Позитивна дія гумінових речовин на ґрунти і життєдіяльність рослин була відзначена ще наприкінці XIX століття. В даний час показані перспективи їхнього використання в якості ґрунтових кондиціонерів та стимуляторів росту рослин.

Гумінові речовини – природні високомолекулярні полімери нерегулярної будови, що сформувалися в біосфері (ґрунтах, торфі, вугіллі, природних водоймах) у результаті перетворень відмерлої біомаси.

Сьогодні виробляють широкий спектр промислових гумінових препаратів з різних джерел – вугілля, торфу, сапропелів, органічних відходів. Гумінові препарати використовують в якості органічних добрив, стимуляторів росту й розвитку рослин, для поліпшення якості врожаю та підвищення стійкості посадок проти шкідників і патогенів. Але механізм взаємодії гумінових речовин з клітиною рослини і молекулярні компоненти гумінових речовин, відповідальні за ці процеси, поки розкриті не до кінця.

Для гумінових речовин характерне функціонування в мікрокількостях і здатність викликати в рослині формоутворюючі процеси, зокрема ріст коренів, пагонів, закладання квіток, плодів. Посилення росту рослини відбувається завдяки стимуляції розтягнення клітин. Гумінові кислоти активують роботу клітинних мембран, знижують кислотність позаклітинного середовища і тим самим посилюють пластичність клітинних стінок. Однак видовження клітини – це не просто розтягнення клітинної стінки. Про це свідчить той факт, що розтягуючись, клітинні стінки не стають тоншими, тобто одночасно відбувається синтез нових компонентів клітинної стінки. Це, в свою чергу, підтверджує участь гумінових кислот в синтезі і транспорті нових клітинних полісахаридів і білка в клітинах рослин.

Однак ми маємо чітко усвідомлювати, що під дією гумінових речовин генотип рослин не змінюється, гумінові речовини лише допомагають рослинам розкрити їхній генетичний потенціал без появи нових спадкових властивостей, гумінові речовини ні в якому випадку не замінюють елементів живлення.

Контролюючи клітинне ділення, видовження і ріст, взаємодію між частинами й органами рослин гумінові речовини вибірково та специфічно включаються у найважливіші процеси рослин, такі як дихання, фотосинтез, живлення. рисунок1

Як відомо, дихання – це окиснення органічних речовин за участю кисню, в результаті чого виділяється енергія і утворюється вуглекислий газ та вода. Отже, у рослин дихання виконує дві важливі біологічні функції. По-перше, забезпечує рослину енергією у формі АТФ. По-друге, дихання є багатоетапним процесом, у ході якого утворюються численні проміжні речовини, які становлять цінність для рослин. Всі процеси в клітині регулюються ферментами. Саме під дією гумінових речовин активується синтез ферментів, що в свою чергу впливає на швидкість дихання рослин.

Як ви знаєте, протилежним процесу дихання є фотосинтез – процес, за якого поглинені рослиною вода і вуглекислий газ на світлі за допомогою хлорофілу перетворюються на глюкозу і кисень. Таким чином, неорганічні речовини перетворюються на органічні. Отриманий в результаті перетворень цукор є джерелом енергії рослин. Завдяки фотосинтезу відбувається приріст органічної маси і тим самим визначається розмір урожаю.

Під дією гумінових речовин відбуваються зміни будови і функціонування основного фотосинтезуючого органа рослини – листка. Змінюються такі його показники як кількість, маса сирої речовини та площа асиміляційної поверхні, які винятково важливі для формування біологічної продуктивності рослини. Завдяки зростанню площі листкової поверхні та сирої маси листків після обробки гуміновими препаратами збільшується вміст хлорофілів, хлорофільний індекс та чиста продуктивність фотосинтезу. Практичний інтерес при цьому становить збільшення потоку фотосинтезу в економічно важливі продукти для рослин, зокрема крохмаль, тригліцериди і білки.

Обробка рослин гуміновими препаратами збільшує товщину листкової пластинки за рахунок розростання клітин основної фотосинтезуючої тканини – хлоренхіми, що має суттєвий вплив на інтенсивність дихання та фотосинтезу, а отже, як наслідок, впливають на формування продуктивності культури.

Якщо фотосинтез розглядають як повітряне живлення, в результаті якого рослини отримують вуглець і кисень, то за допомогою коренів здійснюється ґрунтове, за якого рослини отримують всі інші елементи. У корені виділяють п’ять зон, кожна з яких виконує свою функцію. Основною функцією кореневої системи є поглинання речовин із ґрунту і транспорт цих поживних речовин в інші частини рослин.

Після контакту з гуміновими речовинами підвищується активність ферментів клітинних мембран, що пов’язано з дією регуляторів росту і оксиду азоту. Оксид азоту регулює фізіологічні функції під час росту і розвитку рослин через взаємодію з регуляторами росту, такими як ауксини, цитокініни, абсцизова кислота і етилен. Застосування гумінових препаратів збільшує концентрацію оксиду азоту, ауксинів і етилену, що приводить до підвищення сухої маси кореня, середньої щільності і товщини кореня. рисунок2

Корисний морфологічний вплив на ріст кореневої системи за дії гумінових речовин здійснюється за допомогою активних форм кисню, які є продуктами нормальних процесів життєдіяльності рослин. Активні форми кисню створюють градієнт кальцію в апікальній області коренів, що призводить до вторинного росту коренів. Активні форми кисню змінюють проникність мембран, що позитивно впливає на поглинання поживних речовин коренями.

Для фермерів важливо знати, що виробництво рослинами активних форм кисню залежить від концентрації гумінових препаратів. За помірних концентрацій гумінових препаратів виділення активних форм кисню не викликає окиснення ліпідів, тим самим сприяючи процесам росту і утворенню бічних коренів. За високих концентрацій гумінових речовин прослідковується висока швидкість виділення активних форм кисню, що призводить до окиснення ліпідів і негативно впливає на ріст й розвиток коренів. Отже, на норми внесення гумінових препаратів, які зазначені виробником, потрібно звертати особливу увагу.

Мінеральне живлення включає процеси поглинання мінеральних іонів із зовнішнього середовища, їхнє зв’язування й транспорт по клітинах і тканинах до місць можливого споживання. З ґрунту мінеральні елементи поглинаються у вигляді катіонів та аніонів. Надходження елементів мінерального живлення в рослину здійснюється за допомогою системи каналів, розміщених на мембрані клітин кореня. Потрапляючи в клітину, елементи беруть участь у метаболізмі в формі вільних іонів, зв’язуються з органічними сполуками, не зазнаючи при цьому ніяких змін, включаються до складу органічних сполук тільки після ряду окислювально-відновних перетворень.

Незважаючи на те, що в рослинах можна знайти майже всі елементи таблиці Менделєєва, лише невелика кількість з них критичні для життєдіяльності.

Однією із основних властивостей гумінових речовин є вплив на біодоступність поживних речовин. Це напряму пов’язано з їхньою здатністю утворювати комплекси з катіонами металів, що впливає на біодоступність мікроелементів і макроелементів, особливо за дефіциту поживних речовин. Прямі ефекти дії гумінових речовин на рослини пояснюються як неспецифічними, так і/або специфічними локальними ефектами гумінових речовин на мембрани рослинних клітин. Специфічний локальний ГР-ефект включає поглинання гумінових речовин в рослини.

За обробки гуміновими речовинами відбувається пришвидшення поглинання N і NO3, що призводить до збільшення загального вмісту хлорофілу в листках, покращення обміну азоту і синтезу білків, підвищення проникності мембран, поглинання кисню і фосфатів, дихання і фотосинтезу та подовження коренів.

Виключення будь-якого елементу мінерального живлення негативно позначається на фотосинтезі. Особливо важливі такі елементи як фосфор, магній, залізо, марганець, мідь, калій і азот. Ці елементи приймають безпосередню участь в фотосинтезі. Калій активує процеси фосфорилювання і бере участь у відкритті продихів.  Магній входить до складу хлорофілів, активує реакції карбоксилювання і відновлення НАДФ. Залізо потрібне для синтезу хлорофілів. Марганець бере участь у фоторозкладанні води. Мідь входить до складу пластоціанінів. Азот необхідний для формування мітохондрій та утворення пігментів.

За кореневої обробки рослин гумінові і фульвові кислоти сприяють поглинанню заліза. Залізо є одним із обмежених факторів у ґрунті, оскільки залізо легко окиснюється і перетворюється на іржу. Після окиснення залізо стає недоступним для рослини, але гумінові і фульвові кислоти не лише зберігають розчинність заліза, а і стимулюють клітинні мембрани більш ефективно поглинати залізо. Залізо є каталізатором виробництва хлорофілу, так як рослини поглинають більше заліза, вони виробляють більше зеленого пігмента, який акумулює світлову енергію для синтезу цукру. Цукри рослинами використовуються для росту і розвитку та виділяються коренями і споживають ризосферними мікроорганізмами, що також сприяє росту рослин.

Підвищення поглинання фосфору за рахунок гумінових речовин пов’язано із запобіганням  фіксації фосфору в ґрунті і утворенням комплексів гумофосфатів, які легко засвоюються рослинами, що викликає підвищення вмісту аскорбінової кислоти, фосфору, амінокислот та білків, цукрів та покращення якості (пружності) плодів, збільшення вегетативної маси та площі листків, стимулювання росту кореневої системи, зміцнення клітинної стінки та активації природних захисних реакцій, захист від УФ-випромінювання та активацію антиоксидантної системи.

Підводячи підсумок можна впевнено сказати, що гумінові речовини проявляють рістстимулюючу дію, яка пов’язана із основними процесами рослин – диханням, фотосинтезом, живленням. Гумінові речовини посилюють дихання рослин, завдяки чому утворюється та запасається більше енергії у рослин. Гумінові речовини стимулюють наростання вегетативної маси рослин та листків, в результаті чого збільшується продуктивність фотосинтезу, і завдяки цьому можна визначити розмір майбутнього врожаю. Вони приймають участь в активації синтезу оксиду азоту, який взаємодіє з регуляторами росту рослин, що сприяє наростанню кореневої системи, та підвищують коефіцієнт засвоєння елементів живлення.

Коломієць Ю.В., доктор сільськогосподарських наук, доцент,

Національний університет біоресурсів і природокористування України,

Буценко Л.М., кандидат біологічних наук, доцент,

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України

Comments are closed.