Preliminary evaluation of the influence of iodine and nitrogen fertilization on the effectiveness of iodine biofortification and mineral composition of carrot storage roots

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

Warianty tytułu

PL

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

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Biofortification of vegetables with iodine can become an alternative method to salt iodization of introducing this element to human diet. Iodine is not an essential nutrient for plants and its effect on plant growth and development has not yet been sufficiently examined. The aim of the study was to assess the influence of soil fertilization with iodine (in the form of I– and IO3 –) and nitrogen (applied as NO3 – and NH4 +) on the effectiveness of iodine biofortification as well as mineral composition of carrot storage roots. Carrot cv. Kazan F1 was cultivated in a field experiment in 2008 and 2009. Different soil fertilization treatments with iodine as well as nitrogen were tested, including: 1 – control without N and I fertilization; 2 – KI fertilization without N application; 3 – KIO3 fertilization without N application; 4 – KI + Ca(NO3)2 fertilization; 5 – KIO3 + Ca(NO3)2 fertilization, 6 – KI + + (NH4)2SO4 fertilization, 7 – KIO3 + (NH4)2SO4 fertilization. Iodine as KI and KIO3 was applied pre-sowing in a dose of 2 kg I ha–1. Nitrogen fertilization in the form of Ca(NO3)2 and (NH4)2SO4 was performed pre-sowing and as top dressing with 100 kg N ha–1. In carrot storage roots, the iodine content as well as P, K, Mg, Ca, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Al, Cd and Pb concentration were determined by the ICP-OES technique, while nitrogen – using Kjeldahl method. Better results of iodine enrichment in carrot were obtained after introducing this element in the form of KI, especially together with ammonium sulphate. Application of the IO3 – form of iodine significantly improved nitrogen utilization from mineral fertilizers by carrot plants. In storage roots of carrots cultivated without N nutrition, iodine treatment (in both forms: KI and KIO3) contributed to a significant increase in P, K and Ca content as well as a reduction in Fe accumulation. However, it had no influence on the concentration of Mg, S, Cu, Mn, Zn, Mo, Al and Pb in carrot storage roots. Application of KIO3, in comparison to KI, resulted in a significant increase of the K, Fe and Zn content in carrot roots fertilized with Ca(NO3)2. In the case of (NH4)2SO4 as a nitrogen source, KIO3 contributed to significantly higher accumulation of P, K, Mg, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Al and Cd in carrot storage roots when compared to KI.

PL

Warzywa biofortyfikowane jodem mogą być alternatywnym, do jodowania soli, sposobem wprowadzenia tego pierwiastka do diety człowieka. Jod nie jest pierwiastkiem niezbędnym dla roślin. Jego oddziaływanie na rośliny nie zostało dostatecznie zdiagnozowane. Celem badań było określenie wpływu doglebowego nawożenia jodem (w formie I– i IO3 –) i azotem (w formie NO3 – i NH4 +) na efektywność biofortyfikacji jodem oraz na skład mineralny marchwi. Marchew odmiany Kazan F1 uprawiano w doświadczeniu polowym w latach 2008-2009. W badaniach zastosowano zróżnicowane doglebowe nawożenie jodem (I w formie I– lub IO3 –) i azotem (N w formie NO3 – lub NH4 +): 1 – kontrola bez nawożenia N i I, 2 – nawożenie KI bez nawożenia N, 3 – nawożenie KIO3 bez nawożenia N, 4 – nawożenie KI + Ca(NO3)2, 5 – nawożenie KIO3 + Ca(NO3)2, 6 – nawożenie KI + (NH4)2SO4, 7 – nawożenie KIO3 + (NH4)2SO4. Jod w formie KI i KIO3 aplikowano przedsiewnie w dawce 2 kg I ha–1, azot w formie Ca(NO3)2 i (NH4)2SO4 – w dawce po 100 kg N ha–1 przedsiewnie i pogłównie. W marchwi oznaczono: zawartość jodu oraz P, K, Mg, Ca, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Zn, Mo, Al, Cd i Pb technik¹ ICP-OES; zawartość azotu metodą Kiejdahla. Lepsze efekty wzbogacania marchwi w jod uzyskano po zastosowaniu jodu w formie KI, zwłaszcza gdy stosowano ten związek w połączeniu z siarczanem amonu. Zastosowanie jodu w formie IO3 – istotnie poprawiało efektywność wykorzystania azotu przez rośliny z zastosowanych nawozów mineralnych. W korzeniach spichrzowych roślin nienawożonych azotem zastosowanie jodu (w formie KI i KIO3) powodowało istotne zwiększenie zawartości P, K, Ca oraz zmniejszenie zawartości Fe; natomiast nie miało wpływu na zawartość Mg, S, Cu, Mn, Zn, Mo, Al i Pb. Zastosowanie KIO3, w porównaniu z KI, powodowało istotne zwiększenie zawartości K, Fe i Zn w marchwi nawożonej Ca(NO3)2. W przypadku nawożenia (NH4)2SO4 aplikacja KIO3, w porównaniu z KI, powodowa³a istotne zwiększenie zawartości P, K, Mg, S, Na, B, Cu, Fe, Mn, Al i Cd w marchwi.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Elementology
• Rocznik: 2011
• Tom: 16
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.275-285,ref.

Twórcy

autor

Smolen S.

• Department of Soil Cultivation and Fertilization of Horticultural Plants, University of Agriculture in Krakow

autor

Sady W.

autor

Rozek S.

autor

Ledwozyw-Smolen I.

autor

Strzetelski P.

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.
• Borst Pauwels G.W. F.H. 1961. Iodine as a micronutrient for plants. Plant Soil, 14: 665-671.
• Gorlach E., Curyło T., Gambuś F., Grzywnowicz I., Jasiewicz C., Kopeć M., Mazur B., Olkuśnik S., Rogoż A., Wiśniowska-Kielian B. 1999. Przewodnik do ćwiczeń z chemii rolnej [A guidebook to experimentation in agricultural chemistryj. Wyd. AR w Krakowie. (in Polish)
• Kabata-Pendias A., Mukherjee A.B. 2007. Trace elements from soil to human. Springer. Nowosielski O. 1988. The rules in development of fertilizing strategies in horticulture. PwRiL, Warsaw. (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 of the mineralization with Kjeldahl method. Warsaw, Poland, Labconsult. (in Polish).
• PN-EN ISO 11732:2005 (U). Water quality. Determination of ammonium nitrogen. Method involving 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).
• PR-EN 15111: R2-P5-F01 — 2006 (E). Artykuły żywnościowe — Oznaczanie pierwiastków śladowych — Oznaczanie zawartości jodu metodą ICP MS (spektrometria masowa z plazmą wzbudzoną indukcyjnie) [Food products — Determination of trac elements — Determination of iodine with the ICP MS method (mass spectrophotometry with inductively coupled plasma] . (in Polish)
• Smith G.S., Middleton K.R. 1982. Effect of sodium iodide on growth and chemical composition of lucerne and ryegrass Fert. Res., 3: 25-36.
• Smoleń S. 2009. Wpływ nawożenia jodem i azotem na skład mineralny marchwi [Effect of iodine and nitrogen fertilization on chemical composition of carrotj. Ochr. Środ. Zasob. Nat., 40: 270-277. (in Polish)
• Smoleń S., Ledwożyw I., Strzetelski P., Sady W., Rożek S. 2009a. Wpływ nawożenia jodem i azotem na efektywność biofortyfikacji w jod oraz na jakość biologiczną marchwi [Effect of iodine and nitrogen fertilization on effectiveness of biofortification with iodine and on the biological quality of carrot]. Ochr. Środ. Zasob. Nat., 40: 313-320. (in Polish)
• Smoleń S., Sady W., Strzetelski P., Rożek S., Ledwożyw I. 2009. Wpływ nawożenia jodem iazotem na wielkość i jakość plonu w marchwi [Effect of iodine and nitrogen fertilization on volume and quality of yield produced by carrot]. Ochr. Środ. Zasob. Nat., 40: 286-292. (in Polish)
• Strzetelski P. 2005. Występowanie i przemieszczanie jodu w systemie gleba-roślina [Presence and migration of iodine in the soil-plant system]. Post. Nauk Rol., 6: 85-100. (in Polish)
• Strzetelski P., SmoleŃ S., Rożek S., Sady W. 2010. The effect of diverse iodine fertilization on nitrate accumulation and content of selected compounds in radish plants (Raphanus sativus L.). Acta Scient. Pol. Hort. Cult., 9 (2): 65-73.
• White P.J., Broadley MR. 2005. Biofortifying crops with essential mineral elements. Trends Plant Sci., 10(12): 586-593.
• White P.J., Broadley MR. 2009. Biofortification of crops with seven mineral elements often lacking in human diets — iron, zinc, copper, calcium, magnesium, selenium and iodine. New Phytol., 182(1): 49-84.
• Winger R.J., Konig J., House D.A. 2008. Technological issues associated with iodine fortification of foods. Trends Food Sci. Tech., 19: 94-101.
• 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. Heath., 29(5): 413-28.
• Zhao F.-J., McGrath S.P. 2009. Biofortification and phytoremediation. Curr. Opin. Plant Biol., 12: 373-380.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu