Preliminary evaluation of the influence of soil fertilization and foliar nutrition with iodine on the efficiency of iodine biofortification and chemical composition of lettuce

• Autorzy: Smolen S. , Rozek R. , Ledwozyw-Smolen I. , Strzetelski P.

Warianty tytułu

PL

Wstępna ocena wpływu nawożenia i odżywiania dolistnego jodem na efektywność biofortyfikacji sałaty w jod oraz jej skład chemiczny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

According to the World Health Organization, consumption of table salt (being a major carrier of iodine in human diet) should be reduced of 50%. Vegetables biofortified with iodine can become an alternative source of this element for humans. Agronomic recommendations with reference to biofortification have to be developed, including the evaluation of side-effects associated with iodine application to plants. Iodine is not an essential element for plants and hence its effect on crops has not yet been diagnosed. The aim of the study has been to assess the influence of soil fertilization with KI and foliar application of KIO3 on the success of iodine biofortification as well as the mineral composition of lettuce. Lettuce cv. Melodion F1 was cultivated in a field experiment in 2008-2009. Combinations with different soil fertilization and foliar nutrition with iodine were distinguished in the research including: control (without iodine application), three combinations with presowing soil fertilization of iodine (in the form of KI) in doses of 0.5, 1.0 and 2.0 kg I ha–1 as well three combinations with four applications of foliar nutrition with iodine solution (as KIO3) in the concentration of: 0.0005%, 0.005% and 0.05% after using 1000 dm3 of working solution per 1 ha so that the following amounts of iodine were applied: 0.02, 0.2 and 2.0 kg I ha–1, respectively. In lettuce heads, the iodine content as well as the content of: P, K, Mg, Ca, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Al, Cd and Pb were determined using the ICP-OES technique, while N-total was assayed by Kjeldahl method. In comparison to the control, only foliar nutrition with 0.05% solution of iodine significantly improved accumulation of this element in lettuce. At the same time, a lower level of nitrogen nutrition was observed in plants from this combination. A significant increase in the N-total content was found only in lettuce plants fed with 2.0 kg I ha–1 dose of KI. In reference to the control, both foliar and soil application of iodine contributed to a higher content of K, Mg, Ca, Mn and Cd as well as a decreased level of P, Cu and Zn in lettuce. Doses, forms and application methods of iodine were found to have produced diverse effects on the content of S, Na, B, Fe, Mo, Al and Pb in lettuce plants.

PL

Zgodnie z zaleceniem WHO spożycie soli kuchennej (głównego nośnika jodu w diecie) musi zostać ograniczone o 50%. Warzywa biofortyfikowane w jod mogą stać się głównym źródłem jodu dla człowieka. Zalecenia agrotechniczne dotyczące sposobów biofortyfikacji muszą być opracowane na postawie badań określających uboczne oddziaływanie jodu na rośliny. Wynika to z tego, że jod nie jest składnikiem pokarmowym roślin, a jego oddziaływanie na rośliny nie zostało dostatecznie zdiagnozowane. Celem badań było określenie wpływu doglebowego nawożenia jodem (w formie KI) i odżywiania dolistnego tym pierwiastkiem (w formie KIO3) na efektywność biofortyfikacji w jod oraz na zawartość składników pokarmowych i balastowych w sałacie. Sałatę odm. Melodion F1 uprawiano w doświadczeniu polowym w latach 2008-2009. W badaniach uwzględniono kombinacje ze zróżnicowanym nawożeniem doglebowym i odżywianiem dolistnym jodem. Wyróżniono kontrolę (nienawożoną i nieodżywianą dolistnie jodem), kombinacje z przedsiewnym nawożeniem doglebowym jodem w dawkach 0,5, 1,0 i 2,0 kg I ha–1 oraz 4-krotne dolistne odżywianie roślin jodem w stężeniach 0,0005%, 0,005% i 0,05% – sumarycznie po zastosowaniu 1000 dm3 cieczy roboczej na 1 ha zaaplikowano roślinom odpowiednio 0,02, 0,2 i 2,0 kg I ha–1. W główkach sałaty oznaczono: zawartość jodu oraz P, K, Mg, Ca, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Al, Cd i Pb techniką ICP-OES oraz zawartość azotu metodą Kiejdahla. W porównaniu z kontrolą, jedynie odżywianie dolistne jodem w stężeniu 0,05% wpłynęło na statystycznie istotne zwiększenie zawartości tego pierwiastka w sałacie. Jednocześnie stwierdzono pogorszenie stopnia odżywienia roślin w azot w tej kombinacji. Istotny wzrost zawartości azotu w sałacie uzyskano wyłącznie w wyniku nawożenia jodem w dawce 2,0 kg I ha–1. W odniesieniu do obiektu kontrolnego, zarówno dolistna, jak i doglebowa aplikacja jodu wpłynęła na zwiększenie zawartości K, Mg, Ca, Mn i Cd oraz na zmniejszenie zawartości P, Cu i Zn w sałacie. Stwierdzono zróżnicowane oddziaływanie dawki, formy i sposobu aplikacji jodu na zawartość S, Na, B, Fe, Mo, Al i Pb w sałacie.

Słowa kluczowe

EN

soil fertilization; foliar nutrition; iodine; iodine biofortification; chemical composition; lettuce

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 4
• Opis fizyczny: p.613-622,ref.

Twórcy

autor

Smolen S.

• Chair of Soil Cultivation and Fertilization of Horticultural Plants, University of Agriculture in Krakow, Al.29 Listopada 54, 31-425 Krakow, Poland

autor

Rozek R.

autor

Ledwozyw-Smolen I.

autor

Strzetelski P.

Bibliografia

• Altinok S., Sozudogru-Ok S., Halilova H. 2003. Effect of iodine treatments on forage yields of alfalfa. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 1-2: 55-64.
• Blasco B., Rios J.J., Cervilla L.M., Sanchez-Rodrigez E., Ruiz J.M., Romero L. 2008 Iodine biofortification and antioxidant capacity of lettuce: potential benefits for cultivation and human health. Ann. Appl. Biol., 152: 289-299.
• Campos-Bowers M.H., Wittenmyer B.F. 2007. Biofortification in China: policy and practice. Health Res. Policy Sys., 5: 10.
• Dai J.-L., Zhu Y.-G., Zhang M., Huang Y.-Z. 2004. Selecting iodine-enriched vegetables and the residual effect of iodate application to soil. Biol. Trace Elem. Res., 201: 265-276.
• Gorlach E., Curyło T., Gambuś F., Grzywnowicz I., Jasiewicz C., Kopeć M., Mazur B., Olkuśnik S., Rogóż A., Wiśniowska-Kielian B. 1999. Przewodnik do ćwiczeń z chemii rolnej [A guidebook to classes in agricultural chemistry]. Wyd. AR w Krakowie. (in Polish)
• Kabata-Pendias A., Mukherjee A.B. 2007. Trace elements from soil to human. Springer.
• Mackowiak C.L., Grossl P.R. 1999. Iodate and iodine effects on iodine uptake and partitioning in rice (Oryza sativa L.) grown in solution culture. Plant Soil, 212: 135-143.
• Muramatsu Y., Christoffers D., Ohmomo Y. 1983. Influence of chemical forms on iodine uptake by plant. J. Radiat. Res., 24: 326-338.
• Nestel P., Bouis H.E., Meenakshi J.V., Pfeiffer W. 2006. Biofortification of staple food crops. J. Nutr., 136: 1064-1067.
• Nowosielski O. 1988. The rules in development of fertilizing strategies in horticulture. Warsaw, PWRiL. (in Polish)
• Pasławski P., Migaszewski Z.M. 2006. The quality of element determinations in plant materials by instrumental methods. Part I. Pol. J. Environ. Stud., 15(2a): 154-164.
• Persson, J. A., Wennerholm M. 1999. A guide to mineralization with Kjeldahl method. Warsaw, Poland, Labconsult. (in Polish)
• PN-EN ISO 11732:2005 (U). Water quality. Determination of ammonium nitrogen. Method by flow analysis (CFA and FIA) and spectrometric detection. (in Polish)
• PN-EN ISO 13395:2001. Water quality - Determination of nitrite nitrogen and nitrate and the sum of both by flow analysis (CFA and FIA) and spectrometric detection. (in Polish)
• Smoleń S., Rożek S., Strzetelski P., Ledwożyw I. 2012. A preliminary evaluation of the influence of soil fertilization and foliar nutrition with iodine on the effectiveness of iodine biofortification and mineral composition of carrot. J. Elementol. (in print)
• Szybiński Z., Jarosz M., Hubalewska-Dydejczyk A., Stolarz-Skrzypek K., Kawecka-Jaszcz K., Traczyk I., Stoś K. 2010. Iodine-deficiency prophylaxis and the restriction of salt consumption — a 21st century challenge. Pol. J. Endocrinol., 61(1): 135-140.
• Weng H.-X., Yan A.-L., Hing C.-L., Xie L.-L., Qin Y.-C., Cheng C.Q. 2008. Uptake of different species of iodine by water spinach and its effect to growth. Biol. Trace Elem. Res., 124: 184-194.
• White P.J., Broadley M.R. 2005. Biofortifying crops with essential mineral elements. Trends Plant Sci., 10: 586-593.
• White P.J., Broadley M.R. 2009. Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets — iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytologist, 182(1): 49-84.
• WHO. 2006. Forum and Technical Meeting on Reducing Salt Intake in the Population. Paris, France.
• Zhu Y.-G., Huang Y.-Z., Hu Y., Liu Y.-X. 2003. Iodine uptake by spinach (Spinacia oleracea L.) plants grown in solution culture: effects of iodine species and solution concentrations. Environ. Int., 29: 33-37.