нитратов. Удобрения оказывают неодинаковое воздействие на накопление нитратов в отдельных органах растения. Например, с увеличением доз азотных удобрений содер¬жание нитратов в большей степени возрастает в стеб¬лях цветной капусты, чем в ветвях соцветий и цветках. При повышении доз азота количество нитратов в черешках листьев растет сильнее, чем в листовых пластинках сахарной свеклы. Также в большей мере возрастает накопление нитратов в кончике корнеплода редиса, чем в средней его части. С повышением доз азотных удобре¬ний более заметно растет количество нитратов в мяко¬ти плодов огурца, менее заметно — в его кожице.