Биологическая активность гуминового комплекса различного происхождения и его влияние на рост и развитие (стр. 7 из 11)
Наименованиеобразца | TC,ºC | ΔT,ºC | ΔCP, Дж/гК | *Синтетические полимеры | |
| ΔT,ºC | ΔCP, Дж/гК | ||||
| контроль | 86,1 ±0,2 | 8,5 ±0,5 | 0,28 ±0,02 | 7 - 10 | 0,3 – 0,5 |
| зимний | 87,2 ±0,2 | 7,3 ±0,4 | 0,32 ±0,03 | ||
| летний | 90,2 ±0,2 | 4,2 ±0,6 | 0,28 ±0,02 | ||
*Данные взяты из монографии: Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров, Бернштейн В.А., Егоров В.М., - Ленинград, изд. Химия, 1990 г, стр. 248.
Данные хроматографического анализа растворов гуминовых кислот показали наличие двух фракций – гидрофильной и гидрофобной. Выявлено, что процентное содержание фракции-2 возрастает в соответствии с ростом зрелости вермикомпоста в ряду: образец – летний > образец - зимний > контроль. Содержание фракции-2 (%) определено как отношение площади хроматографического пика-2 к сумме площадей под пиками 1 и 2 при детектировании пиков 220 нм (S2220/ ΣS220). Содержание фракции-2 в образцах в 2 раза превышает ее содержание в компосте.
Относительная алифатичность определена как отношение площади под пиком при детектировании при 220 нм к площади при детектировании при 280 нм (S2220/S2280). Показано, что с ростом зрелости вермикомпоста относительная алифатичность фракции-2 в 2 раза возрастает. В то же время, процентное содержание фракции-1 падает и ее относительная алифатичность снижается. Суммарная алифатичность определена как отношение суммы площадей под пиками хроматограмм фракций-1 и 2 при детектировании 220 нм к сумме площадей этих фракций при детектировании 280 нм (ΣS220/ΣS280). Отмечено, что она возрастает с ростом зрелости вермикомпоста.
В настоящее время наиболее объективным критерием зрелости и стабильности компостов считается критерий относительного содержания фракции ядра (core) в общей сумме гуминовых кислот (Adani F., Genevini P.L., 1997; Chefetz B, Adani F., 1998). Эта фракция представляет собой высокомолекулярную алифатическую (гидрофобную) фракцию гуминовых кислот и накапливается в процессе компостирования. В качестве критерия зрелости компостов предложен индекс стабильности компоста, представляющий собой отношение углерода суммарных гуминовых кислот к углероду фракции ядра. В нашем случае фракцией ядра является хроматографическая фракция-2 (алифатическая), рост содержания которой в гуминовых кислотах отражает степень зрелости или степень гумификации вермикомпоста. Однако, наиболее подходящим критерием степени зрелости вермикомпоста является критерий роста относительной суммарной алифатичности гуминовых кислот, так как в нем учтены спектральные свойства, как фракции-1, так и фракции-2, кроме того относительная суммарная алифатичность линейно связана с температурой расстекловывания гуминовых кислот. Увеличение содержания фракции-2 приводит к экспоненциальному росту Тс, в то же время, температурный интервал расстекловывания - ΔT уменьшается. Эти данные свидетельствуют о росте кооперативности процесса расстекловывания гуминовых кислот, что связанно с количественным возрастанием фракции-2, которая является более высокомолекулярной и алифатичной по-сравнению с фракцией-1.
На основании экспериментальных данных можно заключить, что степень гумификации вермикомпостов можно контролировать:
1. методом ВЭЖХ в обращенных фазах, используя как критерий: относительную суммарную алифатичность гуминовых кислот;
2. методом сканирующей микроколориметрии, используя как критерий температуру расстекловывания и температурные интервалы расстекловывания гуминовых кислот.
Результаты, полученные методом сканирующей микроколориметрии, подтверждаются данными ЯМР-спектроскопии.
Анализ молекулярной структуры препаратов ГК показал, что с увеличением периода вермикомпостирования увеличивается содержание О-алкильных функциональных групп (с 15% до 33%) и уменьшается доля ароматических молекулярных фрагментов (с 34% до 20%).
6. Испытание биологической активности гуминового комплекса вермикомпоста
Для выявления особенностей ферментативной активности вермикомпоста были отобраны и проанализированы образцы почвы компоста и вермикомпоста. В исследуемых образцах изучали ферменты класса оксидоредуктаз. В контрольных образцах (неферментативная активность) ферменты инактивировали стерилизацией сухим жаром при температуре 180 °С в течение двух часов. За единицу активности (Е) принимали величину оптической плотности, отнесенную к сухой массе навески. Анализ диаграммы (рис. 11-а) показал, что самая высокая каталазная активность наблюдалась в варианте с вермикомпостом. Следует отметить что, активность фермента возрастает по мере созревания вермикомпоста.
а)
б)Рисунок 11. Активность каталазы (а), пероксидазы (б) в образцах почвы, биогумуса и компоста.
Пероксидазам присущи процессы окисления органического вещества или косвенного распада гумуса, в то время как полифенолоксидазы участвуют в превращениях органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Оба процесса взаимосвязаны. Активность пероксидазы в контроле составила 5,5, в почве в воздушно-сухом состоянии 7, в компосте 8,5 условных единиц (рис. 11-б). В образцах биогумуса активность пероксидазы возросла почти в 2 раза и составила 10,5 условных единиц.
Повышенная оксидазная активность вермикомпоста объясняется, вероятно, тем, что копролиты являются центрами микробиологической активности в почве. В каждом грамме биогумуса содержится более 50 млрд. микробных клеток. Поглощая почву и органические вещества, черви выделяют с копролитами большое количество собственной кишечной микрофлоры, ферментов, витаминов, которые в свою очередь обладают стимулирующим действием на активность и биомассу микроорганизмов, являющихся продуцентами различных биологически активных веществ.
Изучение влияния гуминового комплекса, выделенного из вермикомпостов, на активность пероксидазы и каталазы на начальных стадиях развития гороха проводили на контрастных по устойчивости сортах: сорт "Норд", не устойчивый к вредителям и болезням и сорт "Орпела", обладающий комплексной устойчивостью к неблагоприятным факторам. Ранее установлено, что биологически активную основу гуминового комплекса составляют гуминовые кислоты, фульвокислоты и гиматомелановые кислоты, оказывающие стимулирующее воздействие на растения.
Активность ферментов исследовали в проростках на третий, пятый и пятнадцатый день после замачивания. Контрольные семена замачивались в воде, препаратами сравнения служили – раствор вытяжки из компоста и промышленный препарат "Гумистар".
Исследование пероксидазной активности на проростках гороха "Норд" (3-и сутки) показало, что в контроле активность самая низкая (84 у.е.). В образцах, обработанных препаратом "Гумистар" и раствором гуминового комплекса с концентрацией 1,5×10-4%, активность пероксидазы высокая (245 и 216,46 у.е. соответственно). В варианте с вытяжкой из компоста активность повысилась незначительно по сравнению с контрольным вариантом (134,44 у.е.). Активность пероксидазы в проростках гороха в варианте с раствором препарата "Гумистар" была несколько выше, чем в варианте с раствором гуминового комплекса.
Самая низкая активность пероксидазы у сорта Норд наблюдалась в контроле и в варианте с вытяжкой из компоста. При обработке семян раствором гуминового комплекса с концентрацией 1,5∙10-3 %, отмечено значительное возрастание активности пероксидазы до 4500 у.е. Раствор гуминового комплекса с концентрацией 1,5∙10-4 % показал близкие результаты. Это свидетельствует о том, что растворы с низкой концентрацией активного вещества действует так же эффективно при меньшем расходе препарата.