Сдвиги биохимических процессов в растении под влиянием гумата

Выше были рассмотрены исследования, в результате которых выяснено, что физиологическая активность гумусовых веществ проявляется и в том случае, если растение получает часть молекулы гуминовой кислоты, входящей в состав ее ядра. Вместе с тем, простая констатация этого факта сама по себе ничего не говорит о тех изменениях в процессах обмена растения, которые приводят к положительному агрономическому эффекту, и, по существу, не объясняет природы физиологического действия гуминовых кислот.

Для того чтобы установить, в каком направлении проявляется физиологическое действие гуминовых кислот, мы поставили целью проследить сдвиги в обмене веществ растения под влиянием этих соединений. Это особенно удобно наблюдать на развитии проростков, так как на начальных этапах развития растений они наиболее активно реагируют на физиологическое действие гуминовых кислот.

Методика эксперимента

Первое, что представлялось важным выяснить, это используют ли прорастающие растения гумусовые вещества окружающей среды для своей жизнедеятельности и каков характер воздействия их на организм. Изучение этого вопроса удобнее всего было провести на картофеле, так как проростки этой культуры длительное время питаются готовыми органическими веществами клубня и, казалось бы, необходимость притока их извне к прорастающему глазку исключается.

С этой целью был заложен лабораторный опыт в водной культуре с картофелем. Чтобы избежать вторичных процессов синтеза при поглощении корнями минеральных веществ, опыт поставлен на дистиллированной воде. Таким образом, всякие отклонения в развитии от контрольных растений должны были быть отнесены только за счет тех органических веществ, которые вносились в водную среду.

В этом опыте испытывался гумат калия, полученный по общепринятой методике из торфа. Клубни проращивались на свету с 29 апреля по 3 июня. К этому времени из апикальных глазков развились хорошо оформленные проростки длиной 2-2,5 см. Дальнейшее проращивание велось в сосудах на воде и на 0,001-процентном растворе гумата калия. Для этого часть клубней помещалась на ячеистую пластинку, которая соприкасалась с поверхностью воды в сосуде. От оснований глазков через ячейки опускались фитили из фильтровальной бумаги, по которым вода поступала к зачаточным корневым бугоркам. После достижения корнями воды фитили удалялись. То же проделывалось с другой частью клубней, но вместо воды для проращивания брался раствор гумата калия. В обоих вариантах клубни все время находились на воздухе.

Результаты эксперимента

На рисунке 2 показаны опытные растения на пятнадцатый день проращивания. Обращает на себя внимание более сильный рост глазков и особенно корней в варианте с гуматом калия. Средний вес глазка и корней на один клубень здесь был 6,66 и 1,52 г, в то время как на контроле соответственно 4,88 и 0,86 грамма.

Особенно интересно отметить различие в продолжительности жизни опытных растений. Так, в контрольном варианте рост корней и глазков прекратился рано, и 18 июня, т. е. через 15 дней после постановки на проращивание, опыт пришлось ликвидировать из-за явного некротического состояния растений. В варианте с гуматом калия такие признаки появились лишь 28 июня, т. е. на девять дней позже.

Биохимические изменения

Биохимические исследования показали, что по сравнению с исходными данными (табл. 4) в клубнях обоих вариантов в период прорастания преобладают гидролитические процессы. Они сопровождаются передвижением питательных веществ в растущие органы.

Так, к концу опыта запас золы и сухих веществ в клубнях снизился в среднем на 20%. Резко возросло (на 23%) содержание оптически деятельных веществ — продуктов гидролиза углеводов. В растущих органах очень быстро нарастала активность пероксидазы. В частности, в глазке исходного клубня активность пероксидазы была 39 мг Со на 1 г вещества, через неделю после проращивания она была уже равна 86,6 мг Со, а еще через неделю достигла 106 мг Со. В то же время активность фермента в клубне почти не изменялась и составляла всего лишь 2,1 мг Со.

Распределение азота и фосфора

Более детально изучался вопрос мобилизации азота и фосфора клубня под влиянием гумата калия (табл. 5, 6, 7, 8). Данные анализов показывают распределение элементов по органам растения, как оно сложилось к концу опыта (через 15 дней после постановки на проращивание). Из этих данных видно, что в период прорастания корневая система картофеля очень сильно обогащается фосфором и особенно азотистыми веществами за счет притока пластических веществ из материнского клубня.

Влияние гумата на распределение элементов

Влияние гумата калия на распределение общих форм азота и фосфора хорошо заметно лишь на проростке. При этом поступление из клубня в проросток азотсодержащих веществ под его воздействием усиливается, а фосфора, наоборот, несколько снижается. Надо иметь в виду, однако, что более низкое содержание фосфора в проростке по гумату калия получается за счет формы, связанной с белком. Содержание же физиологически активных форм фосфора не снижается, а в корнях даже резко возрастает. Это хорошо заметно, если рассчитать отношение формы, растворимой в трихлоруксусной кислоте, к белковому фосфору (табл. 9).

Активность пероксидазы

Высокая подвижность фосфорной кислоты в корнях, очевидно, связана с биологической значимостью этого органа для всего организма и свидетельствует о напряженности происходящих там окислительно-восстановительных процессов. Действительно, в специальном исследовании (табл. 10) подмечена прямая связь между активностью пероксидазы и содержанием подвижного фосфора по органам растения.

Выводы

Таким образом, полученный материал дает основание полагать, что гумусовые вещества торфа поглощаются картофелем в ранний период. Учитывая их близкое химическое и генетическое сходство с почвенными органическими веществами, можно считать, что потребление гумусовых веществ является такой же естественной необходимостью, выработанной растением в процессе эволюции, как и восприятие минеральных солей.