Нитраты в овощах: проблемы и пути решения

Острой экологической проблемой овощеводства является загрязнение продукции нитратами. На долю овощей приходится до 70% суточной нормы этих веществ. Длительное употребление овощей с высоким уровнем нитратов вызывает острое отравление.

 

В основе токсического действия нитратов лежит состояние гипоксии тканей, развивающейся как в результате метгемоглобинемии (состояние, характеризующееся повышенным содержанием метгемоглобина – окисленного гемоглобина – в крови и тканевой гипоксией) и нарушений транспортной функции крови, так и в результате угнетения активности некоторых ферментных систем, участвующих в процессах тканевого дыхания.

Большое внимание нитратам и нитритам уделяется еще и потому, что они, в конечном счете, превращаются в организме в нитрозосоединения, многие из которых являются канцерогенными.

Что из себя представляют нитраты, какова реальность их угрозы? Нитраты и нитриты – соли азотной (HNO₃) и азотистой (HNO₂) кислот – являются постоянными продуктами обмена азотистых веществ любого растительного и животного организма. В организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах около 100 мг нитратов.

Установленная Всемирной организацией здравоохранения максимально допустимая доза нитратов, безвредная для здоровья человека, составляет 3,6 мг NO₃ на 1 кг массы тела. Токсическое воздействие нитратов начинает проявляться при поступлении в организм более 5 мг этих соединений.

Клинические признаки отравления нитратами проявляются через 1-1,5 часа после их попадания в организм. Смертельная доза нитрата калия для взрослого человека составляет 15-30 г, нитрата натрия – 10 г. Однако летальный исход может наступить при попадании в организм и меньших количеств нитратов.

Попадая в кровь, нитраты переводят двухвалентное железо (Fe2+) гемоглобина в трехвалентное (Fe3+). Образующийся при этом метгемоглобин красных кровяных телец не способен переносить кислород из легких к тканям. При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется около 2% метгемоглобина. Легкая форма заболевания проявляется при содержании в крови 10-20% метгемоглобина, средняя – при содержании 20-40%, а тяжелая – при содержании более 40% метгемоглобина.

Через 4-12 часов большая часть поступивших с пищей нитратов (80% у молодых и 50% у пожилых людей) выводится из организма через почки. Остальное их количество остается в организме. Нельзя исключить и возможность аккумулирования нитратов в организме.

Первая помощь при нитратных токсикозах – обильное промывание желудка, прием активированного угля (2 столовые ложки на 1 стакан воды) и солевых слабительных.

Суммарное поступление нитратов с пищей и водой в организм человека не должно превышать 320 мг в сутки. Суточная доза нитритов не должна быть выше 9 мг на человека. Максимально недействующая (безопасная) доза нитратов для детей грудного возраста должна составлять не более 1,89 мг на 1 кг массы ребенка.

Ежесуточное потребление нитратов в странах СНГ – 150-350 мг на человека, в Германии – менее 220 мг, в Чехии – около 150 мг, в Нидерландах – 135 мг, в Швеции – 49 мг, в Японии – 240-400 мг.

Из вышесказанного следует, что нитраты могут оказать негативное влияние на здоровье людей. Однако, с другой стороны, нитраты являются основным источником минерального азота для растений. Содержание нитратов в растениях является показателем обеспеченности их азотом. На этом основана диагностика азотного питания культур, позволяющая регулировать его в течение всего вегетационного периода.

Существует оптимальный уровень содержания нитратов в растениях, необходимый для нормального протекания продукционного процесса. Снижение этого уровня приводит к падению урожайности, а превышение – к загрязнению продукции избыточным количеством нитратов. Поэтому во многих странах для основных сельскохозяйственных культур установлены предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов.

В табл. приведены ПДК нитратов для картофеля и овощей, утвержденные еще в 1988 году Министерством здравоохранения СССР, и которыми пользуются в настоящее время в странах СНГ.

 

Таблица. ПДК нитратов в овощной продукции, мг/кг сырой массы (Москва, 1988)

 

Овощная продукция	Открытый грунт	Защищенный грунт
Картофель	250	—
Капуста ранняя (до 01.09)	900	—
Капуста поздняя	500	—
Морковь ранняя (до 01.09)	400	—
Морковь поздняя	250	—
Огурец	150	400
Томат	150	300
Свекла столовая	1 400	—
Лук репчатый	80	—
Лук на перо	600	800
Перец сладкий	200	400
Кабачок	400	400
Дыня	90	—
Арбуз	60	—
Листовые овощи (салат, укроп и др.)	2 000	3 000

 

Следует отметить, что данным нормативам около 30 лет. За прошедший период многое изменилось (почвенно-климатические условия, формы хозяйствования, рынки сбыта, требования к качеству продукции, сорта, агротехнологии и т.д.). Поэтому, на наш взгляд, необходимо принять казахстанские нормативы содержания нитратов в овощебахчевой продукции и картофеле.

По мнению ученых, на содержание нитратов в овощах влияют до 40 различных факторов.

Казахским НИИ картофелеводства и овощеводства проводились исследования по изучению влияния различных факторов на нитратонакопление овощных культур.

В зависимости от ботанического семейства и видовой принадлежности овощных растений содержание нитратов в них различается в десятки, и даже сотни раз. В этом проявляются биологические особенности культур, в частности, особенности их азотного обмена.

По результатам наших исследований, большое количество нитратов накапливали растения из семейств Маревых, Астровых и Капустных, среднее количество – растения из семейств Сельдерейных, Луковых, Тыквенных и Пасленовых, незначительное – из семейств Злаковых и Бобовых.

При этом внутри семейств выделялись виды как с высокой, так и с низкой аккумулирующей способностью. Так, если капуста белокочанная накапливала 263-325 мг нитратов на один килограмм сырой массы, то другие ее виды – кольраби и пекинская – 624 и 735 мг/кг соответственно.

В корнеплодах редиса и редьки из этого же семейства содержалось 668-1 072 мг/кг нитратов, что в 2,1-4,1 раза больше, чем в кочанах капусты. Укроп и петрушка из семейства Сельдерейных накапливали 900 и 842 мг/кг нитратов, а морковь, относящаяся к этому же семейству – 100-136 мг/кг.

В отличие от моркови в корнеплодах столовой свеклы (Маревые) обнаружено значительное количество нитратов – 742-987 мг/кг сырой массы. Среди тыквенных культур сравнительно более высокое содержание нитратов отмечено у патиссона и кабачка, среди пасленовых – у перца и баклажана.

В плодах огурца и томата при выращивании на общем агротехническом фоне без удобрений содержалось небольшое количество нитратов (30-42 мг/кг). Низкое содержание нитратов отмечено также в плодах арбуза и дыни (30-36 мг/кг). В луковицах лука-шалота содержалось 35-40 мг/кг нитратов, а в луке-репке – 45-65 мг/кг.

Различия по содержанию нитратов между видами растений связаны с их разной способностью восстанавливать нитраты. Восстановление нитратов в нитриты и аммиак происходит сразу же после их поступления в растение, в первую очередь, в тонких корешках. Если корневая система содержит недостаточное количество восстанавливающих веществ, фермент нитратредуктаза не может восстановить весь принятый растением в виде нитратов азот в нитриты.

В этом случае невосстановленные нитраты поступают в наземную часть растений, где происходит дальнейшее их восстановление. При избыточном поглощении нитратов растениями лишь 30-50% из них восстанавливается в корневой системе, а остальное количество переходит в стебель и листья. Однако и здесь не все нитраты восстанавливаются, и они накапливаются в растениях.

Выделяют 3 группы растений, корни и листья которых имеют разную способность к восстановлению нитратов. У одних растений корневая система обладает высокой способностью к восстановлению нитратов. У другой группы растения характеризуются низкой способностью восстановления нитратов в корнях. Здесь азот поступает из корней в листья в виде нитратов, поэтому ткани могут содержать большое их количество. Третья группа – промежуточная, у которой восстановление нитратов идет с одинаковой скоростью в корнях и в листьях.

В различных частях растений содержание нитратов неодинаково, что обусловлено биологическими особенностями культур и строением органов.

Для изучения характера распределения нитратов учеными КазНИИ картофелеводства и овощеводства были проанализированы разные части овощной продукции.

Верхние и внутренние листья кочана содержат в 1,6-2,1 раза больше нитратов, чем средние. Следовательно, удаляя верхние листья кочана можно заметно уменьшить количество нитратов, поступающих в организм человека при употреблении капусты. Наибольшее же количество нитратов содержалось в кочерыге (1 994-2 645 мг/кг). В сердцевине корнеплода уровень нитратов был выше в зависимости от сорта и условий выращивания – на 24-45% по сравнению с мякотью.

Высокое содержание нитратов отмечено в сердцевине редиса и редьки, где сосредотачивалось до 70% от общего их количества. Длинноплодные сорта редиса содержали в 1,3-1,6 раза больше нитратов, чем округлые.

У всех столовых корнеплодов в кончиках корней обнаружено много нитратов. У тыквенных культур больше нитратного азота содержалось около плодоножки. Семенная часть плодов кабачка и патиссона характеризовалась сравнительно низким содержанием нитратов по сравнению с мякотью. В кожуре огурца нитратов было на 25-34% больше, чем в мякоти. Бурые плоды томатов содержали в 1,6-2,3 раза больше нитратов, чем красные.

Молодые листья укропа, шпината и салата содержали нитратов в 1,4-2,1 раза больше, чем более развитые листья этих зеленных культур. У лука-шалота в листьях содержалось 137-151 мг/кг, а в луковицах – 35-40 мг/кг, то есть в 4 раза больше. Содержание нитратов в луке-репке колебалось в пределах 45-65 мг/кг (без удобрений), при этом в донце луковицы оно превышало отметку в 100 мг/кг.

Как показывает анализ клубней картофеля, мякоть и сердцевина клубня по содержанию нитратов существенно не отличаются, а в кожуре их больше в 1,1-1,3 раза.

Таким образом, в различных частях овощных растений аккумулируется неодинаковое количество нитратов, что необходимо учитывать при использовании их в пищу.

Содержание нитратов в потребляемой продукции является суммарным отражением действия многих факторов, влияющих на жизнедеятельность растений. Это предполагает и разнообразные возможности регулирования их содержания в овощах. В практической деятельности следует воздействовать в первую очередь на те факторы, влияние которых значительно и которые наиболее доступны для регулирования.

Исследования ученых КазНИИКиО показали, что концентрация нитратов в продукции в значительной степени зависит от дозы азота. Содержание нитратов в капусте без удобрения в зависимости от сорта составило 231-343 мг/кг сырой массы. При внесении умеренных и оптимальных доз азота (N_60-120) содержание нитратов в кочанах существенно не изменялось (242-366 и 291-414 мг/кг соответственно). Внесение высоких доз азота (N_180-240) привело к накоплению большого количества нитратов. Содержание NO₃ – по раннеспелому сорту «Номер первый грибовский 147» достигло ПДК (900 мг/кг до 01.09), а по среднепозднему сорту «Подарок» – превысило ПДК (с 01.09 – 500 мг/кг). Высокий уровень нитратов был зафиксирован по среднему сорту «Слава 1305» и позднему сорту «Амагер» – 730 и 475 мг/кг соответственно.

В листовых овощах, характеризующихся высокой аккумулирующей способностью и коротким вегетационным периодом, азотные удобрения в дозе 60 кг/га не повышали концентрацию нитратов. Как умеренные (N₁₂₀), так и повышенные (N₁₈₀) дозы азота значительно повысили уровень нитратов (1 315-1 945 мг/кг). Дальнейшее увеличение дозы азота до 240 кг/га привело к избыточному накоплению нитратов в салате (2 510 мг/кг) и укропе (2 136 мг/кг) при ПДК для этих культур на уровне 2 000 мг/кг сырой массы.

Содержание нитратов в плодах пасленовых культур при небольших дозах азота (N_45-90) находилось на уровне фосфорно-калийного фона (36-71 мг/кг), а внесение повышенных доз (N_135-180) увеличило его в 1,8-2,2 раза.

Применение возрастающих доз азотных удобрений (45-180 мг/кг) способствует увеличению содержания нитратов в плодах тыквенных культур в 1,4-2,9 раза по сравнению с фоновым вариантом P₉₀K₉₀. При этом наименьшее их количество отмечено у огурца (36-65 мг/кг), а наибольшее – у кабачка (136-233 мг/кг).

В удобренных азотом вариантах наблюдалось повышение уровня нитратов в плодах тыквы (140- 164 мг/кг) и патиссона (180 мг/кг). В репчатом луке при внесении азота в дозах 60-120 кг/га д.в. содержание нитратов не превышало ПДК (80 мг/кг), а при использовании доз азота 180-240 кг/га оно резко увеличилось до 135-166 мг/кг.

Под влиянием азотных удобрений концентрация нитратов увеличилась в луке-шалоте в 1,3- 1,8 раза, в чесноке – в 1,2-1,7 раза. Содержание нитратов в столовых корнеплодах изменялось пропорционально дозам вносимых азотных удобрений. В моркови при дозе N₆₀ содержалось 116 мг/кг нитратов, при дозе N₁₂₀ – 158 мг/кг, при дозе N₁₈₀ – 180 мг/кг, а при дозе N₂₄₀ – 223 мг/кг.

В корнеплодах редиса при высоком уровне азотного питания концентрация нитратов увеличилась до 1 503-1 787 мг/кг, в редьке – до 1 644-1 669 мг/кг. Применение высоких доз азота под столовую свеклу привело к избыточному накоплению нитратов в корнеплодах (1 501-1 663 мг/кг).

Нужно подчеркнуть, что оптимальное азотное питание не приводит к загрязнению овощной продукции избыточным количеством нитратов.

Результаты наших исследований показали, что заметное влияние на нитратонакопление овощных культур оказывают формы азотсодержащих удобрений. Наибольшее количество нитратов в капусте, укропе и корнеплодах накапливалось при внесении быстрорастворимых форм азотных удобрений, особенно аммиачной селитры. Следует отметить, что при дозе N₁₂₀ различия по содержанию нитратов в вариантах с быстрорастворимыми формами азотных удобрений незначительны. При дозе N₂₄₀ в варианте с аммиачной селитрой по всем культурам отмечено сверхнормативное накопление нитратного азота.

Высокое содержание нитратов, но в пределах нормы, отмечено при внесении мочевины и сульфата аммония. Наименьшее количество нитратов в овощах, как при дозе N₁₂₀, так и при дозе N₂₄₀, содержалось при внесении медленнодействующей формы азотных удобрений. Так, при внесении 240 кг/га под капусту раннюю концентрация NO₃ в кочанах составила: в варианте с мочевиной – 701 мг/кг,с  аммиачной селитрой – 797 мг/кг, КФУ – 400 мг/кг.

Немаловажное значение в нитратонакоплении культур имеют способы внесения удобрений.

При локальном внесении азотных удобрений, при котором на 25-50% уменьшаются дозы азота, в растениях отмечено значительное снижение содержания нитратов. Так, в кочанах капусты при внесении N₁₈₀ вразброс количество нитратов составило 440 мг/кг, а при уменьшении этой нормы в 2 раза путем локально-ленточного внесения оно снизилось до 305 мг/кг.

Отмечено некоторое повышение уровня нитратов (478 мг/кг) в варианте N₁₃₅ (75% от полной нормы), что, видимо, связано с высокой концентрацией минерального азота непосредственно вблизи корневой системы растений и интенсивным его потреблением.

В опытах со столовой свеклой применение азотных удобрений локально снижало нитраты в корнеплодах на 33-45%. Другая положительная сторона локального способа – экономия дорогостоящих азотных удобрений, что очень важно в условиях рыночных отношений.

Существенную роль в регулировании азотного питания и нитратонакопления растений играют сроки азотных подкормок. Использование подкормок в дозах 30-60 кг/га д.в. в начале формирования продуктивных органов, а также в период их интенсивного роста, оказывает положительное влияние на продуктивность растений и способствует получению урожая с низким уровнем нитратов.

Запаздывание с азотными подкормками, что нередко случается в производстве из-за экономических и организационных трудностей, приводит к ухудшению качества овощей.

Исследования специалистов КазНИИКиО показали, что на содержание нитратов в овощной продукции также влияют предшественники, густота стояния растений, режимы орошения, сроки уборки урожая и другие факторы.

Формирование оптимальной густоты стояния растений в посевах овощных культур, соблюдение овощных севооборотов с правильным выбором предшественников, своевременное проведение уборочных работ способствуют получению продукции с низким и допустимым содержанием нитратов. Значит, необходимо строго соблюдать агротехнологии.

 

Т.Е. Айтбаев, д.с-х.н.