Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування
The diagnostic analysis of functional state of the soil-plant system under allelopathic stress has been carried out for its optimization. For this purpose, it has been used a number of physiological and biochemical parameters. The influence of winter rape biomass (Brassica campestris L. f. biennis D...
Збережено в:
| Дата: | 2015 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine
2015
|
| Онлайн доступ: | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/184 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Plant Introduction |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Plant Introduction| _version_ | 1860121449394601984 |
|---|---|
| author | Pavliuchenko, N.A. |
| author_facet | Pavliuchenko, N.A. |
| author_sort | Pavliuchenko, N.A. |
| baseUrl_str | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-11-11T08:13:03Z |
| description | The diagnostic analysis of functional state of the soil-plant system under allelopathic stress has been carried out for its optimization. For this purpose, it has been used a number of physiological and biochemical parameters. The influence of winter rape biomass (Brassica campestris L. f. biennis D.C.) as green manure on allelopathic, biochemical and physiological properties of the soil-plant system on an example of perennial plantings of lilac cultivars (Syringa vulgaris L.) of the M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine collection was studied. Green biomass of winter rape during flowering stage was added into grey forest soil at 3.5 kg/m2 on mentioned areas of the arboretum. It was established that the application of winter rape biomass as green manure significantly improved the functional state of the soil-plant system under long-term cultivation of lilac plants. Structural components of the soil-plant system stabilized under the influence of green manure biomass decay products, which positively affected both allelopathic and biochemical soil properties and the physiological state of the lilac plants. There have been qualitative dynamic changes in soil-plant system for the green manure action, which manifested stimulation of growth processes, intensification of humification (by the phenolic acids pool), improving the redox regime, restructuring of component composition of photosynthetic pigments, and eventually increase in adaptive ability of lilac plants. As this trend persisted not only for the direct action of this factor, but also in its after-effect (next growing season after application of green manure biomass) can recommend the use of winter rape as green manure for optimization of soil-plant system under allelopathic stress. |
| doi_str_mv | 10.5281/zenodo.2527009 |
| first_indexed | 2025-07-17T12:40:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
94 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
UDC 581.524.1
N.A. PAVLIUCHENKO
M.M. Gryshko National Botanical Garden, National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine, 01014 Kyiv, Timiryazevska Str., 1
PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL PARAMETERS
OF SOIL-PLANT SYSTEM UNDER ALLELOPATHIC STRESS:
DIAGNOSTIC ANALYSIS AND CONTROL
The diagnostic analysis of functional state of the soil-plant system under allelopathic stress has been carried out for its optimiza-
tion. For this purpose, it has been used a number of physiological and biochemical parameters. The influence of winter rape bio-
mass (Brassica campestris L. f. biennis D.C.) as green manure on allelopathic, biochemical and physiological properties of the
soil-plant system on an example of perennial plantings of lilac cultivars (Syringa vulgaris L.) of the M.M. Gryshko National
Botanical Garden of the NAS of Ukraine collection was studied. Green biomass of winter rape during flowering stage was added
into grey forest soil at 3.5 kg/m2 on mentioned areas of the arboretum. It was established that the application of winter rape bio-
mass as green manure significantly improved the functional state of the soil-plant system under long-term cultivation of lilac
plants. Structural components of the soil-plant system stabilized under the influence of green manure biomass decay products,
which positively affected both allelopathic and biochemical soil properties and the physiological state of the lilac plants. There
have been qualitative dynamic changes in soil-plant system for the green manure action, which manifested stimulation of growth
processes, intensification of humification (by the phenolic acids pool), improving the redox regime, restructuring of component
composition of photosynthetic pigments, and eventually increase in adaptive ability of lilac plants. As this trend persisted not only
for the direct action of this factor, but also in its after-effect (next growing season after application of green manure biomass) can
recommend the use of winter rape as green manure for optimization of soil-plant system under allelopathic stress.
Key words: soil-plant system, green manure, winter rape, lilac, allelopathic stress, allelopathic activity, redox potential,
phenolic acids, photosynthetic pigments.
© N.A. PAVLIUCHENKO, 2015
Long-term cultivation of lilacs collection of
M.M. Gryshko National Botanical Garden led to
allelopathic stress due to accumulation of allelo-
chemicals released from decaying lilac residues in
the soil [8, 14].
Since each biological system is a complex,
which is manifested in the heterogeneity of its
component composition and variability of charac-
teristic features in time and space, there is a need
for diagnostics of its functional state of several of
the most informative parameters. Such parameters
reveal the relation between stability and variability
of the phenomenon. One of the goals of the diag-
nostic analysis of complex systems is the optimi-
zation of their functioning [4].
Application of green manure biomass is a well-
known manner of the soil-plant system improve-
ment under allelopathic stress [6]. Green manures
proved as effective alternative means for conserva-
tion and restoration of soil fertility [1, 5].
The plants of Brassicaceae have been success-
fully used as a green manure, including winter ra-
pe, thanks to valuable chemical composition of
green biomass and their phytosanitary properties
[9, 12, 16].
Objective — the diagnostic analysis of the soil-
plant system under allelopathic stress through phy-
siological and biochemical parameters for further
control and to achieve its optimal functioning.
Material and Methods
Green manure as biomass of winter rape (Brassica
campestris L. f. biennis D.C.) during the flowering
stage was added into grey forest soil at 3.5 kg/m2
under perennial plantings of lilac cultivars (Syrin-
ga vulgaris L.) ‘Taras Bulba’, ‘Mme Lemoine’,
‘Michel Buchner’ on areas of the arboretum of
M.M. Gryshko National Botanical Garden of the
NAS of Ukraine. The soil without green manure
biomass was used as control.
The experiment has been carried out for 2 vege-
tation periods. Plant and soil samples were col-
95ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
Physiological and biochemical parameters of soil-plant system under allelopathic stress: diagnostic analysis and control
lected in 1, 3, 6 (the first vegetation period) and
12, 18 (the second vegetation period) months after
decay of green manure biomass.
The functional state of the soil-plant system
was analyzed on the following physiological and
biochemical parameters: allelopathic activity and
redox potential of soil, phenolic acids content in
soil, composition and ratios of the main photo-
synthetic pigments in leaves.
Allelopathic activity of soil was studied by Neu-
bauer-Schneider method [2]. ‘Poliska 90’ cultivar
of winter wheat (Triticum aestivum L.) was used as
the test plant. Redox potential and phenolic acids
content in soil were determined according to [3].
The main photosynthetic pigments content in
leaves of lilac plants was determined spectropho-
tometrically [7].
Experimental data were statistically analyzed
using the software package Microsoft Excel.
Results
Study of soil allelopathic activity under lilacs culti-
vars by Neubauer-Schneider method showed posi-
tive effects winter rape as green manure (Table 1).
Green manure biomass promoted the stimulation
of growth processes, the accumulation of dry mat-
ter of shoots and roots of test plants.
Should be mentioned that in the first month af-
ter the decay of green manure biomass these indi-
ces were at or below the control. Obviously, this is
due to the accumulation in soil of a large amount
of mobile organic substances that are able to de-
tect growth-inhibitory activity.
The increase in the decay duration of green ma-
nure contributed to improving the allelopathic
state of the soil under lilac cultivars, which per-
sisted for 18 months.
In general, green manure raised shoots growth of
test plants by 5—22 % of control, root growth by 7—35 %
of control, dry matter accumulation of shoots by 6—
27 % of control and the roots by 16—75 % of control
depending on the area of cultivation of lilac cultivars.
Thus, the decay products of green manure bio-
mass more influence growth and dry matter ac-
cumulation of test plants roots.
Biochemical state of the soil in growing areas of
li lac cultivars was assessed by redox potential va-
lues (Table 2). The rate of accumulation and com-
position of organic matter is closely associated
with redox pro cesses.
Table 1. Effect of green manure on allelopathic activity of soil under Syringa vulgaris cultivars
(test plant — winter wheat), % to control — soil without green manure biomass
Indices
Months after decay of green manure biomass
1 3 6 12 18
Soil under ‘Taras Bulba’ cultivar
Shoot length 98.1 ± 2.0 108.1 ± 2.2 122.2 ± 2.4 117.0 ± 2.3 109.0 ± 2.2
Root length 95.2 ± 1.8 120.2 ± 2.4 135.0 ± 2.7 128.1 ± 2.6 120.2 ± 2.4
Shoot dry matter 92.2 ± 1.7 116.9 ± 2.3 126.9 ± 2.5 120.2 ± 2.4 115.1 ± 2.3
Root dry matter 97.5 ± 1.9 134.5 ± 2.7 174.5 ± 3.5 150.1 ± 3.0 135.3 ± 2.7
Soil under ‘Mme Lemoine’ cultivar
Shoot length 101.2 ± 2.0 103.8 ± 2.1 113.8 ± 2.3 107.1 ± 2.1 105.0 ± 2.1
Root length 102.0 ± 2.2 107.0 ± 2.2 115.3 ± 2.4 109.2 ± 2.2 112.2 ± 2.2
Shoot dry matter 95.1 ± 1.9 114.1 ± 2.3 125.1 ± 2.5 116.2 ± 2.3 110.1 ± 2.3
Root dry matter 97.2 ± 1.8 120.5 ± 2.4 128.8 ± 2.6 120.1 ± 2.4 115.5 ± 2.4
Soil under ‘Michel Buchner’ cultivar
Shoot length 90.1 ± 1.8 105.0 ± 2.0 113.7 ± 2.3 105.0 ± 2.1 102.1 ± 2.0
Root length 101.5 ± 2.0 117.2 ± 2.3 127.1 ± 2.5 122.1 ± 2.4 125.0 ± 2.5
Shoot dry matter 88.1 ± 1.8 107.0 ± 2.1 115.1 ± 2.3 109.5 ± 2.3 106.2 ± 2.1
Root dry matter 93.0 ± 1.7 124.3 ± 2.5 146.8 ± 2.9 130.8 ± 2.6 120.1 ± 2.4
96 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
N.A. Pavliuchenko
Low or at the control values of the redox poten-
tial after 1 month of decay of green manure bio-
mass point out accumulation of mobile products
of winter rape decay, which is consistent with the
allelopathic activity results (See Table 1).
During the following months of decay of green
manure biomass increase in redox potential values
of 1.1—1.4 times to control was observed. At the
same time direction of redox processes changed to-
wards the weak reduction, that is more favorable to
the course of humification, growth, development
and the formation of nutrition regime of plants.
Phenolic acids are important precursors of humic
substances in soil [15]. At the same time we know
that at certain stages of their transformation when
phenolic acid is not involved in the proces ses of hu-
mification and are in a free state in soil solution,
they can actively participate in allelopathic phe-
nomena and affect the growth of plants [13, 15].
Therefore, the study of qualitative and quanti-
tative content of phenolic acids was the next step
in our research.
It was shown that after 6 months decay of green
manure biomass phenolic acids amount increased in
1.1—1.2 times to control, mainly due to hydroxycin-
namic acids (ferulic and coumaric) (Тable 3).
After 18 months of decay of green manure bio-
mass phenolic acids content decreased in 1.3—1.5
times to control, indicating their active involve-
ment in the processes of humification.
Accumulation of phenolic acids in control in-
dicates a violation humification processes in the
soil of lilacs growing areas under long-term cul-
ture conditions and the possibility of their partici-
pation in allelopathic phenomena of plants growth
processes inhibition.
We know about the ability allelochemicals af-
fect various physiological processes in plants, in-
cluding photosynthesis [11]. This prompted us to
evaluate the state of the soil — plant system using
such informative parameters as content and ratios
of photosynthetic pigments.
Significant improvement of allelopathic and bio-
chemical properties of soil under S. vulgaris culti-
vars during decay of green manure biomass affected
the state of pigment systems of lilac plants (Table 4).
Application of green manure promoted accu-
mulation of chlorophyll a and b, and carotenoids.
Moreover, the chlorophyll a/b ratio decreased by
increasing the proportion of chlorophyll b. At the
same time the values of chlorophyll a + b/ carote-
noids ratio decreased under decay of green ma-
nure biomass, indicating the increase in share of
carotenoids in relation to chlorophyll.
Accumulation mostly chlorophyll b can be con-
sidered as a protective reaction aimed at supporting
structure of light-harvesting complex of photosystem
II under adverse environmental conditions [10].
It is known that carotenoids prevent photode-
struction of chlorophyll, contribute to strengthen-
Table 2. Effect of green manure on redox potential of soil under Syringa vulgaris cultivars, mV
Treatment
Months after decay of green manure biomass
1 3 6 12 18
Soil under ‘Taras Bulba’
cultivar (control)
255.0 ± 5.1 244.0 ± 4.9 275.0 ± 5.5 260.0 ± 5.4 240.0 ± 4.8
Soil under ‘Taras Bulba’
cultivar + green manure
225.0 ± 4.5 270.0 ± 5.4 310.0 ± 6.2 325.0 ± 6.5 340.0 ± 6.8
Soil under ‘Mme Lemoine’
cultivar (control)
272.0 ± 5.4 282.0 ± 5.6 260.0 ± 5.1 250.0 ± 5.0 255.0 ± 5.1
Soil under ‘Mme Lemoine’
cultivar + green manure
260.0 ± 5.2 294.0 ± 5.9 315.0 ± 6.3 340.0 ± 6.8 365.0 ± 7.3
Soil under ‘Michel
Buchner’ cultivar (control)
251.0 ± 5.0 277.0 ± 5.5 281.0 ± 5.6 270.0 ± 5.4 262.0 ± 5.2
Soil under ‘Michel
Buchner’ cultivar + green
manure
255.0 ± 5.1 296.0 ± 5.8 310.0 ± 6.2 335.0 ± 6.7 320.0 ± 6.4
97ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
Physiological and biochemical parameters of soil-plant system under allelopathic stress: diagnostic analysis and control
Table 3. Effect of green manure on phenolic acids content in soil under Syringa vulgaris cultivars, mg/kg
Phenolic
acid
Treatment
Soil under
‘Taras Bulba’
cultivar
(control)
Soil under
‘Taras Bulba’
cultivar +
green manure
Soil under
‘Mme Lemoine’
cultivar (control)
Soil under
‘Mme Lemoine’
cultivar + green
manure
Soil under
‘Michel
Buchner’
cultivar (control)
Soil under
‘Michel Buchner’
cultivar + green
manure
6 months after decay of green manure biomass
Ferulic 5.7 ± 0.11 7.2 ± 0.14 6.0 ± 0.13 6.6 ± 0.13 5.3 ± 0.11 4.4 ± 0.09
p-Coumaric
(trans-)
7.9 ± 0.16 11.2 ± 0.22 8.2 ± 0.16 13.4 ± 0.27 9.8 ± 0.20 11.2 ± 0.22
p-Coumaric
(cis-)
2.1 ± 0.04 2.4 ± 0.05 1.9 ± 0.04 2.3 ± 0.05 1.0 ± 0.02 2.5 ± 0.05
Syringic 3.1 ± 0.06 3.1 ± 0.06 3.4 ±0.07 4.0 ± 0.08 4.3 ± 0.09 4.6 ± 0.09
Vanillic 4.7 ± 0.09 4.7 ± 0.09 5.0 ± 0.10 5.9 ± 0.12 5.7 ±0.11 7.0 ± 0.14
p-Hydroxy-
benzoic
2.1 ±0.04 3.6 ± 0.07 3.0 ± 0.05 4.5 ± 0.09 2.5 ± 0.05 2.2 ± 0.04
m-Coumaric 3.0 ± 0.06 3.0 ± 0.05 3.4 ± 0.07 3.8 ± 0.08 4.4 ± 0.09 3.8 ± 0.08
o-Coumaric 5.8 ± 0.12 6.0 ± 0.12 6.2 ± 0.12 6.0 ± 0.12 5.8 ± 0.12 8.2 ± 0.16
To t a l 34.4 ± 0.69 41.2 ± 0.82 37.1 ± 0.74 46.5 ± 0.93 38.8 ± 0.78 43.9 ± 0.88
18 months after decay of green manure biomass
Ferulic 5.5 ± 0.11 5.6 ± 0.12 8.4 ± 0.17 6.0 ± 0.12 6.0 ± 0.13 5.7 ± 0.11
p-Coumaric
(trans-)
15.6 ± 0.31 10.8 ± 0.22 16.8 ± 0.34 9.5 ± 0.19 11.6 ± 0.23 9.2 ± 0.18
p-Coumaric
(cis-)
6.8 ± 0.14 5.6 ± 0.11 7.0 ± 0.14 6.4 ± 0.13 6.2 ± 0.12 5.8 ± 0.12
Syringic 4.0 ± 0.08 2.8 ± 0.06 3.7 ± 0.07 3.1 ± 0.06 3.4 ± 0.07 4.5 ± 0.09
Vanillic 7.9 ± 0.16 6.3 ± 0.13 6.8 ± 0.14 4.5 ± 0.09 6.3 ± 0.13 3.2 ± 0.06
p-Hydroxy-
benzoic
4.1 ± 0.08 1.7 ± 0.03 4.4 ± 0.09 2.6 ± 0.05 2.9 ± 0.06 2.1 ± 0.04
m-Coumaric 6.2 ± 0.12 2.1 ± 0.04 5.0 ± 0.10 7.0 ± 0.15 9.0 ± 0.18 6.4 ± 0.13
o-Coumaric 4.0 ± 0.08 2.0 ± 0.05 3.9 ± 0.08 2.6 ± 0.05 7.0 ± 0.16 1.5 ± 0.03
To t a l 54.1 ± 1.08 36.9 ± 0.74 56.0 ± 1,12 41.7 ± 0.83 52.4 ± 1.05 38.4 ± 0.77
ing the an tioxidant properties of plants and provide
stable functioning of chloroplasts under stress con-
ditions [10]. Therefore the increase in carotenoids
and chlorophyll b content is an adaptive response
to allelopathic stress in this particular case.
To summarize, green manure raised adaptive
ability of lilac plants under allelopathic stress.
Conclusions
It was established that the application of winter
rape biomass as green manure significantly im-
proved the functional state of the soil-plant system
under long-term cultivation of lilac plants.
Structural components of the soil-plant system
stabilized under the influence of green manure
bio mass decay products, which positively affected
both allelopathic and biochemical soil properties
and the physiological state of the lilac plants.
There have been qualitative dynamic changes
in soil-plant system for the green manure action,
which manifested stimulation of growth process-
es, intensification of humification (by the fenolic
acids pool), improving the redox regime, restruc-
turing component composition of photosynthetic
pigments, and eventually increase in adaptive abil-
ity of lilac plants.
98 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
N.A. Pavliuchenko
As this trend persisted not only for the direct
action of this factor, but also in its after-effect
(next growing season after application of green
manure biomass) can recommend the use of win-
ter rape as green manure for optimization of soil-
plant system under allelopathic stress.
1. Галиш Ф.С. Продуктивність культур сівозміни та
родючість чорнозему опідзоленого за впливу гір-
чиці білої / Ф.С. Галиш, Г.П. Войтова // Агроекол.
журн. — 2014. — № 4. — С. 69—73.
2. Гродзинский А.М. Аллелопатия растений и почво-
утомление: Избр. тр. / А.М. Гродзинский. — К. :
Наук. думка, 1991. — 432 с.
3. Гродзинский А.М. Руководство по применению био-
химических методов в аллелопатических исследо-
ваниях почв / А.М. Гродзинский, С.А. Горобец,
Л.И. Крупа. — К. : ЦРБС АН УССР, 1988. — 18 с.
4. Кучерявенко С.В. Диагностический анализ как
методология познания сложных систем / С.В. Ку-
черявенко, А.Н. Быстрова /Юргинский техноло-
гический институт. — Томск : Изд-во Томского
политех. ун-та, 2012. — 131 с.
5. Мельничук А.О. Екоенергетична та економічна
ефективність альтернативних систем удобрен-
ня на радіоактивно забруднених ґрунтах Полісся
України / А.О. Мельничук, М.Ю. Тараріко // Аг-
роекол. журн. — 2015. — № 1. — С. 121—125.
6. Мороз П.А. Екологічні аспекти алелопатичної піс-
лядії едифікаторів садових фітоценозів : Автореф.
дис. ... д-ра біол. наук: спец. 03.00.16 «Екологія» /
П.А. Мороз. — Дніпропетровськ, 1995. — 51 с.
7. Мусієнко М.М. Спектрофотометричні методи в
практиці фізіології, біохімії та екології рослин /
М.М. Мусієнко, Т.В. Паршикова, П.С. Славний.
— К. : Фітосоціоцентр, 2001. — 200 с.
8. Павлюченко Н.А. Алелопатичні особливості Syrin-
ga vulgaris L.: Автореф. дис. на здобуття наук. сту-
пеня канд. біол. наук: спец. 03.00.12 «Фізіологія
рослин» / Н.А. Павлюченко. — К., 2003. — 20 с.
9. Рахметов Д.Б. Аллелопатическая роль новых куль-
тур в многолетних агрофитоценозах / Д.Б. Рахме-
тов, С.А. Горобец, С.А. Рахметова // Алелопатія та
сучасна біологія: Міжнар. наук. конф. (17—19 жовт.
2006 р.): Матеріали. — К., 2006. — С. 111—119.
10. Свєтлова Н.Б. Ліпід-пігментний комплекс та ек-
зогенні біорегулятори у формуванні адаптивних
Table 4. Effect of green manure on photosynthetic pigments content in the leaves of Syringa vulgaris cultivars,
mg/100 g fresh matter
Treatment
Chlorophyll
Carotenoids
Chlorophyll a + b /
Carotenoidsa + b a/b
3 months after decay of green manure biomass
‘Taras Bulba’ cultivar (control) 253.0 ± 5.1 2.10 ± 0.04 51.6 ± 1.0 4.90 ± 0.10
‘Taras Bulba’ cultivar + green manure 285.0 ± 5.7 1.60 ± 0.03 66.3 ± 1.3 4.30 ± 0.09
‘Mme Lemoine’ cultivar (control) 235.0 ± 4.7 1.90 ± 0.04 33.1 ± 0.7 7.10 ± 0.14
‘Mme Lemoine’ cultivar + green manure 262.2 ± 5.2 1.50 ± 0.03 43.7 ± 0.9 6.00 ± 0.12
‘Michel Buchner’ cultivar (control) 270.5 ± 5.4 2.30 ± 0.05 42.3 ± 0.8 6.40 ± 0.13
‘Michel Buchner’ cultivar + green manure 295.0 ± 5.9 1.70 ± 0.03 60.2 ± 1.2 4.90 ± 0.10
6 months after decay of green manure biomass
‘Taras Bulba’ cultivar (control) 240.0 ± 4.8 2.40 ± 0.05 46.1 ± 0.9 5.20 ± 1.00
‘Taras Bulba’ cultivar + green manure 310.0 ± 6.2 1.80 ± 0.04 68.9 ± 1.4 4.50 ± 0.09
‘Mme Lemoine’ cultivar (control) 250.2 ± 5.0 1.80 ± 0.03 40.3 ± 0.8 6.20 ± 0.12
‘Mme Lemoine’ cultivar + green manure 290.3 ± 5.8 1.40 ± 0.03 54.8 ± 1.1 5.30 ± 0.11
‘Michel Buchner’ cultivar (control) 255.2 ± 5.1 2.00 ± 0.04 42.5 ± 0.8 6.00 ± 0.12
‘Michel Buchner’ cultivar + green manure 315.4 ± 6.3 1.60 ± 0.03 75.1 ± 1.5 4.20 ± 0.08
18 months after decay of green manure biomass
‘Taras Bulba’ cultivar (control) 280.0 ± 5.6 2.00 ± 0.04 48.3 ± 1.0 5.80 ± 0.12
‘Taras Bulba’ cultivar + green manure 334.4 ± 6.7 1.70 ± 0.03 71.1 ± 1.4 4.70 ± 0.09
‘Mme Lemoine’ cultivar (control) 240.1 ± 4.8 2.20 ± 0.04 40.0 ± 0.8 6.00 ± 0.12
‘Mme Lemoine’ cultivar + green manure 300.5 ± 6.0 1.90 ± 0.05 58.9 ± 1.2 5.10 ± 0.10
‘Michel Buchner’ cultivar (control) 261.0 ± 5.2 1.80 ± 0.04 45.0 ± 0.9 5.80 ± 0.12
‘Michel Buchner’ cultivar + green manure 332.1 ± 6.6 1.50 ± 0.03 75.5 ± 1.5 4.40 ± 0.09
99ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
Physiological and biochemical parameters of soil-plant system under allelopathic stress: diagnostic analysis and control
реакцій пшениці до посухи : Автореф. дис. ...
канд. біол. наук: спец. 03.00.12 «Фізіологія рос-
лин» / Н.Б. Свєтлова. — К., 2001. — 20 с.
11. Allelopathy: A Physiological Process with Ecological Im-
plications / Ed. by M.J. Reigosa, N. Pedrol, L. Gonza-
les. — Netherlands : Springer Dordrecht, 2006. — 637 p.
12. Application of green-manure as a way of regulation of
allelopathic state of soil under long-term cultivation of
lilac / N.A. Pavluchenko, N.E. Ellanska, O.P. Yunoshe-
va, I.G. Khokhlova // Book of Abstracts of XXXVIII
ESNA Annual Meeting. — Krakow, Poland, 2008. — P. 132.
13. Blum U. Plant-Plant Allelopathic Interactions II. Lab-
oratory Bioassays for Water-Soluble Compounds with
an Emphasis on Phenolic Acids / U. Blum. — Switzer-
land : Springer International Publishing, 2014. — 322 p.
14. Pavliuchenko N.A. Allelochemicals from decaying lilac
(Syringa vulgaris L.) residues: physiological and bio-
chemical analysis / N.A. Pavliuchenko, F.A. Macias,
J.M. Igartuburu // Proceedings of the 7th World Con-
gress on Allelopathy. — Vigo, Spain, 2014. — P. 52.
15. Phenolics and plant allelopathy / Z.-H. Li, Q. Wang,
X. Ruan et al. // Molekules. — 2010. — N 15. — P. 8933—
8952.
16. The influence of winter rape residues decomposed in
the soil on Sinapis arvensis L. germination / Z. Kri-
auciuniene, R. Velicka, A. Marcinkeviciene, et al. //
Proceedings of the 7th World Congress on Allelopathy. —
Vigo, Spain, 2014. — P. 106.
REFERENCES
1. Galysh, F.S. and Vojtova, G.P. (2014), Produktyvnist’
kul’tur sivozminy ta rodjuchist’ chornozemu opi dzo-
lenogo za vplyvu girchyci biloi’ [Crop rotation pro-
ductivity and podzolized chernozem fertility in the
conditions of white mustard influence]. Agroekol.
zhurn. [Agroecological Journal], N 4, pp. 69—73.
2. Grodzinskij, A.M. (1991), Allelopatija rastenij i poch-
voutomlenie: Izbr. tr. [Allelopathy of plants and soil
sickness: Selected works], Kyiv, Nauk. dumka, 432 p.
3. Grodzinskij, A.M., Gorobec, S.A. and Krupa, L.I. (1988),
Rukovodstvo po primeneniju biohimicheskih metodov
v allelopaticheskih issledovanijah pochv [Guidance on
the application of biochemical methods in allelopathic
studies of soil], Kyiv, CRBS AN USSR, 18 p.
4. Kucherjavenko, S.V. and Bystrova, A.N. (2012), Diagnos-
ticheskij analiz kak metodologija poznanija slozhnyh sis-
tem [Diagnostic analysis as a methodology of cognition of
complex systems], Yurga Institute of Technology. Tomsk,
Izd-vo Tomskogo politehni ches kogo universiteta, 131 p.
5. Mel’nychuk, A.O. and Tarariko, M.Ju. (2015), Ekoen-
ergetychna ta ekonomichna efektyvnist’ al’ternatyvnyh
system udobrennja na radioaktyvno zabrudnenyh
g’runtah Polissja Ukrai’ny [Ecological and economic
efficiency of alternative systems of fertilization on ra-
dioactively contaminated soils of Polissia]. Agroekol.
zhurn. [Agroecological Journal], N 1, pp. 121—125.
6. Moroz, P.A. (1995), Ekologichni aspekty alelopatych-
noi’ pisljadii’ edyfikatoriv sadovyh fitocenoziv: Avtoref.
dys. na zdobuttja nauk. stupenja dokt. biol. nauk: spec.
03.00.16 “Ekologija” [Ecological aspects of allelopa-
thic postaction of edificators in garden phytocenoses:
thesis for doctorate’s degree (biological sciences): spe-
ciality 03.00.16 “Ecology”], Dnipropetrovsk, 51 p.
7. Musijenko, M.M., Parshykova, T.V. and Slavnyj, P.S.
(2001), Spektrofotometrychni metody v praktyci fi zio-
logii’, biohimii’ ta ekologii’ roslyn [Spectrophotomet-
ric methods in practice physiology, biochemistry and
ecology of plants], Кyiv, Fitosociocentr, 200 p.
8. Pavliuchenko, N.A. (2003), Alelopatychni osoblyvosti
Syringa vulgaris L.: Avtoref. dys. na zdobuttja nauk.
stupenja kand. biol. nauk: spec. 03.00.12 “Fiziologija
roslyn” [Allelopathic features of Syringa vulgaris L.:
thesis for PhD degree (biological sciences): speciality
03.00.12 “Plant physiology”], Кyiv, 20 p.
9. Rahmetov ,D.B., Gorobec, S.A. and Rahmetova, S.A. (2006),
Allelopaticheskaja rol’ novyh kul’tur v mnogoletnih ag ro-
fitocenozah [Allelopathic role of new cultures in long-
term agrophytocenosis]. Alelopatija ta suchasna biologi-
ja: mizhn. nauk. konf., (17—19 zhovt. 2006 r.): Materialy
[Allelopathy and modern biology: Proceedings of Int. Sci-
ence. Conf., 17—19 Oct. 2006], Кyiv, pp. 111—119.
10. Svjetlova, N.B. (2001), Lipid-pigmentnyj kompleks ta ek-
zogenni bioreguljatory u formuvanni adaptyvnyh reakcij
pshenyci do posuhy: Avtoref. dys. na zdobuttja nauk. stu-
penja kand. biol. nauk: spec. 03.00.12 “Fi ziologija ros-
lyn” [The lipid-pigment complex and exogenous bioreg-
ulator application in the wheat drought adaptive reaction
formation: thesis for PhD degree (biological sciences):
speciality 03.00.12 “Plant physio logy”], Кyiv, 20 p.
11. Reigosa, M.J., Pedrol, N. and Gonzales, L. (2006), Alle-
lopathy: A Physiological Process with Ecological Im-
plications, Netherlands, Springer Dordrecht, 637 p.
12. Pavluchenko, N.A., Ellanska, N.E., Yunosheva, O.P. and
Khokhlova, I.G. (2008), Application of green-manure as
a way of regulation of allelopathic state of soil under long-
term cultivation of lilac. Book of Abstracts of XXXVIII
ESNA Annual Meeting, Krakow, Poland, p. 132.
13. Blum, U. (2014), Plant-Plant Allelopathic Interacti-
ons II. Laboratory Bioassays for Water-Soluble Com-
pounds with an Emphasis on Phenolic Acids, Switzer-
land, Springer International Publishing, 322 p.
14. Pavliuchenko, N.A., Macias, F.A. and Igartuburu, J.M.
(2014), Allelochemicals from decaying lilac (Syringa
vulgaris L.) residues: physiological and biochemical
analysis. Proceedings of the 7th World Congress on Al-
lelopathy, Vigo, Spain, p. 52.
15. Li, Z.-H., Wang, Q., Ruan, X., Pan, C.-D. and Jiang, D.-A.
(2010), Phenolics and plant allelopathy. Molekules,
N 15, pp. 8933—8952.
100 ISSN 1605-6574. Інтродукція рослин, 2015, № 3
N.A. Pavliuchenko
16. Kriauciuniene, Z., Velicka, R., Marcinkeviciene, A., Cepu-
liene, R., Pupaliene, R., Kosteckas, R. and Cekanauskas, S.
(2014), The influence of winter rape residues decomposed
in the soil on Sinapis arvensis L. germination. Proceedings of
the 7th World Congress on Allelo pathy, Vigo, Spain, p. 106.
Рекомендував до друку П.А. Мороз
Надійшла до редакції 30.03.2015 р.
Н.А. Павлюченко
Національний ботанічний сад ім. М.М. Гришка
НАН України, Україна, м. Київ
ФІЗІОЛОГІЧНІ ТА БІОХІМІЧНІ ПАРАМЕТРИ
СИСТЕМИ ҐРУНТ—РОСЛИНА ЗА УМОВ
АЛЕЛОПАТИЧНОГО СТРЕСУ: ДІАГНОСТИЧНИЙ
АНАЛІЗ ТА КЕРУВАННЯ
Проведено діагностичний аналіз функціонального ста-
ну системи ґрунт—рослина за умов алелопатичного
стресу для її оптимізації. З цією метою використано
низку фізіологічних і біохімічних параметрів. Вивчено
вплив біомаси озимої суріпиці (Brassica campestris L. f.
biennis D.C.) як сидерату на алелопатичні, біохімічні
та фізіологічні властивості системи ґрунт—рослина на
прикладі багаторічних насаджень сортів бузку (Syringa
vulgaris L.) колекції Національного ботанічного са ду
ім. М.М. Гришка НАН України. Зелену біомасу озимої
суріпиці у фазі цвітіння вносили у кількості 3,5 кг/м2 в
сірий лісовий ґрунт під насадженнями сортів бузку.
Встановлено суттєве поліпшення функціонального
стану системи ґрунт—рослина при використанні си-
дерату за умов тривалого культивування рослин бузку.
Під впливом продуктів деструкції біомаси сидерату
стабілізувалися структурні компоненти системи ґрунт—
рослина, що позитивно позначилося як на алелопатич-
них та біохімічних властивостях ґрунту, так і на фізіоло-
гічному стані рослин бузку. Зафіксовано динамічні
якісні зміни системи ґрунт—рос лина за дії сидерату,
що виявлялися в стимулюванні ростових процесів, ак-
тивізації гуміфікації (за рахунок пулу фенолкарбоно-
вих кислот), поліпшенні окисно- від новного режиму,
перебудові компонентного складу фотосинтетичних
пігментів і підвищенні адаптаційної здатності рослин
бузку. Оскільки така тенденція зберігалася не лише
під час безпосередньої дії зазначеного чинника, а й
при його післядії (наступна вегетація після внесення
зеленої біомаси), можна рекомендувати застосування
озимої суріпиці як сидерату для оптимізації системи
ґрунт—рослина за умов алелопатичного стресу.
Ключові слова: система ґрунт—рослина, сидерат, ози-
ма суріпиця, бузок, алелопатичний стрес, алелопа-
тична активність, окисно-відновний потенціал, фе-
нолкарбонові кислоти, фотосинтетичні пігменти.
Н.А. Павлюченко
Национальный ботанический сад
им. Н.Н. Гришко НАН Украины,
Украина, г. Киев
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И БИОХИМИЧЕСКИЕ
ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ ПОЧВА—РАСТЕНИЕ
В УСЛОВИЯХ АЛЛЕЛОПАТИЧЕСКОГО СТРЕССА:
ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ
Проведен диагностический анализ функционального
состояния системы почва—растение в условиях алле-
лопатического стресса для ее оптимизации. С этой
целью использовали ряд физиологических и биохими-
ческих параметров. Изучено влияние биомассы ози-
мой сурепицы (Brassica campestris L. f. biennis D.C.) в
качестве сидерата на аллелопатические, биохимичес-
кие и физиологические свойства системы почва—
растение на примере многолетних насаждений сортов
сирени (Syringa vulgaris L.) коллекции Национального
ботанического сада им. Н.Н. Гришко НАН Украины.
Зеленую биомассу озимой сурепицы в фазе цветения
вносили в количестве 3,5 кг/м2 в серую лесную почву
под насаждения ми сортов сирени. Установлено сущест-
венное улучшение функционального состояния сис-
темы почва—рас те ние при использовании сидерата в
условиях дли тельного культивирования растений сире-
ни. Под влиянием продуктов деструкции биомассы
сидерата стабилизировались структурные компонен-
ты системы почва—растение, что позитивно отрази-
лось как на аллелопатических и биохимических свой-
ствах почвы, так и на физиологическом состоянии
растений сирени. Зафик сированы динамические ка-
чественные изменения системы почва— растение под
воздействием сидерата, которые про яв лялись стиму-
лированием ростовых процессов, активизацией гуми-
фикации (за счет пула фенолкарбоновых кислот),
улучшением окис ли тель но-вос ста новительного режи-
ма, перестрой кой компонентного состава фотосинте-
тических пигментов и повышением адаптационной
способности растений сирени. Поскольку такая тен-
денция сохранялась не только во время непосред-
ственного действия данного фактора, но и при его по-
следействии (следующая вегетация после внесения
зеленой биомассы), можно рекомендовать примене-
ние озимой сурепицы в виде сидерата для оптимиза-
ции системы почва—растение в условиях аллелопатичес-
кого стресса.
Ключевые слова: система почва—растение, сидерат,
озимая сурепица, сирень, аллелопатический стресс,
аллелопатическая активность, окислительно-вос ста-
новительный потенциал, фенолкарбоновые кислоты,
фотосинтетические пигменты.
|
| id | oai:ojs2.plantintroduction.org:article-184 |
| institution | Plant Introduction |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2025-07-17T12:40:17Z |
| publishDate | 2015 |
| publisher | M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | wwwplantintroductionorg/4f/1d73662ad848125333a7567130d8b24f.pdf |
| spelling | oai:ojs2.plantintroduction.org:article-1842019-11-11T08:13:03Z Physiological and biochemical parameters of soil–plant system under allelopathic stress: Diagnostic analysis and control Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування Pavliuchenko, N.A. The diagnostic analysis of functional state of the soil-plant system under allelopathic stress has been carried out for its optimization. For this purpose, it has been used a number of physiological and biochemical parameters. The influence of winter rape biomass (Brassica campestris L. f. biennis D.C.) as green manure on allelopathic, biochemical and physiological properties of the soil-plant system on an example of perennial plantings of lilac cultivars (Syringa vulgaris L.) of the M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine collection was studied. Green biomass of winter rape during flowering stage was added into grey forest soil at 3.5 kg/m2 on mentioned areas of the arboretum. It was established that the application of winter rape biomass as green manure significantly improved the functional state of the soil-plant system under long-term cultivation of lilac plants. Structural components of the soil-plant system stabilized under the influence of green manure biomass decay products, which positively affected both allelopathic and biochemical soil properties and the physiological state of the lilac plants. There have been qualitative dynamic changes in soil-plant system for the green manure action, which manifested stimulation of growth processes, intensification of humification (by the phenolic acids pool), improving the redox regime, restructuring of component composition of photosynthetic pigments, and eventually increase in adaptive ability of lilac plants. As this trend persisted not only for the direct action of this factor, but also in its after-effect (next growing season after application of green manure biomass) can recommend the use of winter rape as green manure for optimization of soil-plant system under allelopathic stress. Проведено діагностичний аналіз функціонального стану системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу для її оптимізації. З цією метою використано низку фізіологічних і біохімічних параметрів. Вивчено вплив біомаси озимої суріпиці (Brassica campestris L. f. biennis D.C.) як сидерату на алелопатичні, біохімічні та фізіологічні властивості системи ґрунт–рослина на прикладі багаторічних насаджень сортів бузку (Syringa vulgaris L.) колекції Національного ботанічного саду ім. М.М. Гришка НАН України. Зелену біомасу озимої суріпиці у фазі цвітіння вносили у кількості 3,5 кг/м2 в сірий лісовий ґрунт під насадженнями сортів бузку. Встановлено суттєве поліпшення функціонального стану системи ґрунт–рослина при використанні сидерату за умов тривалого культивування рослин бузку. Під впливом продуктів деструкції біомаси сидерату стабілізувалися структурні компоненти системи ґрунт–рослина, що позитивно позначилося як на алелопатичних та біохімічних властивостях ґрунту, так і на фізіологічному стані рослин бузку. Зафіксовано динамічні якісні зміни системи ґрунт–рослина за дії сидерату, що виявлялися в стимулюванні ростових процесів, активізації гуміфікації (за рахунок пулу фенолкарбонових кислот), поліпшенні окисно- відновного режиму, перебудові компонентного складу фотосинтетичних пігментів і підвищенні адаптаційної здатності рослин бузку. Оскільки така тенденція зберігалася не лише під час безпосередньої дії зазначеного чинника, а й при його післядії (наступна вегетація після внесення зеленої біомаси), можна рекомендувати застосування озимої суріпиці як сидерату для оптимізації системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу. M.M. Gryshko National Botanical Garden of the NAS of Ukraine 2015-09-01 Article Article application/pdf https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/184 10.5281/zenodo.2527009 Plant Introduction; Vol 67 (2015); 94-100 Інтродукція Рослин; Том 67 (2015); 94-100 2663-290X 1605-6574 10.5281/zenodo.3377716 en https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/184/174 Copyright (c) 2018 The Author(s) http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | Pavliuchenko, N.A. Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| title | Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| title_alt | Physiological and biochemical parameters of soil–plant system under allelopathic stress: Diagnostic analysis and control |
| title_full | Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| title_fullStr | Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| title_full_unstemmed | Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| title_short | Фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| title_sort | фізіологічні та біохімічні параметри системи ґрунт–рослина за умов алелопатичного стресу: діагностичний аналіз та керування |
| url | https://www.plantintroduction.org/index.php/pi/article/view/184 |
| work_keys_str_mv | AT pavliuchenkona physiologicalandbiochemicalparametersofsoilplantsystemunderallelopathicstressdiagnosticanalysisandcontrol AT pavliuchenkona fízíologíčnítabíohímíčníparametrisistemigruntroslinazaumovalelopatičnogostresudíagnostičnijanalíztakeruvannâ |