AGRIS - 

2023

Dubovik, E.V. | Dubovik, D.V.

The studies on the influence of such main tillage methods as plowing, combined, surface cultivation, direct sowing on the content of heavy metals (HM) in soil and barley plants were conducted in 2020-2022 in the Kursk region, Russia. It was found that the content of the gross form of TM in soil did not depend on the main tillage method. With direct sowing, relative to plowing, there is an increase in mobile forms of nickel (by 0.21 mg/kg) and cadmium (by 0.15 mg/kg). There is no excess of MPC in the soil of gross and mobile forms of TM. When tillage is minimized, the nickel content in the roots decreases by 0.10-1.17 mg/kg, with a minimum during direct sowing. With a decrease in the tillage depth, there is a tendency to increase the nickel content in barley straw (by 0.06-0.33 mg/kg). There are no significant differences in the amount of nickel in grain, depending on the tillage method. The highest concentration of lead is characteristic of plant roots, with the lowest content when plowing and direct sowing. When switching to combined and surface cultivation, the amount of lead in straw decreases by 0.27 and 0.37 mg/kg, respectively, compared with plowing, and with direct sowing, an increase of 0.10-0.20 mg/kg. There is a tendency to increase the amount of lead in grain during surface cultivation by 0.10-0.20 mg/kg. The cadmium content in roots during direct sowing is lower by 0.06-0.15, straw by 0.03-0.04 mg/kg than in other tillage methods. The lowest cadmium content in grain is typical for direct sowing, and it is higher for surface cultivation. There is no excess of MPC of HM in barley grain. The highest coefficients of biological absorption of nickel and cadmium are characteristic for grain, lead – for barley roots. With direct sowing, there is a decrease in the coefficients of cadmium biological absorption by all barley plant parts. | В условиях Курской области (2020-2022 гг.) проведены исследования по влиянию таких способов основной обработки почвы, как вспашка, комбинированная, поверхностная обработка, прямой посев, на содержание тяжелых металлов (ТМ) в почве и растениях ячменя. Установлено, что содержание валовой формы ТМ в почве не зависело от способа основной обработки почвы. При прямом посеве, относительно вспашки, отмечается повышение подвижных форм никеля (на 0,21 мг/кг) и кадмия (на 0,15 мг/кг). Превышения ПДК в почве валовых и подвижных форм ТМ не наблюдается. При минимизации обработки происходит снижение содержание никеля в корнях на 0,10-1,17 мг/кг, с минимумом при прямом посеве. При уменьшении глубины обработки почвы проявляется тенденция к повышению содержания никеля в соломе ячменя (на 0,06-0,33 мг/кг). Существенных различий по количеству никеля в зерне, в зависимости от способа обработки, не отмечается. Наиболее высокая концентрация свинца характерна для корней растений, при наименьшем содержание на вспашке и прямом посеве. При переходе на комбинированную и поверхностную обработки происходит снижение количества свинца в соломе по сравнению со вспашкой на 0,27 и 0,37 мг/кг соответственно, а при прямом посеве – рост на 0,10-0,20 мг/кг. Имеется тенденция к повышению количества свинца в зерне при поверхностной обработке на 0,10-0,20 мг/кг. Содержание кадмия в корнях при прямом посеве ниже на 0,06-0,15 мг/кг, соломе – на 0,03-0,04 мг/кг, чем при других способах обработки почвы. Наименьшее содержание кадмия в зерне характерно при прямом посеве, а более высокое при поверхностной обработке. Превышения ПДК ТМ в зерне ячменя нет. Наиболее высокие коэффициенты биологического поглощения никеля и кадмия характерны для зерна, свинца – для корней ячменя. При прямом посеве наблюдается снижение коэффициентов биологического поглощения кадмия всеми частями растений ячменя.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Shevchenko, S.E. | Kalugina, Z.I.

Bitter chocolate is one of the most popular and healthy confectionery products, while it has a nice taste and high energy value. To produce bitter chocolate, cocoa products, cocoa butter, and sugar are used as raw materials. However, cocoa beans are capable of accumulating heavy metals, so often increased concentrations of cadmium and mercury are detected in foodstuffs based on them. The reasons of the finished product pollution can be different, including non-compliance with technological instructions during the processing of raw materials, the use of equipment containing toxic metals in alloys or steel. During the research, the contents of toxic elements in bitter chocolate of domestic and foreign production were determined using by inverse voltammetry (IV). Ten bitter chocolate samples with a cocoa content of 55–90% produced in Russia, France and Germany were analyzed. Chocolate samples were purchased at retail outlets in the Central Federal District of the Russian Federation. Optimal conditions for sample preparation, electrode preparation and background solutions were selected for the quantitative determination of cadmium, lead, arsenic and mercury in chocolate, a comparative analysis of the content of elements was made depending on the percentage of cocoa in the sample, and a possibility of using IV for quality control of such a complex food product like bitter chocolate was studied. In 8 (80%) samples the contents of the above-mentioned metals were within acceptable limits. The mercury content of 0.162 and 0.214 mg/kg, which exceeded the maximum permissible concentration of this element, was detected in 2 samples. The relationship between the concentration of heavy metals and the cocoa content was not found in the study. It has been shown that, if necessary, the IV along with other, more expensive methods can be used for the detection of these heavy metals, especially mercury and arsenic. | Горький шоколад является одним из наиболее популярных и полезных кондитерских изделий, при этом имеет приятный вкус и высокую энергетическую ценность. Для производства горького шоколада в качестве сырья используют какао-продукты, какао-масло и сахар. Однако какао-бобы способны накапливать тяжелые металлы, поэтому зачастую повышенные концентрации кадмия, ртути обнаруживают в продуктах на их основе. Причинами загрязнения готового продукта могут быть несоблюдение технологических инструкций в процессе обработки сырья, использование оборудования, содержащего токсичные металлы в составе сплавов или стали. В ходе исследований определяли содержание токсичных элементов в горьком шоколаде отечественного и зарубежного производства методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Были проанализированы 10 образцов горького шоколада с содержанием какао 55–90%, произведённых в России, Франции или Германии. Образцы шоколада приобретали в торговых точках Центрального федерального округа РФ. Были выбраны оптимальные условия пробоподготовки, подготовки электродов и фоновые растворы для количественного определения кадмия, свинца, мышьяка и ртути в шоколаде, сделан сравнительный анализ содержания элементов в зависимости от процентного содержания какао в образце и изучена возможность применения метода ИВ для контроля качества такого сложного пищевого продукта, как горький шоколад. У 8 (80%) образцов содержание указанных выше металлов находилось в пределах допустимого. У 2 образцов выявлено содержание ртути 0,162 и 0,214 мг/кг, что превышает предельно допустимую концентрацию этого элемента. Связь между концентрацией тяжелых металлов и содержанием какао в рамках исследования не обнаружена. Показано, что при необходимости метод ИВ может использоваться для обнаружения этих тяжелых металлов, особенно ртути и мышьяка, наряду с другими, более дорогостоящими методами.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2023

Krylenkin, D.V. | Anisimov, V.S. | Anisimova, L.N. | Sanzharov, A.I. | Frigidov, R.A. | Dikarev, D.V. | Korneev, Yu.N.

To identify the patterns of distribution and estimate the parameters of Zn and Cd migration in the "soil – soil solution – plant" system, a plant growing experiment was carried out on soddy-podzolic soil using a test culture of barley. The experiment included 5 variants with different combinations of Cd and Zn doses: Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150. The physical and chemical characteristics of the soil, the content of labile (F1) and sum of labile and OMC-bound (F1 + F2) forms of HM, morphometric parameters and concentrations of Zn and Cd in barley during ontogenesis were determined. Parametrization of the equations of vegetative mass growth was performed, the regularities of Cd and Zn accumulation in the barley crop were established, and the phytotoxic effect of high concentrations of these metals on plants was estimated. The relative content of F1 and (F1 + F2) forms of Cd and Zn in the soil increased when Cd (25 mg/kg) and Zn (50-150) mg/kg were applied to the soil simultaneously. The change in barley biomass is well approximated by logistic curves. The contamination of the studied soil with Cd at a dose of 25 mg/kg (critical concentration) leads to a pronounced phytotoxic effect. In native soil (variant Cd0Zn0) the Cd accumulation in straw was 32 times higher than in barley grain. When only cadmium was applied to the soil at a dose of 25 mg/kg, the highest ratio of metal concentrations in straw and grain was observed. If, along with cadmium at a dose of 25 mg/kg, zinc was applied into the soil in the amounts of 50, 100 and 150 mg/kg, then for the corresponding variants of the experiment, the ratio of [Cd]straw /[Cd]grain was consistently reduced. When successively increasing amounts of Zn (variants Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150) were applied to the soil, the content of the element in straw and barley grain increased. The corresponding dependencies can be described by linear functions. There were also very significant changes in the structure of the crop. | Для выявления закономерностей распределения и оценки параметров миграции Zn и Cd в системе "почва – почвенный раствор – растение" проведен вегетационный эксперимент на дерново-подзолистой супесчаной почве с использованием тест-культуры ячменя. Опыт включал 5 вариантов с различными сочетаниями Cd и Zn в дозах: Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150. Определены физические и химические характеристики почвы, содержание подвижных (Ф1), суммы подвижных и связанных с органоминеральными комплексами (Ф1 + Ф2) форм ТМ, морфометрические показатели и концентрации Zn и Cd в ячмене в процессе онтогенеза. Произведена параметризация уравнений прироста вегетативной массы, установлены закономерности накопления Cd и Zn в урожае ячменя и оценено фитотоксическое действие высоких концентраций этих металлов на растения. Относительное содержание Ф1 и (Ф1 + Ф2) форм Cd и Zn в почве при внесении в почву одновременно Cd (25 мг/кг) и Zn (50-150) мг/кг возрастало. Изменение биомассы ячменя хорошо аппроксимируется логистическими кривыми. Загрязнение исследуемой почвы Cd в дозе 25 мг/кг (критическая концентрация) приводит к выраженному фитотоксическому эффекту. В нативной почве (вариант Cd0Zn0) накопление Cd в соломе оказалось выше, чем в зерне ячменя в 32 раза. При внесении в почву только кадмия в дозе 25 мг/кг наблюдалось наибольшее соотношение концентраций металла в соломе и зерне. Если наряду с кадмием в дозе 25 мг/кг в почву вносили цинк в количестве: 50, 100 и 150 мг/кг, то для соответствующих вариантов опыта соотношение [Cd]солома/[Cd]зерно последовательно снижалось. При внесении в почву последовательно возрастающих количеств Zn (варианты Cd0Zn0, Cd25Zn0, Cd25Zn50, Cd25Zn100, Cd25Zn150) содержание элемента в соломе и зерне ячменя возрастало. Соответствующие зависимости можно описать линейными функциями. Были выявлены очень существенные изменения в структуре урожая.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Brichko, N.A. | Pavlova, N.S. | Zhorov, G.A.

Sorption properties of chaga fungus with respect to cadmium and lead were studied in vitro involving model solutions. To reduce the toxic load on the animal body and the accumulation of heavy metals in animal products, the use of sorbents of various origins is effective. Natural substances, which, along with sorption, have anticarcinogenic, antimutagenic, immunomodulatory properties and antitoxic activity, are of particular interest. Sorption properties of the chaga fungus Inonotus obliquus (chaga, or scarfed polypore) in relation to cadmium (Cd) and lead (Pb) were determined in an experiment on model solutions in order to assess the possibility of its further use as an enterosorbent to reduce the negative effect of heavy metals on the animal body. Under in vitro conditions, the maximum sorption with chaga from aqueous Pb solutions reached more than 95% and Cd - up to 89%. Natural zeolite obtained at the Shivyrtuin deposit was used as a preparation for the comparison. At the same time, chaga sorbed Pb worse than shivyrtuin (by 29.4%), and Cd - more efficiently (by 28.0%). A sufficiently high sorption activity of chaga and the prospects of its use as a sorbent in order to reduce the accumulation of heavy metals in the body coming from feed are shown. | Изучали в условиях in vitro сорбционные свойства чаги в отношении кадмия и свинца на модельных растворах. Для снижения токсической нагрузки на организм животных и накопления тяжелых металлов в продукции животноводства эффективно применение сорбентов различного происхождения. Особый интерес представляют природные вещества, которые наряду с сорбционными, обладают антиканцерогенными, антимутагенными, иммуномодулирующими свойствами и антитоксической активностью. В эксперименте на модельных растворах определены сорбционные свойства березового гриба Inonotus obliquus (чага, или трутовик скошенный) в отношении кадмия (Cd) и свинца (Pb) с целью оценки возможности его дальнейшего использования в качестве энтеросорбента для снижения негативного действия тяжелых металлов на организм животных. В условиях in vitro максимальная сорбция чагой из водных растворов Pb достигала более 95% и Cd – до 89%. В качестве препарата сравнения использовали природный цеолит Шивыртуйского месторождения. Установлено, что эффективность сорбции как у чаги, так и у шивыртуина в отношении Pb выше, чем в отношении Cd. В то же время, чага сорбировала Pb хуже, чем шивыртуин (на 29,4%), а Cd – более эффективно (на 28,0%). Показана достаточно высокая сорбционная активность чаги и перспективность ее применения в качестве сорбента с целью снижения накопления в организме тяжелых металлов, поступающих с кормом.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Brichko, N.A. | Pavlova, N.S. | Pavlenko, G.I. | Dorozhkin, V.I. | Drozdov, D.A.

One of the ways to solve the problem of obtaining safe livestock products in conditions of environmental pollution with heavy metals (HM) is the use of agents that help reduce the accumulation of toxicants. Especially promising is the use of amino acids as agents capable to reduce HM intoxication, since they reduce the toxic and metabolic load on internal organs, which is especially important when their function is impaired. As such an agent, a granular feed additive (FA) L-threonine obtained by microbiological synthesis was tested. In the experiment, mongrel white male rats weighing 200±10 g were used. The animals were divided into 3 groups: the rats of the 1st group received a combination of cadmium nitrate and lead acetate with food in doses of 5 and 50 mg/kg (in terms of metal 10 MPC for feed); the 2nd group received food polluted with toxicants in the same doses and granulated L-threonine in a therapeutic dose (3.0 g per 1 kg of feed); the 3rd group served as a control, the animals received a regular feed. The use of FA at a norm of 3 g per 1 kg of feed in case of poisoning white rats with cadmium and lead at doses of 5 and 50 mg/kg of feed, led to a decrease of the accumulation of HM in liver, kidneys, bone fabric to 36.8%. The obtained data have shown that in relation to cadmium, L-threonine cannot be considered a reliable protector, since it did not significantly reduce the level of this element either in the liver or in the kidneys. At the same time, FA worked quite effectively to reduce the lead content in the organs. In this regard, this FA is promising only for use as a part of complex therapy and for the prevention of poisoning. | Один из путей решения проблемы получения безопасной продукции животноводства в условиях загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) – применение средств, способствующих снижению накопления токсикантов. Особенно перспективно использование аминокислот в качестве средств, способных снижать интоксикацию ТМ, поскольку они уменьшают токсическую и метаболическую нагрузку на внутренние органы, что особенно важно при нарушении их функции. В качестве такого средства была испытана кормовая добавка (КД) L-треонин гранулированный, получаемая микробиологическим синтезом. В эксперименте использовали беспородных белых крыс-самцов массой 200±10 г. Животные были разделены на 3 группы: крысы 1-й группы получали с кормом комбинацию нитрата кадмия и ацетата свинца в дозах 5 и 50 мг/кг (в пересчете на металл 10 ПДК для кормов); 2-й группы получали корм с токсикантами в тех же дозах и L-треонин гранулированный в терапевтической дозе (3,0 г на 1 кг корма); 3-я группа служила контролем, животные получали обычный корм. Применение КД в дозе 3,0 г на 1 кг корма при отравлении белых крыс кадмием и свинцом в дозах 5 и 50 мг/кг корма привело к снижению накопления ТМ в печени, почках, костной ткани до 36,8%. Полученные данные показали, что по отношению к кадмию L-треонин нельзя считать надёжным протектором, поскольку ни в печени, ни в почках он не снижал достоверно уровень этого элемента. В то же время КД достаточно эффективно работала по снижению в органах содержания свинца. В связи с этим, данная КД перспективна лишь для использования в составе комплексной терапии и для профилактики отравлений.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Koryakina, L.P. | Grigor'eva, N.N. | Pavlova, A.I. | Pavlova, S.P. | Sleptsov, E.S.

The content of heavy metals (lead, cadmium and copper) in beef produced in different biogeochemical provinces of Yakutia was determined. Sampling was carried out in 10 districts of Yakutia belonging to different biogeochemical provinces. The research covered the Central, Vilyuisk, Northern and Southern zones of the Republic. Measurements were carried out by the voltammetric method. It has been established that the accumulation and distribution of heavy metal compounds in animal organs and tissues depends on the ecological situation of the region in which they are grown. The concentration of heavy metals in beef produced in both the Central and Vilyuisk zones did not exceed the maximum allowable concentration (MAC). In the beef samples from the Northern Zone, an almost double excess of the MAC for lead was detected, the concentration of which was 0.976 ± 0.262 mg/kg (P is less than 0.05). In the beef samples from the Southern zone, an excess of the MAC for lead by 33-83.8% was recorded. A copper deficiency was detected in all the surveyed biogeochemical provinces. Its content in meat ranges from 0.354 ± 0.16 to 1.003 ± 0.417 mg/kg. Monitoring of the content of heavy metals in meat should be carried out constantly. | Определяли содержание тяжелых металлов (свинца, кадмия и меди) в говядине, произведенной в разных биогеохимических провинциях Якутии. Отбор проб проводили в 10 районах Якутии, относящихся к разным биогеохимическим провинциям. Исследованиями охватили Центральную, Вилюйскую, Северную и Южную зоны республики. Измерения проводили вольтамперометрическим методом. Установлено, что накопление и распределение соединений тяжелых металлов в органах и тканях животных зависит от экологической ситуации региона, в котором они выращены. Концентрация тяжелых металлов в говядине, произведенной и Центральной и Вилюйской зонах, не превышала предельно допустимую (ПДК). В пробах говядины из Северной зоны выявлено практически 2-кратное превышение ПДК по свинцу, концентрация которого составила 0,976 ± 0,262 мг/кг (P меньше 0,05). В пробах говядины из Южной зоны отмечено превышение ПДК по свинцу на 33-83,8%. Во всех обследованных биогеохимических провинциях выявлен дефицит меди. Ее содержание в мясе колеблется от 0,354 ± 0,16 до 1,003 ± 0,417 мг/кг. Мониторинг содержания тяжелых металлов в мясе следует проводить постоянно.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Cherkasova, N.N. | Zhuzhzhalova, T.P., The A.L. Mazlumov All-Russia Research and Development Inst. of Sugar Beet and Sugar, Voronezh Region

There was studied the influence of composition of selective nutrient medium with cadmium and mannitol ions on the efficiency of cultivating sugar beet microclones under in vitro conditions. Ions of metals are considered as the most dangerous toxic substances since they influence together with unfavorable abiotic factors enhancing environmental stress and thus extend spectrum of plant death reasons. Cell breeding using lethal doses of ions of heavy metals can be a perspective method to obtain plant forms with improved indices. When cultivating cells in vitro, increasing the genetic variability level increases the genetic diversity of starting material. As a result of researches, a selective nutrient medium containing 4 мМ of cadmium ions which is sublethal for selection of sugar beet forms with resistance to metal ions has been selected. Selective media containing 0.40–0.45 М of mannitol to select regenerants with resistance to osmotic stress have been determined. The conducted researches have allowed revealing conditions of exhibiting sugar beet regenerant plants ability to adapt to ionic and osmotic stresses. The obtained data will be used for in vitro selection of sugar beet regenerants resistant to ionic and osmotic stresses, working out a method to develop sugar beet plant regenerants resistant to a complex of stressful factors and to select hybrids of new generation. | Изучали влияние состава селективной питательной среды с ионами кадмия и маннита на эффективность культивирования микроклонов сахарной свеклы в условиях in vitro. Ионы металлов считаются наиболее опасными токсикантами, поскольку они действуют совместно с неблагоприятными абиотическими факторами, усиливая стресс от окружающей среды, и тем самым расширяют спектр причин гибели растений. Клеточная селекция с использованием летальных доз ионов тяжелых металлов может быть перспективным методом получения растительных форм с улучшенными показателями. Повышение уровня генетической изменчивости при культивировании клеток in vitro увеличивает генетическое разнообразие исходного материала. В результате исследований подобрана селективная питательная среда с содержанием ионов кадмия 4 мМ, которая явилась сублетальной для отбора форм сахарной свеклы с устойчивостью к ионам металлов. Определены селективные среды с содержанием маннита 0,40–0,45 М для отбора осмоустойчивых регенерантов. Проведенные исследования позволили выявить условия проявления адаптивной способности растений-регенерантов сахарной свеклы к ионному и осмотическому стрессам. Полученные данные будут использованы для проведения отбора in vitro регенерантов сахарной свеклы, устойчивых к ионному и осмотическому стрессам, разработки метода создания растений-регенерантов сахарной свеклы, устойчивых к комплексу стрессовых факторов, и выделения гибридов нового поколения.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Cherkasova, N.N. | Zhuzhzhalova, T.P. | Kolesnikova, E.O., The A.L. Mazlumov All-Russia Research and Development Inst. of Sugar Beet and Sugar, Voronezh Region

The results of studying the selection of sugar beet regenerants resistant to ion stress by in vitro cell selection methods are presented. Regeneration induction was carried out on media B5 and MS added with growth regulators. Microclones and mature seed germs were explants. The intoxication effect was made by adding cadmium acetate in the concentrations of 0 to 15 mM. During the scientific research the composition of selective nutrient medium with cadmium ions was optimized in the cultivation of seeds and microclones of sugar beets in vitro. A sublethal dose of cadmium acetate (4 mM) was detected for the selection of regenerants resistant to ion toxicity during microclone cultivation. The highest resistance to cadmium ions of mature embryos of sugar beet seeds is shown. The optimum for the selection of stable regenerants from seeds was the concentration of cadmium acetate 6 mM, while the seed germination ability in vitro was 38.9-46.7%, and the survival rate of seedlings varied from 13.3 to 16.7%. Studies have revealed the conditions of forming adaption of sugar beet regenerated plants to ion stress. The data obtained will be used to create new forms of sugar beets resistant to environmental stress factors, which will allow obtaining new source material of its various genotypes in a shorter time. | Представлены результаты исследований по отбору регенерантов сахарной свеклы, устойчивых к ионному стрессу, методами клеточной селекции in vitro. Индукцию регенерации проводили на питательных средах B5 и MS, дополненных регуляторами роста. Эксплантами служили микроклоны и зрелые зародыши семян. Эффект интоксикации создавали, добавляя ацетат кадмия в концентрациях от 0 до 15 мМ. В процессе научных исследований оптимизирован состав селективной питательной среды с ионами кадмия при культивировании семян и микроклонов сахарной свеклы в условиях in vitro. Выявлена сублетальная доза ацетата кадмия (4 мМ) для отбора регенерантов, устойчивых к ионной токсикации, при культивировании микроклонов. Показана наиболее высокая устойчивость к ионам кадмия зрелых зародышей семян сахарной свеклы. Оптимальной для отбора устойчивых регенерантов из семян явилась концентрация ацетата кадмия 6 мМ, при этом всхожесть семян in vitro составила 38,9-46,7%, а выживаемость проростков варьировала от 13,3 до 16,7%. Проведенные исследования позволили выявить условия формирования адаптации растений-регенерантов сахарной свеклы к ионному стрессу. Полученные данные будут использованы при создании новых форм сахарной свеклы, устойчивых к стрессовым факторам среды, что позволить получать новый исходный материал различных ее генотипов в более короткие сроки.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Andrienko, L.N. | Aksenova, Yu.V., Omsk State Agrarian Univ.

The investigation was carried out in 2013–2017 in order to establish the influence of various norms of zinc, cadmium and nickel on their content in soil, yield and quality of root crops. The objects of the research were the meadow-chernozemics low-thick heavy loamy soils with low humus content, located in the southern forest-steppe zone of Omsk region; table beet, carrot. Designs of microfield experiments included the following variants of trace elements application: 0, Cdsub2.9/sub, Cdsub5.8/sub, Cdsub11.6/sub, Cdsub17/sub, Nisub5.4/sub, Nisub12.6/sub, Nisub23/sub, Nisub82/sub, Znsub41.4/sub, Znsub47.8/sub, Znsub82.8/sub, Znsub166/sub for table beet against the background of Nsub45/subPsub90/sub; Cdsub1,5/sub, Cdsub2.9/sub, Cdsub5.8/sub, Cdsub11.6/sub, Nisub30/sub, Nisub60/sub, Nisub90/sub, Znsub15/sub, Znsub30/sub, Znsub45/sub for carrot against the background of Psub90/sub. Mineral fertilizers were applied in the forms of ammonium nitrate and double superphosphate; trace elements were introduced in the form of dry acetate salts in the soil layer of 0–30 cm. Application of trace elements increased the content of their mobile forms from the low and average level to the high one. Application of nickel and zinc decreased the provision of the soil with mobile cadmium on average by 0.05 mg/kg. The increasing doses of cadmium provided a stable increase in the amount of mobile nickel by 0.05–0.12 mg/kg. Each kilogram of cadmium, nickel and zinc, applied in the soil, increases the content of their mobile forms on average by 0.18, 0.08 and 0.09 mg/kg, respectively. The obtained coefficients of action intensity of trace elements enable to predict the content of the trace elements in the soil in case of their application or technogenic pollution. According to the content in plants (mg/kg of dry matter), the elements can be ranked in descending order in the next row: zinc (13.3–21.1), nickel (0.9–3.18), cadmium (0.15–0.33). Each kilogram of cadmium, nickel and zinc, applied in the soil in the optimal dose, enables to get additionally 3.6, 7.4 and 4.9 t/ha of roots of table beet and 3.2, 4.4 and 3.4 t/ha of roots of carrot. | Исследования проведены в 2013– 2017 гг. с целью установления влияния различных доз цинка, кадмия и никеля на уровень содержания их в почве, урожайность и качество корнеплодов овощных культур. Объекты исследования: луговочерноземная маломощная слабогумусированная тяжелосуглинистая почва, расположенная в южной лесостепной зоне Омской области, свекла столовая, морковь. Схемы микрополевых опытов включали следующие варианты внесения микроэлементов: для свеклы столовой на фоне Nsub45/subPsub90/sub – 0, Cdsub2,9/sub, Cdsub5,8/sub, Cdsub11,6/sub, Cdsub17/sub, Nisub5,4/sub, Nisub12,6/sub, Nisub23/sub, Nisub82/sub, Znsub41,4/sub, Znsub47,8/sub, Znsub82,8/sub, Znsub166/sub; для моркови на фоне Psub90/sub – Cdsub1,5/sub, Cdsub2,9/sub, Cdsub5,8/sub, Cdsub11,6/sub, Nisub30/sub, Nisub60/sub, Nisub90/sub, Znsub15/sub, Znsub30/sub, Znsub45/sub. Из минеральных удобрений использовали аммиачную селитру, двойной суперфосфат, микроэлементы вносили в виде сухих ацетатных солей в слой почвы 0…30 см. Применение микроэлементов повышало содержание их подвижных форм с низкого и среднего уровня до высокого. При внесении никеля и цинка наблюдали снижение обеспеченности почвы подвижным кадмием в среднем на 0,05 мг/кг. Возрастающие дозы кадмия обеспечивали стабильное повышение количества подвижного никеля на 0,05…0,12 мг/кг. Каждый килограмм кадмия, никеля и цинка, внесенный в почву, в среднем увеличивал содержание их подвижных форм на 0,18, 0,08 и 0,09 мг/кг соответственно. Установленные коэффициенты интенсивности действия микроэлементов "b" позволяют прогнозировать их содержание в почве в случае внесения или техногенного загрязнения. По концентрации в растениях (мг/кг сухого вещества) элементы можно расположить в следующем порядке: цинк (13,3…21,1) - никель (0,9…3,18) - кадмий (0,15…0,33). Каждый килограмм кадмия, никеля и цинка, поступивший в почву в оптимальных дозах, в среднем увеличивает урожайность корнеплодов свеклы столовой на 3,6, 7,4 и 4,9 т/га, моркови – на 3,2; 4,4 и 3,4 т/га соответственно.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Shirokikh, I.G. | Shupletsova, O.N. | Tovstik, E.V. | Ogorodnikova, S.Yu., Vyatka State Univ., Kirov

Accumulation of cadmium (Cd) in barley grain (Hordeum vulgare L.) and its subsequent transmission through food chains to humans and animals is a serious environmental problem. The creation of stress-tolerant varieties to reduce crop losses and bioaccumulation of toxic ions can contribute to the preservation of grain quality and increase the productivity of barley on cadmium-contaminated soils. In the process of cell selection in 2017 from the original genotype of barley 8730 x Omsk in callus cultures somaclonal variants (RA) were obtained and among them there was conducted the selection of toxicity-resistant 15 mg/l cadmium ion lines (RACd). Plants regenerated from callus were compared with the original genotype by physiological, biochemical and productive features, cadmium bioaccumulation in the conditions of vegetation experience. Plants were grown in normal conditions and against a provocative background of cadmium in 2017-2018. Symptoms of oxidative stress in plants were evaluated by the dynamic of accumulation of Malon dialdehyde in the leaves, the activity of superoxide dismutase, and the content of anthocyanins in leaves. Under stress, barley lines selected as a result of cell selection (in the medium added with 15 mg/l Cd2+), differed from regenerants obtained under normal conditions (without Cd2+), and the initial genotype with higher antioxidant activity. In challenge selection in the leaves of resistant regenerant lines there were recorded higher indicators of the content in leaves of chlorophylls (by 76 and 64%) and carotenoids (by 64 and 60%, respectively), seed productivity (4.5 and 1.3 times, respectively) and cadmium bioaccumulation in roots (by 100 and 5%, respectively) than in the initial form and regenerants unselected in selective sonditions. The obtained results indicate the feasibility of using cell engineering in breeding programs to improve the resistance of barley to cadmium toxicity. | Накопление кадмия (Cd) в зерне ячменя (Hordeum vulgare L.) и его последующая передача по пищевым цепям человеку и животным является серьезной экологической проблемой. Создание стресс-толерантных сортов для сокращения потерь урожая и противодействия биоаккумуляции токсичных ионов может способствовать сохранению качества зерна и повышению продуктивности ячменя на загрязненных кадмием почвах. В процессе клеточной селекции в 2017 г. от исходного генотипа ячменя 8730 х Омский получили в каллусных культурах сомаклональные варианты (RA) и провели среди них отбор устойчивых к токcичности 15 мг/л ионов кадмия линий (RACd). Регенерированные из каллусов растения сравнивали с исходным генотипом по физиологобиохимическим и продуктивным признакам, биоаккумуляции кадмия в условиях вегетационного опыта. Растения выращивали в обычных условиях и на провокационном фоне по кадмию в 2017-2018 гг. Симптомы окислительного стресса тестировали по динамике накопления малонового диальдегида, активности супероксиддисмутазы, содержанию антоцианов в листьях. При стрессе линии ячменя, отобранные в результате клеточной селекции (на среде с добавлением 15 мг/л Cd2+), отличались от регенерантов, полученных в обычных условиях (без добавления в среду Cd2+), и исходного генотипа с более высокими показателями антиоксидантной активности. На провокационном фоне в листьях устойчивых регенерантных линий отмечены более высокие, чем у исходной формы и регенерантов, не подвергнутых отбору в селективных условиях, показатели содержания в листьях хлорофиллов (на 76 и 64%) и каротиноидов (на 64 и 60% соответственно), семенной продуктивности (в 4,5 и 1,3 раза соответственно) и биоаккумуляции в корнях кадмия (на 100 и 5% соответственно). Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования клеточной инженерии в селекционных программах по повышению устойчивости ячменя к токсичности кадмия.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation