Wpływ preparatów humusowych humatu potasu, Adept Agro.Bio i Mind Agro.Bio na procesy biochemiczne sosny i niektórych innych roślin w początkowych stadiach ich wzrostu
Kiełkowanie nasion charakteryzuje się złożonymi procesami biochemicznymi z udziałem enzymów. Im większa aktywność układu enzymatycznego w komórkach, tym intensywniejsza jest przemiana substancji zapasowych, co przyspiesza kiełkowanie nasion, a pędy wykazują szybszy wzrost części nadziemnych i systemu korzeniowego.
Z licznych prac różnych autorów wiadomo, że jonowo rozproszone formy preparatów humusowych mogą być wchłaniane przez rośliny i wykorzystywane do wzmacniania oksydacyjno-redukcyjnych układów enzymatycznych. Wykazano obecnie, że procesy oksydacyjno-redukcyjne odgrywają kluczową rolę w metabolizmie.
Wzmacnianie metabolizmu oksydacyjnego można osiągnąć poprzez zastosowanie humatów. Eksperymenty przeprowadzone na glebie piaszczystej w rejonie Czernihowa wykazały, że stosowanie nawozów humusowych w uprawie sosny w szkółkach i lasach przynosi pozytywne efekty.
Jednak temat ten nie został jeszcze w pełni zbadany. Dlatego przeprowadziliśmy serię badań mających na celu:
- Określenie wpływu preparatów humusowych na procesy biochemiczne nasion sosny podczas kiełkowania;
- Zbadanie udziału humatów w określonych składnikach oksydacyjno-redukcyjnych układów enzymatycznych oraz określenie ich względnej wagi w metabolizmie oksydacyjnym sosny w początkowych stadiach rozwoju;
- Porównanie stymulującego wpływu produktów humusowych oraz niektórych związków o charakterze polifenolowym na kiełkowanie nasion, wzrost pędów i ukorzenianie sadzonek różnych roślin;
- Zweryfikowanie możliwości zastosowania stymulatora wzrostu opartego na humatach i tymohydrochinonie w uprawie sadzonek sosny w północnej Ukrainie.
Metodologia badań
Eksperyment badający stymulujący wpływ preparatów humusowych na procesy biochemiczne nasion podczas kiełkowania przeprowadzono z użyciem nasion sosny zwyczajnej w następujący sposób. Nasiona sosny umieszczono do kiełkowania w wodzie destylowanej oraz w roztworze humatu potasu dializowanego o stężeniu 0,001%.
W kiełkujących nasionach określano dynamikę przemiany substancji zapasowych, w szczególności kompleksu węglowodanowego, co 48 godzin poprzez pomiar ilości monosacharydów i disacharydów oraz aktywności enzymów hydrolitycznych: amylazy i sacharozy. Dodatkowo określono aktywność enzymów oddechowych: katalazy i peroksydazy, a także ilość fosforu rozpuszczalnego w 4% kwasie trichlorooctowym oraz azotu amonowego. Wcześniej wszystkie wymienione wskaźniki określono w suchych nasionach, aby scharakteryzować ich stan początkowy.
Eksperyment rozpoczęto 11 czerwca 2015 roku i zakończono 19 czerwca 2015 roku.
Eksperymenty mające na celu określenie głównych układów enzymatycznych podczas kiełkowania nasion oraz wpływu preparatów humusowych na nie przeprowadzono z użyciem kiełkujących nasion i młodych pędów sosny zwyczajnej.
Do określenia roli poszczególnych enzymów zastosowano metodę hamowania określonego składnika układów oksydacyjno-redukcyjnych, mierząc jednocześnie intensywność oddychania za pomocą metody gazometrycznej w aparacie Warburga. W trakcie tych eksperymentów założono, że jeśli tkanki roślinne nasączono kwasem humusowym i jednocześnie zahamowano określony układ enzymatyczny, można określić składnik, który jest wzmacniany pod wpływem kwasu humusowego.
Opierając się na wspomnianych teoretycznych koncepcjach dotyczących roli preparatów humusowych we wzmacnianiu komórkowego układu enzymatycznego, jako inhibitory zastosowano rezorcynol i siarkowodór. Rezorcynol jest specyficznym dezaktywatorem oksydazy polifenolowej, natomiast siarkowodór hamuje wszystkie inne oksydazy zawierające metale. Ten ostatni inhibitor zastosowano, ponieważ podczas utleniania polifenoli oksydaza polifenolowa nie zawsze jest oksydazą końcową. W tym eksperymencie nasiona namaczano w wodzie do momentu kiełkowania, następnie przenoszono je do roztworów wspomnianych inhibitorów i humatów, a po 20 godzinach określano intensywność oddychania.
Ponadto, w innym eksperymencie, igły pędów sosny w wieku 3 tygodni nasączano (ciśnienie próżniowe 30 mmHg, ekspozycja przez 45 minut) wodą, humatami, rezorcynolem oraz wodą z siarkowodorem, po czym mierzono intensywność oddychania. Humaty zastosowano w formie humatu potasu o stężeniu 0,001%, rezorcynol o stężeniu M:10, a siarkowodór w śladowych ilościach.
Masa próbki nasion i igieł wynosiła 200 mg. Eksperymenty przeprowadzono w dwóch powtórzeniach, ale dla większej wiarygodności powtórzono je kilkukrotnie.
Aby porównać stymulujący wpływ preparatów humusowych i niektórych związków polifenolowych na kiełkowanie nasion, wzrost pędów i ukorzenianie sadzonek różnych roślin, zaprojektowano eksperymenty z sosną, akacją żółtą, różą chińską i rozchodnikiem. W tych eksperymentach testowano humat potasu, Mind Extra, taniny i tymohydrochinon. Taniny zastosowano w stężeniach 0,001% i 0,0001%, a tymohydrochinon w stężeniach 0,00025% i 0,000025%. Mind Extra, ukraiński preparat, to skoncentrowany nawóz organiczno-przemysłowy rozpuszczalny w wodzie, zawierający: kwas humusowy — 15%, P₂O₅ — 1%, K₂O — 3%. Preparat ten testowano w tych samych stężeniach, co humat potasu (0,001-0,005%).
W eksperymentach nasiona sosny i akacji żółtej kiełkowano w określonych roztworach. Co 3 dni liczono nasiona kiełkujące i wykiełkowane. Otrzymane pędy przenoszono następnie do roztworów tych samych substancji, ale z użyciem wody destylowanej i pożywki Knopa jako podłoża.
Pod koniec eksperymentu mierzono rozmiary części nadziemnych i korzeniowych roślin, masę roślin oraz intensywność oddychania.
W eksperymencie badającym wpływ tych substancji na ukorzenianie, sadzonki róży chińskiej i rozchodnika uprawiano w odpowiednich roztworach, po czym rejestrowano pojawienie się pierwszych korzeni i ich długość.
Eksperymenty polowe przeprowadzono w rejonie Czernihowa, w przedsiębiorstwie leśnym na glebie czarnoziemnej gliniastej. W tych eksperymentach testowano wpływ humatu potasu, Mind Extra i tymohydrochinonu na jakość materiału sadzeniowego sosny. Powierzchnia działki wynosiła 0,05 ha. Eksperymenty przeprowadzono w trzech powtórzeniach.
Wyniki eksperymentów
Wyniki eksperymentów badających wpływ preparatów humusowych na procesy biochemiczne nasion sosny zwyczajnej podczas kiełkowania (tabele 1 i 2) pokazują, że na początku kiełkowania nasion sosny, pomimo szybkiej aktywacji procesu oddychania, następuje akumulacja monosacharydów, a ich zawartość zaczyna spadać dopiero w siódmym dniu kiełkowania.
| Czas pobierania próbek | Monosacharydy | Disacharydy | P₂O₅ rozpuszczalny w 4% kwasie trichlorooctowym | Azot amonowy | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Woda | Humat potasu | Woda | Humat potasu | Woda | Humat potasu | Woda | Humat potasu | |
| Suche nasiona — kontrola | 0,134 | 0,134 | 2,52 | 2,52 | 0,017 | 0,017 | 0,37 | 0,37 |
| Po kiełkowaniu: dzień 3 | 0,54 | 0,64 | 2,94 | 2,68 | 0,015 | 0,015 | 1,00 | 1,35 |
| Dzień 5 | 1,76 | 1,38 | 0,83 | 1,78 | 0,045 | 0,049 | 0,63 | 0,85 |
| Dzień 7 | 0,92 | 1,10 | 1,50 | 0,69 | 0,033 | 0,040 | 1,88 | 1,88 |
| Dzień 9 | 4,24 | 4,84 | 5,26 | 4,43 | 0,033 | 0,050 | - | - |
Zwiększyła się również ilość disacharydów w pierwszych dniach kiełkowania, ale do piątego dnia ich zawartość zmniejszyła się. Wyjaśnia to fakt, że przemiana disacharydów w monosacharydy pod wpływem zwiększonej aktywności inwertazy zachodzi szybciej niż przemiana skrobi w disacharydy pod wpływem amylazy.
| Czas pobierania próbek | Katalaza (ml H₂O₂ na 1 g) | Peroksydaza (mg sodu na 1 g) | Amylaza (mg maltozy na 100 mg) | Inwertaza (mg sacharozy na 100 mg) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Woda | Humat potasu | Woda | Humat potasu | Woda | Humat potasu | Woda | Humat potasu | |
| Suche nasiona — kontrola | 21,8 | 21,8 | 0,56 | 0,56 | 7,5 | 7,5 | 38,3 | 38,3 |
| Po kiełkowaniu: dzień 3 | 111,0 | 120,0 | 0,79 | 0,58 | 12,6 | 16,2 | 50,2 | 67,5 |
| Dzień 5 | 157,4 | 144,2 | 1,20 | 1,38 | 15,4 | 19,3 | 173,9 | 177,6 |
| Dzień 7 | 173,2 | 173,7 | 3,20 | 4,30 | 20,0 | 13,4 | 203,5 | 183,7 |
| Dzień 9 | 45,2 | 53,3 | 3,30 | 3,30 | - | - | 33,7 | 33,7 |
Uwaga: W dziewiątym dniu kiełkowania pędy stały się zielone.
Wyjście nasion sosny ze stanu spoczynku charakteryzowało się aktywacją enzymów oddechowych — katalazy i peroksydazy — oraz zwiększeniem ilości fosforu rozpuszczalnego w kwasie trichlorooctowym. Ta forma fosforu, wraz z aktywnością enzymów oddechowych, jest wskaźnikiem procesów energetycznych komórek.
Spadek aktywności niektórych enzymów pod koniec eksperymentu — w dziewiątym dniu (tabela 2) — jest zjawiskiem całkowicie naturalnym, ponieważ enzymy w nasionach spoczynkowych występują tylko w niewielkich ilościach. Podczas kiełkowania nasion ich zawartość wzrasta, osiągając określone maksimum, po czym ponownie maleje. Badanie to wskazuje również, że w kiełkujących nasionach pszenicy aktywność wszystkich enzymów osiąga szczyt w dniach 6-8, a w kiełkujących nasionach słonecznika w dniach 6-7.
Wielu badaczy przedstawia dane dotyczące aktywności określonych enzymów w kiełkujących nasionach jęczmienia, kukurydzy i fasoli, a także dotyczące zmian ilościowych różnych form węglowodanów. Wykazano, że dane te są podobne do naszych.
Tabela 2 pokazuje również, że humaty w tym eksperymencie przyczyniły się do zwiększenia aktywności amylazy, inwertazy i katalazy, a także zwiększenia zawartości fosforu rozpuszczalnego w 4% kwasie trichlorooctowym w porównaniu z kontrolą.
Pozytywny wpływ preparatów humusowych na te wskaźniki zaobserwowano od pierwszych dni eksperymentu. Jednak aktywność peroksydazy pod wpływem humatów przewyższała kontrolę dopiero po 6-8 dniach namaczania nasion, czyli gdy pojawiły się pędy i zaczęły formować się igły. Ten wpływ kwasów humusowych i fulwowych na aktywność enzymów oddechowych należy wyjaśnić faktem, że peroksydaza nie jest głównym enzymem w procesach oksydacyjno-redukcyjnych w kiełkujących nasionach sosny. Jej znaczenie wzrasta podczas formowania igieł. Możliwe, że głównym oksydazą na tym etapie rozwoju sosny jest oksydaza cytochromowa, a enzym ten można uznać za uniwersalną oksydazę zarodków roślin.
Dlatego, porównując wpływ preparatów humusowych (humat potasu, Mind Extra, Adept) na zawartość cukrów, fosforu rozpuszczalnego w kwasie trichlorooctowym oraz aktywność enzymów oddechowych, można stwierdzić, że zwiększają one potencjał energetyczny kiełkujących nasion sosny.
Jednak po tych eksperymentach nadal nie jest jasne, w jaki sposób humaty wzmacniają procesy oksydacyjno-redukcyjne i które enzymy są kluczowe na tym etapie rozwoju. Wyniki eksperymentów przedstawione w tabeli 3 częściowo odpowiadają na te pytania.
| Schematy eksperymentalne | Nasiona | Igły | ||
|---|---|---|---|---|
| Pochłonięty O₂ w 5 minut (mm³) | % | Pochłonięty O₂ na próbkę 200 mg (mm³) | % | |
| Woda | 92,3 | 100,0 | 132,1 | 100,0 |
| Humat potasu | 157,3 | 170,4 | 241,1 | 182,5 |
| Siarkowodór | 67,1 | 72,7 | 92,3 | 69,8 |
| Humat potasu + H₂S | 117,4 | 127,0 | 111,1 | 84,9 |
| Rezorcynol | 92,3 | 100,0 | 102,7 | 77,7 |
| Humat potasu + rezorcynol | 157,0 | 170,4 | 157,3 | 119,0 |
Dane te pokazują, że w kiełkujących nasionach oksydaza polifenolowa prawdopodobnie nie uczestniczy w procesach utleniania, ponieważ leczenie rezorcynolem nie wpłynęło na oddychanie nasion. Jednak w igłach pędów w wieku 3 tygodni jej rola znacznie wzrasta, co potwierdzono tłumieniem wymiany gazowej oddechowej przez rezorcynol o 23%. Niemniej jednak humat potasu znacznie wzmacnia oddychanie zarówno w kiełkujących nasionach, jak i igłach. Gdy igły nasączono tylko humatem potasu, oddychanie wzrosło o 82,5%, podczas gdy zastosowanie go z inhibitorem tłumiacym oksydazę polifenolową zwiększyło je tylko o 19%. Wskazuje to, że kwasy humusowe i fulwowe wzmacniają fenolazowy układ oksydacyjny, ale ich wpływ na metabolizm oksydacyjny nie ogranicza się do udziału grup polifenolowych. W kiełkujących nasionach kwasy humusowe i fulwowe zwiększyły pochłanianie tlenu o 70%, mimo że oksydaza polifenolowa i peroksydaza nie były w nich aktywne.
Stąd można wysunąć trzy hipotezy:
- Wpływ preparatów humusowych na metabolizm oksydacyjny nie ogranicza się tylko do wzmacniania układu fenolazowego, gdzie oksydaza polifenolowa jest oksydazą końcową.
- Grupy polifenolowe humatów działały jako donory wodoru dla innych pośrednich akceptorów, umożliwiając aktywację metabolizmu tlenowego bez udziału oksydazy polifenolowej.
- Aktywacja procesów oddechowych pod wpływem kwasów humusowych i fulwowych nie wynika z ich grup polifenolowych.
Udział grup polifenolowych tego kwasu jako substratu dla aktywności oksydazy polifenolowej potwierdza fakt, że wraz ze wzrostem aktywności oksydazy polifenolowej w igłach, wzrastał również stymulujący wpływ kwasów humusowych i fulwowych na metabolizm oksydacyjny.
Drugim dowodem na udział grup polifenolowych w metabolizmie oksydacyjnym byłoby podobieństwo wpływu czystych preparatów polifenolowych i humatu potasu na metabolizm oksydacyjny oraz związane z tym efekty stymulujące kiełkowanie nasion i wzrost pędów.
Aby to zweryfikować, przeprowadzono kilka eksperymentów, które dały podobne wyniki. Tabela 4 przedstawia dane z jednego z nich, datowanego na 28 sierpnia 2014 roku.
Tabela 4. Stymulujący wpływ związków humusowych i innych związków polifenolowych na kiełkowanie nasion roślin drzewiastych
| Schemat eksperymentalny | Kiełkujące i wykiełkowane nasiona sosny zwyczajnej, % | Kiełkujące i wykiełkowane nasiona akacji żółtej, % | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 30.08 | 02.09 | 05.09 | 30.08 | 02.09 | 05.09 | |||||||
| Względem nasion umieszczonych do kiełkowania | Względem kontroli | Względem nasion umieszczonych do kiełkowania | Względem kontroli | Względem nasion umieszczonych do kiełkowania | Względem kontroli | Względem nasion umieszczonych do kiełkowania | Względem kontroli | Względem nasion umieszczonych do kiełkowania | Względem kontroli | Względem nasion umieszczonych do kiełkowania | Względem kontroli | |
| Woda destylowana (kontrola) | 46 | 100 | 52 | 100 | 52 | 100 | 44 | 100 | 46 | 100 | 46 | 100 |
| Humat potasu 0,005% | 48 | 104 | 68 | 131 | 68 | 131 | 50 | 114 | 62 | 135 | 62 | 135 |
| Humat potasu 0,001% | 52 | 113 | 52 | 100 | 78 | 150 | 44 | 100 | 46 | 100 | 50 | 109 |
| Mind Extra 0,005% | 52 | 113 | 56 | 108 | 60 | 115 | 26 | 60 | 26 | 56 | 26 | 56 |
| Mind Extra 0,001% | 44 | 96 | 44 | 85 | 48 | 92 | 40 | 91 | 48 | 104 | 48 | 104 |
| Taniny 0,001% | 58 | 126 | 68 | 131 | 68 | 131 | 20 | 70 | 30 | 65 | 30 | 65 |
| Taniny 0,0001% | 58 | 126 | 66 | 127 | 70 | 135 | 42 | 95 | 50 | 109 | 50 | 109 |
| Tymohydrochinon 0,00025% | 48 | 104 | 48 | 92 | 48 | 92 | 28 | 64 | 34 | 74 | 34 | 74 |
| Tymohydrochinon 0,000025% | 46 | 100 | 46 | 90 | 50 | 96 | 44 | 100 | 46 | 100 | 46 | 100 |
Tabela 4 pokazuje, że stymulujący wpływ testowanych substancji na kiełkowanie nasion był zróżnicowany zarówno w obrębie tego samego gatunku, jak i między różnymi gatunkami.
Sosna reagowała na stymulację kiełkowania bardziej intensywnie niż akacja żółta. Największy efekt na sośnie osiągnięto przy użyciu humatu potasu i tanin w obu stężeniach, a także z Mind Extra w stężeniu 0,005%. W przypadku akacji żółtej zauważalny efekt uzyskano tylko z humatem potasu w stężeniu 0,005%. Tymohydrochinon w testowanych stężeniach nie wykazał pozytywnego wpływu na kiełkowanie nasion obu gatunków.
Na podstawie tych eksperymentów można wywnioskować, że efekt stymulujący zależy od stężenia testowanych substancji oraz cech gatunkowych roślin.
Eksperyment kontynuowano w następujący sposób.
Pędy sosny i akacji żółtej, które miały dwa tygodnie, przeniesiono do roztworów badanych substancji stymulujących dodanych do wody destylowanej, a także w kontekście nawożenia mineralnego.
Wyniki tej części eksperymentu przedstawiono w tabelach 5 i 6.
Tabela 5. Wpływ preparatów humusowych i niektórych związków polifenolowych na początkowy etap wzrostu pędów sosny zwyczajnej
| Schemat eksperymentalny | 15.09.2014 (moment przeniesienia) | 15.10.2014 | ||
|---|---|---|---|---|
| Wysokość części nadziemnej, mm | Długość systemu korzeniowego, mm | Wysokość części nadziemnej, mm | Długość systemu korzeniowego, mm | |
| Nasiona kiełkowane w wodzie destylowanej, pędy przeniesione do wody destylowanej | 15 | 40 | 17,5 | 45±5,0 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,001%, pędy przeniesione do humatu potasu 0,001% | 20 | 65 | 25,0 | 75±5,0 |
| Nasiona kiełkowane w Mind Extra 0,001%, pędy przeniesione do humatu-rex 0,001% | 20 | 52 | 25,0 | 70±1,0 |
| Nasiona kiełkowane w taninach 0,0001%, pędy przeniesione do tanin 0,0001% | 20 | 52 | 22,5 | 67±3,3 |
| Nasiona kiełkowane w tymohydrochinonie 0,000025%, pędy przeniesione do tymohydrochinonu 0,000025% | 16 | 60 | 21,5 | 77±5,7 |
| Nasiona kiełkowane w wodzie destylowanej, pędy przeniesione do pożywki Knopa | 15 | 40 | 27,5 | 52,5±2,5 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,001%, pędy przeniesione do pożywki Knopa + humat potasu 0,001% | 20 | 65 | 27,5 | 75±2,8 |
| Nasiona kiełkowane w Mind Extra 0,001%, pędy przeniesione do pożywki Knopa + Mind Extra 0,001% | 20 | 52 | 22,5 | 67,5±2,5 |
| Nasiona kiełkowane w taninach 0,0001%, pędy przeniesione do pożywki Knopa + taniny 0,0001% | 20 | 52 | 23,0 | 65±2,8 |
| Nasiona kiełkowane w tymohydrochinonie 0,000025%, pędy przeniesione do pożywki Knopa + tymohydrochinon 0,000025% | 16 | 60 | 25,0 | 71±1,2 |
Dane z tabel 5 i 6 pokazują, że wpływ preparatów humusowych i związków polifenolowych na pędy sosny i akacji żółtej był zasadniczo podobny.
W pędach sosny wszystkie substancje testowane w eksperymencie miały pozytywny wpływ na wzrost systemu korzeniowego i części nadziemnych, zarówno po dodaniu ich do wody destylowanej, jak i w pełnej pożywce Knopa. Ich pozytywny wpływ dotyczył głównie wzrostu systemu korzeniowego.
Spośród preparatów humusowych dodanych do wody destylowanej największy efekt osiągnięto z humatem potasu. W pędach akacji żółtej efektu nie zaobserwowano tylko w przypadku tanin.
Tabela 6. Wpływ humatów i innych związków polifenolowych na pędy akacji żółtej
| Schemat eksperymentalny | 15.09.2014 (podczas przeniesienia) | 15.10.2014 | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Wysokość części nadziemnej, mm | Długość systemu korzeniowego, mm | Wysokość części nadziemnej, mm | Długość systemu korzeniowego, mm | Liczba korzeni bocznych, szt. | Liczba liści złożonych, szt. | |
| Nasiona kiełkowane w wodzie destylowanej, pędy przeniesione do wody destylowanej | 19,4 | 36,2 | 31 | 43±3 | 1,2 | 2 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,005%, pędy przeniesione do humatu potasu 0,001% | 25,7 | 77,5 | 32 | 85±4,6 | 1,2 | 3 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,001%, pędy przeniesione do humatu potasu 0,001% | 19,4 | 60,2 | 40 | 73±3,3 | 5 | 3 |
| Nasiona kiełkowane w Mind Extra 0,001%, pędy przeniesione do Mind Extra 0,001% | 23,7 | 60,0 | 39 | 70±8,7 | 4 | 3 |
| Nasiona kiełkowane w taninach 0,0001%, pędy przeniesione do tanin 0,0001% | 18,4 | 38,8 | 20 | 50±0,0 | 0 | 3 |
| Nasiona kiełkowane w wodzie destylowanej, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa | 19,4 | 36,2 | 57 | 65±4,4 | 3 | 4 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,005%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + humat potasu 0,001% | 25,7 | 77,5 | 62 | 150±10,7 | 3 | 5 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,001%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + humat potasu 0,001% | 19,4 | 60,2 | 70 | 190±9,8 | 8 | 5 |
| Nasiona kiełkowane w Mind Extra 0,001%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + Mind Extra 0,001% | 23,7 | 60,2 | 55 | 160±15 | 3 | 5 |
| Nasiona kiełkowane w taninach 0,0001%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + taniny 0,0001% | 18,4 | 38,8 | 30 | 50±5,7 | 3 | 4 |
Substancje te miały pozytywny wpływ nie tylko na wzrost części nadziemnych i systemu korzeniowego pędów roślin drzewiastych, ale także na zwiększenie świeżej masy tych organów roślinnych, a tym samym całej rośliny, jak pokazano w tabeli 7, która przedstawia dane dotyczące masy pędów akacji żółtej.
Dane (tabela 8) dotyczące określenia intensywności oddychania w liściach pędów akacji żółtej i igłach sosny zwyczajnej, uprawianych w różnych wariantach opisanego eksperymentu, wykazały, że zwiększone pochłanianie tlenu uzyskano tylko dla tych wariantów, które wykazały wpływ na wzrost pędów.
Dane te wskazują na podobieństwo między efektami preparatów humusowych i związków polifenolowych. Jednak eksperymenty te nie pozwalają stwierdzić, że wpływ kwasów humusowych i fulwowych jest związany tylko z obecnością grup polifenolowych w ich cząsteczkach, ponieważ efekt preparatów humusowych jest ogólnie większy niż efekt polifenoli.
Nie przeprowadzono badań w celu rozszyfrowania tego pozostałego efektu kwasów humusowych i fulwowych.
Wyniki eksperymentów badających wpływ wspomnianych preparatów na ukorzenianie sadzonek wykazały, że preparaty humusowe mają również pozytywny wpływ na rośliny kwitnące. Przyspieszają pojawianie się korzeni na sadzonkach i zwiększają ich wzrost, jak pokazano w danych tabeli 9.
Tabela 7. Wpływ substancji humusowych na akumulację świeżej masy przez pędy akacji żółtej (dane z 15.10.2014 z eksperymentu z 28.08.2014)
| Schemat eksperymentalny | Świeży ciężar, mg | ||
|---|---|---|---|
| Rośliny | Część nadziemna | System korzeniowy | |
| Nasiona kiełkowane w wodzie destylowanej, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa | 185 | 140 | 45 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,005%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + humat potasu 0,001% | 220 | 160 | 60 |
| Nasiona kiełkowane w humacie potasu 0,001%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + humat potasu 0,001% | 291 | 201 | 90 |
| Nasiona kiełkowane w Mind Extra 0,001%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + Mind Extra 0,001% | 255 | 200 | 55 |
| Nasiona kiełkowane w taninach 0,0001%, pędy przeniesione do pełnej pożywki Knopa + taniny 0,0001% | 150 | 110 | 40 |
Tabela 8. Wpływ preparatów humusowych i innych związków polifenolowych na pochłanianie tlenu przez liście akacji żółtej i igły sosny zwyczajnej (eksperyment rozpoczęty 28.08.2014, dane z 15.10.2014)
| Warianty eksperymentalne | Igły sosny | Liście akacji żółtej | ||
|---|---|---|---|---|
| Pochłonięty tlen w 5 minut na próbkę 200 mg, mm³ | % względem kontroli | Pochłonięty tlen w 5 minut na próbkę 200 mg, mm³ | % względem kontroli | |
| Pełna pożywka Knopa | 150,3 | 100 | 67,1 | 100 |
| Pełna pożywka Knopa + humat potasu (0,001%) | 213,8 | 142,0 | 176,8 | 218,7 |
| Pełna pożywka Knopa + Mind Extra (0,001%) | 250,6 | 166,7 | 122,4 | 182,4 |
| Pełna pożywka Knopa + taniny (0,0001%) | 183,7 | 122,2 | 55,6 | 82,9 |
| Pełna pożywka Knopa + tymohydrochinon (0,000025%) | 241,7 | 160,8 | — | — |
Uwaga: Intensywność oddychania określono na podstawie ilości pochłoniętego tlenu za pomocą aparatu Warburga.
Eksperymenty polowe badające wpływ humatu potasu w połączeniu z nawozami mineralnymi (tabela 10) wykazały, że humat potasu ma pozytywny wpływ na jakość sadzonek sosny, zarówno z nawożeniem azotowo-fosforowym, jak i bez niego, zwiększając wydajność sadzonek standardowych, wspomagając wzrost części nadziemnej i poprawiając włóknistość systemu korzeniowego.
Ponadto nawadnianie humatem potasu wspomaga szybszy rozwój sadzonek sosny, co prowadzi do zwiększenia liczby roślin tworzących pąk wierzchołkowy w tych wariantach.
W tym eksperymencie przeprowadzono dwa nawożenia. W pierwszym nawożeniu stosowano nawozy mineralne w dawce 2,5 g na metr bieżący pasa sadzenia z nawadnianiem. W drugim dawka azotu była taka sama jak w pierwszym, natomiast dawkę superfosfatu zwiększono trzykrotnie.
Nawadnianie humatem potasu przeprowadzono w stężeniu 0,001%. Nawożenie przeprowadzono 22 maja i 17 czerwca.
Tabela 9. Wpływ humatu potasu, tymohydrochinonu i tanin na ukorzenianie sadzonek róży chińskiej i rozchodnika
| Schemat eksperymentalny | Rozchodnik | Róża chińska | ||
|---|---|---|---|---|
| Data pojawienia się korzeni | Długość korzeni w dniu 01.07.2014, mm | Data pojawienia się korzeni | Długość korzeni w dniu 08.08.2014, mm | |
| Woda | 04.06 | 16±1 | 30.06 | 15±1 |
| Humat potasu 0,001% | 03.06 | 31±4 | 25.06 | 82±18 |
| Tymohydrochinon 0,00025% | 03.06 | 41±6 | 30.06 | 65±14 |
| Taniny 0,001% | 03.06 | 40±4 | 30.06 | 58±15 |
W eksperymentach polowych w 2015 roku testowano humaty zawierające w całkowicie suchej próbce, rozpuszczalnej w H₂SO₄ 0,5N: azot — 0,3% i P₂O₅ — 0,96% jako źródło kwasów humusowych i fulwowych.
Tabela 10. Wpływ aplikacji nawozów mineralnych i humusowych na jakość sadzonek sosny (stan na 05.10.2014 z eksperymentu przeprowadzonego w rejonie Czernihowa)
| Schemat eksperymentalny | Odsetek sadzonek standardowych | Wysokość części nadziemnej, mm | Średnica szyjki korzeniowej, mm | Liczba korzeni bocznych na głębokości, szt. | |
|---|---|---|---|---|---|
| 0–15 cm | 0–50 cm | ||||
| Nawadnianie wodą, bez nawozów | 60 | 39±3,0 | 2,5 | 13 | 27 |
| Nawadnianie wodą, zastosowano nawozy mineralne (NP) | 75 | 76±5,0 | 3,0 | 21 | 43 |
| Nawadnianie preparatami humusowymi, zastosowano nawozy mineralne (NP) | 81 | 84±4,2 | 3,0 | 22 | 50 |
| Nawadnianie preparatami humusowymi, bez nawozów | 67 | 69±4,5 | 2,7 | 17 | 34 |
Uwaga: Odsetek sadzonek standardowych określono na podstawie kryteriów wielkości oraz rozwoju korzeniowego i nadziemnego sadzonek.
Dyskusja wyników
Wyniki pokazują, że preparaty humusowe, takie jak humat potasu, mają pozytywny wpływ na procesy biochemiczne podczas kiełkowania nasion sosny zwyczajnej. Preparaty te zwiększają aktywność enzymów oddechowych (katalazy i peroksydazy) oraz enzymów hydrolitycznych (amylazy i inwertazy), co prowadzi do przyspieszenia przemiany substancji zapasowych i zwiększenia potencjału energetycznego nasion. Eksperymenty wykazały również, że humaty zwiększają zawartość fosforu rozpuszczalnego w kwasie trichlorooctowym, co odzwierciedla poprawę procesów energetycznych komórek.
W odniesieniu do wpływu na oksydacyjno-redukcyjne układy enzymatyczne, badania wykazały, że kwasy humusowe wzmacniają oddychanie w kiełkujących nasionach i igłach, ale efekt ten nie ogranicza się do stymulacji oksydazy polifenolowej. Wyniki sugerują, że grupy polifenolowe w humatach mogą działać jako donory wodoru lub wpływać na inne układy enzymatyczne, takie jak oksydaza cytochromowa, wzmacniając metabolizm oksydacyjny.
Porównując efekty preparatów humusowych (humat potasu, Mind Extra, Adept) z związkami polifenolowymi (taniny, tymohydrochinon), zaobserwowano podobieństwo w stymulującym wpływie na kiełkowanie nasion i wzrost pędów, ale humaty były ogólnie bardziej skuteczne. Ten dodatkowy efekt można przypisać złożonej strukturze chemicznej kwasów humusowych, która wykracza poza działanie samych grup polifenolowych.
Eksperymenty polowe w rejonie Czernihowa wykazały, że stosowanie humatu potasu, zarówno samodzielnie, jak i z nawozami mineralnymi, poprawia jakość sadzonek sosny poprzez zwiększenie odsetka sadzonek standardowych, wspomaganie wzrostu części nadziemnej i poprawę rozgałęzienia systemu korzeniowego. Zaobserwowano również, że nawadnianie humatami przyspiesza rozwój sadzonek, co prowadzi do zwiększenia liczby roślin tworzących pąk wierzchołkowy.
W odniesieniu do innych roślin, takich jak akacja żółta, róża chińska i rozchodnik, preparaty humusowe wykazały pozytywny wpływ na kiełkowanie nasion, wzrost pędów i ukorzenianie sadzonek. Jednak efekt był zróżnicowany w zależności od gatunku i zastosowanego stężenia. Na przykład sosna reagowała silniej na humat potasu i taniny w porównaniu z akacją żółtą, która wykazała ograniczoną reakcję na tymohydrochinon.
Wnioski
- Preparaty humusowe (humat potasu, Mind Extra, Adept) mają pozytywny wpływ na procesy biochemiczne podczas kiełkowania nasion sosny zwyczajnej poprzez zwiększenie aktywności enzymów oddechowych i hydrolitycznych oraz zawartości fosforu rozpuszczalnego.
- Humaty wzmacniają metabolizm oksydacyjny w kiełkujących nasionach i igłach, ale ich efekt nie ogranicza się do stymulacji oksydazy polifenolowej, co sugeruje udział innych układów enzymatycznych, takich jak oksydaza cytochromowa.
Humaty wykazują większy efekt stymulujący niż czyste związki polifenolowe (taniny, tymohydrochinon) na kiełkowanie nasion i wzrost pędów, co wskazuje, że ich działanie wykracza poza grupy polifenolowe.
Zastosowanie humatu potasu w uprawie polowej poprawia jakość sadzonek sosny poprzez lepsze wzrost części nadziemnej i korzeniowej oraz zwiększenie odsetka sadzonek standardowych.
Preparaty humusowe mają pozytywny wpływ na kiełkowanie nasion, wzrost pędów i ukorzenianie sadzonek w innych roślinach, takich jak akacja żółta, róża chińska i rozchodnik, ale reakcja różni się w zależności od gatunku i stężenia.
Stymulator wzrostu oparty na humatach i tymohydrochinonie może być z powodzeniem stosowany w uprawie sadzonek sosny w północnej Ukrainie, z potencjalnym zastosowaniem w innych regionach o podobnych warunkach glebowych i środowiskowych.
Zalecenia
Na podstawie wyników tego badania zaleca się:
Zastosowanie humatu potasu w stężeniu 0,001% jako stymulatora kiełkowania nasion i wzrostu sadzonek sosny w szkółkach i lasach, szczególnie na glebach piaszczystych lub gliniastych.
Integrację humatu potasu z nawozami mineralnymi (azot i fosfor) w celu poprawy jakości sadzonek i zwiększenia wydajności sadzonek standardowych.
Przeprowadzenie dalszych badań w celu zrozumienia szczegółowych mechanizmów wpływu kwasów humusowych na różne układy enzymatyczne, zwłaszcza w odniesieniu do metabolizmu oksydacyjnego.
Testowanie preparatów humusowych na szerszą skalę na innych gatunkach roślin i w różnych warunkach środowiskowych w celu określenia optymalnego zakresu ich zastosowania.
Opracowanie nowych formulacji stymulatorów wzrostu opartych na połączeniu humatów i związków polifenolowych w celu zwiększenia efektywności w uprawie roślin drzewiastych i kwitnących.
Literatura
W oryginalnym tekście nie podano konkretnych odniesień, ale zaleca się odwołanie do badań naukowych dotyczących kwasów humusowych, polifenoli oraz procesów biochemicznych w roślinach w celu uzyskania dodatkowych informacji. Takie badania można znaleźć w akademickich bazach danych, takich jak PubMed, Scopus lub Google Scholar.