CC BY
52
УДК 546.47:582.998.1:581.192:502/504 ГРНТИ 68.33.29 Н.Н. Тищенко
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АЦЕТАТА ЦИНКА НА СОДЕРЖАНИЕ ЦИНКА В РАСТЕНИЯХ ПИЖМЫ ОБЫКНОВЕННОЙ
В последние годы в России фактически не использовались цинковые удобрения под сельскохозяйственные культуры. Это привело к тому, что большая часть почв РФ имеет низкое и среднее содержание подвижного цинка. Обогащение сельскохозяйственных культур, в том числе и лекарственных растений, микроэлементами является актуальной задачей в решении проблемы цинковой недостаточности в почвах и растениеводческой продукции. Для рационального использования микроэлементов необходима научно обоснованная система их эффективного применения. В связи с чем важное место занимают исследования по выявлению влияния микроудобрений, в том числе цинковых, на микроэлементный состав лекарственных растений при возделывании их в производственных условиях. Изучено влияние ацетата цинка на содержание цинка в лекарственном сырье пижмы обыкновенной. Полевой опыт был заложен в 2012 г. на опытном поле Омского ГАУ на лугово-черноземной маломощной малогумусовой тяжелосуглинистой почве. В опыте вносили расчетные дозы цинка (от 20 до 80 кг д.в./га). Цинк вносили по фону N135P45K45. В качестве микроудобрения использовали ацетат цинка ((CH3COO)2Zn - 29,7 %). Проведенные исследования показали, что содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной зависит от доз вносимых цинковых удобрений и года проведения исследований. Полученные данные позволили установить корреляционные связи между поступлением цинка и его содержанием в растениях пижмы обыкновенной. На основании этого предложена формула для прогнозирования содержания цинка в растениях пижмы обыкновенной в случае применения данного элемента в качестве микроудобрения.
Ключевые слова: пижма обыкновенная, химический состав растений, цинк.
N.N. Tishchenko
ECOLOGICAL ASSESSMENT OF INFLUENCE OF ZINC ACETATE ON HIS CONTENTS IN PLANTS OF TANACETUM VULGARE L.
In recent years in Russia zinc fertilizers under crops actually weren't used. It has led to the fact that the most part of soils of the Russian Federation has the low and average content of mobile zinc. Enrichment of crops including herbs, minerals is an actual task in a solution of the problem of zinc insufficiency in soils and crop production. The evidence-based system of their effective application is necessary for rational use of minerals. In this connection the important place is taken by researches on identification of influence of microfertilizers including zinc, on microelement structure of herbs, at their cultivation under production conditions. In work zinc acetate influence on his contents in medicinal raw materials of a tansy ordinary is studied. The field experiment has been put in 2012 on the skilled field of Omsk GAU on the meadow and chernozem low-power low-humic tyazhelosuglinisty soil. In experience brought settlement doses of zinc (from 20 to 80 kg a.i./hectare). Zinc was brought on N135P45K45 background. As microfertilizer used zinc acetate ((CH3COO)2Zn - 29.7 %). The conducted researches have shown that the content of zinc in plants of a tansy ordinary depends on doses of the introduced zinc fertilizers and year of carrying out researches. The obtained data have allowed to establish correlation connection between intake of zinc and its contents in plants of a tansy ordinary. On the basis of it we have offered a formula for forecasting of content of zinc in plants of a tansy ordinary in case of application of this element as microfertilizer.
Keywords: Tanacetum vulgare L., chemical composition of plants, zinc.
Введение
За последние 25 лет в России практически отсутствовало целевое использование цинковых удобрений под сельскохозяйственные культуры. Это, в свою очередь, привело к тому, что более 97 % почв РФ имеют низкое и среднее содержание подвижного цинка, что свидетельствует о важности решения проблемы недостатка цинка в почвах и растениеводческой продукции [1]. В нашей стране потребность в цинковых удобрениях составляет 22 тыс. т (в пересчете
© Тищенко Н.Н., 2016
на элемент) [2]. Необходимость данного микроэлемента для человека и животных на сегодняшний день не вызывает сомнений. Цинк входит в состав более 40 важных ферментов, участвует в углеводном обмене, необходим для формирования костей, а также обладает антивирусным и антитоксическим действием [3].
По мере интенсификации сельскохозяйственного производства потребность в микроудобрениях для обеспечения сбалансированного питания растений будет расти [4]. Для рационального использования микроэлементов необходима научно обоснованная система их эффективного применения. В связи с этим важное место занимают исследования по выявлению влияния микроудобрений, в том числе цинковых, на микроэлементный состав лекарственных растений при возделывании их в производственных условиях.
Кроме этого, одной из важнейших задач фармации является исследование минерального состава лекарственного растительного сырья с целью изучения поступления и накопления растениями тех или иных элементов, а также для лечения и профилактики заболеваний, вызванных дисбалансом микроэлементов. Так, в исследованиях И.В. Аштаба установлено, что дефицит цинка в агроэкосистемах увеличивает поглощение растениями элементов, обладающих сильной фитотоксичностью (Cd, Pb, Ni, Se, As, Fe и др.) [5]. Таким образом, оптимизация применения цинковых удобрений под лекарственные культуры будет способствовать решению экологических проблем в части детоксикации почв.
Одним из ценных лекарственных растений, используемых как в официальной, так и народной медицине, является пижма обыкновенная. Это многолетнее травянистое растение семейства сложноцветных. В химическом составе пижмы обыкновенной - эфирное масло, фла-воноиды, дубильные вещества, аскорбиновая кислота [6].
Поскольку лекарственные растения широко используются человеком для лечения и профилактики ряда заболеваний, то возникает необходимость изучить влияние цинка на рост и развитие пижмы обыкновенной, на урожайность и качество лекарственного сырья, а также определить оптимальные дозы микроудобрений.
Цель исследований - дать экологическую оценку влияния ацетата цинка на его содержание в растениях пижмы обыкновенной.
Объекты и методы
Полевой опыт был заложен в 2012 г. на базе Омского ГАУ. Объектами исследования служили: пижма обыкновенная (Tanacetum vulgare L.), лугово-черноземная почва. Предмет исследований - ацетат цинка.
Исследование проводили на лугово-черноземной маломощной малогумусовой тяжелосуглинистой почве. До закладки опыта в почве к моменту посадки в среднем содержалось: N-NO3 - 9 мг, P2O5 - 60 мг, K2O - 138 (2%-ная уксуснокислая вытяжка), цинка - 0,30 мг/кг почвы в слое 0-30 см.
Опыт был заложен в четырехкратной повторности, учетная площадь делянки - 9 м2. Размещение вариантов систематическое. Схема опыта, варианты: контроль; фон (Ni35P45K45); фон + 0,25 пДк Zn (20 кг д.в./га); фон + 0,5 ПДК Zn (40 кг д.в./га); фон + 0,75 ПДК Zn (60 кг д.в./га); фон + ПДК Zn (80 кг д.в./га).
Формы минеральных удобрений, используемых при закладке полевого опыта: аммиачная селитра (N - 34 %), двойной гранулированный суперфосфат (P2O5 - 37,0 %), калий хлористый (К2О - 60,0 %), ацетат цинка ((C^COO^Zn - 29,7 %) [7].
В опыте использовали сплошной поделяночный метод уборки и учета урожая пижмы обыкновенной в фазу массового цветения.
Содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной определяли атомно-абсорбцион-ным методом в ФГБУ «Центр агрохимической службы «Омский».
Результаты исследований
Использование в опытах различных доз ацетата цинка под пижму обыкновенную позволило выявить их влияние на процесс поступления цинка в растения в фазу цветения.
Данные по содержанию цинка в растениях пижмы обыкновенной в 2013-2015 гг. представлены в таблице.
Содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной в 2013 г. (второй год последейст -вия микроудобрений) в зависимости от увеличения доз цинковых удобрений изменялось
Содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной в фазу цветения в зависимости от вносимых доз ацетата цинка, 2013-2015 гг.
от 33 (20 кг д.в. Zn/га) до 53 мг/кг (80 кг д.в. Zn/га). В 2014 г. (третий год последействия микроудобрений) содержание цинка в растениях снизилось и варьировало от 20,0 на варианте Фон + 0,25 ПДК Zn (20 кг д.в. Zn/га) до 32 мг/кг на варианте Фон + ПДК Zn (80 кг д.в. Zn/га).
В 2015 г. (четвертый год последействия микроудобрений) происходило дальнейшее снижение содержания цинка в лекарственном сырье пижмы обыкновенной (17,6-23,0 мг/кг).
В соответствии со временным максимально-допустимым уровнем (МДУ), установленным Департаментом ветеринарии Минсельхозпрода России, содержание цинка в сене не должно превышать 50,0 мг/кг корма [8]. В исследованиях установлено, что содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной на варианте Фон + ПДК Zn (80 кг д.в./га) во второй год последействия микроудобрений незначительно превышается МДУ. В последующие годы (2014-2015) МДУ ни на одном из вариантов опыта не был превышен.
На основе полученных экспериментальных данных были установлены корреляционные связи между содержанием цинка в растениях пижмы обыкновенной и дозами вносимого в почву ацетата цинка (рис. 1-3).
Вариант опыта Содержание цинка, мг/кг
2013 г. 2014 г. 2015 г.
Фон (N^45X45) 35,0 27,0 16,1
Фон + 0,25 ПДК 33,0 20,0 17,6
Фон + 0,5 ПДК 47,0 27,0 18,2
Фон + 0,75 ПДК 35,0 27,0 23,0
Фон + ПДК 53,0 32,0 20,3
МДУ* 50
*МДУ - максимально-допустимый уровень.
Рис. 1. Корреляционная связь между содержанием цинка в растительных образцах пижмы в фазу цветения и дозами цинка, 2013 г.
Рис. 2. Корреляционная связь между содержанием цинка в растительных образцах пижмы в фазу цветения и дозами цинка, 2014 г.
ё 5 ™
X о
§ ъ
3) Л
I о
га ■=
X |
а I
а с
>
Г— " 1— — Г"
»-щ В7к*16 г = 0^1 ¿[¡II
На основе данных полевых опытов 20132015 гг. и построенных графиков получены математические зависимости, которые отображают влияние различных доз цинка на содержание массовой доли цинка в растениях пижмы обыкновенной (рис. 1-3, уравнения (1)-(3)).
Полученные уравнения регрессии позволили определить нормативные коэффициенты интенсивности действия «Ь» поступившего цинка на изменение содержания этого элемента в растениях пижмы обыкновенной. Установленные нормативы «Ь» показывают, во сколько раз увеличится содержание цинка в растениях пижмы при внесении в почву 1 кг/га действующего вещества цинка (Ь = 0,07-0,19). Так, в 2013 г. при внесении 1 кг/га действующего вещества цинка содержание массовой доли цинка в растениях пижмы увеличилось на 0,19, в 2014 г. - на 0,09 и в 2015 г. - на 0,07 мг/кг. Таким образом, цинковые удобрения оказывали положительное влияние на накопление цинка
10 го 30 40 50 60 70 Дон 2п, кгд.вУгз
Рис. 3. Корреляционная связь между содержанием цинка в растительных образцах пижмы в фазу цветения и дозами цинка, 2015 г.
в растениях пижмы обыкновенной, о чем свидетельствуют полученные коэффициенты корреляции (г = 0,63-0,81).
Выявленные количественные характеристики позволяют прогнозировать содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной при внесении цинковых удобрений в почву по формуле:
Czn мк/кг = Сф + (Д • Ь),
где Сш - содержание цинка в растении, мг/кг сухого вещества; Сф - фактическое содержание цинка в растении, мг/кг сухого вещества; Э - доза поступившего элемента в почву, кг/га; Ь - коэффициент интенсивности действия единицы поступившего элемента в растение, мг/кг.
Выводы
Установлено, что содержание цинка в растениях пижмы обыкновенной при внесении в почву ацетата цинка в дозах 20, 40 и 60 кг д.в./га не приводило к превышению МДУ. Таким образом, внесение экологически обоснованных доз ацетата цинка до 60 кг д.в./га не вызывает загрязнения лекарственного растительного сырья цинком. При внесении более высоких доз происходит незначительное превышение МДУ, что необходимо учитывать при расчете оптимальных доз микроудобрений.
Изучение особенностей накопления цинка растениями пижмы обыкновенной показало, что существует прямая зависимость концентрации цинка в растениях пижмы обыкновенной от доз вносимых цинковых удобрений в почву. При внесении 1 кг/га действующего вещества цинка содержание массовой доли этого элемента в растениях пижмы в зависимости от года последействия увеличивалось на 0,07-0,19 мг/кг. Выявленные количественные характеристики позволяют прогнозировать содержание в растениях пижмы обыкновенной при внесении цинковых удобрений в почву.
Установленные закономерности последействия цинка в системе «почва - растение» позволяют решать вопросы оптимизации применения цинковых удобрений и детоксикации почв.
Список литературы
1. Волков А.В. Эффективность применения различных способов, форм и доз цинковых удобрений под яровую пшеницу на дерново-подзолистных почвах : дис. ... канд. биол. наук : 06.01.04. М., 2015. 122 с.
2. Прогноз потребности и платежеспособного спроса сельского хозяйства Российской Федерации до 2020 года / В.Г. Сычев [и др.]. М. : ГНУ ВНИИА Россельхозакадемии, 2011. - 48 с.
3. Цинк - эссенциальный микроэлемент / Е.В. Сальникова // Вестник ОГУ. 2012. № 10 (146). С. 170-172.
4. Модели определения потребности земледелия в микроудобрениях / А.Н. Аристархов // Плодородие. 2011. № 3. С. 47-50.
5. Взаимодействие цинка с другими элементами как показатель его экологической активности / И.В. Аш-таб // Агрохимия. 1994. № 11. С. 114-120.
6. Губанов И.А. Лекарственные растения : справочник. М. : Изд-во МГУ, 1993. 272 с.
7. Эколого-агрохимическая оценка влияния цинка на урожайность и качество лекарственного сырья пижмы обыкновенной / Н.Н. Тищенко, А.Х. Шойкина // Вестник Омского государственного аграрного университета. 2016. № 1(21). С. 40-45.
8. ОСТ 10243-2000. Сено. Технические условия. Сборник отраслевых стандартов кормов и семян аридных кормовых культур. М. : Изд-во стандартов, 2000. 12 с.
Тищенко Наталья Николаевна, кандидат с.-х. наук, Омский ГАУ, nn.tischenko@omgau.org.
References
1. Volkov A. V. Effektivnost of application of various ways of forms and doses of zinc fertilizers under a spring-sown field on a cespitose podzolistnykh soils: yew. ... Cand. Biol. Sci. : 06.01.04. M.,2015. 122 p.
2. The forecast of requirement and solvent demand of agriculture of the Russian Federation till 2020 / V.G. Sychev [etc.]. M. : I BEND Rosselkhozakademiya's VNIIA, 2011. 48 p.
3. Zinc - an essentsialny microcell / E.V. Salnikova // Bulletin of regional public institution. 2012. № 10 (146). P. 170-172.
4. Model of definition of need of agriculture for microfertilizers / A.N. Aristarches // Fertility. 2011. № 3. P. 47-50.
5. Interaction of zinc with other elements as an indicator of his ecological activity / I.V. Ashtab // Agroche mistry. 1994. № 11. P. 114-120.
6. Gubanov IA. Herbs : reference book(s). M. : MSU publishing house, 1993. 272 p.
7. Ekologo-agrokhimicheskaya assessment of influence of zinc on productivity and quality of medicinal raw materials of a tansy ordinary / N.N. Tishchenko, A.H. Shoy-kin // Bulletin of Omsk state agricultural university. 2016. № 1(21). P. 40-45.
8. OST 10243-2000. Hay. Technical condition. Collection of industry standards of forages and seeds of arid forage crops. M. : Standards Publishing House, 2000. 12 p.
Tishenko Natalya Nikolaevna, Candidate of Agricultural Sciences, Omsk SAU, nn.tischenko@omgau.org.
Статья поступила в редакцию 22 марта 2016 г.
