Презентація "Грунт як посередник алелопатії."

Грунт як посередник алелопатії

Алелопатія досліджує колообіг фізіологічно активних речовин у біогеоценозі, які беруть участь в саморегуляції процесів відновлення, розвитку і зміни рослинних угрупувань. Початковим етапом алелопатичного колообігу слід вважати біосинтез колінів, або їх попередників в рослині- донорі, який супроводжується подальшим виділенням їх в середовище, кінцевим етапом – поглинання колінів рослиною-акцептором та їх різноманітна фізіолого-біохімічна взаємодія. Корінь двічі задіяний у процесах цього колообігу як орган виділення речовин, у тому числі колінів і їх попередників, і як орган поглинання колінів

До складу кореневих виділень входять цукри, деякі вітаміни, ферменти, леткі органічні речовини. У кореневих виділеннях рослин ідентифіковано всі органічні кислоти циклу Кребса, а також саліцилову, коричну, хлорогенову, метилоцтову, фенілпропіонову, 2 - фуранакрилову кислоти, які не тільки змінюють р. Н середовища і підвищують розчинність мінералів, але й впливають на життєдіяльність мікрофлори ґрунту. Серед вуглеводів найчастіше у складі кореневих виділень трапляється глюкоза, альдоза, ксилоза, рафіноза, рамноза, рибоза, маноза, фруктоза, галактоза, цукроза, лактоза. До складу кореневих виділень входять також азотисті сполуки: амінокислоти, аміди, аміак. Серед амінокислот переважають лізин, орнітин, аспарагінова кислота, серин, метіонін, глютамінова кислота та гліцин. Відомо, що рослини, які здатні виділяти велику кількість амінокислот є перспективними фіторемедіатами. Такі амінокислоти як цистеїн, ізолейцин, лейцин і лізин були виявлені лише у виділеннях рослин, що зазнавали дефіциту заліза.

Взаємодія рослин між собою була помічена людиною дуже давно. Ще перші землероби мали нагоду переконатися у неможливості вирощування на одній і тій же ділянці різних рослин одночасно. Вони спостерігали поганий ріст рослин, посіяних на узбіччі лісу або там, де було багато бур’янів. Пирій повзучий, виділяючи тритерпенову сполуку агропірен та ванілінову кислоту, пригнічує ріст коренеплодів, зеленних культур, капусти. Такі бур’яни, як гірчак рожевий, різні види полину пригнічують ріст і розвиток більшості овочевих культур.

Кореневі виділення дерев, кущів і лісових трав створюють специфічну хімічну обстановку, яка гальмує проростання "чужих" для угруповання видів рослин. Такі речовини, що гальмують проростання рослин, називають інгібіторами. Вони не тільки затримують розвиток інших видів, а й отруюють їх. Серед виділень є також алкалоїди, ефірні олії, органічні кислоти, нуклеотиди, вітаміни, ферменти. Але саме інгібітори гальмують ріст і розвиток інших рослин. Вони діють вибірково: одні види пригнічують, на інші впливають мало. З роками інгібіторів нагромаджується багато, і тоді вони отруюють все, навіть ту рослину, що їх виділила.

Кімнатні квіти, які довго росли в одному горщику, уповільнюють ріст, а іноді й хворіють. Це не лише голодання внаслідок зменшення поживних речовин у ґрунті. Виділення рослини, що нагромаджуються в горщику, гальмують дальший її розвиток. Подібним чином відбувається і старіння. Ріст і розвиток дерева чи куща на одному місці з роками уповільнюються через ті самі інгібітори. Наприклад в саду випаде стара яблуня і на її місце висаджують молоду. Якщо при цьому не внести добрива і багату органікою землю, то молода яблуня теж буде рости повільно, зовсім не так, як поруч ростуть її однолітки на незайманому ґрунті. Ґрунт під старою яблунею був виснажений і насичений інгібіторами, на незайманому - родючий і вільний від отруйних виділень.

В лісі під старими ялинами можна завжди знайти рясне відновлення з молодих ялинок. Але вони приземкуваті та кволі, вони ледь животіють. Це пов'язано з різними причинами, серед яких значна роль належить і кореневим виділенням старих ялин. Після рубки лісу молодняк деякий час хворіє, а потім, коли дія інгібіторів послаблюється, починає швидко набирати висоту.

Різні види рослин неоднаково виділяють інгібітори: одні - більше, другі - менше. Тому є види, які не терплять біля себе сусідів. Навіть бур'яни рідко зустрічаються серед них. Ось чому на квітниках рекомендують рік від року вирощувати чорнобривці, цинії, петунії. Вони надзвичайно активні рослини, бо виділяють в ґрунт багато інгібіторів. У таких квітниках мало бур'янів. Після цих культур краще ростуть фіалки, стокротки та ін. Картопля і помідори сильно заростають бур'янами, які пригнічують культурні рослини.

У сільському господарстві такими "стерилізаторами" ланів справедливо вважають злакові культури: жито, ячмінь, пшеницю. Озима пшениця виділяє і залишає в грунті більше холінів. У монокультурі, коли багато років підряд на одному й тому ж полі вирощують лише пшеницю, з кожним роком її врожаї знижуються. Жито виділяє холінів ще більше, ніж пшениця. У монокультурі врожаї жита різко падають. Завдяки своїм алелопатичним властивостям жито добре знищує бур’яни. Навіть такі злісні як вівсюг, польова гірчиця та інші не витримують жита і гинуть.

Рослини як індикатори хімічного складу грунту. Залежно від хімічного складу грунту, який може бути кислим, нейтральним та лужним, рослини поділяють на ацидофільні (тобто ті, що ростуть на кислих ґрунтах), нейтрофільні (на нейтральних ґрунтах) і базифільні (на лужних ґрунтах). На кислих ґрунтах, де р. Н ґрунтового розчину не перевищує 6, ростуть орляк, безщитник жіночий, рунянка, журавлина, лохина та багато інших видів. Це рослини торфових боліт, а також ділянок лісу з високим рівнем ґрунтових вод.

На нейтральних чи близьких до нейтральних ґрунтах зустрічається переважна більшість місцевих рослин. Серед них є й такі, що можуть переносити деяке підкислення ґрунту: переліска багаторічна, звіробій звичайний, конвалія тощо. На лужних грунтах зустрічаються рослини, які мають червоний чи червонувато-зелений відтінок. Називають їх галофітами. Це сарсазан шишкуватий, солонець трав'янистий, різні види содників, кураїв, петросимоній та ін.

 Крім прямих впливів летких і водорозчиних холінів, що виділяються вищими рослинами, важливе значення в алелопатії мають продукти життєдіяльності мікрофлори (гриби, бактерії), які руйнують і переробляють відмерлу органічну масу рослин (плоди, листя, стебла, коріння). Саме продукти життєдіяльності мікрофлори найбільше впливають на ріст вищих рослин. З року в рік на певній ділянці формується специфічна мікрофлора, яка створює необхідний для родючості грунту перегній, вивільнює з органічних решток потрібні рослинам мінеральні речовини, але водночас вона виробляє фізіологічно активні і дуже токсичні речовини. Мікроорганізми грунту синтезують антибіотики, гібереліни, маразміни (речовини, що викликають старіння і в’янення), мальформін, який зумовлює порушення ростових процесів. Усі ці речовини змішуються з виділеннями вищих рослин і утворюють специфічне біохімічне середовище, характерне для кожного біоценозу (сукупність певних організмів). Роль життєдіяльності мікрофлори в алелопатії

Гальмувачі, або коліни, виділяються не лише живими рослинами, їх чимало є і в мертвих післяжнивних рештках, у знищених бур’янах, в органічних добривах. Стерня, бадилля, огудина та інші рештки, які заорюються в грунт, не завжди приносять користь. Часом вони можуть зашкодити наступній культурі, особливо, коли не встигли перегнити і вносяться в сухий піскуватий грунт. Найменше колінів у післяжнивних рештках зернових, зернобобових культур, зібраних у достиглому стані, більше — у зеленому добриві і культурах зеленого конвеєра, а найбільше — в залишках городніх культур, буряка, тютюну. Ніколи не можна заорювати на виноградниках зрізаної лози або зрізані гілки в саду: в них є дуже шкідливі для рослин речовини, які до того ж виділяються з деревини протягом кількох років. Якщо внести в грунт багато перепрілого солом’янистого гною, рослини починають «вигорати» — у них припиняється ріст, їхнє листя жовкне і стає з країв бурим, немов підпалене. Причина «вигорання» в тому, що рослини отруюються колінами, що містяться в перепрілому гної, в свіжій гноївці, пташиному посліді. В них міститься багато гетероауксину та інших дуже активних речовин.

Коліни, як і будь-які інші речовини, поглинаються грунтом: більше — чорноземним, карбонатним, мулуватого складу, менше — опідзоленим, піскуватим. Ось чому на грунтах з невеликою адсорбційною здатністю відбувається значне «вигорання». У сільськогосподарському виробництві одними мінеральними добривами обійтися неможливо. Хоча б періодично, один раз на декілька років, треба вносити органічні добрива: гній, торфогнойові компости, річковий та озерний мул, заорювати люпин на зелене добриво тощо. Доведено, що внесені у землю азот, фосфор, калій та інші мінерали дають менший ефект, ніж гній з такою ж кількістю цих речовин. Вважається, що органічна речовина потрібна для підживлення грунтової мікрофлори, яка нібито поліпшує мінеральне живлення вищих рослин. Уся багатовікова практика землеробства доводить, що для оптимального росту рослин потрібний певний вміст у грунті органічних речовин, а відтак і їх активної частини — колінів. Якщо в грунті надто багато органічної речовини, засобами агротехніки намагаються зменшити її кількість.

Накопичення в грунті фенольних сполук призводить до явища ,яке називається грунтовтомою. Виникає воно, коли один і той же вид рослин довго вирощується на одному місці. Проблема вирішується при дотриманні сівозмін. В агрофітоценозі домагаються, щоб у сівозміні попередня культура сприяла інтенсивному росту наступної. Так, бобові культури не тільки збагачують ґрунт на азот, але виділення їх сприяють інтенсивному росту таких культур, як огірок, помідор, капуста, морква столова. Виділення рослин капустяних культур є добрим дезинфікуючим попередником для огірка, помідора, перцю, баклажана, картоплі. Виділення кореневої системи кропу та кукурудзи цукрової сприяють інтенсивному росту і плодоношенню рослин огірка. Явище грунтовтоми. Сівозміна.

У перспективі потрібно навчитися регулювати вміст колінів у грунті. Знаючи хімічну природу колінів, можна буде замінити їх хімічними аналогами і замість трудомістких процесів по виготовленню і внесенню великих мас органічних добрив обмежитися внесенням кількох кілограмів штучних колінів на гектар.

Використана література. Гродзинский А. М. Аллелопатия растений и почвоутомление : избр. тр. / Гродзинский А. М.; [вступ. ст. Э. А. Головка, В. В. Кваши]. – К. : Наукова думка, 1991. – 432, [2] с. Грюммер Г. Взаимное влияние высших растений. Аллелопатия / Ганс Грюммер ; [пер. с англ. А. М. Гродзинского]. – М. : Изд-во иностр. л-ры, 1957. – 261 с. Мусієнко М. М. Фізіологія рослин : підручник / Мусієнко М. М. – К. : Фітосоціоцентр, 2001. – С. 244–247. Иванов В. П. Взаимовлияние кукурузы и кормовых бобов через корневые системы при их совместном произрастании / В. П. Иванов // Физиология растений. – 1962. – Т. 9. – № 2. – С. 16.