Změny v nutriční hodnotě zeleniny pěstované na půdě kontaminované arsenem

Michaela Kovandová

Bachelor's thesis

The changes in nutritional value of vegetables cultivated on soil contaminated with arsenic

Abstract:

Bakalářská práce se zabývá vlivem arsenu (As) na zkoumané nutriční hodnoty pěstované zeleniny. Cílem práce bylo zhodnocení působení As na nutriční hodnoty vybraných plodin. Byly definovány tři hypotézy: 1) Vlivem kontaminace půdy dojde ke snížení výnosu pěstované produkce; 2) Kontaminace půdy zvýší obsah toxického As v pěstované produkci; 3) Kontaminace půdy arsenem ovlivní obsah vybraných živin, zvýší obsah nitrátového dusíku a sníží obsah vitaminu C v obou pěstovaných zeleninách. Pro experiment byly využity dva druhy zeleniny, Locika setá (Lactuca sativa L. odrůda ADINAL) a ředkev setá (Raphanus sativus L. odrůda VIOLA). V nádobovém pokusu byly rostliny pěstovány ve třech variantách: kontrolní bez kontaminace, varianta As1 s kontaminací As 20 mg/kg a varianta As2 s kontaminací 100 mg/kg. Oba druhy zeleniny byly sklizeny v konzumní zralosti. Výsledky první hypotézu zcela nepotvrdily. V případě ředkvičky i salátu došlo ve variantě As1 k nárůstu množství biomasy ve srovnání s kontrolou, výjimkou byl pouze kořen ředkvičky. Ke statisticky významné změně došlo pouze u kořene salátu a bulvy ředkvičky. V případě bulvy došlo k nárůstu množství suché biomasy dokonce o 103 %. Ve variantě As2 však výnos biomasy výrazně poklesl oproti kontrole. Statisticky významné byly ve srovnání s kontrolou všechny změny, výjimku tvořil kořen ředkvičky a bulva ředkvičky. Druhý předpoklad o kumulaci As v pěstované produkci byl potvrzen. Arsen byl u obou rostlin kumulován zejména v kořenech, ale byl translokován také do bulvy a v nejmenším množství do nadzemních částí. Translokační faktor bulvy dosáhl hodnoty 0,18 (As1), respektive 0,09 (As2), listů ředkvičky 0,02 (As2) a listů salátu 0,16 (As1) a 0,06 (As2). Ke změně obsahu vybraných živin v pěstované produkci došlo. Procentuální nárůst podílu N i S byl pozorován ve všech konzumních částech obou plodin, nejvýraznější nárůst podílu N byl zaznamenán v listu ředkvičky mezi kontrolou a variantou As2, konkrétně o 3,68 %. Množství kyseliny askorbové v rostlinách značně kolísalo. V bulvě ředkvičky byl ve variantě As1 zaznamenán pokles o 3 % oproti kontrole, ve variantě As2 o 80 %. V kontrole bylo obsaženo 44,7 mg/kg kyseliny askorbové, ve variantě As2 8,9 mg/kg. V listu ředkvičky byl naměřen nárůst o 50 % (As1), respektive pokles o 4 % (As2) ve srovnání s kontrolou. Trend v listech salátu byl odlišný, nižší kontaminace způsobila pokles askorbové kyseliny o 14 %, zatímco vyšší nárůst o 103 %. Vývoj obsahu nitrátů v jednotlivých částech potvrdil jejich kumulaci v nadzemních částech. Vyšší kontaminace půdy způsobila u listů ředkvičky nárůst množství nitrátů o 143 % (konkrétně 1164 mg/kg) a u listů salátu o 154 % (konkrétně 1461 mg/kg) ve srovnání s kontrolou. V případě bulvy ředkvičky se jednalo o drobné výkyvy (nárůst o 17 % ve variantě As1 a pokles o 14 % ve srovnání s kontrolou). Na základě výsledků lze říci, že kontaminace půdy As obecně způsobila pokles kvality pěstované zeleniny, zejména vyšší kontaminace půdy negativně ovlivnila růst rostlin a jejich nutriční hodnoty.

Abstract:

The bachelor thesis is focused on impact of arsenic on selected nutritional values of grown vegetables. The aim of this thesis was evaluation the As influence on nutritional values onto selected crops. Three hypotheses were defined: 1) Soil contamination causes yield reduction of the harvested crops; 2) Soil contamination increases amount of toxic As in harvested vegetables; 3) Soil contamination affects levels of selected nutrients, increases nitrates levels and decreases ascorbic acid amount in both grown crops. Two species of vegetables were selected, lettuce (Latuca sativa L., variety ADINAL) and radish (Raphanus sativus L., variety VIOLA). In the pot experiment plants were grown in three variants: control without contamination, variation As1 with As contamination 20 mg/kg and variation As2 with As contamination 100 mg/kg. Both vegetables were harvested in consuming ripeness. Results did not confirm the first hypothesis. Lower contamination (As1) caused biomass increase, both in radish and lettuce, compared to control variant. The only exception was radish root. Statistically significant change was noticed in two cases – lettuce root and radish tuber. The amount of tuber biomass increased by 103 %. The amount of biomass rapidly decreased in As2 variant compared to control variant. All changes were statistically significant compared to control, except radish root and tuber. The second hypothesis connected to As accumulation in vegetables was confirmed. Arsenic was accumulated both in radish and lettuce especially in roots, however As was translocated into tuber and in least amount to leaves. Translocation factor reached 0.18 (As1) in tuber, respectively 0.09 (As2). Values of translocation factor counted for leaves reached 0.02 for raddish (As2), 0.16 (As1) and 0.06 (As2) for lettuce. The change of selected nutrients was noticed. Percentage increase was registered both in contents of N and S in all edible parts of both crops. The greatest increase of N in biomass was measured in radish leaves between control and As2 variety, exactly by 3.68 %. The content of ascorbic acid considerably fluctuated. In tuber (As1) was measured decrease by 3 % compared to control variant, in variant As2 was noticed 80 % decrease. The control variant contained 44.7 mg/kg ascorbic acid, variant As 2 contained 8,9 mg/kg. In radish leaves was registered 50 % increase (As1) and 4 % decrease (As2) compared to control variant. In lettuce leaves there was noticed a different trend, lower contamination caused decrease by 14 %, however in higher contamination (As2) there was measured an increase by 103 %. The development of nitrates accumulation confirmed their accumulation in aboveground biomass. Higher soil contamination caused increase by 143 % (exactly 1164 mg/kg) in radish leaves, and increase by 154 % (exactly 1461 mg/kg) in lettuce leaves compared to control. In case of tuber there were noticed just little deflections (increase by 17 % in As1 and decrease by 14 % in As2). Based on the results is noticeable, that soil contamination generally causes quality decrease of grown vegetables, especially higher As contamination negatively affected plant growth and their nutritional values.

Keywords

arsen, kvalita zeleniny, kyselina askorbová, nitráty

Keywords

arsenic, vegetables quality, ascorbic acid, nitrates

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2022

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Daniela Pavlíková, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food and Nutrition