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, развившейся как в результате метгемоглобинемии и нарушений транспортной функции крови, так и угнетения активности некоторых ферментных систем, участвующих в процессах тканевого дыхания. Большое внимание нитратам и нитритам уделяется ещё и потому, что они превращаются в организме в конечном счёте 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 (ВОЗ) 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 5мг 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 трёхвалентное (Fe3+). Образующийся при этом метгемоглобин красных кровяных телец не способен переносить кислород из лёгких к тканям. При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется около 2% метгемоглобина. Лёгкая форма заболевания проявляется при содержании в крови 10-20%  метгемоглобина, средняя — при содержании 20-40%, а тяжёлая- 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 остаётся в организме. Нельзя исключить и возможность  аккумулирования нитратов в организме.

Первая помощь при нитратных  токсикозах — обильное промывание желудка, приём 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 должны 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 ребёнка.

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

Из вышеизложенного 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 — загрязнению продукции избыточным количеством нитратов. Поэтому во многих странах для основных сельскохозяйственных культур установлены предельно- допустимые  концентрации (ПДК) нитратов. В таблице 1 приведены ПДК нитратов для картофеля и овощей, утверждённые в 1988 г Министерством здравоохранения Союза и которыми пользуются в настоящее время в странах СНГ.

Таблица 1 — ПДК нитратов в овощной продукции, мг/кг сырой  массы (М.,1988)+

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 (Покровская С.Ф., 1986; Пругар Я., Пругарова А., 1990).

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 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 — из семейств Сельдерейных, Луковых, Тыквенных и Пасленовых, незначительное — из семейств Злаковых и Бобовых. При этом, внутри семейств выделялись виды как с высокой, так и низкой аккумулирующей способностью. Так, если капуста белокочанная накапливала 263-325 мг нитратов на кг сырой массы, то другие ее виды — кольраби и пекинская — 624 и 735 мг/кг. В корнеплодах редиса и редьки из этого же семейства содержалось 668-1072 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 количество нитратов. 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 нами 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 (1994-2645 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 сосредоточивалось 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, т.е. 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 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 овощной продукции. В практической деятельности следует воздействовать в первую очередь на те факторы, влияние которых значительно и которые наиболее доступны для регулирования.

Исследования КазНИИКО 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 (N60-120) содержание  нитратов в кочанах  существенно не изменялось (242-366  и 291-414 мг/кг). Внесение высоких доз азота (N180-240) привело к накоплению большого количества нитратов. Содержание NO3- по раннеспелому сорту Номер первый грибовский 147 достигло ПДК (900 мг/кг до 1 сентября), а по среднепозднему сорту Подарок оно превысило ПДК (с 1.09 — 500 мг/кг). Высокий уровень нитратов было по среднему сорту Слава 1305 и позднему сорту Амагер — 730 и 475 мг/кг. 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 нитьратов (1315-1945 мг/кг). Дальнейшее увеличение дозы азота до 240 кг/га привело к избыточному накоплению нитратов в салате (2510 мг/кг) и укропе (2136 мг/кг) при ПДК для этих культур 2000 мг/кг сырой массы. Содержание нитратов в плодах паслёновых культур при небольших дозах азота (N45-90) находилось на уровне фосфорно-калийного фона (36-71 мг/кг), а внесение  повышенных доз (N135-180) увеличило его в 1,8-2,2 раза. Применение возрастающих доз азотных удобрений (45-180 мг/кг) способствует увеличению  содержание 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 лук-шалоте в 1,3- 1,8, в чесноке — 1,2- 1,7 раз. Содержание нитратов в  столовых корнеплодах изменялось пропорционально дозам вносимых азотных удобрений. В моркови при дозе N60 содержалось 116 мг/кг нитратов, при N120 -158, при N180 — 180, при N240 — 223 мг/кг.. В корнеплодах редиса при высоком уровне азотного питания концентрация  нитратов увеличилась до 1503-1787 мг/кг, редьки — до 1644- 1669 мг/кг. Применение высоких доз азота под столовую свеклу привело к избыточному накоплению нитратов в корнеплодах (1501-1663 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 селитры 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 (мг/кг): в варианте с мочевиной — 701, аммиачной селитрой — 797, КФУ — 400.

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

Исследования КазНИИКО показали, что на содержание нитратов в овощной продукции влияют также и 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., эксперт по направлению «овощные и бахчевые культуры».