قدرة النباتات على تحمل النيتروجين الزائد ودرجات الحرارة المرتفعة

حول طبيعة تأثير الأسمدة الدقيقة العضوية المعدنية الدبالية ، عقل إضافي "Agro.Bio" ، و Totem "Agro.Bio" ، و Adept "Agro.Bio" ، و Potassium Humate + Phosphorus "Agro.Bio" على قدرة النباتات على تحمل المفرط معايير النيتروجين ودرجات الحرارة المرتفعة

من المعروف من الأعمال العلمية الكلاسيكية أن النباتات في المراحل الأولى من التطور لا تتحمل جرعات عالية من النيتروجين. ومع ذلك ، في ممارسة الزراعة ، غالبًا ما يتطور الموقف عندما تُجبر النباتات على تحملها ، ويعتمد مصير المحصول إلى حد كبير على كيفية مواجهتها لهذه الظروف. ومن المعروف أيضًا عدد المرات التي تعاني فيها المحاصيل في الجنوب من جفاف الهواء ، ومدى أهمية مقاومتها للحرارة في قدرتها على تحملها.

بالعودة إلى عام 1947 ، وجد العلماء أن الجرعات الصغيرة من الأملاح القابلة للذوبان تزيد بشكل كبير من قدرة النباتات على تحمل جرعات عالية من النيتروجين.

أثناء اختبار الأسمدة الدبالية في جنوب أوكرانيا ، لاحظنا أيضًا أن تأثير هذه الأسمدة كان واضحًا بشكل خاص في سنوات مع ارتفاع ضغط الهواء.

وبالتالي ، فإن الأهمية العملية للقضايا المطروحة واضحة.

ومع ذلك ، فإن الاستخدام الأكثر اكتمالا من الناحية العملية للقواعد الثابتة لا يمكن تحقيقه إلا إذا تم الكشف عن طبيعة هذه الظاهرة وتم توفير التغطية النظرية لها. كل هذا دفعنا إلى إجراء سلسلة من الدراسات ، ونشرت نتائجها في هذه الرسالة.

بيان سؤال

تظهر الملاحظات طويلة المدى لفعالية Agro.Bio humic microfertilizers أن التأثير المحفز للأحماض الدبالية والفولفيكية والعليقة على نمو النباتات وتطورها أثناء التكوّن يتجلى بطرق مختلفة. يمكن ملاحظته بشكل خاص في بداية التطور وعندما تكون العمليات الكيميائية الحيوية مكثفة للغاية ، على سبيل المثال ، في وقت تكوين الأعضاء التناسلية ، وكذلك في الحالات التي تنحرف فيها الظروف الخارجية عن القاعدة.

يمكن أيضًا اعتبار حقيقة راسخة أن الهزات القابلة للذوبان تعزز تبادل الغازات التنفسية. مرة أخرى في عام 2018 ، عبرنا عن الرأي ، وتلقينا لاحقًا تأكيدًا تجريبيًا كاملًا ، أن الأشكال المشتتة من الأيونات من الأحماض الدبالية والفولفية يتم استيعابها بواسطة النباتات واستخدامها من قبلهم لتعزيز الأنظمة الأنزيمية الأكسدة والاختزال.

تمت الإشارة في هذه الأعمال إلى أن النباتات في مراحل معينة من تطورها أو عندما تنحرف الظروف الخارجية بشكل حاد عن القاعدة لا يمكنها التعامل مع تخليق مثل هذه المركبات العضوية المعقدة مثل مكونات الجهاز الأنزيمي للخلية ، وتضطر إلى ارسمهم من البيئة الخارجية.

الأهمية الفسيولوجية لعمليات التنفس هائلة. يمكن اختزالها بشكل أساسي إلى ما يلي:

• أ) تكوين روابط كبيرة ، والتي هي المانح الرئيسي للطاقة للتحولات داخل الخلايا ؛
• ب) تكوين منتجات التمثيل الغذائي الهامة مثل استرات السكر والأحماض العضوية لدورة كريبس ؛
• ج) التحول المؤكسد لبعض أشكال المواد العضوية إلى أخرى ، على سبيل المثال ، amination و deamination.
  

مع الأخذ في الاعتبار مثل هذا الوضع "الرئيسي" للتنفس في سياق التمثيل الغذائي في الخلية ، يمكن القول بثقة أن إيقاعها سيحدد إلى حد كبير الحالة الفسيولوجية العامة للكائن الحي.

تنفس النبات ، كقاعدة عامة ، هو عملية هوائية. من الواضح أن شدتها ستتحدد بكمية الأكسجين التي يمكن أن تمتصها الخلية.

ولكن حتى في بداية قرننا ، قدم A.V. Palladii التفسير الكيميائي التالي لمعادلة التنفس الكلية:

С ₆ Н ₁₂ О ₆ + 12 R + 6Н ₂ О = 6СО ₂ + 12 RH ₂ ؛

12 RH ₂ + 6О ₂ = 12 R + 12Н ₂ ،

حيث R هي محفزات افتراضية وسيطة ، والتي أطلق عليها اسم الكروموجينات التنفسية.

أكدت نجاحات الكيمياء الحيوية الحديثة هذه البصيرة الرائعة للعالم وأظهرت أن عددًا من الإنزيمات المعقدة تعمل مثل R ، والمجموعة النشطة منها غالبًا ما تكون مشتقة من الفيتامينات.

بدون فحص في هذه المقالة مسارات انتقال الهيدروجين من الأجسام المؤكسدة إلى المستقبل النهائي ، الأكسجين ، يجب التأكيد فقط على أن وجود هذه R في الخلية هو الذي يحدد استعدادها لقبول الأكسجين. في تلك الحالات التي من الواضح أنها غير كافية ، ستحدث مجاعة الأكسجين في الخلايا مع كل العواقب الفسيولوجية المترتبة على ذلك.

على ما يبدو ، في الطبيعة ، غالبًا ما تكون هناك حالات يتم فيها إنشاء فجوة بين حاجة النبات للأكسجين ومحتواه في البيئة والاستيعاب البيولوجي. هذا يعني أن ظاهرة نقص الأكسجين في كثير من الأحيان أكثر مما يعتقد الناس يمكن أن تكون سببًا لأشكال مختلفة من معاناة النبات.

من الواضح أن هذه المعاناة ستكون حادة بشكل خاص عندما تكون هناك حاجة إلى إيقاع متزايد للتنفس للتغلب على الظروف الخارجية غير المواتية ، أو عندما تسبب هذه الظروف في حد ذاتها مثل هذا الإيقاع.

مثال على الحالة الأولى هو جرعات عالية من الأسمدة ، من أجل الاستيعاب والتحول البيولوجي الذي يكون تبادل الغازات المكثف ضروريًا ؛ والثاني هو جفاف الهواء ، مصحوبًا بدرجات حرارة عالية ، تكون فيه عملية التنفس نشطة للغاية. من وجهة النظر هذه ، يجب أن تكون تلك النباتات التي تتعامل بشكل أفضل مع نقص الأكسجين الناشئ أكثر مقاومة للملح والجفاف.

من المنطقي أن نفترض أن إزالة نقص الأكسجين في جميع هذه الحالات يجب أن يزيد من قدرة الكائن النباتي على تحمل هذه الظروف غير المواتية وأن الأسمدة العضوية المعدنية العضوية ، هيوميك ، عقل إضافي "Agro.Bio" ، الطوطم "Agro.Bio" ، بارع "Agro.Bio" ، هيومات البوتاسيوم + الفوسفور "Agro.Bio".

الجزء التجريبي

من أجل تأكيد وجهة النظر هذه تجريبياً ، أجرينا في عام 2020 عدة تجارب نباتية قصيرة المدى مع شتلات محاصيل الحبوب ، حيث وُضعت النباتات في ظروف غذائية مختلفة بمحتوى أكسجين مختلف في الهواء ودرجات حرارة عالية. يوضح الجدول 1 نتائج إحدى التجارب في الزراعة المائية مع شتلات الذرة ، حيث تم إدخال الأحماض الدبالية والفولفيكية على خلفية الظروف المختلفة لتغذية المعادن والأكسجين ، وقد تم تحقيق هذا الأخير من خلال أنماط مختلفة من تجديد الأكسجين في متوسط. متوسط درجة الحرارة لهذه التجربة هو 30-32 درجة مئوية.

الجدول 1 تأثير الأسمدة الدبالية على قدرة النباتات

نقل النيتروجين الزائد بأنظمة تزويد الأكسجين المختلفة

يمكن استخلاص عدة استنتاجات من هذا الجدول.

1. كانت النباتات المتجذرة في بيئة منخفضة الأكسجين أكثر تأثرًا بجرعات عالية من النيتروجين من تلك التي كانت تهوية بشكل أفضل. هذا في حد ذاته يدعم فكرة أنه من خلال تحسين إمداد الأكسجين ، يمكن تقليل سمية الجرعات العالية من النيتروجين.
2. سماد Agro.Bio Humic المطبق على وسط تغذية الجذر زاد بشكل كبير من مقاومة النباتات للتأثير السام للنيتروجين ، بينما تم الحصول على أعلى تأثير نسبي عند انخفاض محتوى الأكسجين في الوسط وبجرعة أربعة أضعاف من النيتروجين.
   

أظهرت تجربة مماثلة مع طحلب البط ، حيث تم تقليل كمية الأكسجين في الوسط إلى أدنى حد أكبر ، أن هناك حدًا معينًا في هذا الصدد ، وبعد ذلك تتوقف الأحماض الدبالية عن العمل على الإطلاق.

تؤكد هذه النتائج فكرة أن الأحماض الدبالية ، من خلال زيادة قدرة الخلية على إدراك الأكسجين ، تسمح للنبات بطريقة ما بتعويض نقصه في البيئة. إن تحسين إمداد الأكسجين ، بدوره ، يمكّن النبات من استخدام الأغذية المعدنية بشكل أفضل ، خاصة في الجرعات المتزايدة ، وزيادة مقاومة الجسم للنيتروجين الزائد. وتجدر الإشارة إلى أن الزيادة في التأثير المحفز لحمض الدبالية عند انخفاض مستوى الأكسجين قد أشار إليها العلماء البولنديون لأول مرة ، وهو الأمر الذي تم تأكيده بالكامل في تجاربنا.

تعمل الأحماض الدبالية والفولفيك في الكائن النباتي كمحفز وسيط في عملية التنفس ، ولكن يتم تفسير زيادة كفاءة الأحماض الدبالية والفولفيك في غياب الأكسجين بشكل مختلف. يقترحون أنه في حالة نقص الأكسجين في الوسط ، يلعب حمض الهيوميك دور متقبل الهيدروجين النهائي. نعتقد أن استيعاب النبات للأحماض الدبالية والفولفيك يزيد من استعداد الخلايا لاستهلاك الأكسجين ، مما يؤدي إلى زيادة معامل استخدامه ويتوقف الجسم عن التعرض لنقص الأكسجين.

لا يمكن أن تكون التجربة الموصوفة أعلاه بمثابة تأكيد كامل لمثل هذا التفسير لدور الأحماض الدبالية والفولفيك في تغذية النبات ، حيث تم إدخال الهيومات في وسط تغذية الجذر ، ويمكن أن تمتص النيتروجين ، وبالتالي التخفيف من تأثيره السلبي على النبات . بالإضافة إلى ذلك ، لم تكن هذه التجربة مصحوبة بدراسات كيميائية حيوية ، والتي بدونها لا يمكن حل هذه المشكلة. لذلك ، في بداية عام 2021 ، أجرينا عدة تجارب أخرى باستخدام منهجية مختلفة. في هذه التجارب ، نبتت بذور الذرة من نفس الصنف أولاً على الماء وهومات الصوديوم بتركيز 0.0025٪ ، ثم زُرعت شتلات عمرها أسبوعين على محاليل خليط بريانيشنيكوف ، حيث أُعطي الفوسفور على شكل سورنسن. خليط عازلة.

يقدم الجدول 2 البيانات التي تميز الحالة الفسيولوجية للشتلات قبل غرسها على خليط المغذيات.

الجدول 2

الحالة الفسيولوجية لشتلات الذرة المزروعة على الماء وهيومات البوتاسيوم

لقد أظهروا أن الشتلات المزروعة على هيومات البوتاسيوم كانت تتمتع بكثافة تنفس أعلى ، وتحتوي على المزيد من الأحماض العضوية وحمض الفوسفوريك القابل للذوبان في TCA (حمض ثلاثي كلورو أسيتيك) ، أي أن شكلها يشارك بشكل مباشر في تفاعلات نقل الطاقة وتحولاتها.

تظهر بيانات هذه التجربة ، التي تم إنهاؤها في اليوم السابع بعد زراعة الشتلات على خليط المغذيات ، في الجدول 3.

الجدول 3

تأثير حامض الهيوميك والفولفيك على قدرة شتلات الذرة على تحمل الجرعات الزائدة من النيتروجين

تؤكد مقارنة بيانات هذين الجدولين بالفعل بشكل كامل فرضية العمل المذكورة أعلاه بأن أساس الزيادة في التأثير الإيجابي لحمض الهيوميك والفولفيك على قدرة النباتات على تحمل جرعات عالية من النيتروجين يكمن في الاستعداد الأفضل للخلايا لإدراك الأكسجين. وهذا يؤدي إلى إزالة نقص الأكسجين وتفعيل تبادل الغازات التنفسية مع كل ما يترتب على ذلك من عواقب فسيولوجية.

أجريت التجارب التي تم فيها دراسة تأثير ظروف الإمداد بالأكسجين لأحماض الهيوميك والفولفيك على مقاومة النباتات للحرارة على النحو التالي: تم اختراق شتلات النباتات - الشعير والذرة والشوفان - وفقًا لطريقة كورسانوف بالماء و a. محلول هيومات البوتاسيوم (0.001٪) ويزرع على نفس المحاليل. بعد ذلك ، تم وضع جميع النباتات التجريبية لمدة 48 ساعة في مجففات تفريغ كبيرة ، حيث تم إنشاء درجة حرارة 45-50 درجة مئوية ونظام مختلف لإمداد الأكسجين (محتوى الأكسجين في الهواء 21 و 5 ٪). تم الحكم على درجة مقاومة النباتات للحرارة من خلال اصفرارها وانخفاض التورم. بالتوازي مع ذلك ، تم تحديد شدة التنفس.

أظهرت نتائج هذه التجارب أنه تحت تأثير درجات الحرارة المرتفعة ، ولكن عند محتوى الأكسجين الطبيعي في الهواء ، تحولت النباتات إلى اللون الأصفر قليلاً ، ولم يؤثر عمل الأحماض الدبالية والفولفيك إلا على الحفاظ على التورم وزيادة كثافة التنفس. في الحالة التي يكون فيها محتوى الأكسجين في الهواء 5٪ ، عانت النباتات أكثر من تأثير درجات الحرارة المرتفعة. أدى تسرب حمض الهيوميك والفولفيك في ظل هذه الظروف إلى انخفاض كبير في عدد الأوراق المصفرة. لذلك ، في إحدى التجارب على الشعير ، كان عدد النباتات المصفرة في المجموعة الضابطة 85٪ ، وفي حالة التسلل مع هومات البوتاسيوم كان 27٪. في التجربة باستخدام الذرة والشوفان ، بلغ متوسط نسبة الأوراق الصفراء على الضوابط حوالي 50٪ ، وفي حالة التسلل مع هومات البوتاسيوم كانت 20٪. بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ أن أحماض الدبالية والفولفيك تدخل في الورقة

تؤكد هذه المواد أيضًا على فكرة أن القدرة المختلفة للنباتات على التغلب على نقص الأكسجين يجب أن تُعزى إلى أسباب عدم تكافؤ قدرة النباتات المختلفة على تحمل الحرارة والجفاف الذي يصاحبها في معظم الحالات. يتم تحديد قدرات النباتات هذه ، من ناحية ، من خلال قدرتها على تصنيع مكونات الجهاز الأنزيمي للخلايا ، ومن ناحية أخرى ، استيعاب المواد العضوية في التربة والأسمدة مع استخدامها لاحقًا لبناء هذه المكونات. وتشمل هذه المواد العضوية الشكل المشتت الأيوني لأحماض الفولفيك الدبالية وأحماض أولميك.