Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Одним из направлений производства функциональных (оздоровительных) продуктов питания можно считать производство листовых овощей, обогащенных биогенными элементами. В листьях многих сортов салата содержатся в больших количествах соединения фосфора, легкорастворимые углеводы, витамины, соли калия и кальция, а также микроэлементы: медь, железо, кобальт, марганец, цинк, йод и другие [5, 12].  То есть роль овощей в так называемом «правильном» питании достаточна весома. В Белгородской области установлена средняя и легкая степень  йоддефицита в Новооскольском, Алексеевском, Валуйском, Ровеньском районах и города Белгорода. Поэтому скрининг йодсодержащих продуктов питания важен и соответствует проводимой политике профилактических мероприятий заболеваний, связанных с дефицитом йода [1].

Известно, что среди многообразия сортов листовых салатов выделяются некоторые, которые способны максимально из окружающей среды концентрировать биогенный микроэлемент йод. Производство йоднакопительной овощной продукции листовых салатов и включение их в рацион позволит профилактировать йоддефицитные состояния населения региона и РФ. Листовой салат сорта Лолло Росса - йоднакопительный, довольно распространенный и востребованный у населения. Его мягкие и пышные листья обладают слегка горьковатым насыщенным вкусом с ореховым оттенком. Возможность круглогодичного тепличного производства йоднакопительных листовых салатов – это насущная проблема, которую надо решать, разрабатывая агротехнологии производства этой оздоровительной продукции с использованием системы гидропоники в современных теплицах Белгородской области.

Целью наших исследований было изучение особенностей тепличного выращивания йоднакопительного листового салата сорта Лолло Росса с применением обогащенных йодом биологических гуминовых удобрений. В задачи исследований входило: оценка формирования ассимиляционного аппарата растения,  изучение динамики накопления питательных веществ и микроэлементов в листовой зелени салата.

Материал и методы исследования

В рассадном отделении ООО СХП «Теплицы Белогорья» 25 февраля 2014 года нами был проведен вручную сев салата сорта Лолло Росса. Семена предварительно были замочены на 20 минут в рабочие растворы гуминовых удобрений. Затем семена помещали в кубики из минеральной ваты производства ЗАО «Завод нестандартного оборудования и металлоизделий» (г. Белгород, ТУ 5762-013-54655944-2013). Для сева семян использовали бамбуковую палочку, в каждую «лунку» минерального кубика помещали по 3 – 5 семени. Кубики после замачивания в питательном растворе и посева семян засыпали сверху вермикулитом, помещали на стеллажи в рассадном отделении теплицы. Затем ежедневно проводили полив питательным раствором с рН 5,5 и температурой не ниже 15°С. В рассадном отделении поддерживали следующие  параметры среды: освещение не менее 8 тыс. люкс, температура воздуха ночью – не менее  15°С, днем – не более 21°С.

Всего в опыте было использовано 384 растений по 96 растений в каждом из четырех вариантов в соответствии с общепринятой методикой полевого опыта с овощными культурами в сооружениях защищенного грунта по Доспехову Б.А. Для стимуляции роста растений были использованы препараты серии БелБио, разработанные в Испытательной лаборатории УНИЦ Агротехнопарка ФГБОУ ВО Белгородского ГАУ им. В.Я.Горина методом экстракции и осаждения гумусовых веществ из вермикомпоста [6, 8]. Известно, что гуминовые вещества – биологические стимуляторы роста и развития растений [3]. Характеристика гуминовых удобрений серии БелБио и их рабочих растворов описана нами в более ранних работах [7, 9, 10]. Препараты отмечены Дипломом и серебряной медалью XV Российской агропромышленной  выставки  (г. Москва, 9-12 октября 2013 года). В опытах при выращивании листового салата сорта Лолло Росса проводили вегетативную подкормку растений биологическими удобрениями: БелБио-1 (вариант 1), лигногумат (вариант 2) и БелБио-3 (вариант 3). Для контроля была взята дистиллированная вода (вариант контроль). Так как в тепличных условиях отсутствуют внешние из окружающей среды источники йода для накопления его листьями салата, мы модифицировали биологические гуминовые удобрения путем приготовления рабочих растворов гуминовых веществ концентрации 0.005% в йодиде калия. Влияние йода на продуктивность растений открытого грунта при вегетативных или некорневых обработках изучали многие ученые агрономы. Известно, что при некорневых обработках оптимальное действие на урожай оказывают растворы 0.015 – 0.05%-ных концентраций йода. Некорневые подкормки – это способность растений поглощать питательные элементы надземными органами. Преимущество данного способа питания состоит в том, что этим обеспечивается подкормка необходимым количеством микроэлемента путем непосредственного введение в растения. Поглощение элементов при данном способе питания проходит по «безбарьерному типу». Это позволяет отследить их содержание в растениях в нужных количествах и в перспективе производить функциональную продукцию.  Обработки растворами йодида калия влияют на метаболизм растительного организма, повышают интенсивность фотосинтеза. Известно, что низкая обеспеченность растений йодом в условиях недостаточного содержанием этого элемента в окружающей среде, является фактором, который ограничивает численность хлоропластов в тканях растения. Доказано, что применение йодистых микроудобрений в оптимальных количествах является одним из путей повышения фотосинтетической деятельности растений [4]. После изучения научных литературных источников, было принято решение приготовить рабочие растворы препаратов для вегетативной обработки на основе раствора 0.02% йодида калия, так как калий – тоже необходимый питательный элемент для сельскохозяйственных культур.

В период вегетации листового салата с 25.02.2014 года  по 08.04.2014 года были проведены фенологические биометрические наблюдения. Отбор растений для морфологических и биохимических испытаний на основе метода рандомизации производился на 12, 24 и 48 сутки вегетации. Из опыта каждый раз методом случайной выборки отбирали по 10 минеральных кубиков для химических испытаний. Определяли массу одного листа, количество листьев в розетке, массу всего растения, длину листьев. Биохимические анализы выполняли на базе аккредитованной Испытательной лаборатории ФГБОУ ВО Белгородского ГАУ им. В.Я.Горина в соответствии с общепринятыми методиками химических анализов [11]. Продолжительность вегетативных наблюдений за ростом салата  составила 48 суток. 

Результаты исследований

Массовые всходы салата сорта Лолло Росса были отмечены на 3-й день после посева. Средняя всхожесть составила в среднем 72 - 76% без достоверных различий между четырьмя вариантами опыта. Все растения салата имели очень хрупкие и нежные с хорошими вкусовыми качествами листья.

В таблице 1 представлены результаты динамики роста салата за весь вегетационный период. К 24 дню выращивания средняя масса одного растения под влиянием гуминовых удобрений была выше: для варианта 1 – на 25.4%; для варианта 2 – на 11.0%; для варианта 3 – на 9.0% по сравнению с контролем.  Средняя высота одного растения была выше: в варианте 1 – на 39.7%; в варианте 2 – на 6.1% по сравнению с растениями из контрольного варианта. Биометрическая характеристика листьев салата из опытного варианта 3 и контроля достоверно не отличалась и была примерно одинаковой. Отмечена тенденция увеличения количества листьев в розетке салата. Среднее количество листьев в розетке салата составило от 6.6 до 7.0.

Таблица 1 – Динамика роста листового салата сорта Лолло Росса,

Примечания: * – р<0.05; ** – р<0.01 по сравнению с контролем

Можно предположить, что замачивание семян в гумусовых препаратах все-таки влияло на закладку в розетке несколько большего количества листьев, дальнейшая вегетативная обработка стимулировала рост растений, а значит, увеличивала массу растения и урожайность в целом. К 48 дню выращивания растений максимальное стимулирующее влияние на рост и развитие салата было обнаружено с использованием гуминовых веществ удобрения БелБио-1: наибольшая средняя высота  и средняя масса зелени одного растения из варианта 1  превышала контрольную на 2.1 см ( или в 1.2 раза) и на 4.3 г (или в 1.4 раза) соответственно. Отметим, что набирать основную массу салат начинает после 24 суток развития (рис. 1). Поэтому в этот период развития  организма растения важно питание и наличие в растворе основных питательных, минеральных веществ и стимуляторов роста. Масса одного растения  опытных вариантов в конце вегетации была в среднем выше на 23 – 38% массы одного растения контрольного варианта.

Рис. 1. Динамика массы зелени растения салата Лолло Росса на 12, 24 и 48 сутки вегетации

Были проведены лабораторные биохимические исследования зелени салата сорта Лолло Росса. В табл. 2 и 3 представлены данные по накоплению зеленого пигмента в листьях салата.

Таблица 2 – Содержание хлорофилла в листьях салата, время выращивания 12 сут.

        Примечания: *– р<0.05; **– р<0.01 по сравнению с контролем

Согласно данным табл. 2 обработка растений препаратами с гуминовыми удобрениями, обогащенных йодом, при выращивании в течение 12 дней увеличивало содержание хлорофилла в листьях растения. С применением препарата БелБио-1 содержание хлорофилла увеличилось на 40 мг/кг, с применением препарата Лигногумат – на 140 мг/кг, а применение препарата БелБио-3 – на  240 мг/кг по сравнению с  контрольным вариантом.

Таблица 3 – Содержание хлорофилла в листьях листового салата сорта Лолло Росса

Примечания: *– р<0.05; **– р<0.01 по сравнению с контролем

Анализируя данные таблицы, устанавливаем, что при пересчете концентрации хлорофилла на целое растение (мг/растение) в период выращивания на 24 сутки уровень зеленого пигмента превышает контрольный вариант в среднем в 1.3 раза, а после интенсивного роста к 48 дню  - в 1.6 раза. Максимальное содержание хлорофилла в тканях листьев салата на 48 сутки отмечено в варианте с препаратом БелБио-1: больше на 210 мг/кг (в 1,2 раза) по сравнению с контролем. Применение гуминовых удобрений способствуют развитию растения, в связи с этим происходит повышение интенсивности фотосинтеза, а, следовательно, увеличению содержания хлорофилла в листьях листового салата сорта Лолло Росса. При сравнении результатов исследования таблиц 1 и 3 видно, что за 48 дней выращивания листового салата максимальное образование пигмента хлорофилла в зелени растения коррелирует с его максимальной массой.  

В табл. 4 представлена биохимическая характеристика зеленой листовой массы салата сорта Лолло Росса при выращивании в течение 24 суток. Применение гуминовых удобрений стимулировало накопление белка и витамина С. Концентрация йода возрастала в тканях листьев значительно (р<0.001). Гуминовые кислоты влияли на накопление йода: для варианта 1 в 5.5 раза, для варианта 2 – в 5.9 раза; для варианта 3 – в 6.0 раза. То есть по всем признакам значительного накопления йода в листьях растения можно данную овощную продукцию отнести к типу функциональной (оздоровительной).  Максимальное количество йода накапливали листья салата при обработке гумусовым препаратом БелБио-3.

Таблица 4 – Характеристика листового салата сорта Лолло Росса, время выращивания

24 сут.  (в пересчете на натуральное вещество)

  Примечания: *– р<0.05; **– р<0.01; ***– р<0.001 по сравнению с контролем

В табл. 5 и 6 представлены данные, характеризующие качество листовой зелени салата сорта Лолло Росса к 48 дню вегетации.

Таблица 5  – Характеристика листового салата сорта Лолло Росса, время выращивания

48 сут. (в пересчете на натуральное вещество)

Примечания: *– р<0.05 по сравнению с контролем

При использовании препарата БелБио-1 количество нитратов уменьшилось на 66 мг/кг, при использовании препарата лигногумат – на 256 мг/кг, при использовании препарата БелБио-3 – на 316 мг/кг в сравнении с контрольным вариантом. Это значительно ниже ПДК (2 000 мг/кг, СанПин 2.3.2.1078, пункт 1.6.1) и соответствует категории экологически безопасной продукции.

В табл. 6 показано среднее содержание витаминов каротина и витамин С в зелени салата.

Таблица 6 – Среднее содержание витаминов в листьях салата сорта Лолло Росса,

время выращивания   48 сут. (в пересчете на натуральное вещество)

Примечания: *– р<0.05; **– р<0.01 по сравнению с контролем

Количество каротина (провитамин А) с применением препарата БелБио-1 увеличилось на 4.36 мг по сравнению с контрольным вариантом. Содержание витамина С увеличилось с применением препарата БелБио-3 на 5.9 мг (или в 1,4раза). Накопление витамина С в товарной продукции листового салата сорта Лолло Росса важно и полезно для здоровья человека. Такая продукция должна пользоваться особым спросом покупателей и может быть рекомендована с учетом  дополнительного накопления йода для питания школьникам.

Нами обнаружено, что в опытных вариантах в листовой зелени салата происходит аккумуляция кальция, цинка и йода (табл. 7).

Таблица 7 – Характеристика минерального состава листового салата сорта Лолло Росса,

время выращивания   48 сут. (в пересчете на натуральное вещество)

  Примечания: *– р<0.05; **– р<0.01; ***– р<0.001 по сравнению с контролем

Содержание йода в листьях увеличивается в среднем в 4.6 раз. Из данных таблицы очевидно, что гуминовые вещества не являются стимуляторами накопления токсичных микроэлементов. ПДУ токсичных металлов для овощей закрытого грунта составляет (в пересчете на натуральное вещество): для ртути 0.02 мг/кг, для мышьяка 0.2 мг/кг, для кадмия 0.03 и для свинца 0.50 мг/кг (СанПиН 2.3.2.1078, пункт 1.6.1). Содержание кадмия и свинца было значительно ниже предельно допустимых уровней. Накопление ртути и мышьяка в зеленой массе тепличных растений салата не обнаружено. Это важно для производства экологически безопасной продукции. Более высокое содержание в листьях салата контрольного варианта тяжелого металла свинца может быть причиной более низкого уровня хлорофилла, и как следствие менее интенсивных метаболических процессов в тканях растения. Наши данные согласуются с выводами других ученых [2].

В табл. 8 представлены данные об урожайности листового салата во всех вариантах опыта.

Таблица 8 – Урожайность  листового салата сорта Лолло Росса

Урожайность растений при применении гумусовых препаратов возросла для варианта 1 на  37.7  %,  для варианта 2 – на 23.3 %, для варианта 3 – на 32.8 % по сравнению с контролем. 

Выводы

Результаты наших исследований свидетельствуют о наличии высокого стимулирующего действия гуминовых веществ на ростовые процессы листового салата сорта Лолло Росса во все фазы развития при выращивании на ватоминеральных кубиках с системой гидропоники без применения пестицидов и химических стимуляторов роста. Нами установлено лучшее формирование ассимиляционного аппарата растения за счет увеличения размеров листа и количества хлорофилла в тканях листа салата, ускорение белкового обмена и усиление роста растений, повышение содержания витамина С, снижение уровня нитратов в готовой продукции. В листьях салата сорта Лолло Росса, выращенного по данной агротехнологии интенсивно накапливается йод, что позволяет считать данную овощную продукцию функциональной (оздоровительной) и использовать для йоддефицитной профилактики населения.