utjecaj kalcizacije na koncentraciju hranjiva u listu te antocijana u...

Utjecaj kalcizacije na koncentraciju hranjiva u listu te antocijana u plodu trešnje

Section 9 . Pomology 421


Sanja BIŠKUP

Petrokemija d.d. Kutina, Aleja Vukovar 4, 44320 Kutina, Hrvatska, (e-mail: [email protected])

Sažetak

Antocijani su vodotopljivi pigmenti odgovorni za boje plodova u rasponu od svijetlo ružičaste, crvene ljubičaste do tamno plave. Na sintezu antocijana utječu brojni čimbenici među kojima su genetski, ekološki, ali i agrotehnički poput gnojidbe. Cilj istraživanja bio je utvrditi utjecaj mineralne gnojidbe u tlo, folijarne prihrane kalcijem te kalcizacije na status hranjiva u listu i koncentraciju ukupnih antocijana u plodu trešnje. Dobiveni rezultati hranjiva u listu trešnje pokazuju signifikantne razlike u koncentracijama uslijed gnojidbe i kalcizacije. Ustanovljeno je da postoje umjerene do jake korelacije između pojedinih hranjiva u listu i koncentracije antocijana u plodu trešnje.

Ključne riječi: antocijani, trešnja, mineralna gnojidba, kalcizacija

The influence of liming on nutrients concentration in leaf and anthocyanins concentration in fruit sweat cherry

Abstract

Anthocyanins are water soluble pigments responsible for the colors of fruit ranging from light pink, red to purple and dark blue. The anthocyanins synthesis is affected by many factors including genetic, environmental, and soil management such as fertilization. The aim of this study was to determine the influence of mineral fertilizing, calcium foliar treatment, and liming on the status of leaf nutrients and concentration of total anthocyanins in the fruit cherry. The obtained results of nutrients in cherry leaf showed significant differences in concentrations due to fertilization and liming. It was found that there are moderate to strong correlations between certain nutrients in the leaf and the concentration of anthocyanins in the fruit cherries.

Key words: anthocyanins, sweat cherry, mineral fertilizing, liming

Uvod

Trešnja kao voćna vrsta dobiva sve veću značajnost u svijetu uslijed svojih hranjivih i dijetetsko profilaktičkih vrijednosti. Funkcije antocijana su brojne; privlačenje bojom, rasprostiranje sjemena, zaštita biljnog tkiva od fotoinhibicije prouzročene visokom razinom vidljive svjetlosti (Smillie i Hetherington 1999) i oksidativnim oštećenjem (Neil i Gould, 2003). Na biosintezu antocijana utječu mnogi okolišni čimbenici poput svjetla i temperature, ali i drugi poput primjene određenih hranjiva. Sadržaj flavonida povisuje se s opadanjem dušika i fosfora u biljci. Manipulacijom ovih hranjiva može se kontrolirati željena razina komponenti i kontrolirati kvaliteta ploda (Lillo i sur. 2008). Cilj istraživanja bio je utvrditi utjecaj kalcizacije i folijarne prihrane na status hranjiva u listu i koncentraciju antocijana u plodu.

Proceedings . 51st Croatian and 11th International Symposium on Agriculture. Opatija. Croatia (421-426)

IZVORNI ZNANSTVENI RAD

Sanja BIŠKUP

51st Croatian and 11th International Symposium on Agriculture 422

Materijal i metode

Poljsko istraživanje provedeno je u sjeverno istočnoj regiji Hrvatske tijekom tri godine (2009.-2011.). Istraživanje u voćnjaku trešnje, sorta Adriana na podlozi Gizela 5, postavljeno je po shemi slučajnog bloknog rasporeda s četiri ponavljanja. Pokus je izveden u šest varijanti gnojidbe kao kombinacija dvije vrste kalcizacije (K1= 0 t/ha i K2= 4 t Fertdolomita/ha) i tri varijante folijarne prihrane Fertinom Ca (bez prihrane, 1 % otopina Fertine Ca, 2 % otopina Fertine Ca). Varijante gnojidbe su: K1 bez folijarne prihrane (0 %), K1 +1 % Fertina Ca, K1 + 2 % Fertina Ca, K2 bez folijarne prihrane (0 %), K2 +1 % Fertina Ca, K2 + 2 % Fertina Ca. K1predstavlja kontrolnu varijantu bez kalcizacije (samo NPK): 400 kg/ha NPK 7-20-30 + 200 kg/ha UREA i K2 je varijanta s 4 t Fertdolomita /ha. Fertdolomit je dolomit obogaćen s NPK 3-2.5-3). U varijanti bez kalcizacije obavljena je preliminarno standardna gnojidba s 400 kg/ha NPK 7-20-30 u jesen 2008.g i prihrana u proljeće 2009. g odnosno 1. godine istraživanja s 200 kg/ha Uree. Tijekom rasta ploda obavljena su četiri prskanja s kalcijevim tekućim gnojivom – Fertinom Ca (otopina kalcij nitrata s 8 % N i 12 % CaO) u tri varijante, kontrola (bez prskanja Fertinom Ca), prskanje s 1 % otopinom i prskanje s 2 % otopinom Fertine Ca. Prskanje plodova i listova obavljeno je u 2., 3., 4., i 5. tjednu nakon početka cvatnje, a uzorkovanje listova tjedan dana nakon svakog tretiranja, odnosno 3., 4.,5., 6. tjedna nakon početka cvatnje. Prosječan uzorak biljnog materijala po varijanti formiran je od 100 zdravih, potpuno razvijenih i neoštećenih listova uzetih sa sredine izbojka. Uzorkovanje ploda obavljeno je u tehnološkoj zriobi. Preliminarnom analizom tla iz 2008. godine utvrđena je kiselu reakciju (pH 4,8-5,08). Analiza uzoraka lista obuhvaća: ukupni dušik (N) po Kjeldahlu (AOAC, 1995), fosfor (P) spektrofotometrijski (AOAC, 1995), kalij (K), plamenom fotometrijom (AOAC, 1995), kalcij (Ca), magnezij (Mg), mangan (Mn), željezo (Fe), cink (Zn), bakar (Cu) – atomskom apsorpcijskom spektrofotometrijom (AOAC, 1995). Analiza antocijana rađena je bisulfitnom metodom izbjeljivanja (Riberéau- Gayon i Stonestreet,1965), spektrofotometrijsko određivanje apsorbancije pri 520 nm. Statističke analize. Na osnovi koncentracija hranjiva lista zadnjeg uzorkovanja i koncentracije antocijana u plodu uzorkovanim u tehnološkoj zriobi izračunata je korelacija.Prethodna uzorkovanja lista poslužila su za izradu dinamike hraniva. Statistička analiza podataka provedena je primjenom statističkog programskog paketa SAS (SAS Institute Inc., 2007), i to modula GLM za definiranje hranjiva i antocijana u plodu, hranjiva u tlu i listu te modula CORR za istraživanje korelacijskih veza.

Rezultati i rasprava

Koncentracije dušika u listu su u granicama normalne opskrbljenosti prema navodima Kalra (1998), a razlikuju se unutar varijanata kalcizacije i prema godinama (tablica 1). Najviša vrijednost dušika u listu (3,9%), utvrđena je tijekom druge godine istraživanja, a najmanje tijekom prve (3,4%). Prema istraživanju Olsena (1997) i Olsena i sur. (2001) u gnojidbi lijeske maksimalne količine dušika u listu uočavaju se tijekom druge sezone od proljetne primjene dušičnih gnojiva. Jesenska prihrana dušikom putem kalcizacije (Fertdolomit – NPK 3-2,5-3) postigla je viši sadržaj dušika (3,73 %) u odnosu na proljetnu (3,66 %) prihranu trešnje bez kalcizacije. Fosfor u listu nije pokazao značajne razlike vezano za kalcizaciju i folijarnu gnojidbu. Uočene su samo razlike među godinama istraživanja pri čemu je uočena najviša koncentracija od 0,271% u drugoj godini istraživanja (tablica 1). Najviša koncentracija kalcija u listu utvrđena je tijekom 2009. godine. Prema Faustu (1989) za aktivnosti rasta koštičavog voća potrebne su koncentracije 0,8-1 % kalcija u listu, dok za osiguranje dovoljnih koncentracija kalcija u plodu poželjno je da one budu bliže 2% kalcija u suhoj tvari lista. Koncentracije magnezija razlikovale su se u kalcizaciji i godinama istraživanja. Prema Reuter i sur. (1997) optimalne koncentracije magnezija u potpuno razvijenom listu trešnje kreću se od 0,3-0,8% u suhoj tvari. Najveći sadržaj magnezija (0,40 %) u listu postignut je u prvoj godini istraživanja, te u varijanti s kalcizacijom – K2 (0,37 %) tijekom tri godine istraživanja (2009-2011). Razlog tomu je i unos magnezija (640 kg/ha MgO) vapnenim materijalom dolomitom. Koncentracije kalija u listu tijekom trogodišnjeg istraživanja (2009.-2011.), više su u tretmanu bez kalcizacije – K1 (1,55 % K) u odnosu na gnojidbu s kalcizacijom – K2 (1,51 %) unatoč istoj količini primijenjenog kalija u tlu tijekom jeseni 2008. Kamparth i Foy (1971) navode da kalcizacija može smanjiti ili povećati usvajanje kalija u biljku ovisno o statusu kalija u tlu. Najviše vrijednosti mangana u listu (397 mg/kg) utvrđene su u varijanti bez kalcizacije tijekom druge godine istraživanja. Marschner (1989) ističe ukoliko je pH tla ispod 5,5 (a što je bio slučaj u ovom istraživanju); raste koncentracija izmjenjivih Mn 2+ iona u otopini tla jer je kemija mangana u tlu i otopini tla pokretana putem pH i redox-a (Marschner, 1988). Manjoj koncentraciji mangana u listu u kalciziranih stabala trešnje pogodovao je viši pH (5,18) u odnosu na stabla bez kalcizacije (pH 4,73). Kalcizacija i folijarna tretiranja nisu pokazala značajan utjecaj na koncentraciju bakra, željeza i cinka u listu (tablica 1).



Tablica 1. Koncentracije hranjiva u listu tijekom 2009. 2010. i 2011. godine

Izvor varijabilnosti Makrohranjiva u listu na suhu tvar, % Mikrohranjiva u listu na suhu tvar, mg/kg N P Ca Mg K Mn Cu Fe Zn Godina 2009. 3,39a 0,26a 1,18c 0,40a 1,54bc 198,70c 12,63c 135,42b 118,03a 2010. 3,91c 0,27c 0,85a 0,32c 1,59c 382,75a 15,17b 172,84a 43,65a 2011. 3,71b 0,24b 1,02b 0,38b 1,46a 226,24b 37,88a 98,82c 26,34c p <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 <0,0001 Kalcizacija K1 3,72 n.s. n.s. 0,36 1,55 290,83 n.s. n.s. n.s. K2 3,66 n.s. n.s. 0,37 1,51 247,63 p 0,033 0,013 0,0012 <0,0001 Koncentracija 0 % n.s. n.s. 0,98 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 1 % 1,01 2 % 1,03 p 0,0097 Kalcizacija x koncentracija K1 0 % n.s. n.s. 0,95a n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. K1 1 % 1,04ab K1 2 % 0,99ab K 2 0 % 0,97ab K 2 1 % 0,97ab K 2 2 % 1,06b p 0,011 Godina x kalcizacija 2009. K1 n.s. n.s. n.s. n.s. n.s. 203,5c n.s. n.s. n.s. 2009. K2 193,88c 2010. K1 397,45a 2010. K2 368,04a 2011. K1 271,50b 2011. K2 180,98c p 0,0002

Tablica 2. Koncentracija antocijana (mg/kg) u plodu trešnje tijekom 2009., 2010. i 2011. godine

Izvor varijabilnosti Godina Koncentracija Fertine Ca 2009. 158,54 0 % 172,13 2010. 246,06 1 % 180,65 2011. 116,36 2 % 168,10 Signifikantnost p<0,0001 p=0,043

Tablica 3. Korelacijski koeficijenti između antocijana u plodu (mg/kg) i hranjiva u listu za 2009., 2010. i 2011. godinu

Makro hranjiva u listu na suhu tvar, % Mikro hranjiva u listu na suhu tvar, mg/kg N P K Ca Mg Mn Fe Zn Cu Antocijani u plodu

0,679 -0,102 0,197 -0,407 -0,446 0,498 0,842 -0,164 -0,485

<0,0001 0,392 0,095 0,0004 <0,001 <0,0001 <0,0001 0,169 <0,00012 Najviše koncentracije antocijana uočene su tijekom druge godine istraživanja (246,06 mg/kg) te stabala prskanih sa 1 % otopinom Fertine Ca (180,65 mg/kg) tijekom sve tri godine istraživanja. (tablica 2). U tablici 3 vidljivi su korelacijski odnosi između koncentracija antocijana u plodu i elemenata u listu pri čemu postoji vrlo jaka pozitivna korelacija (r= 0,8412) između antocijana u plodu i koncentracije željeza u listu (slika 1), jaka pozitivna korelacija između antocijana u plodu te koncentracije dušika u listu (slika 2) te srednja jaka pozitivna korelacija između koncentracije antocijana u plodu i koncentracije mangana (0,498) u listu.

Sanja BIŠKUP


Slika 1. Korelacija između koncentracije antocijana u plodu (mg/kg) i koncentracije željeza u listu (mg/kg Fe u suhoj tvari) za 2009., 2010. i 2011. godinu.

Slika 2. Korelacija između koncentracije antocijana u plodu (mg/kg) i koncentracije dušika u listu (% N u suhoj tvari) za 2009., 2010. i 2011. godinu.



Koncentracija antocijana u plodu pokazuje srednju negativnu korelaciju (r= -0,407) s koncentracijom kalcija (slika 3), mangana (r=-0,498) i bakra (r= -0,485) u listu. Izražajnost boja antocijana u plodovima razlikuje se od crvene do plave ovisno o pH, međupovezivanja, interakcije sa metalnim ionima (Al 3+, Fe 3+, Mg 2+) i fenolnim kopigmentima (Pina i sur., 2012; Yosida i sur., 2012).

Slika 3. Korelacija između koncentracije antocijana u plodu (mg/kg) i koncentracije kalcija u listu (% Ca u suhoj tvari) za 2009., 2010. i 2011. godinu.

Zaključci

Tijekom trogodišnjeg istraživanja kalcizacija sa Fertdolomitom (K2) izravno je utjecala na snižavanje koncentracije mangana, dušika i kalija te povišenje koncentracije magnezija u listu. Folijarna prihrana kalcijem - Fertinom Ca tijekom 2009., 2010. i 2011. godine, povećala je sadržaj kalcija u listu. Uspoređujući koncentracije hranjiva u listu i antocijana u plodu vidljiva je vrlo jaka pozitivna korelacija antocijana sa željezom i dušikom, srednje jaka pozitivna s manganom te srednje negativna s kalcijem, magnezijem i bakrom u listu.

Literatura

Faust M. (1989). Physiology of temperate zone fruit tree. John Willey & Sons, New York Kalra P.Y. (1989). Handbook of Reference Methods for Plant Analysis. CRC Press Taylor & Francis

Group. Kamparth E. J. and Foy C. D. (1971). Limae fertilizer plantinteraction in acid soils. Fertilizer

technology&Use.2sd Edition, Soil Sci. Soc. Amer., Madison, Wisc., USA. 105-151 Lillo C., Unni S. L. , Peter Ruoff (2008). Nutrient depletion as a key factor for manipulating gene

expression and product formation in different branches of the flavonoid pathway. Plant, Cell and Environment (31) : 587–601

Marschner H. (1995). Mineral nutrition of higer plants, 2nd edn. London: Academic Press Neil S. O., Gould K. S.(2003). Anthocyanins in leaves, light attenuators or antioxidants?. Funct. Plant

Biol. ( 30): 865–873

Sanja BIŠKUP


Olsen J. (1997). Nitrogen management in Oregon hazelnut. Acta Hort. (445):263–268 Olsen, J.( 2001). Nutrient management guide—Hazelnut. Ore. State Univ., Ext. Serv. Bul. EM 8786. 1

Dec. 2008. <http://extension.oregonstate.edu/catalog/pdf/em/em8786-e.pdf>. Pina F., Melo M. J., Laia C. A. T., Parola A. J. and Lima J. C. (2012). Chem. Soc. Rev. (41): 869-908 Reuter D. J. , Robinson J. B. (1997).Plant analysis. An interpretation manual. Second edition Smillie R. M. and Hetherington S. E. (1999). Photoabantment by anthocyanin shilds photosynthetic

systems from light stress. Photosynthetica (36): 451-463 Yoshida K., Mori M. and Kondo T. (2009). Blue flower color development by anthocyanins: from

chemical structure to cell physiology. Nat. Prod. Rep. (26): 857-964

sa2016_p0902

utjecaj kalcizacije na koncentraciju hranjiva u listu te antocijana u...

Documents