Preliminary evaluation of the influence of soil fertilization and foliar nutrition with iodine on the effectiveness of iodine biofortification and mineral composition of carrot

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

Warianty tytułu

PL

Wstępna ocena wpływu nawożenia i dokarmiania dolistnego jodem na efektywność biofortyfikacji marchwi w jod oraz jej skład mineralny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Vegetables enriched with iodine can become an alternative to iodized salt as a way of introducing this element to human diet. Iodine is not a nutritional element for plants. Its influence on biochemical and physiological processes occurring in plants, including mineral nutrition, has not yet been diagnosed. In the available literature, no information can be found on the comparison of iodine biofortification efficiency of carrot storage roots through soil fertilization and foliar nutrition. The aim of this study was to assess the influence of pre-sowing soil fertilization with iodine (in the form of KI) and foliar application of this element (as KIO3) on the biofortification effectiveness and mineral composition of carrot storage roots. Carrot cv. Kazan F1 was cultivated in a field experiment in 2008 and 2009. The experiment comprised different variants of soil and foliar application of iodine: control (without soil or foliar application of iodine), combinations with pre-sowing soil fertilization with iodine in the dose of 0.5, 1.0 and 2.0 kg I ha–1 as well as foliar nutrition with iodine in the concentration of: 0.0005%, 0.005% and 0.05% repeated four times. In total, using 1,000 dm3 of work solution per 1 ha, the following amounts of iodine were applied to plants in the latter variant: 0.02, 0.2 and 2.0 kg I ha–1, respectively. In carrot storage roots, iodine as well as P, K, Mg, Ca, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Al, Cd and Pb were analyzed with the ICP-OES technique, whereas nitrogen was determined with Kiejdahl’s method. In all the tested combinations, significant increase in iodine concentration in carrot was observed versus the control (2.1 mg I kg–1 d.w). Storage roots of carrot treated with the highest doses of iodine (through soil and foliar application) contained comparable amounts of this element: 10.2 and 8.6 mg I kg–1 d.w., respectively, which were also the highest quantities relative to the control and the other treatments. Soil fertilization in the dose of 1.0 and 2.0 kg I ha–1 as well as foliar nutrition with 0.0005%, and 0.05% solution of iodine contributed to an increased content of nitrogen in carrot roots. Soil and foliar application of iodine, in relation to the control, resulted in a higher content of Mg, Fe, Al and K as well as a lower S concentration in carrot, except K and S in the combination with soil fertilization of 0.5 kg I ha–1. Diversified influence of the iodine dose, form and application method was observed in reference to concentrations of: P, Ca, Na, B, Cu, Mn, Zn, Cd and Pb in carrot storage roots. Iodine treatments included in the research had no significant influence on the Mo content in carrot.

PL

Warzywa wzbogacane w jod mogą stać się alternatywną, do jodowania soli kuchennej, drogą wprowadzania jodu do diety człowieka. Jod nie jest składnikiem pokarmowym roślin. Jego oddziaływanie na procesy biochemiczne i fizjologiczne roślin, w tym na funkcjonowanie gospodarki mineralnej, nie zostało zdiagnozowane. W dostępnej literaturze brak jest informacji na temat porównania efektywności biofortyfikacji korzeni spichrzowych marchwi w jod poprzez nawożenie doglebowe i dolistną aplikację tego pierwiastka. Celem badań było określenie wpływu doglebowego przedsiewnego nawożenia jodem (w formie KI) i dolistnej aplikacji tego pierwiastka (w formie KIO3) na efektywność biofortyfikacji w jod oraz skład mineralny korzeni spichrzowych marchwi. Marchew odmiany Kazan F1 uprawiano w latach 2008-2009 w doświadczeniu polowym. W badaniach uwzględniono kombinacje ze zróżnicowanym nawożeniem doglebowym i dokarmianiem dolistnym jodem. Wyróżniono kontrolę (nienawożoną i niedokarmianą 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 dokarmianie roślin jodem w stężeniach 0,0005%, 0,005% i 0,05% – sumarycznie po zastosowaniu 1000 dm3 cieczy roboczej ha–1 zaaplikowano roślinom odpowiednio: 0,02, 0,2 i 2,0 kg I ha–1. W korzeniach spichrzowych marchwi oznaczono: zawartość jodu oraz P, K, Mg, Ca, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Al, Cd i Pb techniką ICP-OES, a także zawartość azotu metodą Kiejdahla. We wszystkich badanych kombinacjach stwierdzono istotne zwiększenie zawartości jodu w marchwi w porównaniu z kontrolą (2,1 mg I kg–1 s.m.). Korzenie marchwi traktowanej najwyższymi dawkami jodu (doglebowo i dolistnie) zawierały porównywalną, najwyższą zawartość jodu – odpowiednio 10,2 i 8,6 mg I kg–1 s.m. W odniesieniu do kontroli nawożenie doglebowe w dawkach 1 i 2 kg I ha–1 oraz dokarmianie dolistne 0,0005%, i 0,05% wpłynęło na zwiększenie zawartości azotu w marchwi. Dolistna i doglebowa aplikacja jodu, w porównaniu z kontrolą, wpłynęła na zwiększenie zawartości Mg, Fe i Al, a także K oraz obniżenie zawartości S w marchwi – oprócz K i S w kombinacji z nawożeniem 0,5 kg I ha–1. Stwierdzono zróżnicowane oddziaływanie dawki, formy i sposobu aplikacji jodu na zawartość P, Ca, Na, B, Cu, Mn, Zn, Cd i Pb w marchwi. Zastosowane zabiegi aplikacji jodu nie miały wpływu na zawartość Mo w marchwi.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.103-113,fig.,ref.

Twórcy

autor

Smolen S.

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

autor

Rozek S.

autor

Strzetelski P.

autor

Ledwozyw-Smolen I.

Bibliografia

• Altmok S., Sozudogru-Ok S., Halilova H. 2003. Effect of iodine treatments on forage yields of alfalfa. Com. Soil Sci. Plant Anal., 34(1-2): 55-64.
• Bai G., Nakahara T., Murase H., Ueno D., Akao S., Someya T., Inoue K. 2007. Marking by introducing iodine into lettuce grown in hydroponics to certify the provenance. J. Sci. High Techno. Agricul., 19(3): 137-140.
• Blasco B., Rios J.J., Cervilla L.M., Sanchez-Rodriguez E., Ruiz J.M., Romero L. 2008. Iodine biofortification and antioxidant capacity of lettuce: potential benefits for cultivation and human heath. Ann. Appl. Biol., 152: 289-299.
• Dai J-L., Zhang M., Zhu Y-G. 2004. Adsorption and desorption of iodine by various Chinese soils. I. Iodate. Environ. Intern., 30(4): 525-530.
• Gonda K., Yamaguchi H., Maruo T., Shinohara Y. 2007. Effects of iodine on growth and iodine absorption of hydroponically grown tomato and spinach. Hort. Res. Japan., 6(2): 223-227.
• 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 agricultural chemistry classes]. Wyd. AR w Krakowie. (in Polish).
• Hong C.-L., Weng H.-X., Yan A-L. 2009. The fate of exogenous iodine in pot soil cultivated with vegetables. Environ. Geochem. Health, 31(1): 99-108.
• Kabata-Pendias A., Mukherjee A.B. 2007. Trace elements from soil to human. Springer.
• Muramatsu Y., Yoshida S., Uchida S. 1996. Iodine desorption from rice paddy soil. Water, Air Soil Poll., 86: 359-371.
• Nowosielski O. 1988. The rules in development of fertilizing strategies in horticulture. PWRiL. Warsaw, Poland. (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.L., Wennerholm M. 1999. The guide of the mineralization of Kjeldahl method. Labconsult. Warsaw, Poland. (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)
• Smith L.C., Morton J.D., Catto W.D. 1999. The effects of fertiliser iodine application on herbage iodine concentration and animal blood levels. New Zealand J. Agric. Res., 2: 433-440.
• Smoleń S. 2009. Wpływ nawożenia jodem i azotem na skład mineralny marchwi [Effect of iodine and nitrogen fertilisation on the mineral composition of carrot]. Ochr. Środ. Zas. Nat., 40: 270-277. (in Polish)
• Smoleń S., Ledwożyw I., Strzetelski P., Sady W., Rożek S. 2009. Wpływ nawożenia jodem i azotem na efektywność biofortyfikacji w jod oraz na jakość biologiczną marchwi [Effect of iodine and nitrogen fertilisation on the effectiveness of iodine biofortification and biological quality of carrot]. Ochr. Środ. Zas. Nat., 40: 313-320. (in Polish)
• Smoleń S., Sady W., Rożek S., Ledwożyw I., Strzetelski S. 2010. Preliminary evaluation of the influence of iodine and nitrogen fertilization on the effectiveness of iodine biofortification and mineral composition of carrot storage roots. J. Elementol. (in print).
• Strzetelski P., Smoleń S., Rożek S., Sady W. 2010. The effect of differentiated fertilization and foliar application of iodine on yielding and antioxidant properties in radish (Raphanus sativus L.) plants. Ecol. Chem. Engin. 17. (in print)
• Weng H.-X., Hong C.-L., Yan A.-L., Pan L.-H., Qin Y.-C., Bao L.-T., Xie L.-Li. 2008. Mechanism of iodine uptake by cabbage: effects of iodine species and where it is stored. Biol. Trace Elem. Res., 125(1): 59-71.
• White P.J., Broadley M.R. 2005. Biofortifying crops with essential mineral elements. Trends Plant Sci., 10(12): 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.
• Whitehead D.C. 1984. The distribution and transformation of iodine in the environment. Environ. Inter., 10: 321-339.
• Winger R.J., KÖnig J., House D.A. 2008. Technological issues associated with iodine fortification of foods. Trends Food Sci. Tech., 19: 94-101.
• Yamaguchi N., Nakano M., Tanida H. 2005. Transformation of iodine species in soil under upland field and submerged paddy field conditions. SPring-8 Res Front 2005. http:// www.spring8.or.jp/pdf/en/res_fro/05/112-113.pdf.
• Yang X-E., Chen W-R., Feng Y. 2007. Improving human micronutrient nutrition through biofortification in the soil-plant system: China as a case study. Environ. Geochem. Health, 29(5): 413-428
• Zhao F.-J., McGrath S.P. 2009. Biofortification and phytoremediation. Curr. Opin. Plant Biol., 12: 373-380.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu