Bioakumulacja azotanów i metali ciężkich

Przedstawienie jednolitego systemu uprawy, nawożenia i doboru gatunków w dostosowaniu do czynników glebowo-klimatycznych oraz reakcji fizjologicznej roślin, szczególnie warzyw, pozwalającej na uzyskanie plonu o niskiej zawartości azotanów, azotynów oraz metali ciężkich szkodliwych dla zdrowia konsumentów. Celem kursu jest zapoznanie studentów z najnowszymi osiągnięciami agroekologii w odniesieniu do produkcji warzyw i owoców o najwyższej wartości biologicznej i konsumpcyjnej ze szczególnym uwzględnieniem możliwości efektywnego obniżenia bioakumulacji azotanów oraz metali ciężkich, zwłaszcza kadmu i ołowiu. Efektem kształcenia jest rozumienie wpływu nadmiaru azotanów i metali ciężkich na podstawowe procesy fizjologiczne w roślinach (pobieranie wody, fotosynteza, oddychanie) oraz podejmowanie umiejętnych decyzji w zakresie możliwości ograniczania szkodliwych substancji w plonie roślin ogrodniczych.

Wykłady:

-Toksyczność azotanów i azotynów dla zdrowia różnych grup konsumentów, normy dopuszczające maksymalną zawartość tych związków w produktach żywnościowych, w tym w warzywach świeżych, obowiązujące w Polsce i w innych krajach.

-Czynniki genetyczne, glebowe, nawożeniowe (szczególnie nawożenie azotem) oraz klimatyczne mające wpływ na pobieranie azotanów przez rośliny.

-Mechanizm pobierania, dystrybucji i metabolizm azotanów w roślinie, ze szczególnym uwzględnieniem metabolizmu węgla (fotosynteza, odddychanie) oraz jego wpływu na syntezę organicznych związków azotowych u roślin.

-Normy dopuszczające maksymalną zawartość metali ciężkich w produktach żywnościowych obowiązujące w Polsce i innych krajach. Negatywny wpływ metali ciężkich na organizmy roślinne i zdrowie konsumenta.

-Markery określające tolerancję i jej brak u roślin na podwyższoną zawartość metali ciężkich. Czynniki genetyczne, glebowe i nawożeniowe mające istotny wpływ na bioakumulację metali ciężkich, a zwłaszcza kadmu i ołowiu przez rośliny.

-Podstawy prognozowania plonów, szczególnie warzyw z obniżoną zawartością metali ciężkich, a zwłaszcza kadmu i ołowiu.

Ćwiczenia:

-Oznaczanie zawartości azotanów w różnych częściach użytkowych wybranych przez studentów warzyw i owoców metodą potencjometryczną (z wykorzystaniem jonometru Unicam).

-Zmiany aktywności reduktazy azotanowej w liściach wybranych warzyw liściowych w zależności od czynników wewnętrznych oraz zewnętrznych na tle poziomu NO3- w analizowanych częściach roślin – analiza spektrofotometryczna

-Wykazanie toksyczności i oznaczanie zawartości kadmu w roślinach

Kopcewicz J., Lewak S., 2012. Fizjologia roślin, PWN, Warszawa.

Kabata-Pendias A., Mukherjee A.B., 2007. Trace elements from soil to human, Springer.

Oryginalne prace naukowe dostępne w Katedrze Botaniki i Fizjologii Roślin oraz w Katedrze Uprawy Roli i Nawożenia Roślin Ogrodniczych Wydziału Ogrodniczego UR w Krakowie.

Wiedza: Student tłumaczy procesy fizjologiczno-biochemiczne związane z przemianami azotu i metali ciężkich na poziomie komórki i całej rośliny. Definiuje metody związane z oceną właściwości produktów ogrodniczych, ze szczególnym uwzględnieniem cech jakościowych. Wyjaśnia wpływ działalności rolniczej na środowisko naturalne, kształtowanie środowiska oraz zasady rolnictwa zrównoważonego w zakresie obniżania zawartości metali ciężkich i azotanów w plonie. Przedstawia podstawy nowoczesnych technologii wykorzystywanych w produkcji ogrodniczej i doskonaleniu roślin uprawnych pod względem obniżania zawartości azotanów i metali ciężkich w plonie użytkowym. Tłumaczy zjawiska fizyczne, niezbędne do rozumienia zasady działania urządzeń pomiarowych, wykorzystywanych w badaniach jakości produktów ogrodniczych/ocenie stanu fizjologicznego roślin.

Umiejętności: Student wyjaśnia i kwalifikuje zjawiska, wpływające na jakość produktów ogrodniczych, a także na zmiany stanu środowiska naturalnego, będące efektem działalności człowieka. Pracuje indywidualnie i w zespole, wykonując bardziej skomplikowane eksperymenty badawcze. Używa metod, technik, narzędzi dla rozwiązania szczegółowych zagadnień związanych z praktyką ogrodniczą (jakością produktów ogrodniczych). Prawidłowo interpretuje, wnioskuje na podstawie wyników samodzielnie przeprowadzonych eksperymentów oraz przedstawionych do oceny wyników badań z innych źródeł. Wykazuje zdolność do podejmowania działań w oparciu o techniki i sposoby ich optymalizacji, pozwalające na poprawę jakości produktów ogrodniczych.

Kompetencje społeczne: Student prawidłowo ocenia ryzyko i skutki wykonywanej działalności w zakresie szeroko rozumianego rolnictwa i środowiska. Demonstruje świadomość ważności zachowania się w sposób profesjonalny oraz przestrzegania zasad etyki. Rozumie potrzebę i zna możliwości dokształcania się (np. studia drugiego stopnia) i podnoszenia kompetencji osobistych, społecznych i zawodowych. Prezentuje świadomość odpowiedzialności za pracę własną oraz podnoszenia odpowiedzialności za wspólnie realizowane zadania. Docenia znaczenie społecznej, zawodowej i etycznej odpowiedzialności za produkcję żywności wysokiej jakości oraz kształtowanie i stan środowiska naturalnego.

Ćwiczenia: zaliczenie/ocena zaangażowania w dyskusji, umiejętności podsumowania, wartościowania; wykonanie zadań obliczeniowych, zaliczenie sprawozdania z prac laboratoryjnych

Wykłady: zaliczenie/ocena pracy pisemnej.