Physicochemical Properties of Garden Soil as Influenced by Fruit Fall of Different Plants

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2024.141.75
Issue: № 3 (141), 2024
Suggested:
02.03.2024
Accepted:
14.03.2024
Published:
18.03.2024
102
3
XML
PDF

Abstract

The work is dedicated to the subject of organic farming and agro-production. The influence of fruit fall from cultivated and wild plants on physicochemical parameters of garden soil is examined. Using the methods of titrimetric analysis, chemiluminescence and biotesting, fruit fall species that contribute to soil acidification, salinization, increase of calcium and magnesium content, as well as formation of pro-oxidant activity were identified. It can be assumed that accumulation of these species of fallen fruit will contribute to the growth of weeds and, on the other hand, to the suppression of soil microbial cenosis. It is recommended to remove these types of fruit debris from bordering circles and process them into useful products, contributing to the rational use of natural resources.

1. Введение

Актуальность темы обусловлена неубывающим значением глобальной социально-экологической проблемы, которую впервые чётко сформулировали на Конференции ООН по окружающей среде и развитию (ЮНСЕД, Рио-де-Жанейро, Бразилия), 3–14 июня 1992 года. На последующих глобальных форумах (РИО-92+10, РИО-92+20) проблему формулировали как совокупность трёх важнейших вызовов устойчивому развитию: исчерпание невозобновимых ресурсов, техногенное загрязнение возобновимых ресурсов, сокращение биоразнообразия.

За прошедшие десятилетия в числе направлений для решения этой проблемы прочно заняли своё место биотехнические и экологические методы в сельском хозяйстве. Ведётся разработка «альтернативных», «промежуточных», «мягких» агротехнологий

. Возникло понятие «органическое земледелие», предложены способы ведения хозяйственной деятельности и предприятия, внедряющие и монетизирующие технологии органического земледелия
. Очевидны преимущества органических агротехнологий для решения экологических проблем и наполнения «зелёной корзины» ВТО
.

В агропроизводстве этапа Organic 3.0 допускается использование более двухсот наименований почвоулучшителей и средств защиты растений. Наиболее изучены гуминовые и микробиологические препараты. При этом в литературе недостаточно предоставлены данные исследований по рациональному использованию плодового опада в производстве биоудобрений, кормовых и пищевых продуктов, а результаты исследований влияния различных видов плодового опада на свойства садовой почвы практически отсутствуют.

Целью настоящей работы было изучение влияния различных видов плодового опада на физико-химические свойства садовой почвы. Задачи работы включали определение показателей кислотности, содержания хлорид-ионов и катионов кальция и магния, а также суммарной антиоксидантной активности в составе почвенной вытяжки.

Материалом исследования служили образцы почвы садового участка, расположенного в Емельяновском районе Красноярского края. По общепринятой классификации почвы отнесены к чернозёмам выщелоченным слабогумусным, распространённым в лесостепной зоне. Отбор почв был осуществлён в августе-сентябре 2023 года соответствии с ГОСТ 17.4.4.02

и ГОСТ Р 58595
. Точечные пробы объединяли и усредняли методом квартования. Материал отбирали в приствольных секторах культурных растений и дикоросов, регулярно формирующих большую биомассу плодового опада. Черноплодная рябина Aronia melanocarpa, яблоня Ранет красный (колоновидная), яблоня Ранет жёлтый (Сибирка желтоплодная), смородина красная Ribes rubrum (Рондом), смородина чёрная Ribes nigrum (Сумрак), калина обыкновенная Viburnum opulus, ирга обыкновенная Amelanchier ovalis, черёмуха обыкновенная Prunus padus. Контрольный образец представлял собой плодородную садовую землю, не содержащую плодового опада на протяжении всего периода культивирования участка (более 30 лет).

Для анализа водных почвенных вытяжек (20 г сухой почвы+50 мл дистиллированной воды) использовали кислотно-щелочное, аргентометрическое и комплексонометрическое титрование. Оценку антиоксидантной активности почвенных вытяжек проводили методом люминол-зависимой хемилюминесценции с использованием автоматизированного комплекса «Биохемилюминометр 3606» (СКТБ «Наука», г. Красноярск, Россия)

. Биотестирование почвы с плодовым опадом проводили по методике
c использованием в качестве тест-объекта семян огурца сорта «Малыш» (агрофирма «Аэлита», Россия).

Результаты, полученные в ходе физико-химического анализа, нормировали процентильным методом, отображая на графиках в процентах относительно контроля. Статистическую обработку результатов проводили с применением параметрического t-критерия Стьюдента для оценки межвыборочных различий.

2. Результаты и их обсуждение

Результаты сравнительного анализа кислотности почвенных образцов под влиянием различных видов плодового опада приведены на рисунке 1.
Кислотность почвы в зависимости от вида плодового опада

Рисунок 1 - Кислотность почвы в зависимости от вида плодового опада

Из приведённого рисунка видно, что под влиянием всех исследованных видов опада кислотность почвы была пониженной. Подщелачивающим влиянием в наименьшей степени характеризовались плодовые остатки черёмухи, в наибольшей степени – опад аронии, калины, ранета красного. Известно, что эти плоды характеризуются высоким содержанием гидроксипроизводных флавона, различающихся степенью окисленности ароматических ОН-групп. Было показано
, что фракционный состав биофлавоноидов смородины черной и красной, яблони и особенно калины характеризуются высоким содержанием лейкоантоцианов, т.е. восстановленных форм флавонолов. Известно, что содержание восстановленных биофлавоноидов в плодах аронии выше, чем в плодах черёмухи и ирги
. Таким образом, полученные результаты согласуются с данными химического анализа плодов сибирских дикоросов.
Результаты аргентометрического анализа содержания хлорид-анионов в почвенных вытяжках отображены на рисунке 2, результаты комплексонометрического анализа суммарного содержания ионов кальция и магния – на рисунке 3.
Солёность почвы в зависимости от вида плодового опада

Рисунок 2 - Солёность почвы в зависимости от вида плодового опада

Суммарное содержание ионов кальция и магния в почве в зависимости от вида плодового опада

Рисунок 3 - Суммарное содержание ионов кальция и магния в почве в зависимости от вида плодового опада

Из рисунка 2 следует, что наибольшее содержание хлорид-анионов соответствовало влиянию тех же видов плодового опада, которые оказывали подщелачивающий эффект. Известно, что главной причиной засоления почв является медленное вымывание растворимых солей
, чему способствует сдвиг кислотно-щелочного равновесия. Наибольший уровень засоления обнаружен под влиянием плодового опада ранета красного. Из этого следует, что следует препятствовать накоплению именно этого вида опада, своевременно удаляя плодовую массу и направляя её на сортировку с последующей переработкой в биоудобрения или кормовые / пищевые продукты.

На рисунке 3 отображены результаты комплексонометрического анализа суммарного содержания подвижных ионов кальция и магния в почвенной вытяжке.

Из предоставленных данных видно, что плодовые опады калины, смородины красной и ранета красного не оказывали значимого влияния на содержание катионов кальция и магния в почвенном растворе. Напротив, под влиянием аронии, ирги, смородины чёрной, ранета жёлтого и черёмухи наблюдалось повышение содержания кальция и магния в 3…4 раза относительно контроля. Это указывает на положительное влияние плодовой массы на состояние почвы, поскольку при этом кальций и магний не переходят в труднорастворимую форму и минеральный баланс не нарушается. В свою очередь, этот эффект следует ожидать под влиянием опада калины, смородины красной и ранета красного. Таким образом, эти виды плодовой массы необходимо направлять на переработку, а не оставлять для утилизации под плодовыми растениями.

Результаты оценки суммарной антиоксидантной активности приведены на рисунке 4.
Антиоксидантная активность почвы в зависимости от вида плодового опада

Рисунок 4 - Антиоксидантная активность почвы в зависимости от вида плодового опада

Из приведённых данных можно видеть, что полученные данные хорошо согласуются с описанными выше результатами. Судя про степени снижения продукции свободных радикалов, высокой антиоксидантной активностью характеризовался плодовый опад аронии и смородины (снижение в обоих случаях на 50%), черёмухи (60%), ранета жёлтого (90%). Напротив, высокой прооксидантной активностью характеризовался плодовый опад калины (возрастание продукции свободных радикалов в 2,5 раза), ирги и чёрной смородины (повышение в 4 раза), ранета красного (в 4,4 раза). Можно предполагать, что плодовая масса с сильным прооксидантным действием будет угнетать почвенную микрофлору, поскольку химически агрессивные свободные радикалы способствуют деструкции клеточных мембран. С другой стороны, по той же самой причине свободные радикалы способны ускорять прорастание семян, ускоряя набухание, разрыхление и перфорирование клеточных стенок. Это было подтверждено с помощью проведённого биотеста с использованием в качестве тест-объекта семян огурца сорта Малыш (рис. 5).
Эффективность прорастания тест-объекта (семена огурца) под влиянием различных видов плодового опада

Рисунок 5 - Эффективность прорастания тест-объекта (семена огурца) под влиянием различных видов плодового опада

Примечание: ПП – проращивание в почве, ВВ – водная вытяжка почвы

Из рисунка видно, что судя по длине зародышевого корня (% к значению в контроле) наибольшая эффективность прорастания семян наблюдалась при использовании почвы или почвенной вытяжки с плодовым опадом аронии, ранета красного и калины.

3. Заключение

На основании полученных данных можно предположить, что накопленный под плодовыми деревьями плодовый опад будет способствовать, с одной стороны, прорастанию сорняков, а с другой – угнетению почвенных симбионтов, например клубеньковых бактерий. Следовательно, данные виды плодового опада необходимо периодически удалять из приствольных кругов и перерабатывать в полезные продукты и удобрения, способствуя рациональному и наиболее полному использованию природных ресурсов садоводства.

Article metrics

Views:102
Downloads:3
Views
Total:
Views:102