Содержание макро- и микроэлементов у растений

СОДЕРЖАНИЕ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
В РАСТЕНИЯХ АКТИНИДИИ
Зеленков В. Н., Колбасина Э. И.
Научно-технологическая фирма «АРИС», г. Новосибирск,
Московское отделение ВНИИ растениеводства РАСХН,
п. Михнево Московской обл., Россия
Актинидии относятся к новым ягодным растениям, совсем недавно введенным в культуру.
Основная цель при введении в культуру новых ягодников – это обогатить продукты питания
биологически активными веществами, макро- и микроэлементами. В частности, в продуктах
переработки плодов малораспространенных растений шиповника, боярышника, калины, облепихи и
др. содержится большое количество макро и микроэлементов [2]. Суточная потребность в
минеральных веществах у человека следующая: Ca – 800–1000 мг, P – 1000–1500 мг, Mg – 300–500
мг, Fe – 15 мг, Mn – 2–10 мг, Cu – 2 мг [4].
Распределение макро- и микроэлементов в вегетативных частях и плодах зависит от вида
растения, сорта и условий выращивания. В течение вегетационного периода идет накопление и
перераспределение элементов внутри растения.
Среди работ, посвященных коммерческой культуре актинидии Actinidia deliciosa или киви, очень
мало сведений о микроэлементном её составе. Так, было установлено, что при недостатке Mg на
нижних листьях неплодоносящих ветвей становится бледной желтовато-зеленой окраска между
жилками. В молодых листьях содержание Mg составляло меньше 2г на 1 кг сухого вещества.
Внесение магнийсодержащих удобрений в дозе 200 кг/га магния оказалось достаточным для
восстановления растений [7]. В опытах с водными культурами на 60 дневных сеянцах киви
установлено, что признаки недостатка Cl проявляются в виде бледно-зеленых пятен между жилками
на листьях. Максимальный рост растений был на питательном растворе 700 мкМ хлора (в форме
CaCl2 и MgCL2 [12].
В посадках киви содержание Ca, Mg, S, B, Mn и Fe в листьях возрастало к осени. Их концентрации
было достаточно для расходования весной при формировании листьев [13]. В производственных
условиях определяли динамику накопления элементов от завязывания плодов киви до их созревания
[8]. Содержание в мякоти плодов элементов Cu, Fe, N, P, K, S, Zn снижалось в первые 2 месяца, затем
стабилизировалось или медленно снижалось. Продолжало уменьшаться к моменту созревания
плодов количество B, Ca, Mg, Mn. Интересно отметить, что в молодых листьях киви накапливается
кальций в виде оксалата Ca – 79% и к осени снижается до 41%. Обнаружены две морфологические
формы моногидрата оксалата Ca: шиловидные и четырехгранные рафиды в листьях киви [9].
От недостатка Fe часто страдают растения киви в условиях Италии [15]. В водных культурах
исключение Fe вело к уменьшению надземной массы и частично корней. Хлороз от недостатка Fe
устраняли в садах опрыскиванием железосодержащими соединениями [11]. Недостаток Mn в
промышленных садах киви вызывал значительное уменьшение количества и общей массы плодов [5].
Установлено, что в промышленных садах с одного растения киви с плодами и обрезанными частями
выносится около 196 г N, 24 г P , 100 г Ca, 25 г Mg, 253г K [10]. В Китае изучали в посадках киви
следовые количества селена в цветках, листьях и плодах на фоне селенового удобрения и без него.
Распределение Se шло по убывающей: листья, цветки, плоды. Рекомендуются внекорневые
подкормки удобрениями, содержащими соединения Se [6].
Для промышленных садов киви разработаны нормативы интегрированной системы диагностики и
рекомендаций по содержанию элементов в листьях: N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Zn, Mn. Отбор листьев для
анализов проводят в период зацветания [14].
Перечисленные выше исследования проводились на растениях актинидии киви – Actinidia
deliciosa. Содержание макро- и микроэлементов у растений актинидии отечественного происхождения
до сих пор не определялось. Это относится к видам актинидии: A. kolomikta, A. arguta, A. giraldii, A.
polygama.
Целью наших исследований было определение содержания макро- и микроэлементов в
вегетативных частях и плодов актинидии.
Материал и методика
Материалом для анализов служили листья, стебли, корни и плоды актинидий, выращенных без
минеральных удобрений в условиях Подмосковья (Московское отделение ВИР). Пробы брали осенью
(2001 г) во время плодоношения и начала листопада у следующих видов актинидии:. A. kolomikta, A.
arguta, A. giraldii, A. polygama.
Анализировали стебли, листья, корни молодых растений – сеянцев и листья, стебли и плоды
взрослых плодоносящих лиан.
Анализ образцов на содержание Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Bi, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, Hf, Hg,
In, La, Mg, Mn, Mo, Nb, Ni, P, Pb, Pd, Pt, Sb, Sc, Si, Sn, Ta, Te, Ti, Tl, V, W, Y, Zn был выполнен методом
многоэлементного атомно-эмиссионного спектрального анализа в аналитической лаборатории
Института неорганической химии СО РАН (г. Новосибирск). Результаты анализов выражены в масс.%.
Результаты и обсуждение
Накопление микроэлементов у растений актинидии происходит не равномерно в вегетативных
органах и плодах. Наибольшее количество найдено для следующих элементов: Ca, P, Mg, Si, (табл.
1). Максимальное накопление Са происходит в листьях, особенно много его в листьях плодоносящей
актинидии коломикта. Mg накапливается в актинидии по убывающей: листья, корни, плоды, стебли.
Оказалось, что Si также концентрируется в сравнительно больших количествах. Ряд распространения
Si по убывающей выглядит следующим образом: корни, листья, стебли и плоды.
Из минеральных элементов в плодах больше всего содержится Са, Mg, P. Отмечено
значительное количество Al в корнях сеянцев актинидии полигама – 0,24%. Тяжелые металлы Pb и Ni
практически отсутствуют (табл. 1). Наибольшее количество Fe найдено в корнях актинидии полигама,
бора (B) – в стеблях плодоносящей актинидии аргута, Ва – в листьях плодоносящей актинидии
коломикта. Zn в наибольшем количестве концентрируется в корнях молодых сеянцев актинидии
полигама.
Таблица 1
Накопление микроэлементов у растений актинидии. Максимальные значения % масс. (2001 г)
Элементы
стебли
листья
корни
плоды
Крайние
значения
Ca
2,4
13,6
1,6
1,7
13,6-1,6
P
0,32
0,82
0,94
0,2
0,94-0,2
Mg
0,37
1,8
1,1
0,67
1,1-0,67
Si
0,13
0,7
0,83
1,1·10-2
0,83-1,1·10-2
Al
8·10-3
2,6·10-2
0,24
8·10-4
0,24-8·10-4
Fe
8,3·10-3
3·10-2
7,8·10-2
2,1·10-3
7,8·10-2-2,1·10-3
B
1,8·10-2
1,6·10-2
2,1·10-3
1,9·10-3
1,8·10-2-1,9·10-3
Ba
1,8·10-3
1,7·10-2
1·10-3
1,5·10-3
1,7·10-2-1·10-3
Zn
5·10-3
3,5·10-3
9·10-3
1,9 ·10-3
9·10-3-1,9 10-3
Mn
2·10-3
8·10-3
4,7·10-3
6,5·10-4
8·10-3-6,5·10-4
Ti
6·10-4
4·10-3
8·10-3
4·10-4
8·10-3-4·10-4
Cu
6·10-4
5·10-4
3·10-4
4·10-4
6·10-4-3·10-4
Pb
<2·10-4
2·10-4
2·10-4
<2·10-4
2·10-4-<2·10-4
Ni
<1·10-4
<1·10-4
8·10-5
<1·10-4
<1·10-4
Наибольшее
накопление,
вид актинидии
листья
а. джиральда
?
корни
а. полигама
сеянцы
листья
а. коломикта +
корни
а. полигама
сеянцы
корни
а. полигама
сеянцы
корни
а. полигама
сеянцы
стебли
а. аргута +
листья
а. коломикта +
корни
а. полигама
сеянцы
листья
а. джиральда
?
корни
а. полигама
сеянцы
стебли
а. джиральда
?
листья
а. полигама >
не обнаруживается
Ti и Cu содержится в очень малом количестве и сосредоточивается особенно в корнях сеянцев
актинидии полигама и стеблях актинидии джиральда.
Распределение микроэлементов в максимальном и минимальном количестве в различных частях
взрослых растений актинидии показано в таблице 2. В плодах содержится меньшее количество из
перечисленных в таблице 2 микроэлементов по сравнению с содержанием их в листьях и стеблях.
Исключение составляет Cu, которая может концентрироваться не только в вегетативных частях, но и в
плодах, но в минимальных количествах – 4·10–4%.
Более подробно содержание микроэлементов в плодах актинидии представлено в таблице 3.
Больше всего в актинидии содержится Ca, особенно в листьях где достигает 3,8–13,6%. Mg и P
содержится в относительно небольшом количестве 0,44–1,8% и 0,25–1,2%, соответственно. Высокому
содержанию Ca и Mg в листьях соответствует повышение их количества в плодах актинидии
коломикта до 1,7–0,67% (табл. 3, 4). Таким образом, выявлен факт возможности концентрирования в
листьях актинидии макроэлемента кальция до 13,6%, что впервые выявлено в эксперименте.
В листьях плодоносящих растений содержалось сравнительно много Si, но в плодах его
концентрация достигала низких значений – 1,1·10–2% и 4·10–3%. Имелись отличия по листьям у
женских и мужских лиан актинидий коломикта. У мужских лиан фосфора (Р) было в три раза меньше,
но больше было кальция по сравнению с женскими (табл. 4). Ранее, другими авторами, у женских
лиан также обнаруживалось наибольшее содержание Р по сравнению с мужскими лианами [3].
Отмечено повышенное содержание в листьях актинидии джиральда Ca, Mg, P, Si по сравнению с
актинидией аргута. То же относится к накоплению Al, Fe, Ba, B, Zn, Ti, Cu. Полученные результаты
свидетельствуют о различиях растений данных видов по химическому составу.
Видовая специфика растений актинидий по содержанию микроэлементов проявляется на первомвтором году жизни сеянцев (табл. 5). Актинидия коломикта характеризуется максимальным
накоплением в корнях Al, Cu, Fe, Ti, V, а в листьях и корнях Si и Ti. Сеянцы актинидии аргута и
а.полигама концентрируют в корнях Al, Ba, B, Ti, Zn, V. Только в корнях сеянцев а.полигама обнаружен
Pb. У сеянцев актинидии Fe больше содержится в корнях и очень мало в стеблях. Mn найден в
большом количестве в листьях а. коломикта и в листьях, корнях растений двух других видов. Металлы
Pb и Ti найдены в корнях сеянцев а.полигама и только следовые количества определены в листьях.
Происходит накопление Zn в листьях и корнях сеянцев а.коломикта, корнях а.аргута и а.полигама
(табл. 5).
Таблица 2
Распределение микроэлементов во взрослых плодоносящих растениях актинидии
Таблица 3
Макро- и микроэлементы в плодах и актинидии % масс
Таким образом, макро– и микроэлементный состав растений актинидии включает следующие,
перечисленные в убывающем по количественному содержанию порядке. В плодах имеются: Ca, Mg,
P. Si, Fe, Zn, B, Ba, Al, Mn, Cu; в листьях: Ca, Mg, P. Si, Fe, Zn, B, Ba, Al, Mn, Cu, Ti. Внутри растений
микроэлементы распределяются неравномерно. Большинство из них концентрируются в листьях и
меньше всего в стеблях. Существует видовая специфика в накоплении микроэлементов и
распределения их по растению в зависимости от возраста. В плодах из исследованных элементов не
накапливается заметного количества токсичных элементов, регламентируемых Минздравом РФ в
растительном сырье для пищевой промышленности: Pb, Hg, As, Cu. Sn и др.. Отсутствуют
(содержание менеев 0,00001%) в растениях актинидии следующие микроэлементы: Ag, Au, As, Be, Bi,
Cd, Cr, Co, Ga, Ge, Hg, Hf, Y, In, La, Mo, Nb, Pd, Pt, Sc, Sn, Sb, Ta, Te, W.
Таблица 4
Содержание в листьях взрослых актинидий макро- и микроэлементов (% масс) 2001 год
Элементы
Актинидия коломикта
женские
мужские
Актинидия
аргута
женские
Актинидия
джиральда
женские
Актинидия
полигама
мужские
Ca
5,3
8,1
5,3
13,6
3,8
Mg
1,8
1,4
0,44
1,0
0,66
P
1,2
0,4
0,35
0,82
0,25
Si
0,21
0,24
0,11
0,32
6,6·10
Al
2,6·10
Fe
2,4·10
Ba
B
Zn
-2
1,9·10
-2
2,5·10
-2
1,0·10
-3
1,9·10
-2
2,8·10
-2
1,3·10
-2
5,5·10
-2
5,5·10
-3
1,7·10
-3
-2
-3
4,5·10
-3
-4
2,5·10
3,5·10
-4
-3
1·10
-3
2·10
-4
5·10
-4
2·10
4·10
4·10
8·10
-3
9,4·10
1,1·10
-4
3·10
7·10
2,0·10
-3
2·10
-2
-3
-2
-3
3,2·10
Cu
2,2·10
-3
8,3·10
Ti
4,5·10
-2
-3
-2
-2
6·10
-3
4·10
-4
2·10
1,6·10
-3
-3
-4
Таблица 5
Накопление микроэлементов в различных частях растений актинидии (сеянцы)
Выводы
1. Впервые проведены исследования на содержание макро- и микроэлементов в различных частях
(корни, стебли, листья, плоды) у следующих видов актинидии: A. kolomikta, A. arguta, A. giraldii,
A. polygama, выращенных в 2001 г. без минеральных удобрений в условиях Центральной полосы
России (Подмосковье).
2. Впервые выявлен факт возможной аккумуляции макроэлемента Ca до 13,6% в листьях
актинидии, что ранее не было описано в научной литературе.
Литература
1. Колбасина Э. И. Актинидия и лимонник в России. – М.: Россельхозакадемия. – 2000. – 204 с.
2. Максименко А. Г., Зуйкевич О. Г. Содержание макро- и микроэлементов в продуктах переработки из плодов
малораспространенных плодово-ягодных культур. // Сб.: «Итоги и перспективы ягодоводства» Минск, 1999. – с.
16–18.
3. Молотковский Г. Х., Бутницкий И. М. Роль побега и корня в становлении мужского и женского пола у
растений актинидии // Доклады АН УССР, секц. Биология, – 1969 –№ 1 – c. 70–73.
4. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 1: Справочные таблицы содержания основных пищевых
веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Под ред. И. М. Скурихина и М. Н. Волгарева – М.:
Агропромиздат, 1987. – 223 с.
5. Asher C. Y., Smith G. S., Clark C. Y., Brown N. S. Manganese deficiency of kiwifruit (A. chinensis Planch. ) // N. S.
Plant Nutr. – 1984 – V.7 – №10. – p. 1497–1509.
6. Chen lihua, Ziu jianfu, Zhang Yonkang, yang Zhaoxia, Liao huayong // Jishou daxue xuebao. Ziran kexue ban = J.
Jushou univ. Natur. Sci. Ed. –1998 – V. 19 – № 4 – p. 65–67.
7. Clark C. Y. Smith G. S., Magnesium defiency of kiwifruit (Actinidia deliciosa) // Plant and Soil – 1987. – V. 104 –
№2 – p. 281–289.
8. Clark C. Y. Smith G. S Seasonal accumulation of mineral nutrients by kiwifruit. 2. Fruit. // New Phytol. – 1988 – №4
– p. 399–409.
9. Clark C. Y. Smith G. S., Walker G. D. The form, distribution and seasonal accumulation of calcium in kiwifruit
leaves. // New Phytol. – 1987 – V. 105 – №3 –p. 477–486.
10. Ferguson A. R., Eiseman Y. A. Estimen annual removal of macronutrients in fruit and prunings from a kiwifruit
orchard // N. Z. Y. Arg. Res. – 1983 – V. 26 –№1 – p. 115–117.
11. Rombola A. D., Brыggemann W., Tagliavini M., Marangoni B., Moog P. R. Iron source affects iron reduction and
re-greening of kiwifruit (Actinidia deliciosa) leaves // J. Plant Nutr. – 2000 – 23 – № 11–12 – p. 1751–1765.
12. Smith G. S Clark C. Y., Holland P. T. Clorine requirement of kiwifruit(Actinidia deliciosa) // New Phytol – 1987 – V.
106 – № 1 –p. 71–80.
13. Smith G. S Clark C. Y., Henderson H. V. Seasonal accumulation of mineral nutrients by kiwifruit. 1. Leaves. //
New Phytol – 1987. – V. 106 – № 1.– p. 81–100.
14. Veloso A., CoutinhoY. Preliminary dris norms for foliar diagnosis of kiwifruit in north-west Portugal: Abstr. Int. soil
and Plant Anal. Symp. «Promise Precis. –Past, Present and Future» //Commun. Soil. Sci. and Plant Anal. – 1998 – V. 29
– № 11–14 – p. 1418.
15. Vizzotto G., Matosevic I., Pinton R., Varanini Z., Costa G. Iron deficiency responses in roots of kiwi // J. Plant
Nutr. – 1997 – V. 20 – № 2–3 – p. 327–334.