Агроэкологическая функция органического вещества почв

1. Агроэкологическая функция органического вещества

А. И. Попов

2. В настоящее время считается, что агроэкологическая функция органического вещества почв может быть также связана с поглощением и

ассимиляцией зелёными
сосудистыми растениями органических
соединений

3. Действие карбоновых кислот на высвобождение гуминовых веществ из гумифицированного материала

В качестве объектов исследования были
выбраны гумусово-аккумулятивные
горизонты дерново-подзолистой и дерновокарбонатной типичной среднесуглинистых
почв

4. Действие карбоновых кислот на высвобождение гуминовых веществ из гумифицированного материала

В выбранных объектах содержание
углерода органических соединений было
равновеликим (3,4 и 3,2 %, соответственно),
а карбонатов (степень насыщенности
основаниями была равна 45,7 и 100 %,
соответственно) — разным.
В обеих почвах тип гумуса был фульватногуматным

5. Извлечение ГВ из образцов гумусово-аккумулятивных горизонтов почв

Извлечение ГВ из образцов гумусовоаккумулятивных горизонтов почв
Для извлечения ГВ из образцов почв нами
использовались четыре серии буферных
раствора, содержащих соли лимонной и
щавелевой кислот (как наиболее часто
встречаемых в ризоэкссудатах) с катионами
натрия и аммония.
В каждой серии создавались три ряда
буферных растворов.

6. Извлечение ГВ из образцов гумусово-аккумулятивных горизонтов почв

Извлечение ГВ из образцов гумусовоаккумулятивных горизонтов почв
В каждой серии создавались три ряда
буферных растворов.
Значения водородного показателя (pH) этих
растворов составляли: 3,3, 5,1 и 7,0.
Образцы почв смешивали с буферными
растворами в отношении 1:10.

7. Извлечение ГВ из образцов гумусово-аккумулятивных горизонтов почв

Извлечение ГВ из образцов гумусовоаккумулятивных горизонтов почв
После извлечения ГВ, величина pH
буферных растворов доводилась до 7, после
чего определение оптической плотности
растворов производилось при = 440 нм.

8. Состав буферных растворов

pH
буферных
растворов
Основания карбоновых
кислот
Цитрат
Оксалат
Катионы
Na+
3,3
+
+
5,1
+
+
7,0
+
+
3,3
+
+
5,1
+
+
7,0
+
+
NH4+
3,3
+
+
5,1
+
+
7,0
+
+
3,3
+
+
5,1
+
+
7,0
+
+

9. Схема эксперимента для каждой серии буферных растворов

Величины pH
Почвы
3,3
5,1
7,0
Дерново-среднеподзолистая
среднесуглинистая
+
+
+
Дерново-карбонатная типичная
среднесуглинистая
+
+
+

10. Оптическая плотность раствора гуминовых веществ, извлеченных буферными растворами из вермикомпоста (ВК), дерново-подзолистой

Оптическая плотность
при λ = 440 нм и рН = 7
Оптическая плотность раствора гуминовых
веществ, извлеченных буферными
растворами из вермикомпоста (ВК),
дерново-подзолистой (ДПП) и дерновокарбонатной типичной (ДКП) почв
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
ДПП
рН исходных растворов:
ДКП
~ 3,3,
ВК
~ 5,1,
~ 7,0

11. Полученные экспериментальные результаты, позволяют утверждать, что за счёт ризоэкссудатов (в частности карбоновых кислот как

основной части
корневых метаболитов)
гумифицированный материал может быть
переведён в водорастворимое состояние.

12. Схема эксперимента по изучению влияния гумифицированного материала, на растения ячменя в условиях полной темноты и в отсутствии

Схема эксперимента по изучению влияния
гумифицированного материала,
на растения ячменя в условиях полной
темноты и в отсутствии углекислого газа
Варианты
Добавки к прокалённому суглинку
№№
Обозначение
Полный
питательный
раствор
Высушенный
вермикомпост
Инокулят
1
К(0)
+
–
–
2
ВК
+
+
–
3
ИВК
+
+
+

13. Устройство фитокамеры: 1 — фитокамера, 2 — склянка Тищенко с 40 % раствором NaOH, 3 — насос

Устройство фитокамеры:
1 — фитокамера, 2 — склянка Тищенко с 40 %
раствором NaOH, 3 — насос

14. Влияние условий выращивания ячменя на массу побега и длину корня, на содержание углерода и азота, отношение углерода к азоту и

величину теплоты сгорания
8
6
12
11
10
К(0)
ВК
ИВК
Варианты
10
5
Отношение
15
ВК
ВК
ИВК
Варианты
0.8
0.6
ИВК
К(0)
ВК
17
15
400
380
13
11
ИВК
Варианты
C/N
360
340
Теплота
сгорания
320
300
9
К(0)
Азот
Варианты
19
Корень
1
0.4
К(0)
20
Длина, см
Углерод
Масса, мг
10
1.2
Дж
12
13
Побег
Масса, мг
Масса, мг
14
К(0)
ВК
ИВК
Варианты
К(0)
ВК
ИВК
Варианты

15. Схема эксперимента влияния гумифицированного материала, на рост растений в полустерильных условиях и в присутствии комплекса

микроорганизмов
Варианты
Обозна№№
чение
Добавки к прокалённому суглинку
Полный
питательный
раствор
Высушенный
вермикомпост
Инокулят
1
К(0)
+
–
–
2
Г
+
+
–
3
М
+
–
+
4
МГ
+
+
+

16. Влияние условий выращивания меристемного картофеля на массу листьев и стебля

800
Листья
400
Масса, мг
Масса, мг
500
300
200
100
Стебель
600
400
200
0
0
К(0)
Г
М
МГ
Варианты
К(0)
Г
М МГ
Варианты

17. Влияние условий выращивания меристемного картофеля на массу и массовую долю корня, длину стебля, количество хлорофилла

30
Корень
Длина, см
Масса, мг
300
200
100
25
20
15
10
0
К(0)
40
Г
К(0)
М
МГ
Варианты
Г
1
Корень
М
МГ
Варианты
Хлорофилл
0.8
30
0.6
20
нг
Доля, %
Стебель
0.4
10
0.2
0
0
К(0)
Г
М
МГ
Варианты
К (0)
Г
М
МГ
Варианты

18. Влияние условий выращивания меристемного картофеля на содержание углерода, водорода и азота и величину теплоты сгорания

700
100
Углерод
Водород
80
500
Масса, мг
Масса, мг
600
400
300
60
40
20
200
0
100
К(0)
Г
М
К(0)
МГ
Г
М
Варианты
Варианты
250
400
Азот
Теплота
сгорания
300
кДж
Масса, мг
200
150
100
МГ
200
100
50
0
0
К(0)
Г
М
МГ
Варианты
К(0)
Г
М
МГ
Варианты

19. Итак, полученные экспериментальные данные подтверждают ассимиляцию зелёными сосудистыми растениями органических соединений из

почвенного
органического вещества без участия
микроорганизмов.
Важную функцию при этом выполняют
ризоэкссудаты, вызывая сильное
подкисление среды и активизируя
деполимеризацию макромолекул
гуминовых веществ.

20. Влияние гуминовых веществ разной концентрации на рост и развитие двудольных и злаковых растений

Для проведения исследования были
выбраны следующие объекты:
двудольные растения, имеющие открытый
тип транспортной системы — огурец;
двудольные растения, имеющие закрытый
тип транспортной системы — подсолнечник;
однодольные растения — пшеница
Все объекты характеризовались С3 типом
углеводного метаболизма

21. Схема эксперимента

Обозначения вариантов
К(0)
Р-1
Р-2
Р-3
Вид обработки
Растение
Полный
питательный
раствор (фон)
Фон +
+ 0,0001 %
раствор ГВ
Фон +
+ 0,001 %
раствор ГВ
Фон +
+ 0,01 %
раствор ГВ
Пшеница
+
+
+
+
Огурец
+
+
+
+
Подсолнечник
+
+
+
+

22. Влияние гуминовых веществ разной концентрации на рост и развитие двудольных и злаковых растений

4
3
2
80
70
60
50
12
40
К(0)
750
700
650
600
550
500
450
400
Р-1
Р-2 Р-3
Варианты
600
Хлорофилл
Р-1
Р-1
Р-2
Р-3
Варианты
10
8
6
Р-2 Р-3
Варианты
Хлорофилл
500
400
300
К(0)
800
Р-1
Р-2 Р-3
Варианты
Хлорофилл
700
600
500
400
200
К(0)
Белок
4
К(0)
мкг/растение
мкг/растение
Белок
Подсолнечник
мкг/растение
5
90
Белок
мг/растение
мг/растение
6
Огурец
мг/растение
Пшеница
К(0)
Р-1
Р-2
Р-3
Варианты
К(0)
Р-1
Р-2
Р-3
Варианты

23. Влияние гуминовых веществ разной концентрации на рост и развитие двудольных и злаковых растений

Пшеница
400
150
100
50
0
300
200
100
К(0)
1400
2-5 корни
600
400
200
Р-1
Р-2 Р-3
Варианты
1400
1200
1000
Р-2 Р-3
Варианты
1-й лист
1200
1000
К(0)
80
Р-1
Р-2 Р-3
Варианты
Доля корня
70
60
50
40
800
К(0) Р-1
Все растение
800
% от длины
Р-2 Р-3
Варианты
S, мм2
Длина, мм
800
1600
Корень
0
К(0) Р-1
1000
Подсолнечник
Масса, мг
Корни
Масса, мг
Масса, мг
200
Огурец
К(0) Р-1
Р-2 Р-3
Варианты
К(0)
Р-1
Р-2 Р-3
Варианты

24. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что максимальное наличие белка, характеризующее оптимальное развитие

двудольных
растений (с открытой и закрытой
транспортной системой) было отмечено
при использовании 0,01 % раствора, а
однодольных растений (пшеницы) —
0,001 % раствора ГВ

25. Влияние гуминовых веществ на биохимический состав растений амаранта

Вариант
Освещение
Содержание в
питательном
растворе
Сахароза,
моль
ГВ, %
Длительность
проведения
эксперимента, дни
25
32
1
0,06
Нет
+
+
4
0,06
0,01
+
+
5
0,06
0,10
+
+
0,20
Нет
+
+
6
0,20
0,01
+
+
7
0,20
0,10
+
+
1т
0,06
Нет
–
+
0,06
0,01
–
+
0,06
0,10
–
+
2
4т
5т
Есть
Нет

26. Влияние гуминовых веществ и сахарозы на массовую долю листьев и корней, количество лигнина и белка, хлорофиллов a и b у

25-тидневных проростков амаранта
80
Лигнин
70
2
60
50
1
40
0
30
50
Белок
нг/растение
мг/растение
25
20
15
10
5
40
30
20
10
Корень
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
30
Хлорофилл a
0
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
35
30
25
20
15
10
5
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
30
%
3
Лиcтья
нг/растение
4
%
мг/растение
5
Хлорофилл b
20
10
0
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %

27. Влияние условий выращивания на относительный прирост массы листьев и корней, содержания хлорофиллов a и b, лигнина и величины

теплоты
сгорания у растений амаранта
1000
750
500
250
300
200
100
80
600
400
200
200
100
0
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
0
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
4
Хлорофилл b
60
Теплота сгорания
3
кДж
нг/растение
Хлорофилл a
Масса корней
800
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
нг/растение
1000
0
0
300
Масса листьев
% от контроля
Лигнин
% от контроля
мкг/растение
1250
40
2
20
1
0
0
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %
0
0,01
0,10
ГВ в субстрате, %

28. Влияние гуминовых веществ на количество лигнина и белка в растениях амаранта, выращенных в условиях этиоляции

Влияние гуминовых веществ на количество
лигнина и белка в растениях амаранта,
выращенных в условиях этиоляции
12
Лигнин
40
мкг/растение
мкг/растение
45
35
30
25
20
10
Белок
8
6
4
2
0
0
0.01
0.1
ГВ в субстрате, %
0
0.01
0.1
ГВ в субстрате, %

29. Итак, полученные экспериментальные данные показали, что ГВ способствовали появлению морфо-физиологических различий, связанных с

переходом растений
на гетеротрофное питание — увеличению
массы гетеротрофных (корней) и
уменьшение массы фотоассимиляционных
(листьев) органов растений, и оказывали
действие на изменение биохимического
состава и величины теплоты сгорания
органического вещества растений.

30. Экспериментально подтверждена ассимиляция растениями органических соединений, в частности гумусовых соединений

арилгликопротеидной
природы, и, как следствие, увеличение
содержания в проростках амаранта
лигнина.

31. Благодарю за внимание!