تأثيرات المستحضرات الهيوميكية هيومات البوتاسيوم، أديبت أغرو.بيو، ومايند أغرو.بيو على العمليات البيوكيميائية للصنوبر وبعض النباتات الأخرى في المراحل الأولية من نموها
يتميز إنبات البذور بعمليات بيوكيميائية معقدة تشمل الإنزيمات. كلما زادت نشاط الجهاز الإنزيمي في الخلايا، كانت تحول المواد الاحتياطية أكثر كثافة، مما يسرع من إنبات البذور، وتظهر البراعم نموًا أسرع للأجزاء الهوائية والجهاز الجذري.
من أعمال العديد من المؤلفين، يُعرف أن الأشكال المنتشرة أيونيًا من المستحضرات الهيوميكية يمكن أن تُمتص بواسطة النباتات وتُستخدم لتعزيز الأنظمة الإنزيمية المؤكسدة-المختزلة. وقد تبين الآن أن العمليات المؤكسدة-المختزلة تلعب دورًا رئيسيًا في التمثيل الغذائي.
يمكن تحقيق تعزيز التمثيل الغذائي المؤكسد من خلال تطبيق الهيومات. أظهرت التجارب التي أجريت على التربة الرملية في منطقة تشيرنيهيف أن استخدام الأسمدة الهيوميكية في زراعة الصنوبر في المشاتل والغابات ينتج تأثيرًا إيجابيًا.
ومع ذلك، لم يتم دراسة هذا الموضوع بشكل كامل بعد. لذلك، قمنا بإجراء سلسلة من الأبحاث تهدف إلى:
- تحديد تأثير المستحضرات الهيوميكية على العمليات البيوكيميائية لبذور الصنوبر أثناء الإنبات؛
- دراسة مشاركة الهيومات في مكونات محددة من الأنظمة الإنزيمية المؤكسدة-المختزلة وتحديد وزنها النسبي في التمثيل الغذائي المؤكسد في الصنوبر في المراحل الأولية من تطوره؛
- مقارنة التأثير المنشط للمنتجات الهيوميكية وبعض المركبات ذات الطبيعة البوليفينولية على إنبات البذور، نمو البراعم، وتجذير قصاصات النباتات المختلفة؛
- التحقق من إمكانية استخدام منشط نمو يعتمد على الهيومات والثيموهيدروكينون في زراعة شتلات الصنوبر في شمال أوكرانيا.
منهجية البحث
تم إجراء التجربة التي درست التأثير المنشط للمستحضرات الهيوميكية على العمليات البيوكيميائية للبذور أثناء الإنبات باستخدام بذور الصنوبر البري على النحو التالي. تم وضع بذور الصنوبر للإنبات في الماء المقطر وفي محلول هيومات البوتاسيوم المُدَيالَز بتركيز 0.001%.
في البذور المنبتة، تم تحديد ديناميكيات تحول المواد الاحتياطية، وخاصة مركب الكربوهيدرات، كل 48 ساعة من خلال قياس كمية المونوسكاريدات والديسكاريدات، ونشاط الإنزيمات الهيدروليتيكية: الأميليز والسكريز. بالإضافة إلى ذلك، تم تحديد نشاط الإنزيمات التنفسية: الكاتالاز والبيروكسيداز، وكمية الفوسفور القابل للذوبان في حمض التريكلوروأسيتيك بنسبة 4% والنيتروجين الأمونياكي. مسبقًا، تم تحديد جميع المؤشرات المذكورة في البذور الجافة لتوصيف حالتها الأولية.
بدأت التجربة في 11 يونيو 2015 وانتهت في 19 يونيو 2015.
تم إجراء التجارب لتحديد الأنظمة الإنزيمية الرئيسية أثناء إنبات البذور وتأثير المستحضرات الهيوميكية عليها باستخدام بذور منبتة وبراعم صغيرة من الصنوبر البري.
لتحديد دور الإنزيمات الفردية، تم استخدام طريقة تثبيط مكون معين من الأنظمة المؤكسدة-المختزلة، مع قياس شدة التنفس في نفس الوقت باستخدام طريقة القياس الغازي في جهاز واربورغ. خلال هذه التجارب، افتُرض أنه إذا تم تشريب الأنسجة النباتية بحمض هيوميك وتم تثبيط نظام إنزيمي معين في نفس الوقت، يمكن تحديد المكون الذي يتم تعزيزه تحت تأثير الحمض الهيوميك.
استنادًا إلى المفاهيم النظرية المذكورة حول دور المستحضرات الهيوميكية في تعزيز الجهاز الإنزيمي للخلية، استخدمنا الريسورسينول وكبريتيد الهيدروجين كمثبطات. الريسورسينول هو مُعطل محدد للبوليفينول أوكسيداز، بينما يقمع كبريتيد الهيدروجين جميع الأوكسيدازات الأخرى التي تحتوي على معادن. تم استخدام هذا المثبط الأخير لأنه، أثناء أكسدة البوليفينولات، ليست دائمًا البوليفينول أوكسيداز هي الأوكسيداز النهائي. في هذه التجربة، تم نقع البذور في الماء حتى لحظة الإنبات، ثم تم نقلها إلى محاليل المثبطات المذكورة والهيومات، وبعد 20 ساعة تم تحديد شدة التنفس.
بالإضافة إلى ذلك، في تجربة أخرى، تم تشريب إبر براعم الصنوبر التي يبلغ عمرها 3 أسابيع (ضغط فراغ 30 ملم زئبق، التعرض لمدة 45 دقيقة) بالماء، الهيومات، الريسورسينول، والماء مع كبريتيد الهيدروجين، وبعد ذلك تم قياس شدة التنفس فيها. تم استخدام الهيومات على شكل هيومات البوتاسيوم بتركيز 0.001%، الريسورسينول بتركيز M:10، وكبريتيد الهيدروجين بكميات ضئيلة.
كان وزن عينة البذور والإبر 200 ملغ. تم إجراء التجارب بمكررين، ولكن لمزيد من الموثوقية، تم تكرار هذه التجارب عدة مرات.
لمقارنة التأثير المنشط للمستحضرات الهيوميكية وبعض المركبات البوليفينولية على إنبات البذور، نمو البراعم، وتجذير قصاصات النباتات المختلفة، تم تصميم تجارب مع الصنوبر، الأكاسيا الصفراء، الورد الصيني، والسيدوم. في هذه التجارب، تم اختبار هيومات البوتاسيوم، مايند إكسترا، التانينات، والثيموهيدروكينون. تم استخدام التانينات بتركيزات 0.001% و0.0001%، والثيموهيدروكينون بتركيزات 0.00025% و0.000025%. مايند إكسترا، وهي مستحضر أوكراني، هي سماد عضوي-صناعي مركز، قابل للذوبان في الماء، يحتوي على: حمض هيوميك — 15%، P₂O₅ — 1%، K₂O — 3%. تم اختبار هذا المستحضر بنفس التركيزات التي استخدمت لهيومات البوتاسيوم (0.001-0.005%).
في التجارب، تم إنبات بذور الصنوبر والأكاسيا الصفراء في المحاليل المحددة. كل 3 أيام، تم عد البذور المنبتة والمستنبتة. تم نقل البراعم الناتجة بعد ذلك إلى محاليل من نفس المواد، ولكن باستخدام الماء المقطر وخليط كنوب الغذائي كوسيط.
في نهاية التجربة، تم قياس أحجام الأجزاء الهوائية والجذرية للنباتات، ووزن النباتات، وشدة التنفس.
في التجربة التي درست تأثير هذه المواد على التجذير، تم زراعة قصاصات الورد الصيني والسيدوم في المحاليل المقابلة، وبعد ذلك تم تسجيل ظهور الجذور الأولى وطولها.
تم إجراء التجارب الميدانية في منطقة تشيرنيهيف، في مؤسسة غابات تقع على تربة تشيرنوزيوم طينية. في هذه التجارب، تم اختبار تأثير هيومات البوتاسيوم، مايند إكسترا، والثيموهيدروكينون على جودة مواد زراعة الصنوبر. كان حجم القطعة 0.05 هكتار. تم إجراء التجارب بثلاث مكررات.
نتائج التجارب
تظهر نتائج التجارب التي درست تأثير المستحضرات الهيوميكية على العمليات البيوكيميائية لبذور الصنوبر البري أثناء الإنبات (الجداول 1 و2) أنه في بداية إنبات بذور الصنوبر، على الرغم من التنشيط السريع لعملية التنفس، يحدث تراكم للمونوسكاريدات، ولا يبدأ محتواها في الانخفاض إلا في اليوم السابع من الإنبات.
| وقت جمع العينات | المونوسكاريدات | الديسكاريدات | P₂O₅ القابل للذوبان في حمض التريكلوروأسيتيك بنسبة 4% | النيتروجين الأمونياكي | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الماء | هيومات البوتاسيوم | الماء | هيومات البوتاسيوم | الماء | هيومات البوتاسيوم | الماء | هيومات البوتاسيوم | |
| البذور الجافة — الضابطة | 0.134 | 0.134 | 2.52 | 2.52 | 0.017 | 0.017 | 0.37 | 0.37 |
| بعد الإنبات: اليوم 3 | 0.54 | 0.64 | 2.94 | 2.68 | 0.015 | 0.015 | 1.00 | 1.35 |
| اليوم 5 | 1.76 | 1.38 | 0.83 | 1.78 | 0.045 | 0.049 | 0.63 | 0.85 |
| اليوم 7 | 0.92 | 1.10 | 1.50 | 0.69 | 0.033 | 0.040 | 1.88 | 1.88 |
| اليوم 9 | 4.24 | 4.84 | 5.26 | 4.43 | 0.033 | 0.050 | - | - |
كما زادت كمية الديسكاريدات في الأيام الأولى من الإنبات، ولكن بحلول اليوم الخامس، انخفض محتواها. يُفسر ذلك لأن تحول الديسكاريدات إلى مونوسكاريدات تحت تأثير النشاط المتزايد للإنفرتيز يحدث بشكل أسرع من تحول النشا إلى ديسكاريدات تحت تأثير الأميليز.
| وقت جمع العينات | الكاتالاز (مل H₂O₂ لكل 1 غرام) | البيروكسيداز (مغ سونا لكل 1 غرام) | الأميليز (مغ مالتوز لكل 100 مغ) | الإنفرتيز (مغ سكروز لكل 100 مغ) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| الماء | هيومات البوتاسيوم | الماء | هيومات البوتاسيوم | الماء | هيومات البوتاسيوم | الماء | هيومات البوتاسيوم | |
| البذور الجافة — الضابطة | 21.8 | 21.8 | 0.56 | 0.56 | 7.5 | 7.5 | 38.3 | 38.3 |
| بعد الإنبات: اليوم 3 | 111.0 | 120.0 | 0.79 | 0.58 | 12.6 | 16.2 | 50.2 | 67.5 |
| اليوم 5 | 157.4 | 144.2 | 1.20 | 1.38 | 15.4 | 19.3 | 173.9 | 177.6 |
| اليوم 7 | 173.2 | 173.7 | 3.20 | 4.30 | 20.0 | 13.4 | 203.5 | 183.7 |
| اليوم 9 | 45.2 | 53.3 | 3.30 | 3.30 | - | - | 33.7 | 33.7 |
ملاحظة: في اليوم التاسع من الإنبات، أصبحت البراعم خضراء.
تميز خروج بذور الصنوبر من حالة السكون بتنشيط الإنزيمات التنفسية — الكاتالاز والبيروكسيداز — وكذلك بزيادة كمية الفوسفور القابل للذوبان في حمض التريكلوروأسيتيك. هذا الشكل من الفوسفور، إلى جانب نشاط الإنزيمات التنفسية، هو مؤشر على العمليات الطاقية للخلايا.
انخفاض نشاط بعض الإنزيمات في نهاية التجربة — في اليوم التاسع (الجدول 2) — هو ظاهرة طبيعية تمامًا، حيث توجد الإنزيمات في البذور الساكنة بكميات صغيرة فقط. أثناء إنبات البذور، يزداد محتواها، ليصل إلى الحد الأقصى المحدد، ثم ينخفض مرة أخرى. تشير هذه الدراسة أيضًا إلى أنه في بذور القمح المنبتة، يصل نشاط جميع الإنزيمات تقريبًا إلى ذروته في الأيام 6-8، وفي بذور عباد الشمس المنبتة، في الأيام 6-7.
يقدم العديد من الباحثين بيانات عن نشاط إنزيمات معينة في بذور الشعير، الذرة، والفاصوليا المنبتة، وكذلك عن التغيرات الكمية في أشكال الكربوهيدرات المختلفة. وقد تبين أن هذه البيانات مماثلة لبياناتنا.
يظهر الجدول 2 أيضًا أن الهيومات في هذه التجربة ساهمت في زيادة نشاط الأميليز، الإنفرتيز، والكاتالاز، وكذلك زيادة محتوى الفوسفور القابل للذوبان في حمض التريكلوروأسيتيك بنسبة 4% مقارنة بالضابطة.
تم ملاحظة التأثير الإيجابي للمستحضرات الهيوميكية على هذه المؤشرات منذ الأيام الأولى للتجربة. ومع ذلك، تفوق نشاط البيروكسيداز تحت تأثير الهيومات على الضابطة فقط بعد 6-8 أيام من نقع البذور، أي عندما ظهرت البراعم وبدأ تشكل الإبر. يجب تفسير هذا التأثير للأحماض الهيوميكية والفولفيكية على نشاط الإنزيمات التنفسية بحقيقة أن البيروكسيداز ليس الإنزيم الرئيسي في العمليات المؤكسدة-المختزلة في بذور الصنوبر المنبتة. تزداد أهميته أثناء تشكل الإبر. من الممكن أن تكون الأوكسيداز الرئيسي في هذه المرحلة من تطور الصنوبر هي السيتوكروم أوكسيداز، ويمكن اعتبار هذا الإنزيم أوكسيداز عالمي لأجنة النباتات.
لذلك، عند مقارنة تأثير المستحضرات الهيوميكية (هيومات البوتاسيوم، مايند إكسترا، أديبت) على محتوى السكريات، الفوسفور القابل للذوبان في حمض التريكلوروأسيتيك، ونشاط الإنزيمات التنفسية، يمكن القول إنها تزيد من الإمكانات الطاقية لبذور الصنوبر المنبتة.
ومع ذلك، بعد هذه التجارب، لا يزال غير واضح كيف تعزز الهيومات العمليات المؤكسدة-المختزلة وما هي الإنزيمات الرئيسية في هذه المرحلة من التطور. تجيب نتائج التجارب المقدمة في الجدول 3 جزئيًا على هذه الأسئلة.
| الخطط التجريبية | البذور | الإبر | ||
|---|---|---|---|---|
| O₂ الممتص في 5 دقائق (مم³) | % | O₂ الممتص لكل عينة 200 مغ (مم³) | % | |
| الماء | 92.3 | 100.0 | 132.1 | 100.0 |
| هيومات البوتاسيوم | 157.3 | 170.4 | 241.1 | 182.5 |
| كبريتيد الهيدروجين | 67.1 | 72.7 | 92.3 | 69.8 |
| هيومات البوتاسيوم + H₂S | 117.4 | 127.0 | 111.1 | 84.9 |
| الريسورسينول | 92.3 | 100.0 | 102.7 | 77.7 |
| هيومات البوتاسيوم + الريسورسينول | 157.0 | 170.4 | 157.3 | 119.0 |
تظهر هذه البيانات أنه في البذور المنبتة، من المحتمل أن البوليفينول أوكسيداز لا يشارك في العمليات الأكسدة، حيث لم يؤثر العلاج بالريسورسينول على تنفس البذور. ومع ذلك، في إبر البراعم التي يبلغ عمرها 3 أسابيع، يزداد دورها بشكل ملحوظ، كما يتضح من قمع التبادل الغازي التنفسي بواسطة الريسورسينول بنسبة 23%. على الرغم من ذلك، تعزز هيومات البوتاسيوم التنفس بشكل كبير في كل من البذور المنبتة والإبر. عندما تم تشريب الإبر فقط بهيومات البوتاسيوم، زاد التنفس بنسبة 82.5%، بينما زاد استخدامه مع مثبط يقمع البوليفينول أوكسيداز بنسبة 19% فقط. يشير هذا إلى أن الأحماض الهيوميكية والفولفيكية تعزز النظام الأكسدة الفينولازي، ولكن تأثيرها على التمثيل الغذائي الأكسدة لا يقتصر على مشاركة المجموعات البوليفينولية. في البذور المنبتة، زادت الأحماض الهيوميكية والفولفيكية من امتصاص الأكسجين بنسبة 70%، على الرغم من أن البوليفينول أوكسيداز والبيروكسيداز لم يكونا نشطين فيها.
من هنا، يمكن تقديم ثلاث افتراضات:
- تأثير المستحضرات الهيوميكية على التمثيل الغذائي الأكسدة لا يقتصر على تعزيز النظام الفينولازي فقط، حيث تكون الأوكسيداز النهائي هي البوليفينول أوكسيداز.
- عملت المجموعات البوليفينولية للهيومات كمتبرعات هيدروجين لمتقبلات وسيطة أخرى، مما سمح بتفعيل التمثيل الغذائي للأكسجين دون مشاركة البوليفينول أوكسيداز.
- تفعيل عمليات التنفس تحت تأثير الأحماض الهيوميكية والفولفيكية لا يرجع إلى مجموعاتها البوليفينولية.
يتم تأكيد مشاركة المجموعات البوليفينولية لهذا الحمض كركيزة لنشاط البوليفينول أوكسيداز بحقيقة أنه مع زيادة نشاط البوليفينول أوكسيداز في الإبر، زاد أيضًا التأثير المنشط للأحماض الهيوميكية والفولفيكية على التمثيل الغذائي الأكسدة.
الدليل الثاني على مشاركة المجموعات البوليفينولية في التمثيل الغذائي الأكسدة سيكون التشابه في تأثير المستحضرات البوليفينولية النقية وهيومات البوتاسيوم على التمثيل الغذائي الأكسدة والتأثيرات المنشطة المرتبطة بها على إنبات البذور ونمو البراعم.
للتحقق من ذلك، تم إجراء عدة تجارب أعطت نتائج مماثلة. يقدم الجدول 4 بيانات إحداها، مؤرخة في 28 أغسطس 2014.
الجدول 4. التأثير المنشط للمركبات الهيوميكية وغيرها من المركبات البوليفينولية على إنبات بذور المحاصيل الخشبية
| الخطة التجريبية | بذور الصنوبر البري المنبتة والمستنبتة، % | بذور الأكاسيا الصفراء المنبتة والمستنبتة، % | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 30.08 | 02.09 | 05.09 | 30.08 | 02.09 | 05.09 | |||||||
| بالنسبة للبذور الموضوعة للإنبات | بالنسبة للضابطة | بالنسبة للبذور الموضوعة للإنبات | بالنسبة للضابطة | بالنسبة للبذور الموضوعة للإنبات | بالنسبة للضابطة | بالنسبة للبذور الموضوعة للإنبات | بالنسبة للضابطة | بالنسبة للبذور الموضوعة للإنبات | بالنسبة للضابطة | بالنسبة للبذور الموضوعة للإنبات | بالنسبة للضابطة | |
| الماء المقطر (الضابطة) | 46 | 100 | 52 | 100 | 52 | 100 | 44 | 100 | 46 | 100 | 46 | 100 |
| هيومات البوتاسيوم 0.005% | 48 | 104 | 68 | 131 | 68 | 131 | 50 | 114 | 62 | 135 | 62 | 135 |
| هيومات البوتاسيوم 0.001% | 52 | 113 | 52 | 100 | 78 | 150 | 44 | 100 | 46 | 100 | 50 | 109 |
| مايند إكسترا 0.005% | 52 | 113 | 56 | 108 | 60 | 115 | 26 | 60 | 26 | 56 | 26 | 56 |
| مايند إكسترا 0.001% | 44 | 96 | 44 | 85 | 48 | 92 | 40 | 91 | 48 | 104 | 48 | 104 |
| التانينات 0.001% | 58 | 126 | 68 | 131 | 68 | 131 | 20 | 70 | 30 | 65 | 30 | 65 |
| التانينات 0.0001% | 58 | 126 | 66 | 127 | 70 | 135 | 42 | 95 | 50 | 109 | 50 | 109 |
| الثيموهيدروكينون 0.00025% | 48 | 104 | 48 | 92 | 48 | 92 | 28 | 64 | 34 | 74 | 34 | 74 |
| الثيموهيدروكينون 0.000025% | 46 | 100 | 46 | 90 | 50 | 96 | 44 | 100 | 46 | 100 | 46 | 100 |
يظهر الجدول 4 أن التأثير المنشط للمواد التي تم اختبارها في التجربة على إنبات البذور كان متغيرًا سواء داخل نفس النوع أو بين أنواع مختلفة.
استجاب الصنوبر لتحفيز الإنبات بشكل أكثر كثافة من الأكاسيا الصفراء. تم تحقيق أكبر تأثير على الصنوبر باستخدام هيومات البوتاسيوم والتانينات في كلا التركيزين، وكذلك مع مايند إكسترا بتركيز 0.005%. في الأكاسيا الصفراء، تم الحصول على تأثير ملحوظ فقط مع هيومات البوتاسيوم بتركيز 0.005%. لم تظهر الثيموهيدروكينون في التركيزات المختبرة تأثيرًا إيجابيًا على إنبات بذور كلا النوعين.
بناءً على هذه التجارب، يمكن استنتاج أن التأثير المنشط يعتمد على تركيز المواد المختبرة وخصائص المحاصيل.
استمرت هذه التجربة على النحو التالي.
تم نقل براعم الصنوبر والأكاسيا الصفراء الناتجة، التي يبلغ عمرها أسبوعين، إلى محاليل المواد المنشطة التي تم دراستها مضافة إلى الماء المقطر، وكذلك في سياق التغذية المعدنية.
تُعرض نتائج هذا الجزء من التجربة في الجداول 5 و6.
الجدول 5. تأثير المستحضرات الهيوميكية وبعض المركبات البوليفينولية على المرحلة الأولية من نمو براعم الصنوبر البري
| الخطة التجريبية | في 15.09.2014 (لحظة النقل) | في 15.10.2014 | ||
|---|---|---|---|---|
| ارتفاع الجزء الهوائي، مم | طول الجهاز الجذري، مم | ارتفاع الجزء الهوائي، مم | طول الجهاز الجذري، مم | |
| البذور المنبتة في الماء المقطر، البراعم المُنقلة إلى الماء المقطر | 15 | 40 | 17.5 | 45±5.0 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.001%، البراعم المُنقلة إلى هيومات البوتاسيوم 0.001% | 20 | 65 | 25.0 | 75±5.0 |
| البذور المنبتة في مايند إكسترا 0.001%، البراعم المُنقلة إلى هيومات-ريكس 0.001% | 20 | 52 | 25.0 | 70±1.0 |
| البذور المنبتة في التانين 0.0001%، البراعم المُنقلة إلى التانينات 0.0001% | 20 | 52 | 22.5 | 67±3.3 |
| البذور المنبتة في الثيموهيدروكينون 0.000025%، البراعم المُنقلة إلى الثيموهيدروكينون 0.000025% | 16 | 60 | 21.5 | 77±5.7 |
| البذور المنبتة في الماء المقطر، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب | 15 | 40 | 27.5 | 52.5±2.5 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب + هيومات البوتاسيوم 0.001% | 20 | 65 | 27.5 | 75±2.8 |
| البذور المنبتة في مايند إكسترا 0.001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب + مايند إكسترا 0.001% | 20 | 52 | 22.5 | 67.5±2.5 |
| البذور المنبتة في التانين 0.0001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب + التانينات 0.0001% | 20 | 52 | 23.0 | 65±2.8 |
| البذور المنبتة في الثيموهيدروكينون 0.000025%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب + الثيموهيدروكينون 0.000025% | 16 | 60 | 25.0 | 71±1.2 |
تظهر بيانات الجداول 5 و6 أن تأثير المستحضرات الهيوميكية والمركبات البوليفينولية على براعم الصنوبر والأكاسيا الصفراء كان مشابهًا بشكل أساسي.
في براعم الصنوبر، كان لجميع المواد التي تم اختبارها في التجربة تأثير إيجابي على نمو الجهاز الجذري والأجزاء الهوائية، سواء عند إضافتها إلى الماء المقطر أو في خليط كنوب الكامل. كان تأثيرها الإيجابي بشكل رئيسي على نمو الجهاز الجذري.
من بين المستحضرات الهيوميكية المضافة إلى الماء المقطر، تم تحقيق تأثير أكبر مع هيومات البوتاسيوم. في براعم الأكاسيا الصفراء، لم يُلاحظ أي تأثير فقط مع التانين.
الجدول 6. تأثير الهيومات وغيرها من المركبات البوليفينولية على براعم الأكاسيا الصفراء
| الخطة التجريبية | في 15.09.2014 (أثناء النقل) | في 15.10.2014 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| ارتفاع الجزء الهوائي، مم | طول الجهاز الجذري، مم | ارتفاع الجزء الهوائي، مم | طول الجهاز الجذري، مم | عدد الجذور الجانبية، وحدات | عدد الأوراق المركبة، وحدات | |
| البذور المنبتة في الماء المقطر، البراعم المُنقلة إلى الماء المقطر | 19.4 | 36.2 | 31 | 43±3 | 1.2 | 2 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.005%، البراعم المُنقلة إلى هيومات البوتاسيوم 0.001% | 25.7 | 77.5 | 32 | 85±4.6 | 1.2 | 3 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.001%، البراعم المُنقلة إلى هيومات البوتاسيوم 0.001% | 19.4 | 60.2 | 40 | 73±3.3 | 5 | 3 |
| البذور المنبتة في مايند إكسترا 0.001%، البراعم المُنقلة إلى مايند إكسترا 0.001% | 23.7 | 60.0 | 39 | 70±8.7 | 4 | 3 |
| البذور المنبتة في التانين 0.0001%، البراعم المُنقلة إلى التانينات 0.0001% | 18.4 | 38.8 | 20 | 50±0.0 | 0 | 3 |
| البذور المنبتة في الماء المقطر، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل | 19.4 | 36.2 | 57 | 65±4.4 | 3 | 4 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.005%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + هيومات البوتاسيوم 0.001% | 25.7 | 77.5 | 62 | 150±10.7 | 3 | 5 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + هيومات البوتاسيوم 0.001% | 19.4 | 60.2 | 70 | 190±9.8 | 8 | 5 |
| البذور المنبتة في مايند إكسترا 0.001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + مايند إكسترا 0.001% | 23.7 | 60.2 | 55 | 160±15 | 3 | 5 |
| البذور المنبتة في التانين 0.0001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + التانينات 0.0001% | 18.4 | 38.8 | 30 | 50±5.7 | 3 | 4 |
أثرت هذه المواد بشكل إيجابي ليس فقط على نمو الأجزاء الهوائية والجهاز الجذري لبراعم المحاصيل الخشبية، ولكن أيضًا على زيادة الوزن الطازج لهذه الأعضاء النباتية، وبالتالي النبات ككل، كما هو موضح في الجدول 7، الذي يقدم بيانات وزن براعم الأكاسيا الصفراء.
أظهرت البيانات (الجدول 8) حول تحديد شدة التنفس في أوراق براعم الأكاسيا الصفراء وإبر الصنوبر البري، المزروعة في ظل المتغيرات المختلفة للتجربة الموصوفة، أن زيادة امتصاص الأكسجين تم الحصول عليها فقط لتلك المتغيرات التي أظهرت تأثيرًا على نمو البراعم.
تشير هذه البيانات إلى وجود تشابه بين تأثيرات المستحضرات الهيوميكية والمركبات البوليفينولية. ومع ذلك، لا تسمح هذه التجارب بالتأكيد على أن تأثير الأحماض الهيوميكية والفولفيكية يرتبط فقط بوجود مجموعات بوليفينولية في جزيئاتها، حيث يكون تأثير المستحضرات الهيوميكية بشكل عام أكبر من تأثير البوليفينولات.
لم يتم إجراء دراسات لفك شفرة هذا التأثير المتبقي للأحماض الهيوميكية والفولفيكية.
أظهرت نتائج التجارب التي درست تأثير المستحضرات المذكورة على تجذير القصاصات أن المستحضرات الهيوميكية لها أيضًا تأثير إيجابي على النباتات المزهرة. فهي تسرع من ظهور الجذور على القصاصات وتزيد من نموها، كما هو موضح في بيانات الجدول 9.
الجدول 7. تأثير المواد الهيوميكية على تراكم الكتلة الطازجة بواسطة براعم الأكاسيا الصفراء (بيانات في 15.10.2014 من التجربة في 28.08.2014)
| الخطة التجريبية | الكتلة الطازجة، مغ | ||
|---|---|---|---|
| النباتات | الجزء الهوائي | الجهاز الجذري | |
| البذور المنبتة في الماء المقطر، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل | 185 | 140 | 45 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.005%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + هيومات البوتاسيوم 0.001% | 220 | 160 | 60 |
| البذور المنبتة في هيومات البوتاسيوم 0.001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + هيومات البوتاسيوم 0.001% | 291 | 201 | 90 |
| البذور المنبتة في مايند إكسترا 0.001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + مايند إكسترا 0.001% | 255 | 200 | 55 |
| البذور المنبتة في التانين 0.0001%، البراعم المُنقلة إلى خليط كنوب الكامل + التانينات 0.0001% | 150 | 110 | 40 |
الجدول 8. تأثير المستحضرات الهيوميكية وغيرها من المركبات البوليفينولية على امتصاص الأكسجين بواسطة أوراق الأكاسيا الصفراء وإبر الصنوبر البري (التجربة بدأت في 28.08.2014، البيانات في 15.10.2014)
| المتغيرات التجريبية | إبر الصنوبر | أوراق الأكاسيا الصفراء | ||
|---|---|---|---|---|
| الأكسجين الممتص في 5 دقائق لكل عينة 200 مغ، مم³ | % بالنسبة للضابطة | الأكسجين الممتص في 5 دقائق لكل عينة 200 مغ، مم³ | % بالنسبة للضابطة | |
| خليط كنوب الكامل | 150.3 | 100 | 67.1 | 100 |
| خليط كنوب الكامل + هيومات البوتاسيوم (0.001%) | 213.8 | 142.0 | 176.8 | 218.7 |
| خليط كنوب الكامل + مايند إكسترا (0.001%) | 250.6 | 166.7 | 122.4 | 182.4 |
| خليط كنوب الكامل + التانينات (0.0001%) | 183.7 | 122.2 | 55.6 | 82.9 |
| خليط كنوب الكامل + الثيموهيدروكينون (0.000025%) | 241.7 | 160.8 | — | — |
ملاحظة: تم تحديد شدة التنفس بكمية الأكسجين الممتص باستخدام جهاز واربورغ.
أظهرت التجارب الميدانية التي درست تأثير هيومات البوتاسيوم بالاشتراك مع الأسمدة المعدنية (الجدول 10) أن هيومات البوتاسيوم لها تأثير إيجابي على جودة شتلات الصنوبر، سواء مع التسميد بالنيتروجين-الفوسفور أو بدونه، مما يزيد من إنتاجية الشتلات القياسية، ويعزز نمو الجزء الهوائي، ويحسن الليفية في الجهاز الجذري.
بالإضافة إلى ذلك، يعزز الري بهيومات البوتاسيوم تطورًا أسرع لشتلات الصنوبر، مما يؤدي إلى زيادة عدد النباتات التي تشكل برعمًا قميًا في هذه المتغيرات.
في هذه التجربة، تم إجراء تسميدين. في التسميد الأول، تم تطبيق الأسمدة المعدنية بمعدل 2.5 غرام لكل متر طولي من شريط الزراعة مع الري. في الثانية، كان معدل النيتروجين مماثلاً للأول، بينما تم زيادة معدل السوبرفوسفات ثلاث مرات.
تم الري بهيومات البوتاسيوم بتركيز 0.001%. تم إجراء التسميد في 22 مايو و17 يونيو.
الجدول 9. تأثير هيومات البوتاسيوم، الثيموهيدروكينون، والتانين على تجذير قصاصات الورد الصيني والسيدوم
| الخطة التجريبية | السيدوم | الورد الصيني | ||
|---|---|---|---|---|
| تاريخ ظهور الجذور | طول الجذور في 01.07.2014، مم | تاريخ ظهور الجذور | طول الجذور في 08.08.2014، مم | |
| الماء | 04.06 | 16±1 | 30.06 | 15±1 |
| هيومات البوتاسيوم 0.001% | 03.06 | 31±4 | 25.06 | 82±18 |
| الثيموهيدروكينون 0.00025% | 03.06 | 41±6 | 30.06 | 65±14 |
| التانينات 0.001% | 03.06 | 40±4 | 30.06 | 58±15 |
في التجارب الميدانية لعام 2015، تم اختبار هيومات تحتوي، في عينة جافة تمامًا، قابلة للذوبان في H₂SO₄ 0.5N: النيتروجين — 0.3% وP₂O₅ — 0.96% كمصدر للأحماض الهيوميكية والفولفيكية.
الجدول 10. تأثير تطبيقات الأسمدة المعدنية والهيوميكية على جودة شتلات الصنوبر (الحالة في 05.10.2014 من التجربة التي أجريت في منطقة تشيرنيهيف)
| الخطة التجريبية | نسبة الشتلات القياسية | ارتفاع الجزء الهوائي، مم | قطر عنق الجذر، مم | عدد الجذور الجانبية عند العمق، وحدات | |
|---|---|---|---|---|---|
| 0–15 سم | 0–50 سم | ||||
| الري بالماء، بدون أسمدة | 60 | 39±3.0 | 2.5 | 13 | 27 |
| الري بالماء، تم تطبيق أسمدة معدنية (NP) | 75 | 76±5.0 | 3.0 | 21 | 43 |
| الري بالمستحضرات الهيوميكية، تم تطبيق أسمدة معدنية (NP) | 81 | 84±4.2 | 3.0 | 22 | 50 |
| الري بالمستحضرات الهيوميكية، بدون أسمدة | 67 | 69±4.5 | 2.7 | 17 | 34 |
ملاحظة: تم تحديد نسبة الشتلات القياسية بناءً على معايير الحجم والتطور الجذري والجوي للشتلات.
مناقشة النتائج
تظهر النتائج أن المستحضرات الهيوميكية، مثل هيومات البوتاسيوم، تؤثر بشكل إيجابي على العمليات البيوكيميائية أثناء إنبات بذور الصنوبر البري. تعزز هذه المستحضرات نشاط الإنزيمات التنفسية (الكاتالاز والبيروكسيداز) والإنزيمات الهيدروليتيكية (الأميليز والإنفرتيز)، مما يؤدي إلى تسريع تحويل المواد الاحتياطية وزيادة الإمكانات الطاقية للبذور. كما أظهرت التجارب أن الهيومات تزيد من محتوى الفوسفور القابل للذوبان في حمض التريكلوروأسيتيك، مما يعكس تحسناً في العمليات الطاقية للخلايا.
فيما يتعلق بالتأثير على الأنظمة الإنزيمية المؤكسدة-المختزلة، أظهرت الدراسات أن الأحماض الهيوميكية تعزز التنفس في البذور المنبتة والإبر، لكن هذا التأثير لا يقتصر على تحفيز البوليفينول أوكسيداز. تشير النتائج إلى أن المجموعات البوليفينولية في الهيومات قد تعمل كمتبرعات هيدروجين أو تؤثر على أنظمة إنزيمية أخرى مثل السيتوكروم أوكسيداز، مما يعزز التمثيل الغذائي الأكسدة.
عند مقارنة تأثيرات المستحضرات الهيوميكية (هيومات البوتاسيوم، مايند إكسترا، أديبت) مع المركبات البوليفينولية (التانينات، الثيموهيدروكينون)، لوحظ تشابه في التأثير المنشط على إنبات البذور ونمو البراعم، لكن الهيومات كانت أكثر فعالية بشكل عام. قد يُعزى هذا التأثير الإضافي إلى التركيب الكيميائي المعقد للأحماض الهيوميكية، والذي يتجاوز تأثير المجموعات البوليفينولية وحدها.
أظهرت التجارب الميدانية في منطقة تشيرنيهيف أن استخدام هيومات البوتاسيوم، سواء بمفردها أو مع الأسمدة المعدنية، يحسن جودة شتلات الصنوبر من خلال زيادة نسبة الشتلات القياسية، تعزيز نمو الجزء الهوائي، وتحسين تفرع الجهاز الجذري. كما لوحظ أن الري بالهيومات يعزز التطور السريع للشتلات، مما يؤدي إلى زيادة عدد النباتات التي تشكل برعمًا قميًا.
فيما يتعلق بالنباتات الأخرى مثل الأكاسيا الصفراء، الورد الصيني، والسيدوم، أظهرت المستحضرات الهيوميكية تأثيرًا إيجابيًا على إنبات البذور، نمو البراعم، وتجذير القصاصات. ومع ذلك، كان التأثير متغيرًا حسب النوع والتركيز المستخدم. على سبيل المثال، استجاب الصنوبر بشكل أقوى لهيومات البوتاسيوم والتانينات مقارنة بالأكاسيا الصفراء، التي أظهرت استجابة محدودة للثيموهيدروكينون.
الاستنتاجات
- تؤثر المستحضرات الهيوميكية (هيومات البوتاسيوم، مايند إكسترا، أديبت) بشكل إيجابي على العمليات البيوكيميائية أثناء إنبات بذور الصنوبر البري من خلال تعزيز نشاط الإنزيمات التنفسية والهيدروليتيكية وزيادة محتوى الفوسفور القابل للذوبان.
- تعزز الهيومات التمثيل الغذائي الأكسدة في البذور المنبتة والإبر، لكن تأثيرها لا يقتصر على تحفيز البوليفينول أوكسيداز، مما يشير إلى مشاركة أنظمة إنزيمية أخرى مثل السيتوكروم أوكسيداز.
- تظهر المستحضرات الهيوميكية تأثيرًا منشطًا أكبر من المركبات البوليفينولية النقية (التانينات، الثيموهيدروكينون) على إنبات البذور ونمو البراعم، مما يشير إلى أن تأثيرها يتجاوز المجموعات البوليفينولية.
- يعزز استخدام هيومات البوتاسيوم في الزراعة الميدانية جودة شتلات الصنوبر من خلال تحسين النمو الجوي والجذري وزيادة نسبة الشتلات القياسية.
- تظهر المستحضرات الهيوميكية تأثيرًا إيجابيًا على إنبات البذور، نمو البراعم، وتجذير القصاصات في نباتات أخرى مثل الأكاسيا الصفراء، الورد الصيني، والسيدوم، لكن الاستجابة تختلف حسب النوع والتركيز.
- يمكن استخدام منشط نمو يعتمد على الهيومات والثيموهيدروكينون بنجاح في زراعة شتلات الصنوبر في شمال أوكرانيا، مع إمكانية تطبيقه في مناطق أخرى ذات ظروف تربة وبيئية مماثلة.
التوصيات
بناءً على نتائج هذه الدراسة، يُوصى بما يلي:
- استخدام هيومات البوتاسيوم بتركيز 0.001% كمعزز لإنبات البذور ونمو شتلات الصنوبر في المشاتل والغابات، خاصة في التربة الرملية أو الطينية.
- دمج هيومات البوتاسيوم مع الأسمدة المعدنية (النيتروجين والفوسفور) لتحسين جودة الشتلات وزيادة إنتاجية الشتلات القياسية.
- إجراء المزيد من الأبحاث لفهم الآليات الدقيقة لتأثير الأحماض الهيوميكية على الأنظمة الإنزيمية المختلفة، خاصة فيما يتعلق بالتمثيل الغذائي الأكسدة.
- اختبار المستحضرات الهيوميكية على نطاق أوسع في أنواع نباتية أخرى وفي ظروف بيئية متنوعة لتحديد النطاق الأمثل لتطبيقها.
- تطوير تركيبات جديدة لمنشطات النمو تعتمد على مزيج من الهيومات والمركبات البوليفينولية لتحسين الكفاءة في زراعة المحاصيل الخشبية والمزهرة.
المراجع
لم يتم إدراج مراجع محددة في النص الأصلي، ولكن يُوصى بالرجوع إلى الدراسات العلمية المتعلقة بالأحماض الهيوميكية، البوليفينولات، والعمليات البيوكيميائية في النباتات للحصول على معلومات إضافية. يمكن العثور على هذه الدراسات في قواعد البيانات الأكاديمية مثل PubMed، Scopus، أو Google Scholar.