Bogdan Kulig, Marek Kołodziejczyk, Tadeusz Zając
Akademia Rolnicza w Krakowie, Zakład Szczegółowej Uprawy Roślin
Nagromadzenie składników mineralnych
w owockach katranu w zależności
od gęstości siewu
i nawożenia mineralnego
Accumulation of mineral elements in crambe fruits as depending
on the sowing density and mineral fertilization
Doświadczenie przeprowadzono w latach 1995– 96 w Stacji Doświadczalnej Prusy na czarno-ziemie zdegradowanym. Czynnikami badań były: ilość wysiewu (100 i 200 kiełkujących owocków na 1m2) oraz nawożenie mineralne: N1PK (80:80:120), N2PK (120:80:120 kg/ha.
W pracy przedstawiono zawartość ważniej-szych składników mineralnych w owockach katranu abisyńskiego. Spośród badanych makro-elementów w owockach katranu stwierdzono najwyższą zawartość fosforu, wynoszącą śred-nio 0,73%, następnie potasu, wapnia i magnezu, odpowiednio: 0,54%, 0,44% i 0,22% s.m. Nawożenie azotem zwiększyło koncentrację makroskładników (z wyjątkiem fosforu), zaś wyższa ilość wysiewu wpłynęła istotnie na wzrost zawartości potasu i magnezu w owoc-kach. Średnia zawartość Fe, Zn, Mn i Cu w owockach katranu wynosiła odpowiednio: 72,3; 46,4; 15,96 i 3,77 mg/kg s.m. Stwierdzo-no istotnie wyższe zawartości tych pierwiast-ków w owockach katranu z obiektów nawożo-nych wyższą dawką N, a w przypadku Fe, Zu i Cu także w owockach katranu pochodzących z gęstego siewu. Stosunkowo bliskie sąsiedz-two Huty Sendzimira nie powodowało wzrostu zawartości w owockach katranu metali ciężkich ponad wartości krytyczne.
The experiment was conducted in 1995–1996 on degraded chernozem soil in the Prusy Experiment Station. The following factors were examined: the sowing density (100 and 200 germinating fruit per m2) and N1PK
(80:80:120), N2PK (120:80:120 kg per ha)
mineral treatments. The paper presents contents of some more important mineral components in crambe fruit. Among the tested macroelements the highest average contents of phosphorus detected in crambe fruit was 0.73%, the next were potassium, calcium and magnesium, respectively: 0.54%, 0.44% and 0.22% of dry mass. Nitrogen treatment increased the macroelements concentration (except for phosphorus), whereas a bigger sowing rate significantly affected an increase in potassium and magnesium in fruit. Mean content of Fe, Zn, Mn and Cu in crambe fruit were, respectively: 72.3, 46.4, 15.96 and 3.77 mg/kg of dry mass of fruits. Significantly higher contents of those elements were detected in crambe fruits from the objects fertilized with a higher dose of N, while in case of Fe, Zn and Cu also in crambe fruit from dense sowing. The T. Sendzimir Metalworks situated in relatively close viccinity did not cause an increase in heavy metal contents in crambe fruit over the critical values.
Wstęp
Katran abisyński jest rośliną, która może stanowić alternatywne źródło oleju technicznego wykorzystywanego w przemyśle chemicznym w szerokim zakresie (Seehuber 1987). W wielu ośrodkach naukowych trwają prace nad ulepszeniem jego odmian, agrotechniki oraz wykorzystaniem śruty w żywieniu zwierząt po jej uprzednim odgoryczeniu (Campbell i in. 1986, Cihacek i in. 1993, Vollmann i Ruckenbauer 1993, Klos i in. 1994). Wykorzystanie kwasu erukowego znajdują-cego się w dużych ilościach w oleju katranowym jest powszechnie znane i opisane w wielu pracach naukowych (Van Dyne i in. 1991, Cegielska 1994). Jakkolwiek w niektórych latach katran plonuje bardzo dobrze, dorównując plonom rzepakowi jaremu, to jednak w latach niekorzystnych uzyskuje się plony rzędu kilku do kilkunastu dt z ha (Dembiński i in. 1962, Mysakowska-Paleolog 1966, Jabłoński 1967, 1970, Vollmann i Ruckenbauer 1993, Kulig i in. 1996). Dla wytworzenia plonu rośliny muszą pobrać określoną ilość składników pokarmowych (makro- i mikroelementów). Składniki te częściowo są odprowadzone z plonem głównym (owocki katranu) lub powracają do gleby z plonem ubocznym — słomą, której masa w przypadku plonów średnich i niskich może około 1,6–1,8 raza przewyższać plon nasion (Mysakowska-Paleolog 1966, Jabłoński 1967). Rośliny pobierają ponadto pierwiastki, które uważamy za zbędne w ich funkcjonowaniu, np. Pb, Cd i inne. Metale ciężkie nagromadzają się w roślinach w większych ilościach w warunkach zanieczyszczenia gleb. Ich koncentracja w poszczególnych organach roślinnych jest odmienna. Jest to ważne nie tyle z punktu widzenia jakości surowca technicznego, ale głównie jeśli chodzi o wykorzystanie śruty poekstrakcyjnej w żywieniu zwierząt. Nadmierna ich koncentracja w paszy może doprowadzić do różnych schorzeń (Gorlach 1996, Strączyński 1997).
Celem niniejszej pracy było przedstawienie zawartości ważniejszych skład-ników mineralnych w owockach katranu abisyńskiego, w zależności od gęstości siewu i zróżnicowanego nawożenia mineralnego.
Metodyka i warunki badań
Doświadczenia polowe przeprowadzono w latach 1995–1996 w Stacji Doświadczalnej Prusy koło Krakowa, leżącej w odległości około 5 km od Huty im. T. Sendzimira, na czarnoziemie zdegradowanym. Zasobność warstwy ornej w makro- i mikroelementy wynosiła: 0,14% N ogółem oraz 21,0 mg P2O5, 17,5 mg
K2O, 10,7 mg MgO na 100 g psm gleby; 5,9 mg Cu, 24,5 mg Zn, 136 mg Mn,
940 mg Fe, 0,36 mg Cd, 15,2 mg Ni oraz 18,1 mg Pb na 1 kg psm gleby. Odczyn gleby w 1 mol KCl wynosił 6,1. Badanie gleby wykonano w Stacji Chemiczno- Rolniczej w Krakowie.
Elementami doświadczeń były: ilość wysiewu (100 i 200 kiełkujących owoc-ków na 1 m2) oraz nawożenie mineralne: N1PK (80:80:120), N2PK (120:80:120
kg/ha). Siew przeprowadzono na początku kwietnia, a zbiór w sierpniu.
Zawartość popiołu surowego oznaczono po zmnineralizowaniu materiału roślinnego w temperaturze 500oC. Zawartość K, Mg, Ca, Na, Fe, Ni, Mn, Cu, Cd, Pb oznaczono za pomocą spektrofotometru absorbcji atomowej (ASA) firmy PHILIPS model PU 9100X, natomiast zawartość P metodą kolorymetryczną. Wyniki opracowano statystycznie przyjmując stały model testowania.
Wyniki
Doświadczenie polowe przeprowadzono w pobliżu Huty im. T. Sendzimira na glebie, w której zawartość metali ciężkich nie przekraczała wartości krytycznych, a jej zasobność w przyswajalne formy składników pokarmowych kształtowała się na średnim poziomie. Warunki pogodowe w 1996 i 1997 roku sprzyjały plonowaniu katranu, średni plon owocków kształtował się na poziomie 2,95 t/ha. Zawartość popiołu w owockach wynosiła średnio 5,66% s.m., a badane czynniki i warunki pogodowe nie wpływały istotnie na jego poziom (rys. 1).
Lata — Years Ilość wysiewu Nawożenie Sowing rate [kg N/ha]
5,45 5,5 5,55 5,6 5,65 5,7 5,75 5,8 1995 1996 100 200 80 120 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
plon owocków — yield of fruits [t/ha] popiół — ash [%]
Plon owocków Yield o f fruits [ t/ ha ] Popió ł— Ash [% ]
Rys. 1. Plon owocków i zawartość popiołu surowego w owockach katranu — Yield of fruit and
content of raw ash in crambe fruits
Spośród badanych makroelementów najwyższą koncentrację w owockach ka-tranu wykazywał fosfor, którego zawartość wahała się w granicach 6,55–8,05 g/kg i wynosiła średnio 7,32 g/kg s.m., co stanowiło 12,9% popiołu surowego (tab. 1, rys. 2). Żaden z badanych czynników nie wpływał różnicująco na zawartość tego pierwiastka w owockach katranu.
Zawartość potasu kształtowała się w granicach 4,60–6,73 g/kg. Pierwiastek ten stanowił średnio 9,6% popiołu surowego (rys. 2). Stwierdzono istotne różnice
w zawartości potasu. Wyższą jego zawartością charakteryzowały się owocki zebrane w 1996 r. oraz z obiektów nawożonych wyższą dawką N i z obiektów, na których wysiewano 200 owocków na 1 m2 (tab. 1).
Tabela 1 Zawartość makroskładników w owockach katranu (g/kg s.m.)
Contents of macroelements in crambe fruit (g/kg dm)
Pierwiastek — Element Badane
czynniki P K Ca Mg Na
Ilość wysiewu — Sowing rate [szt./m2]
100 7,34 5,30 4,18 2,14 0,19
200 7,30 5,57 4,66 2,36 0,21
NIR — LSD r.n. – ns. 0,03 r.n. – ns. 0,13 r.n. – ns. Nawożenie — Fertilization [kg/ha]
N1PK 7,43 5,32 4,18 2,35 0,20
N2PK 7,21 5,55 4,66 2,16 0,21
NIR — LSD r.n. – ns. r.n. – ns. 0,42 0,09 r.n. – ns.
Średnio — Mean 7,32 5,43 4,42 2,25 0,20
Zawartość wapnia w owockach katranu była istotnie uzależniona tylko od zastosowanego nawożenia, przy czym wyższą zawartość Ca w owockach stwier-dzono obiektach, w których oprócz fosforu i potasu stosowano wyższą dawkę azotu. Średnia zawartość Ca wynosiła 4,4 g/kg, przy wahaniach w granicach 3,7–6,3 g/kg. Wapń stanowił około 7,8% popiołu (tab. 1).
Koncentracja magnezu (2,25 g/kg) była prawie dwukrotnie mniejsza niż wapnia. Stanowił on około 4% popiołu surowego (rys. 2). Wyższy poziom nawożenia azotem wpłynął na istotne zmniejszenie zawartości Mg w owockach, podobnie jak gęsty siew (tab. 1).
Sód jest gromadzony w owockach w małych ilościach — średnio 0,2 g/kg s.m., co stanowiło tylko 0,035% popiołu. Jego zawartość nie była uwarunkowana badanymi czynnikami (tab. 1)
Średnia zawartość manganu i niklu wynosiła odpowiednio 16,0 i 1,37 mg/kg s.m. owocków. Istotne różnice w zawartości tych pierwiastków wystąpiły tylko pod wpływem dodatkowego pogłównego nawożenia azotem. Średnia zawartość Fe wynosiła 72,6, Zn — 46,4; a Cu — 3,37 mg/kg. W przypadku tych pierwiastków istotne różnice w ich zawartości wystąpiły w obrębie obu czynników badawczych. Wyższą ich zawartością charakteryzowały się owocki katranu z obiektów, na których wysiewano 200 szt/m2 oraz stosowano wyższe nawożenie. W przypadku Cd nie stwierdzono istotnego wpływu badanych czynników na jego zawartość, a jego średni poziom wynosił 0,12 mg/kg (tab. 2). Rysunek 2 przedstawia udział mikroskładników i metali ciężkich w popiele surowym.
Tabela 2 Zawartość mikroskładników i metali ciężkich w owockach katranu (mg/kg s.m.)
Contents of microelements and heavy metals in crambe fruit (mg/kg dm)
Pierwiastek — Element Badane
czynniki Mn Fe Zn Ni Cu Cd. Pb
Ilość wysiewu — Sowing rate [szt./m2]
100 15,85 70,54 45,68 1,334 3,641 0,119 2,496 200 16,08 74,78 47,11 1,399 3,900 0,126 2,625 NIR — LSD r.n. – ns. 2,095 0,935 r.n. – ns. 0,128 r.n. – ns. 0,092
Nawożenie — Fertilization [kg/ha]
N1PK 15,42 67,39 45,18 1,351 3,646 0,117 2,496
N2PK 16,50 77,93 47,61 1,381 3,895 0,127 2,625
NIR — LSD 0,210 3,46 0,781 0,019 0,101 r.n. – ns. 0,065 Średnia — Mean 15,96 72,61 46,39 1,366 3,771 0,123 2,561
Tabela 3 Pobranie makro- i mikroskładników z plonem owocków katranu (średnio z lat 1995–1996) — Uptake of macro- and microelements with crambe fruits (average
over 1995–1996)
Wyszczególnienie
Specification
Pobranie z plonem owocków z 1 ha
Uptake with fruit yield
Pobranie na 1 t owocków
Uptake per 1 t of fruits
Makroskładniki [kg] — Macroelements [kg] K 13,9 4,72 P 18,8 6,37 Ca 11,3 3,85 Mg 5,77 1,96 Na 0,51 0,17
Mikroskładniki i metale ciężkie [g] — Microelements and heavy metals [g]
Fe 186,5 63,2 Zn 119,1 40,4 Cu 9,67 3,28 Pb 6,56 2,23 Mn 41,0 13,8 Ni 3,50 1,19 Cd 0,32 0,11
12,9 9,6 7,8 3,98 0,35 0,13 0,08 0,03 0,01 0,005 0,0020,0002 0 2 4 6 8 10 12 14 P K Ca Mg Na Fe Zn Mn Cu Pb Ni Cd 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 Makrosk ładniki — Macroelemen ts [%] Mikrosk ładniki i metale ci ęż kie Microelements a nd heavy metals [%] Pierwiastek — Element
Rys. 2. Procentowy udział badanych pierwiastków w popiele surowym — Percentage of investigated
elements in the ash
Pobranie badanych pierwiastków z plonem owocków katranu przedstawiono w tabeli 3. Na 1 tonę owocków najwięcej katran pobierał fosforu — 6,37 kg i potasu 4,72 kg. Pobranie wapnia i magnezu wynosiło odpowiednio 3,85 i 1,96 kg. Spośród badanych mikroskładników w największych ilościach pobierane było żelazo i cynk, odpowiednio 63,2 i 40,4 g. Pobranie kadmu, niklu i ołowiu mimo bliskiego sąsiedztwa kombinatu metalurgicznego, kształtowało się na niskim poziomie (0,11–2,23 g).
Wnioski
1. Spośród badanych makroelementów stwierdzono w owockach katranu
naj-wyższą zawartość fosforu wynoszącą średnio 0,73%, następnie potasu, wapnia i magnezu, odpowiednio 0,54%, 0,44% i 0,22%. Nawożenie azotem zwiększyło koncentrację makroskładników (z wyjątkiem fosforu), zaś wyższa ilość wysiewu wpłynęła istotnie na wzrost zawartości potasu i magnezu w owockach.
2. Średnia zawartość Fe, Zn, Mn i Cu w owockach katranu wynosiła odpowied-nio 72,3; 46,4; 15,96 i 3,77 mg/kg s.m. Stwierdzono istotnie wyższe zawar-tości tych pierwiastków w owockach katranu z obiektów nawożonych wyższą
dawką N, a w przypadku Fe, Zu i Cu także w owockach katranu pocho-dzących z gęstego siewu.
3. Stosunkowo bliskie sąsiedztwo Huty im. T. Sendzimira nie powodowało wzros-tu zawartości w owockach katranu metali ciężkich ponad wartości krytyczne.
Literatura
Campbell T. A., Crock J., Williams J. H., Hang A. N, Sigafus R. E., Schneiter A. A., McClain E. F, Graves C. R., Woolley D. G., Kleiman R., Adamson W. C. 1986. Registration of 22, 29, C-37 crambe germplasm. Crop Sci. 26: 1088-1089.
Cihacek L., Carcona R., Jacobson K. 1993. Phosphorus and zinc fertilization effect on dry matter yield and phosphorus and zinc uptake by crambe. Journal of plant nutrition, 16/9: 1829-1836. Cegielska T. 1994. Wykorzystanie oleju rzepaku wysokoerukowego do celów przemysłowych.
Rośliny Oleiste T. XV: 155-160.
Dembiński F., Horodyski A., Jaruszewska A. 1962. Porównanie 17 gatunków jarych roślin oleistych. Pam. Puł., 8: 3-77
Gorlach E. 1996. Toksyczne metale ciężkie w systemach nawożenia. W: Nawożenie mineralne roślin uprawnych (praca zbiorowa pod red. Romana Czuby), 353-368.
Jabłoński M. 1967. Katran abisyński w świetle doświadczeń polowych. Cz. II. Nawożenie katranu. Pam. Puł., 25: 77-106.
Jabłoński M. 1970. Wpływ gęstości siewu na kształtowanie się niektórych cech morfologicznych i plon nasion (owocków) katranu abisyńskiego (Crambe abyssinica Hochst.) Pam. Puł., z. 39: 157-169.
Kloss P., Jeffery E., Waling H., Tumbleson H., Person C. 1994. Eficacy of feeding glucosinolate-extracted crambe ma to broiler chick. Poultry science, 73/1: 1542-1551.
Kulig B., Pisulewska E., Gawlik Z. 1996. Porównanie plonowania, składu chemicznego oraz zawartości kwasów tłuszczowych zagranicznych odmian i rodów katranu abisyńskiego z polską odmianą Borowski. Rośliny Oleiste, T. XVII (2): 383-390.
Muuse B. G., Cuperus F. P., Derksen J. 1992: Composition and physical properties of oils from new oilseed crops. Industrial Crops & Prod., 1: 57-65.
Mysakowska-Paleolog B. 1996. Przebieg wzrostu, rozwoju i plonowania katranu abisyńskiego (Crambe abyssinica Hochst.) przy różnej uprawie, nawożeniu i wilgotności. Cz. II. Zagadnienia nawozowe. Rocz. Nauk Roln., t. 91-A-4: 735-775.
Seehuber R. 1987. Experiments with oilseeds crops for the production of erucic acid. Fat. Sci. Technol. 89: 263-268.
Strączyński S. J. 1997. Zawartość kadmu i niklu w wybranych gatunkach roślin uprawnych na gle-bach zanieczyszczonych miedzią i ołowiem. Zeszyty Probl. Postęp. Nauk Roln., 448b: 295-302. Van Dyne D. L., Blase G. M., Carlson K. D. 1991. Industrial feedstocks and products from high
erucic acid oil: crambe and industrial rapessed. Universty of Missouri.
Vollmann J., Ruckenbauer P. 1993. Agronomic preformance and oil quality of crambe as affected by genotype and enviroment. Die Bodenkultur, 44/4: 335-343.
