Зрушення біохімічних процесів у рослині під впливом гумату

Вище було розглянуто дослідження, у яких з'ясовано, що фізіологічна активність гумусових речовин проявляється у тому разі, якщо рослина отримує частина молекули гумінової кислоти, що входить до її ядра. Разом з тим проста констатація цього факту сама по собі нічого не говорить про ті зміни в процесах обміну рослини, які призводять до позитивного агрономічного ефекту, і, по суті, не пояснює природи фізіологічної дії гумінових кислот.

Для того щоб встановити, в якому напрямку проявляється фізіологічна дія гумінових кислот, ми поставили за мету простежити зрушення в обміні речовин рослини під впливом цих сполук. Це особливо зручно спостерігати на розвитку проростків, оскільки на початкових етапах розвитку рослин вони найактивніше реагують на фізіологічну дію гумінових кислот.

Методика експерименту

Перше, що представлялося важливим з'ясувати, це чи проростаючі рослини використовують гумусові речовини навколишнього середовища для своєї життєдіяльності і який характер впливу їх на організм. Вивчення цього питання найзручніше було провести на картоплі, так як проростки цієї культури тривалий час харчуються готовими органічними речовинами бульби і, здавалося б, необхідність припливу їх ззовні до вічка, що проростає, виключається.

З цією метою було закладено лабораторний досвід у водній культурі з картоплею. Щоб уникнути вторинних процесів синтезу під час поглинання корінням мінеральних речовин, досвід поставлено на дистильованій воді. Таким чином, будь-які відхилення у розвитку від контрольних рослин повинні були бути віднесені лише за рахунок тих органічних речовин, які вносилися у водне середовище.

У цьому досвіді відчувався гумат калію, отриманий за загальноприйнятою методикою з торфу. Бульби пророщувалися на світлі з 29 квітня до 3 червня. На цей час з апікальних вічок розвинулися добре оформлені проростки довжиною 2-2,5 см. Подальше пророщування велося в судинах на воді та на 0,001-процентному розчині гумату калію. Для цього частина бульб містилася на комірчасту пластинку, яка стикалася з поверхнею води в посудині. Від підстав очей через осередки опускалися ґноти з фільтрувального паперу, якими вода надходила до зародкових кореневих горбків. Після досягнення корінням води гноти видалялися. Те саме робилося з іншою частиною бульб, але замість води для пророщування брався розчин гумату калію. В обох випадках бульби постійно знаходилися на повітрі.

Результати експерименту

На малюнку 2 показані дослідні рослини на п'ятнадцятий день пророщування. Привертає увагу сильніший ріст очей і особливо коренів у варіанті з гуматом калію. Середня вага вічка та коріння на одну бульбу тут була 6,66 та 1,52 г, тоді як на контролі відповідно 4,88 та 0,86 грама.

Особливо цікаво відзначити різницю в тривалості життя досвідчених рослин. Так було в контрольному варіанті зростання коріння і очей припинився рано, і 18 червня, т.к. е. через 15 днів після постановки на пророщування досвід довелося ліквідувати через явний некротичний стан рослин. У варіанті з гуматом калію такі ознаки з'явилися лише 28 червня. е. на дев'ять днів пізніше.

Біохімічні зміни

Біохімічні дослідження показали, що порівняно з вихідними даними (табл. 4) у бульбах обох варіантів у період проростання переважають гідролітичні процеси. Вони супроводжуються пересуванням поживних речовин у органи, що ростуть.

Так, до кінця досвіду запас золи та сухих речовин у бульбах знизився в середньому на 20%. Різко збільшився (на 23%) вміст оптично діяльних речовин - продуктів гідролізу вуглеводів. У зростаючих органах швидко наростала активність пероксидази. Зокрема, в вічку вихідного бульби активність пероксидази була 39 мг на 1 г речовини, через тиждень після пророщування вона була вже дорівнює 86,6 мг, а ще через тиждень досягла 106 мг. У той же час активність ферменту в бульбі майже не змінювалася і становила лише 2,1 мг Со.

Розподіл азоту та фосфору

Більш детально вивчалося питання мобілізації азоту та фосфору бульби під впливом гумату калію (табл. 5, 6, 7, 8). Дані аналізів показують розподіл елементів по органам рослини, як воно склалося до кінця досвіду (через 15 днів після постановки на пророщування). З цих даних видно, що у період проростання коренева система картоплі дуже збагачується фосфором і особливо азотистими речовинами з допомогою припливу пластичних речовин із материнського бульби.

Вплив гумату на розподіл елементів

Вплив гумату калію на розподіл загальних форм азоту та фосфору добре помітний лише на проростку. При цьому надходження з бульби в проросток азотовмісних речовин під його впливом посилюється, а фосфору, навпаки, дещо знижується. Треба мати на увазі, однак, що нижчий вміст фосфору в проростку гумату калію виходить за рахунок форми, пов'язаної з білком. Зміст ж фізіологічно активних форм фосфору не знижується, а коренях навіть різко зростає. Це добре помітно, якщо розрахувати відношення форми, розчинної у трихлороцтовій кислоті, до білкового фосфору (табл. 9).

Активність пероксидази

Висока рухливість фосфорної кислоти в корінні, очевидно, пов'язана з біологічною значимістю цього органу для всього організму і свідчить про напруженість окислювально-відновних процесів, що відбуваються там. Дійсно, у спеціальному дослідженні (табл. 10) помічено прямий зв'язок між активністю пероксидази та вмістом рухомого фосфору по органах рослини.

Висновки

Таким чином, отриманий матеріал дає підстави вважати, що гумусові речовини торфу поглинаються картоплею в ранній період. Враховуючи їхню близьку хімічну та генетичну подібність із ґрунтовими органічними речовинами, можна вважати, що споживання гумусових речовин є такою ж природною необхідністю, виробленою рослиною в процесі еволюції, як і сприйняття мінеральних солей.