ovoshchiОвощи РоссииVegetable crops of Russia2072-91462618-7132Федеральный научный центр овощеводства10.18619/2072-9146-2020-2-87-90ovoshchi-1040Research ArticleАГРОХИМИЯAGROCHEMISTRYИнтенсивность биологического накопления микроэлементов (цинка и меди) растениями Echinacea purpurea L. в условиях Западной СибириIntensity of biological accumulation of microelements (zinc and copper) plants of Echinacea purpurea L. under conditions of Western SiberiaЖарковаН. Н.ZharkovaN. N.

Cand. Sci. (Agriculture), Associate professor, Assistant professor, of the Department of Ecology, Environmental Management and Biology

Omsk

nn.zharkova@omgau.orgСухоцкаяВ. В.SukhotskayaV. V.

postgraduate Student, Department of Agrochemistry and Soil Science

Omsk

suhotskay-1990@mail.ruЕрмохинЮ. И.ErmokhinYu. I.

Omsk

yui.ermokhin@omgau.orgФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»РоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin»Russian Federation202011052020028790Copyright © Жаркова Н.Н., Сухоцкая В.В., Ермохин Ю.И., 20202020Жаркова Н.Н., Сухоцкая В.В., Ермохин Ю.И.Zharkova N.N., Sukhotskaya V.V., Ermokhin Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vegetables.su/jour/article/view/1040Актуальность

Актуальность. Для восполнения недостатка доступных для растений запасов элементов питания требуется внесение макро- и микроудобрений. Так как микроэлементы имеют способность мигрировать в системе «почва – растение», необходимо не только контролировать их содержание в данных системах, но и определять биологическую аккумуляцию растений, в том числе и лекарственных, с учётом конкретных зональных особенностей территории. Целью работы было изучение интенсивности биологического накопления цинка и меди эхинацеей пурпурной в условиях Западной Сибири.

Материалы и методы

Материалы и методы. Полевые опыты проводили в период 2016-2018 годов на луговочернозёмной почве южной лесостепи Омской области. В качестве объекта исследования была выбрана ценная лекарственная культура – эхинацея пурпурная. Медные и цинковые удобрения в ацетатных формах вносили по фону (N125). В почвенных и растительных образцах содержание подвижных форм Zn и Cu определяли атомно-абсорбционным методом.

Результаты

Результаты. При внесении цинковых и медных удобрений содержание подвижных форм Zn и Cu в почве увеличилось по сравнению с контролем и фоном. При этом применение микроудобрений не привело к превышению ПДК. Содержание цинка в лекарственном сырье эхинацеи пурпурной при внесении микроудобрений изменялось от 9,9 до 17,1 мг/кг; меди –от 2,09 до 4,41 мг/кг. В вариантах опыта при внесении цинковых удобрений коэффициенты концентрации (Кк) цинка в почве были выше по сравнению с растениями (Ккраст. > Ккпочва). Обратная ситуация складывается по накоплению меди растениями. КкCu при внесении медных и цинковых удобрений в растениях выше, чем в почве: Ккраст. > Ккпочва. Для оценки интенсивности поглощения микроэлементов эхинацеей пурпурной использовали коэффициенты биологического поглощения (КБПZn,Cu), которые показали, что данная культура является концентратором цинка и меди, так как КБП > 1. Причем в растениях эхинацеи пурпурной более энергично накапливается медь (КБП > 10), по сравнению с цинком. Содержание микроэлементов в лекарственном сырье эхинацеи не превышало МДУ (Cu - 30 мг/кг, Zn – 50 мг/кг).  

Relevance

Relevance. To compensate for the lack of nutrient reserves available for plants, the introduction of macro and micronutrient fertilizers is required. Since microelements have the ability to migrate in the soil – plant system, it is necessary not only to control their content in these systems, but also to determine the biological accumulation of plants, including medicinal ones, taking into account specific zonal features of the territory. Thus, the aim of the work was to study the intensity of the biological accumulation of zinc and copper by Echinacea purpurea in Western Siberia.

Materials and methods

Materials and methods. Field experiments were conducted in the period 2016-2018 on meadow  chernozem soil of the southern forest-steppe of the Omsk region. A valuable medicinal crop, Echinacea purpurea, was chosen as the object of study. Copper and zinc fertilizers in acetate forms were applied in the background (N125). In soil and plant samples, the content of mobile forms of Zn and Cu was determined by the atomic absorption method.

Results

Results. With the addition of zinc and copper fertilizers, the content of mobile forms of Zn and Cu in the soil increased in comparison with the control and background. At the same time, the use of micronutrient fertilizers did not lead to excess MPC. The zinc content in the medicinal raw material of Echinacea purpurea during the application of micronutrient fertilizers varied from 9.9 to 17.1 mg / kg; copper from 2.09 to 4.41 mg / kg. In the test cases, when applying zinc fertilizers, the concentration coefficients (Kk) of zinc in the soil were higher compared to plants (Kk soil > Kk plant). The reverse situation is the accumulation of copper by plants. KkCuwhen applying copper and zinc fertilizers in plants is higher than in the soil: Kk plant > Kk soil. To assess the intensity of the absorption of trace elements by Echinacea purpurea, biological absorption coefficients (СBAZn, Cu) were used, which showed that this culture is a concentrator of zinc and copper, since CBA > 1. Moreover, copper in plants of Echinacea purpurea accumulates more vigorously (CBA > 10), compared to zinc. The content of microelements in the medicinal raw material of Echinacea did not exceed MDU (Cu - 30 mg / kg, Zn – 50 mg / kg).

коэффициент биологического поглощения (КБП)Echinacea purpurea L.цинкмедьЗападная Сибирьcoefficient of biological absorption (CBA)Echinacea purpurea L.zinccopperWestern SiberiaReferencesСысо А.И., Сиромля Т.И. Химические элементы и их соединения в почвах и растениях нативных и антропогенных экосистем Сибири. Биогеохимия химических элементов и соединений в природных средах: материалы III Международной школы-семинара для молодых исследователей. Тюмень, 23-28 апреля 2018 г. С.137-150.Syso A.I., Syromlya T.I. Chemical elements and their compounds in soils and plants of native and anthropogenic ecosystems of Siberia. Biogeochemistry of chemical elements and compounds in natural environments: materials of the III International School-Seminar for young researchers. Tyumen, April 23-28, 2018. P.137-150. (In Russ.)Mohammadhassan R., Akhavan S., Mahmoudi A., Khalkhali A., Barzin R. Antiviral activity of Echinacea (Echinacea purpurea). International Journal of Biology, Pharmacy and Allied Sciences (IJBPAS). May, 2016;5(5):999-1005.Mohammadhassan R., Akhavan S., Mahmoudi A., Khalkhali A., Barzin R. Antiviral activity of Echinacea (Echinacea purpurea). International Journal of Biology, Pharmacy and Allied Sciences (IJBPAS). May, 2016;5(5):999-1005.Duke J.A. Handbook of Medicinal Herbs, 2nd ed., CRC Press, Boca Raton, New York. 2002. 896 pp.Duke J.A. Handbook of Medicinal Herbs, 2nd ed., CRC Press, Boca Raton, New York. 2002. 896 pp.Persival S.S. Use of Echinacea in medicine. Biochemical Pharmacology. Jul, 2000;15;60(2):155-158. DOI: 10.1016/s0006-2952(99)00413-x.Persival S.S. Use of Echinacea in medicine. Biochemical Pharmacology. Jul, 2000;15;60(2):155-158. DOI: 10.1016/s0006-2952(99)00413-x.Загуменников В.Б., Бабаева Е.Ю., Петрова А.Л., Малахова И.П. Изучение золы общей и влажности в траве эхинацеи пурпурной свежей. Химико-фармацевтический журнал. 2012;46(10):26-28.Zagumennikov V.B., Babaeva E.Yu., Petrova A.L., Malakhova I.P. The study of total ash and humidity in the grass of Echinacea purpurea fresh. Chemical and Pharmaceutical Journal. 2012;46(10):26-28. (In Russ.)Куркин В.А., Акушская А.С., Авдеева Е.В., Вельмяйкина Е.И., Даева Е.Д., Каденцев В.И. Флавоноиды травы эхинацеи пурпурной. Химия растительного сырья. 2010;(4):87-89.Kurkin V.A., Akushskaya A.S., Avdeeva E.V., Velmyaykina E.I., Daeva E.D., Kadentsev V.I. Flavonoids of Echinacea purpurea, Chemistry of plant materials. 2010;(4):87-89. (In Russ.)Ražić S.S., Onjia A., Potkonjak B. Slavica Trace elements analysis of Echinacea purpurea - Herbal medicinal. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. December, 2003;33(4):845-850. DOI: 10.1016/S0731-7085(03)00338-8.Ražić S.S., Onjia A., Potkonjak B. Slavica Trace elements analysis of Echinacea purpurea - Herbal medicinal. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. December, 2003;33(4):845-850. DOI: 10.1016/S0731-7085(03)00338-8.Фарниева К.Х. Эффективность интродукции и перспективы использования эхинацеи пурпурной (Echinacea purpurea (L.) Moench) в условиях РСОАлании: дис. ... канд. биол. наук: 03.02.14. Горский гос. аграр. университет, Владикавказ, 2015. 118 с.Farnieva K.Kh. Efficiency of introduction and prospects of using Echinacea purpurea (Echinacea purpurea (L.) Moench) in conditions of North Ossetia-Alania: dis. ... cand. biol. Sciences: 03.02.14. Mountain State. Agrarian University, Vladikavkaz, 2015. 118 p. (In Russ.)Афанасьева Л.В., Аюшина Т.А., Рупышев Ю.А., Харпухаева Т.М. Особенности накопления микроэлементов в листьях Vaccinium vitis-idaea в светлохвойных лесах Икатского хребта. Химия растительного сырья. 2017;(4):159–164. DOI: 10.14258/jcprm.2017041939.Afanasyeva L.V., Ayushina T.A., Rupyshev Yu.A., Harpukhaeva T.M. Features of the accumulation of trace elements in the leaves of Vaccinium vitis-idaea in the light-coniferous forests of the Ikat Range. Chemistry of plant materials. 2017;(4):159–164. (In Russ.) DOI: 10.14258/jcprm.2017041939.Уфимцева М.Д., Терехина Н.В. Фитоиндикация экологического состояния урбогеосистем Санкт-Петербурга. СПб.: Наука, 2005. 339 с.Ufimtseva M.D., Terekhina N.V. Phytoindication of the ecological state of the urban geosystems of St. Petersburg. St. Petersburg: Nauka, 2005. 339 p. (In Russ.)Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М.: Агропромиздат, 1985. 351 с.Dospekhov B.A. Methodology of field experience. M.: Agropromizdat, 1985. 351 p. (In Russ.)Жаркова Н.Н., Сухоцкая В.В., Ермохин Ю.И. Формирование урожая лекарственных культур (Tanacetum vulgare L., Echinacea purpurea L.) под влиянием эссенциальных микроэлементов. Овощи России. 2019;(5):72-76. https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-72-76Zharkova N.N., Sukhotskaya V.V., Ermokhin Y.I. Formation of a crop of medicinal crops (Tanacetum vulgare L., Echinacea purpurea L.) under influence of essential microelements. Vegetable crops of Russia. 2019;(5):72-76. (In Russ.) https://doi.org/10.18619/2072-9146-2019-5-72-76ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2006. 15 с.GN 2.1.7.2041-06. Maximum allowable concentration (MPC) of chemicals in the soil. M.: Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2006. 15 p. (In Russ.)ОСТ 10243 – 2000 Сено. Технические условия. Сборник отраслевых стандартов кормов и семян аридных кормовых культур. М., 2000. 12 с.OST 10243 - 2000 Hay. Technical conditions Collection of industry standards for feed and seeds of arid forage crops. M., 2000. 12 p. (In Russ.)Корельская Т.А., Попова Л.Ф. Тяжелые металлы в почвенно-растительном покрове селитебного ландшафта города Архангельска. Арктика и Север. 2012;(7):1-17.Korelskaya T.A., Popova L.F. Heavy metals in the soil and vegetation cover of the residential landscape of the city of Arkhangelsk. Arctic and North. 2012;(7):1-17. (In Russ.)Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высш. шк., 1975. 342 с.Perelman A.I. Geochemistry of the landscape. M.: Higher. school., 1975. 342 p. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.