Экологическая оценка качества маслосемян сортов ярового рапса (Brassica napus L.) в условиях модельного загрязнения дерново-подзолистой почвы цинком и никелем
Исследование некоторых показателей качества масла низко- и высокоэрукового сортов ярового рапса при выращивании на загрязненной цинком и никелем дерново-подзолистой почве. Стабильность жирно-кислотного состава масла в условиях загрязненной почвы.
Рубрика | Сельское, лесное хозяйство и землепользование |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.05.2021 |
Размер файла | 63,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева
Экологическая оценка качества маслосемян сортов ярового рапса (Brassica napus L.) в условиях модельного загрязнения дерново-подзолистой почвы цинком и никелем
Андреева И.В., Кошкин Е.И., Белопухов С.Л.
Аннотация
Исследованы некоторые показатели качества масла низко- (Оредеж) и высокоэрукового (Petranova) сортов ярового рапса при выращивании на загрязненной цинком и никелем дерново-подзолистой почве. Показано, что при внесении цинка в дозе 800 мг/кг почвы масличность обоих сортов снизилась на 8-9 %, а концентрация цинка в масле возросла в 5,5-9,7 раза в зависимости от сорта по сравнению с контрольным вариантом. Повышение дозы никеля в почве до 40 и 60 мг/кг сопровождалось значимыми изменениями в содержании и соотношении основных жирных кислот в масле, повышающими его качество у высокоэрукового сорта. Напротив, содержание эруковой кислоты в масле сорта Оредеж в варианте с дозой никеля 60 мг/кг почвы превысило нормативное значение - 5% от суммы жирных кислот по ГОСТ Р 53457-2009, что делает его непригодным для использования в пищевых и технических целях. В целом сорт Оредеж продемонстрировал большую стабильность жирно-кислотного состава масла в условиях загрязненной цинком и никелем почвы, тогда как сорт Petranova по составу и соотношению как насыщенных, так и полиненасыщенных жирных кислот проявил большую пластичность.
Ключевые слова: ЯРОВОЙ РАПС, МАСЛОСЕМЕНА, ЖИРНО-КИСЛОТНЫЙ СОСТАВ, МАСЛИЧНОСТЬ, ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, ЭРУКОВАЯ КИСЛОТА, ЗАГРЯЗНЕНИЕ, ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТАЯ ПОЧВА, ЦИНК, НИКЕЛЬ
Введение
Во многих странах, обладающих определенным агроклиматическим потенциалом, возрастает интерес к рапсу, обусловленный повышением востребованности в масличном сырье и возрастающим потреблением биотоплива. В свою очередь, это приводит к изменениям в структуре посевных площадей, занятых данной культурой: либо выделению части фонда пахотных земель под выращивание данной культуры, что усугубляет существующие проблемы с обеспечением продовольствием, либо расширению пахотных площадей, что не всегда возможно. В России в сельскохозяйственный оборот могут быть вовлечены неиспользуемые и залежные земли, реальная площадь которых, по различным оценкам, варьирует от 20 до 33 млн. га.
Наибольшее опасение вызывает использование химически деградированных почв для получения сельскохозяйственной продукции, что нередко встречается вблизи городов и крупных промышленных центров. Уже сейчас на территории Российской Федерации насчитываются значительные площади загрязненных тяжелыми металлами почв с превышением уровня их предельно-допустимых концентраций: по хрому - 1,7, меди - 1,3, никелю - 0,8, свинцу - 0,7, кадмию - 0,26 и цинку - 0,11 % от общей площади имеющихся земельных угодий, причем тенденция к дальнейшему увеличению площади загрязненных земель сохраняется. В этих условиях особую актуальность приобретает использование в севооборотах таких культур, которые, с одной стороны, обладали бы повышенной устойчивостью к присутствию в среде произрастания токсикантов, а с другой - существовала возможность диверсификации хозяйственного использования получаемой продукции в зависимости от параметров ее качества и экологической безопасности. Результаты предварительных исследований, проведенных в Лаборатории агроэкологического мониторинга, моделирования и прогнозирования экосистем и на кафедре физиологии растений РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, показали возможность совмещения выращивания рапса на непищевые и биоэнергетические цели с одновременным достижением фиторемедиационного и почвоулучшающего эффекта в условиях загрязненных и малопродуктивных почв при соблюдении правил агротехники, поскольку выращивание рапса улучшает структуру почвы и фитосанитарное состояние, а при использовании в качестве сидерата повышает ее плодородие [1]. Как ожидается, это будет способствовать возвращению в оборот химически деградированных земель, которых в Российской Федерации насчитывается более 70 млн. га, причем около 1 млн. га из них имеют чрезвычайно опасный уровень загрязнения [2].
В настоящее время выведены сорта рапса, различающиеся по содержанию в семенах эруковой кислоты - ненасыщенной жирной кислоты, которая при попадании в организм человека и животных вызывает патогенные изменения в сердечно-сосудистой системе. Сорта двунулевого типа с низким содержанием эруковой кислоты и глюкозинолатов разрешены для получения рапсового масла пищевого использования, тогда как сорта с высоким содержанием эруковой кислоты являются ценным сырьем для металлургической, лакокрасочной, мыловаренной и текстильной промышленности, а также наилучшим образом подходят для получения биодизельного топлива. Экологические преимущества использования растительного масла в качестве возобновляемого источника энергии заключаются в положительном энергетическом балансе, сокращении выбросов парниковых газов на 20-60 % по сравнению с ископаемым топливом, быстрой биологической разлагаемости в почве и поверхностных водах [3]. По некоторым данным, рапс как вид, относящийся к семейству Brassicaceae, насчитывающему наибольшее число видов природных металлофитов, обладает способностью к накоплению некоторых металлов в надземной биомассе, вследствие чего его даже рассматривают в качестве потенциального фитомелиоранта на загрязненных тяжелыми металлами почвах. Однако при этом повышается риск получения продукции, не отвечающей установленным нормам экологической безопасности. При использовании биотоплива на основе сырья, полученного на загрязненных территориях, существует опасность вторичной контаминации компонентов экосистем.
Таким образом, цель наших исследований состояла в экологической оценке качества масла двух сортов ярового рапса - современного отечественного двунулевого сорта пищевого направления и германского сорта с повышенным содержанием эруковой кислоты в семенах, выращиваемых в условиях искусственного загрязнения дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы цинком и никелем.
Объекты и методы исследований
Для решения поставленных задач был проведен вегетационный опыт в сосудах Митчерлиха. Объектом исследования служил яровой рапс (Brassica napus (L.) subsp. oleifera Metrg.) сортов Оредеж «00» типа (ЛНИИСХ) и Petranova (Германия) «0» типа с низким (<2%) и высоким содержанием (> 20%) эруковой кислоты в масле, соответственно.
Для закладки вегетационного опыта использовали пахотный (0-20 см) слой дерново-подзолистой среднесуглинистой почвы с территории Полевой опытной станции ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева со следующей агрохимической характеристикой: рНKCl (ГОСТ 26483-85) - 7,13, гумус (ГОСТ 26213-91) - 2,36%, Нг (ГОСТ 26212-88) - 0,41 мг-экв/100 г, Nобщ (ГОСТ 26715-85) - 0,12%, Р2O5 подв. - 367,78 мг/кг, К2Oобм. - 240,5 мг/кг, Zn и Ni (ОСТ 10-221-98, валовое содержание) - 35,8 и 19,6 мг/кг, соответственно. Гранулометрический состав определяли полевым органолептическим методом по Н.А. Качинскому. Фоновые макроудобрения при набивке сосудов вносили в виде нитроаммофоски с соотношением основных питательных веществ 16: 16: 16 с дополнительным внесением азота в виде аммиачной селитры до полного обеспечения потребности растений в питательных веществах по З.И. Журбицкому.
Загрязнение почвы имитировали путем моноэлементного и комплексного внесения в нее цинка и никеля в виде растворов солей ZnSO4·7H2O и NiSO4·7H2O. Дозы металлов подбирали таким образом, чтобы снизить семенную продуктивность растений рапса примерно вдвое и на этом неблагоприятном фоне оценить качество маслосемян.
По достижении полной спелости растения срезали, высушивали при температуре 105°С до абсолютно-сухой массы и взвешивали.
Содержание тяжелых металлов в растительных образцах определяли на атомно-адсорбционном спектрофотометре КВАНТ-2 АТ после сухого озоления с помощью микроволновой системы пробоподготовки МС-6.
Масло получали из семян методом холодного прессования. Состав и содержание жирных кислот в масле анализировали в Учебно-научном центре коллективного пользования «Сервисная лаборатория комплексного анализа химических соединений» РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. Триглицериды масла переводили в метиловые эфиры переэтерификацией метанольным раствором метилата натрия (ГОСТ 30418-96, ГОСТ Р 51486-99). Полученный раствор анализировали на газожидкостном хроматографе с масс-спектральным детектором «Clarus 600 C/D/S/T MS».
Статистическую обработку данных проводили путем определения наименьшей существенной разницы (НСР05) при уровне значимости Р < 0.05 при помощи программы Microsoft Excel.
Результаты и их обсуждение
В условиях высокого содержания в почве цинка и никеля, снижающего продуктивность растений рапса более чем на 50% были определены следующие показатели качества маслосемян контрастных по содержанию эруковой кислоты и, соответственно, хозяйственному использованию сортов ярового рапса: масличность, жирно-кислотный состав масла, а также содержание цинка в масле. Последний показатель представляет интерес и с той точки зрения, что цинк является необходимым для нормальной жизнедеятельности растений микроэлементом, и, по некоторым данным, рапс относится к цинколюбивым культурам, аккумулирующим данный элемент в надземных органах в повышенных количествах по сравнению с его фоновым содержанием в местной флоре.
В семенах рапса содержится 35-50 % жира, 19-31 % хорошо сбалансированного по аминокислотному составу белка, 5-7 % клетчатки. По сумме этих полезных веществ он превосходит сою, но уступает подсолнечнику и горчице [4]. Как видно на рис. 1, масличность рапса технического сорта Petranova, выращенного в условиях незагрязненной почвы, оказалась на 2,7-3,4 % ниже, чем сорта двунулевого типа Оредеж, и составила 37,96% против 41,36% у последнего. Загрязнение почвы цинком оказало существенное влияние на содержание масла в семенах обоих сортов. Так, внесение в почву цинка в дозе 800 мг/кг достоверно снижало масличность в семенах сорта Petranova и Оредеж на 8,1 и 9,2%, соответственно.
яровой рапс загрязнение почва
Рис. 1. Изменение уровня масличности сортов ярового рапса при загрязнении почвы цинком, %
Представляют определенный интерес данные по содержанию цинка в масле изучаемых сортов ярового рапса, представленные в таблице 1. Поскольку содержание металлов в растительных маслах у нас в стране не регламентируется, обратимся к нормам Кодекса Алиментариуса, устанавливающего максимальное содержание в масле цинка 10 мг/кг. Как видно по данным таблицы, масло растений обоих сортов в контрольном варианте соответствует указанному пороговому значению. Несмотря на то, что в растениях действует хорошо известный механизм защиты генеративных органов от избытка ионов, в масле обоих сортов было зафиксировано значительное повышение концентрации цинка при увеличении его дозы в среде произрастания. Преодоление механизмов защиты было отмечено в исследованиях и с другими металлами [5]. Так, по данным Vassilev и Wang [6, 7], концентрация кадмия в семенах ячменя, пшеницы и кукурузы сильно коррелировала с его содержанием в почве, у 17 сортов сои - с его концентрацией в вегетативных органах. Согласно нашим исследованиям, выращивание овса на дерново-подзолистых почвах слабой и средней степени окультуренности может сопровождаться накоплением никеля в зерне данной культуры выше уровня предельно-допустимых концентраций [8].
Таблица 1. Содержание цинка в масле сортов ярового рапса «0» и «00» типов
Доза металла, мг/кг почвы |
Сорт |
||||
Оредеж |
Petranova |
||||
мг/кг сухой массы |
% от контроля |
мг/кг сухой массы |
% от контроля |
||
0 |
3,13 |
100 |
6,84 |
100 |
|
600 |
26,44 |
845 |
29,82 |
436 |
|
800 |
30,23 |
966 |
37,65 |
550 |
|
НСР05 |
3,38 |
- |
4,95 |
- |
Согласно данным Владимирского и др., при выращивании рапса на химически деградированной почве тяжелые металлы могут накапливаться в масле, что сильно ограничивает его хозяйственное применение. При содержании цинка в почве 200 мг/кг полученное рапсовое масло могло быть использовано исключительно на технические цели, причем рекомендовалось рафинирование масла, в процессе которого содержание вредных примесей снижается [9]. Angelova et al. отмечали превышение ПДК цинка в рапсовом масле в 2,8 раза вблизи предприятия цветной металлургии [10]. Согласно полученным в нашем эксперименте данным, при увеличении концентрации цинка в почве до 600 мг/кг его содержание в масле безэрукового сорта Оредеж и высокоэрукового сорта Petranova возросло, соответственно, в 8,5 и 4,4 раза по сравнению с контролем, и при дальнейшем повышении дозы цинка до 800 мг/кг почвы продолжало увеличиваться, достигнув 30,23 и 37,65 мг/кг сухой массы, соответственно. Были отмечены также сортовые различия по рассматриваемому показателю: уже в контрольном варианте в масле растений сорта Petranova содержание цинка более чем в 2 раза превышало данный показатель у растений сорта Оредеж. При повышении уровня загрязнения почвы цинком различия были уже не столь существенны, что свидетельствует о более активном накоплении данного элемента в масле растений сорта двунулевого типа.
Одним из важнейших показателей качества растительных масел является их жирно-кислотный состав. Растительные масла содержат много высших жирных кислот, у которых в молекуле больше 10 атомов углерода. Различают насыщенные (пальмитиновая, стеариновая) и ненасыщенные жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и др.). Первые содержатся во всех растительных маслах и имеют предельные связи в молекуле. У вторых в молекуле одна, две или несколько двойных связей.
Важной характеристикой растительных масел является содержание в них эссенциальных жирных кислот, представленных кислотами семейств щ-9, щ-6 и щ-3. Ненасыщенные жирные кислоты различаются как числом атомов углерода (длиной молекулы), так и местом расположения первой двойной связи: в щ-3 кислотах она локализована у третьего атома углерода от омега-конца (карбоксильной группы), в молекулах щ-6 и щ-9, соответственно, у 6-го и 9-го атомов. К Омега-3 относятся линоленовая, альфа-линоленовая, стеаридоновая, или стиаридовая, эйкозатриеновая, докозагексаеновая кислоты; к Омега-6 - линолевая, гамма-линолевая, арахидоновая, календовая, эйкозадиеновая, докозадиеновая, адреновая кислота, или докозотетраеновая, тетракозатетраеновая, тетракозапентаеновая; к Омега-9 - олеиновая, эруковая, мидовая, нервоновая.
Результаты определения жирно-кислотного состава масла, полученного из семян рапса сортов Оредеж и Petranova, отражающего количество и соотношение основных, имеющих практическое значение, жирных кислот, представлен в таблицах 2 и 3.
Таблица 2. Массовая доля жирных кислот в масле семян ярового рапса сорта Оредеж, % от суммы жирных кислот
Дозы металлов, мг/кг почвы |
Жирная кислота |
|||||||||||||||
С14:0 Тетрадекановая (миристиновая) |
С16:0 Гексадекановая (пальмитиновая) |
C16:1 Гексадеценовая (пальмитолеиновая) |
С18:0 Октадекановая (стеариновая) |
С18:1 Октадеценовая (олеиновая) |
С18:2 Октадекадиеновая (линолевая) |
С18:3 Октадекатриеновая (линоленовая) |
С20:0 Эйкозановая (арахиновая) |
С20:1 Эйкозеновая (гондоиновая) |
С20:2 Эйкозадиеновая |
С22:0 Докозановая (бегеновая) |
С22:1 Докозеновая (эруковая) |
С24:0 Тетракозановая (лигноцериновая) |
С24:1 Тетракозеновая (нервоновая, селахолевая) |
Прочие |
||
0 |
0,10 |
5,11 |
0,28 |
2,22 |
59,37 |
17,21 |
6,54 |
0,57 |
3,64 |
0 |
0,18 |
1,41 |
0,07 |
0,14 |
3,16 |
|
Zn |
||||||||||||||||
600 |
0,07 |
4,51 |
0,23 |
2,19 |
59,15 |
16,80 |
6,49 |
0,74 |
3,73 |
0 |
0,34 |
2,32 |
0,17 |
0,18 |
3,08 |
|
800 |
0,06 |
4,44 |
0,23 |
2,16 |
63,17 |
17,26 |
6,81 |
0,70 |
1,17 |
0 |
0,32 |
0,17 |
0,17 |
0,12 |
3,22 |
|
НСР05 |
0,02 |
1,28 |
0,08 |
0,36 |
1,71 |
0,93 |
1,07 |
0,22 |
0,28 |
0 |
0,11 |
0,65 |
0,04 |
0,08 |
- |
|
Ni |
||||||||||||||||
30 |
0,07 |
4,58 |
0,24 |
2,20 |
59,09 |
17,68 |
6,74 |
0,66 |
3,49 |
0 |
0,23 |
1,64 |
0,08 |
0,09 |
3,21 |
|
40 |
0,07 |
4,26 |
0,21 |
2,04 |
56,03 |
17,03 |
6,82 |
0,68 |
5,61 |
0 |
0,26 |
3,42 |
0,11 |
0,17 |
3,29 |
|
60 |
0,05 |
4,02 |
0,19 |
2,09 |
54,88 |
16,25 |
6,42 |
0,71 |
5,95 |
0 |
0,29 |
5,59 |
0,15 |
0,21 |
3,20 |
|
НСР05 |
0,02 |
0,32 |
0,07 |
0,21 |
2,19 |
0,84 |
0,76 |
0,19 |
0,85 |
0 |
0,03 |
0,24 |
0,05 |
0,06 |
- |
|
Нормативы жирно-кислотного состава рапсового масла по ГОСТ Р 53457-2009 |
||||||||||||||||
Не более 0,2 |
2,5-7,0 |
Не более 0,6 |
0,8-3,0 |
51,0-70,0 |
15,0-30,0 |
5,0-14,0 |
0,2-1,2 |
0,1-4,3 |
Не более 0,1 |
Не более 0,6 |
Не более 5,0 |
Не более 0,3 |
Не более 0,4 |
В нашей стране качество рапсового масла, предназначенного для непосредственного употребления в пищу, промышленного производства пищевых продуктов и промышленной переработки, должно удовлетворять Национальному стандарту Российской Федерации ГОСТ Р 53457-2009 «Масло рапсовое. Технические условия», нормативы которого по жирно-кислотному составу включены в таблицы для сравнения.
Общим для обоих сортов явилось то, что основное количество жирных кислот в проанализированных маслах приходилось на ненасыщенные, содержание которых в рапсовом масле составило более 90%. В то же время массовая доля ненасыщенных жирных кислот и их соотношение в значительной степени зависели от сортовой специфичности растений рапса. Основными ненасыщенными кислотами у сорта Оредеж являются олеиновая и линолевая, на долю которых в контрольном варианте приходилось 76,58% от суммы жирных кислот, тогда как у сорта Petranova 81% от суммы жирных кислот составили олеиновая, эруковая, линолевая и эйкозеновая кислоты. Сравнение с соответствующими нормативными значениями свидетельствует о том, что незагрязненное рапсовое масло двунулевого сорта Оредеж полностью соответствует нормативным значениям и относится к высококачественным пищевым маслам олеиновой линии, тогда как масло семян высокоэрукового сорта Petranova не удовлетворяет им: в нем на 20% меньше олеиновой кислоты, а также превышен верхний порог по содержанию эйкозеновой, эйкозадиеновой, нервоной кислот, и, в особенности, - эруковой кислоты. Эйкозеновая и эруковая кислоты относятся к длинноцепочечным жирным кислотам, которые не утилизируются ферментной системой млекопитающих и накапливаются в различных тканях, оказывая вредное влияние на рост и развитие организма. Согласно ГОСТ Р 53457-2009, дезодорированное рафинированное масло первого сорта, а также нерафинированное и недезодорированное, пригодное для технических целей, должно содержать эруковой кислоты не более 5% к сумме жирных кислот, тогда как в масле семян сорта Petranova ее содержится 22,54%. Таким образом, масло, полученное из растений данного сорта, не может быть использовано для пищевых и технических целей, однако подходит для производства биодизеля, поскольку в таком топливе удается достигнуть повышения цетанового числа с 50-52 до 56-58, что исключает применение стимулирующих воспламенение веществ [3].
Таблица 3. Массовая доля жирных кислот в масле семян ярового рапса сорта Petranova, % от суммы жирных кислот
Дозы металлов, мг/кг почвы |
Жирная кислота |
|||||||||||||||
С14:0 Тетрадекановая (миристиновая) |
С16:0 Гексадекановая (пальмитиновая) |
C16:1 Гексадеценовая (пальмитолеиновая) |
С18:0 Октадекановая (стеариновая) |
С18:1 Октадеценовая (олеиновая) |
С18:2 Октадекадиеновая (линолевая) |
С18:3 Октадекатриеновая (линоленовая) |
С20:0 Эйкозановая (арахиновая) |
С20:1 Эйкозеновая (гондоиновая) |
С20:2 Эйкозадиеновая |
С22:0 Докозановая (бегеновая) |
С22:1 Докозеновая (эруковая) |
С24:0 Тетракозановая (лигноцериновая) |
С24:1 Тетракозеновая (нервоновая, селахолевая) |
Прочие |
||
0 |
0,10 |
4,10 |
0,23 |
1,74 |
29,84 |
15,96 |
7,26 |
0,78 |
12,69 |
0,78 |
0,32 |
22,54 |
0,15 |
0,60 |
2,91 |
|
Zn |
||||||||||||||||
600 |
0,07 |
3,89 |
0,23 |
1,68 |
31,46 |
15,73 |
7,58 |
0,74 |
11,90 |
0,84 |
0,33 |
21,73 |
0,15 |
0,57 |
3,10 |
|
800 |
0,08 |
3,73 |
0,22 |
1,62 |
24,09 |
15,12 |
7,52 |
0,83 |
13,75 |
1,06 |
0,38 |
27,64 |
0,16 |
0,62 |
3,18 |
|
НСР05 |
0,03 |
0,61 |
0,02 |
0,17 |
2,92 |
0,25 |
0,14 |
0,18 |
0,57 |
0,16 |
0,21 |
2,38 |
0,04 |
0,11 |
- |
|
Ni |
||||||||||||||||
30 |
0,05 |
3,66 |
0,21 |
1,66 |
25,88 |
15,26 |
7,42 |
0,78 |
13,80 |
1,02 |
0,32 |
26,37 |
0,14 |
0,58 |
2,85 |
|
40 |
0,14 |
5,94 |
0 |
2,15 |
33,64 |
16,94 |
7,85 |
0,64 |
11,45 |
0 |
0,27 |
15,70 |
0,06 |
0,17 |
5,05 |
|
60 |
0,06 |
5,35 |
0 |
1,98 |
34,35 |
17,33 |
8,54 |
0,60 |
12,45 |
0,78 |
0,21 |
14,97 |
0,05 |
0,21 |
3,12 |
|
НСР05 |
0,04 |
0,84 |
0,02 |
0,26 |
2,64 |
0,73 |
0,34 |
0,20 |
1,87 |
0,14 |
0,05 |
2,44 |
0,04 |
0,23 |
- |
|
Нормативы жирно-кислотного состава рапсового масла по ГОСТ Р 53457-2009 |
||||||||||||||||
Не более 0,2 |
2,5-7,0 |
Не более 0,6 |
0,8-3,0 |
51,0-70,0 |
15,0-30,0 |
5,0-14,0 |
0,2-1,2 |
0,1-4,3 |
Не более 0,1 |
Не более 0,6 |
Не более 5,0 |
Не более 0,3 |
Не более 0,4 |
Данные, представленные в таблицах 2 и 3, позволяют проследить изменения в массовой доле и соотношении жирных кислот исследуемых сортов в зависимости от разного уровня загрязнения почвы цинком и никелем.
В целом необходимо отметить, что цинк в меньшей степени влиял на соотношение жирных кислот в масле, чем никель. При внесении цинка в почву в дозе 600 мг/кг различия с контрольным вариантом в количественном составе жирных кислот, за редким исключением, оказались статистически недостоверными у обоих сортов. Аналогичную тенденцию можно отметить и в отношении влияния на жирно-кислотный состав дозы никеля 30 мг/кг почвы. В варианте с дозой цинка 800 мг/кг почвы в масле растений сорта Оредеж достоверно повышалось содержание олеиновой кислоты - на 6,4% по сравнению с контролем, а также бегеновой и лигноцериновой, снижалось содержание гондоиновой и эруковой.
В масле сорта Petranova, напротив, массовая доля олеиновой кислоты снизилась по сравнению с контрольным вариантом на 19%, соответственно, повысилась доля линоленовой, эйкозеновой, эйкозадиеновой и эруковой кислот.
Как было отмечено выше, загрязнение почвы никелем в дозе 30 мг/кг не повлияло на показатели жирно-кислотного состава растений сорта Оредеж. Повышение дозы никеля до 40 мг/кг привело к снижению массовой доли олеиновой кислоты на 5% и возрастанию массовой доли эйкозеновой, бегеновой и лигноцериновой кислот, соответственно, на 54; 44 и 57 % по сравнению с контрольным вариантом, причем дальнейшее увеличение дозы металла до 60 мг/кг сохраняло эти тенденции. Необходимо особо отметить значительное увеличение массовой доли эйкозеновой и, в особенности, эруковой кислот в масле растений, выращенных в условиях повышенного загрязнения почвы никелем. Содержание эйкозеновой кислоты возросло в 1,5 и 1,6 раза, эруковой - в 2,4 и 4,0 раза по сравнению с контролем в вариантах с дозой никеля, соответственно, 40 и 60 мг/кг почвы и превысило верхний порог соответствующих нормативных показателей по ГОСТ Р 53457-2009 на 23-28 % по содержанию эйкозеновой и на 11% - по содержанию эруковой кислот. Таким образом, выращивание низкоэрукового сорта рапса на почвах с повышенной концентрацией никеля способно сдвигать ход биохимических процессов в маслосеменах, что сопряжено с риском изменения жирно-кислотного состава получаемого масла в сторону значительного ухудшения его потребительских свойств.
В отличие от растений низкоэрукового сорта, присутствие никеля в исследуемом диапазоне доз оказало существенное влияние на изменение жирно-кислотного состава масла и затронуло содержание многих жирных кислот, имеющих важное практическое значение. Так, отмечено достоверное увеличение массовой доли насыщенных кислот - пальмитиновой и стеариновой, а из ненасыщенных - олеиновой, линоленовой, линолевой. Две последние относятся, соответственно, к Омега-3 и Омега-6 - незаменимым кислотам, которые не синтезируются в организме человека, и потребность в которых можно покрыть только с пищей. Таким образом, увеличение массовой доли отмеченных выше кислот несколько повышает качество получаемого масла. Также к положительным по отношению к качественным характеристикам масла изменениям в жирно-кислотном составе можно отнести заметное снижение массовой доли эруковой кислоты - на 30 и 34 % по сравнению с контролем в вариантах 40 и 60 мг Ni/кг почвы, соответственно. Однако, несмотря на отмеченные положительные качественные сдвиги в жирно-кислотном составе масла высокоэрукового сорта Petranova, получаемое масло по-прежнему не соответствовало установленным ГОСТ Р 53457-2009 нормативам и может быть использовано для целей биоэнергетики.
Выводы
Выращивание рапса на загрязненной цинком и никелем почве может сопровождаться ухудшением качества получаемой из маслосемян продукции: снижением масличности, повышением концентрации металлов в масле до опасных уровней, изменением хода биохимических процессов с нарушением баланса в содержании как насыщенных, так и ненасыщенных жирных кислот в масле. Полученные результаты свидетельствуют о том, что влияние цинка на жирно-кислотный состав масла было слабым, тогда как влияние никеля - более существенным и статистически достоверным, усиливающимся с повышением дозы металла в почве. Изменения жирно-кислотного состава под действием изученных металлов оказались сортоспецифичными: высокоэруковый сорт Petranova показал большую пластичность в массовой доле и соотношении основных жирных кислот по сравнению с низкоэруковым сортом Оредеж. Действие никеля при его внесении в почву в дозах 40 и 60 мг/кг на качество масла высокоэрукового сорта оказалось скорее положительным, поскольку сопровождалось повышением доли не только насыщенных жирных кислот (олеиновой и пальмитиновой), но и эссенциальных полиненасыщенных Омега-3 линоленовой и Омега-6 линолевой, а также снижением доли опасной для млекопитающих эруковой кислоты на 30-34 % по сравнению с аналогичными показателями масла растений рапса, выращенных на незагрязненной почве. Содержание эруковой кислоты в масле сорта Оредеж в варианте с дозой никеля 60 мг/кг почвы превысило нормативное значение по ГОСТ Р 53457-2009, что сделало его непригодным для использования на пищевые и технические цели. Необходимы дальнейшие исследования для подтверждения полученных трендов в разных климатических условиях, поскольку известно, что одним из основных факторов, влияющих на жирно-кислотный состав растительных масел, является температура [11].
Список использованных источников
1. Андреева И.В., Кошкин Е.И. Экологические особенности выращивания рапса на пищевые и технические цели в условиях химической деградации дерново-подзолистой почвы // Доклады ТСХА. - 2018, ч. IV. - С. 379-382.
2. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Лозановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. Учебное пособие, 3 изд. // Высшая школа. - 2006.
3. Кошкин Е.И., Андреева И.В., Пильщикова Н.В. Возобновляемая энергия: источники, технологии, использование (под ред. проф. Кошкина Е.И.). - М.: Изд-во РГАУ-МСХА. - 2015. - 193 с.
4. Кошкин Е.И. Физиологические основы селекции растений: учеб. пособие. - М.: АРГАМАК-МЕДИА. - 2014. - 391 с.: ил., табл.; ISBN 978-5-00024-013-7.
5. Кошкин Е.И. Патофизиология сельскохозяйственных культур: учеб. пособие. - М.: Проспект. - 2016. - 359 с.: ил. - [56] с. цв. вкл. -- ISBN 978-5-9988-0433-5.
6. Vassilev А. Physiological and agroecological aspects of cadmium interactions with barley plants: an overview // Journal of Central European Agriculture. - 2002, vol.4, №1. - P. 65-76.
7. Wang Q.-R., Liu X.-M., Cui Y.-S., Dong Y.-T., Christie P. Responses of legume and non-legume crop species to heavy metals in soils with multiple metal contamination // J/ Environ. Sci. Health. - 2002, №37(4). - P. 611-621.
8. Андреева И.В., Говорина В.В., Ягодин Б.А. и др. Динамика накопления и распределения никеля в растениях овса // Агрохимия. - 2000, №4. - С. 68-71.
9. Владимирский П.В., Ливийская С.А., Данильчук В.П., Паронян В.Х. Атомно-абсорбционный спектральный анализ содежания металлов в растительных маслах // Масложировая промышленность. - 2005, №5. - С. 26-27.
10. Angelova V., Ivanova R., Ivanov K. Bioaccumulation and distribution of heavy metals in maize, oat and sorghum plants, grown in industrially polluted region // Geophysical Research Abstracts. - 2010, vol. 12. - P. 201.
11. McCartney C.A., Scarth R., McVetty P.B.E., Daun J.K. Genotypic and environmental effects of canola grown in Manitoba // Canadian Journal of Plant Science. - 2004, vol. 84, №3. - P. 749-756.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Преимущества применения влаго- и ресурсосберегающих технологий в основных зонах возделывания сельхозкультур. Влияние удобрений на агрофизические свойства почвы. Действие разных систем обработки и удобрений на урожайность сельскохозяйственных культур.
курсовая работа [471,5 K], добавлен 21.08.2015Разработка технологии возделывания ярового рапса, система севооборотов, место ярового рапса в севообороте. Удобрение, обработка почвы, уход за посевами и интегрированная система защиты растений. Экологические аспекты внесения удобрений и пестицидов.
реферат [33,1 K], добавлен 28.01.2012Сравнительное исследование показателей плодородия дерново-подзолистой почвы Московской области, находящейся под пашней и аналогичной почвы, находящейся в залежном состоянии более 10 лет. Морфологические описания исследуемых почв. Агрегатный анализ почв.
дипломная работа [91,4 K], добавлен 23.09.2012Характеристика сортов и гибридов, особенности роста и развития рапса ярового. Климатическая характеристика территории возделывания. Программирование урожая культуры в условиях Светлинского района. Расчет доз удобрений. Уход за посевами и защита растений.
курсовая работа [633,3 K], добавлен 03.08.2015Влияние разных по интенсивности систем обработки на агрофизические свойства почвы и урожайность полевых культур. Ресурсосберегающие системы удобрений и защиты растений в регулировании показателей дерново-подзолистой супесчаной почвы и урожайности рапса.
дипломная работа [129,5 K], добавлен 27.07.2015Взаимосвязь между содержанием цинка в почве и его накоплением в различных частях растения. Влияние хелата цинка в дозе 25 мг/кг на урожай ячменя на дерново-подзолистой почве и черноземе. Оценка изменения поступления цинка под действием фитогормона.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.09.2012Биологические особенности роста и развития моркови. Характеристика дерново-подзолистой почвы. Расчет урожайности по приходу ФАР, влагообеспеченности и плодородию почвы. Агротехника возделывания культуры: внесение удобрений, обработка почвы, посадка.
курсовая работа [635,5 K], добавлен 03.10.2013Биология и технология возделывания ярового рапса, ботанико-морфологическая характеристика и биологические особенности культуры. Краткая технология возделывания рапса, структура посевных площадей и урожайность, система севооборотов и место в севообороте.
дипломная работа [72,5 K], добавлен 27.06.2010Морфологическая характеристика культуры. Биологические особенности рапса. Структура посевных площадей хозяйства. Система обработки почвы. Сорта и гибриды, подготовка семян. Уборка, первичная подработка и хранение зерна. Болезни, вредители и гербициды.
дипломная работа [100,2 K], добавлен 13.10.2014Анализ особенностей развития и уровней урожайности ячменя на радиоактивной дерново-подзолистой легкосуглинистой почве в условиях внесения в нее активного ила. Оценка удельной активности зерна ячменя и оценка радиомелиративной эффективности активного ила.
дипломная работа [100,0 K], добавлен 17.02.2010Агротехника выращивания ярового рапса, система защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Структура посевных площадей и урожайность сельскохозяйственных культур. Мероприятия по защите растений, меры борьба с сорняками, вредителями и болезнями.
дипломная работа [71,6 K], добавлен 21.09.2010Определение влияния кислотности дерново-подзолистой почвы на урожайность сельскохозяйственных культур и накопление радионуклидов 137Cs и 90Sr продукцией на фоне NPK. Эффективность известкования при поступлении 90Sr в растительность луговых агроценозов.
курсовая работа [54,0 K], добавлен 04.06.2013Анализ разработки технологии возделывания рапса на зерно на основе методов программирования урожайности. Биологические особенности рапса. Характеристика почвенно-климатических условий. Разработка структурной модели высокопродуктивного растения и посева.
курсовая работа [134,7 K], добавлен 07.06.2012Ботанические особенности и технология возделывания ярового ячменя. Анализ структуры его урожая в зависимости от сорта. Оценка продуктивности ячменя в лесостепной зоне Челябинской области. Расчет экономической эффективности возделывания сортов ячменя.
дипломная работа [73,2 K], добавлен 28.06.2010Почвы и их агрохимическая характеристика. Краткий анализ полеводства. Биологические особенности и сорта рапса. Его размещение в севообороте. Система обработки почвы. Подготовка семян к посеву. Уборка урожая. Технологическая схема возделывания пшеницы.
курсовая работа [81,1 K], добавлен 10.01.2016Установление биологических, биохимических и технологических показателей для оценки устойчивости зерна различных сортов ярового ячменя и озимой пшеницы к вредителям запасов. Определение экономической эффективности хранения зерна различных сортов.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 10.07.2014Влияние биологических особенностей зерновых культур, кислотности почвы и других ее агрохимических показателей на поступление 90Sr в растения. Анализ накопления стронция-90 в зерне и соломе зерновых культур, выращенных на почвах дерново-подзолистой зоны.
курсовая работа [428,8 K], добавлен 30.08.2015Определение современного состояния производства рапса в Беларуси. Рассмотрение морфологических и биологических особенностей озимого рапса. Выявление путей совершенствования технологии возделывания рапса. Экономическое обоснование результатов исследований.
дипломная работа [80,2 K], добавлен 14.10.2017Анализ проращивания семян злаковых культур на дерново-подзолистой супесчаной почве. Оценка морфологической структуры проростка и способности злаков к побегообразованию. Определение биологически оптимальной и биологически допустимой глубины посева.
статья [5,0 M], добавлен 22.07.2013Разработка технологии возделывания моркови столовой на основе ее ботанических и биологических особенностей с целью получения стабильной урожайности корнеплодов на дерново-подзолистой почве; снижение себестоимости и повышение рентабельности производства.
курсовая работа [265,6 K], добавлен 08.02.2013