Оценка биологической активности экстрактов из компостированных листьев Acer negundo L. и Robinia pseudoacacia L. на проростках тест-культур

  • Юрченко Евгений Олегович
  • Максим Николаевич Яхновец

Аннотация

Клен ясенелистный и робиния лжеакация являются инвазионными древесными видами, требующими мер сдерживания их распространения. При механическом уничтожении рассматривается возможность использования надземной фитомассы данных растений в качестве удобрения после компостирования. Для подобного применения необходимо оценить аллелопатические эффекты компоста на другие растения. Аэробное пассивное компостирование листьев клена и робинии проводилось в течение 10 мес. (c cентября по июль) под открытым небом. Действие водных экстрактов компоста тестировалось in vitro на прорастающих семенах Lepidium sativum, Raphanus sativus и Daucus carota; учитывался процент проросших семян, длина корешка и гипокотиля проростка при концентрациях экстракта в пересчете на сухую массу 5, 10, 50 и 100 г/л с контролем на дистиллированной воде. Вторым контролем были водные экстракты из высушенных зеленых листьев A. negundo и R. pseudoacacia, то есть из некомпостированной фитомассы. Указанное одногодичное компостирование листьев A. negundo позволяет значительно снизить фитотоксичность данной фито-массы. В частности, на фоне экстракта 50 г/л прорастание семян моркови составляло 3,7 % для некомпостированных листьев и 112 % к контролю для компоста. Экстракт из компостированных листьев R. pseudoacacia показал неизменность или усиление ингибирующих аллелопатических свойств по сравнению с экстрактом из некомпостированных листьев. Эстракты из компоста R. pseudoacacia демонстрировали увеличение ингибирующего действия на развитие проростков по мере увеличения концентрации от 5 до 100 г/л. Для экстрактов из компоста A. negundo такая закономерность слабо прослеживалась. В отдельных случаях вытяжки из компоста имели стимулирующий эффект на развитие
проростков: экстракты из клена и робинии 5 г/л вызывали удлинение корешка у проростков редиса в 1,7–1,9 раза; экстракты из клена 5–50 г/л – в 1,3–1,9 раза; экстракты из робинии 5 и 10 г/л – в 1,4 раза и аналогичный экстракт 10 г/л вызывал удлинение гипокотиля у кресс-салата в 1,3 раза. Три тест-культуры показали разную чувствительность к воздействию веществ компоста. В частности, экстракт из A. negundo оказывал ингибирующее воздействие на длину корешка кресс-салата во всех вариантах, тогда как для редиса выявлен только нейтральный и стимулирующий эффекты;
тот же экстракт стимулировал развитие гипокотиля только у редиса, а ингибировал только у кресс-салата. Экстракт из компоста R. pseudoacacia 50 г/л снижал всхожесть кресс-салата до 0 %, а редиса – до 58,6 %.

Литература

  1. Randall JM, Marinelli J, editors. Invasive plants: Weeds of the global garden. New York: Brooklin Botanic Garden; 1996. 111 p.
  2. Pyšek P, Jarošík V, Hulme PE, et al. A global assessment of invasive plant impacts on resident species, communities and ecosystems: the interaction of impact measures, invading species’ traits and environment. Global Change Biology. 2012;18:1725–1737.
  3. Weidlich EWA, Flórido FG, Sorrini TB, Brancalion PHS. Controlling invasive plant species in ecological restoration: A global review. Journal of Applied Ecology. 2020;57:1806–1817.
  4. Dubovik DV, Lebed’ko VN, Parfenov VI, et al. Rasteniya-agressory. Invazionnye vidy na territorii Belarusi [Aggressive plants. Invasive species on the territory of Belarus]. Minsk: Belaruskaya Entsyklapedyya imya Petrusya Broǔki; 2017. 192 p. Russian.
  5. Dubovik DV, Dmitrieva SA, Laman NA, et al. Chernaya kniga flory Belarusi: chuzherodnye vredonosnye rasteniya [Black book of Belarus flora: alien harmful plant species]. Minsk: Belaruskaya navuka; 2020. 407 p. Russian.
  6. Maeglin RR, Ohmann LF. Boxelder (Acer negundo): A review and commentary. Bulletin of the Torrey Botanical Club. 1973;100(6):357–363.
  7. Ednich EM, Chernyavskaya IV, Tolstikova TN, Chitao SI. Biology of the invasive ipecies Acer negundo L. in the conditions of the north-west Caucasus foothills. Indian Journal of Science and Technology. 2015;8(30):85426.
  8. Camenen E, Porté AJ, Garzón MB. American trees shift their niches when invading Western Europe: evaluating invasion risks in a changing climate. Ecology and Evolution. 2016;6(20):7263–7275.
  9. Vinogradova YuK, Kupriyanov AN, editors. Chernaya kniga flory Sibiri [Black book of Siberian flora]. Novosibirsk: GEO; 2016. 440 p. Russian.
  10. Kolyada NA, Kolyada AS. Occurrence of potentially invasive species box elder (Acer negundo L.) in the south of the Russian Far East. Russian Journal of Biological Invasions. 2017;8:41–44.
  11. Kanwar K, Bhardwaj A, Deepika R, Sharma DR. Robinia pseudoacacia Linn. Tree and Forestry Science and Biotechnology. 2007;1(1):74–80.
  12. Cierjacks A, Kowarik I, Joshi J, et al. Biological Flora of the British Isles: Robinia pseudoacacia. Journal of Ecology. 2013;101:1623–1640.
  13. Martin GD. Addressing geographical bias: A review of Robinia pseudoacacia (black locust) in the Southern Hemisphere. South African Journal of Botany. 2019;125:481–492.
  14. Nicolescu VN, Rédei K, Mason WL, et al. Ecology, growth and management of black locust (Robinia pseudoacacia L.), a non‑native species integrated into European forests. Journal of Forestry Research. 2020;31(4):1081–1101.
  15. Nikolaeva AA, Golosova EV, Shelepova OV. Methods of combating Acer negundo L. in specially protected natural areas. BIO Web of Conferences. 2020;24:00063.
  16. Yakhnovets MN, Yurchenko EO. Otsenka biologicheskoi aktivnosti ekstraktov iz list’ev Acer negundo i Robinia pseudoacacia na prorostkakh test-kul’tur [Evaluation of the biological activity of the extracts from Acer negundo and Robinia pseudoacacia leaves on germinating seeds of test cultures]. Zhurnal Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Ekologiya [Journal of the Belarusian State University. Ecology]. 2023;1:20–31. Russian.
  17. Inderjit, Dakshini KMM. On laboratory bioassays in allelopathy. The Botanical Review. 1995;61(1):28–44.
  18. Haugland E, Brandsaeter LO. Experiments on bioassay sensitivity in the study of allelopathy. Journal of Chemical Ecology. 1996;22(10):1845–1859.
  19. Pellissier F. Improved germination bioassays for allelopathy research. Acta Physiologiae Plantarum. 2013;35:23–30.
  20. Barral MT, Paradelo R. A review on the use of phytotoxicity as a compost quality indicator. Dynamic Soil, Dynamic Plant. 2011;5(Special Issue 2):36–44.
  21. Jagadabhi PS, Wani SP, Kaushal M, et al. Physico‑chemical, microbial and phytotoxicity evaluation of composts from sorghum, finger millet and soybean straws. International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture. 2019;8:279–293.
  22. Rafikova OS, Veselkin DV. Leaf water extracts from invasive Acer negundo do not inhibit seed germination more than leaf extracts from native species. Management of Biological Invasions. 2022;13(4):705–723.
  23. Csiszár Á. Allelopathic effects of invasive woody plant species in Hungary. Acta Silvatica et Lignaria Hungarica. 2009;5:9–17.
  24. Panasenko NN, Volodin VV, Volodchenko YuS, Kholenko MS. Allelopaticheskie svoistva Acer negundo [Allelopathic properties of Acer negundo]. Ezhegodnik NII fundamental’nykh i prikladnykh issledovanii Bryanskogo gosudarstvennogo universiteta [Annals of the Research Institute for Fundamental and Applied Research of the Bryansk State University]. Briansk: [publisher unknown]; 2018.p. 34–36. Russian.
  25. Nikolaeva AA, Golosova EV, Shelepova OV. Allelopathic activity of Acer negundo L. leaf litter as a vector of invasion species into plant communities. BIO Web of Conferences. 2021;38:00088.
  26. Tsandekova OL. Rol’ allelopaticheskogo vliyaniya Acer negundo L. na rost travyanistykh rastenii [The role of allelopathic influence of Acer negundo L. on the growth of herbaceous plants]. Vestnik Nizhnevartovskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Nizhnevartovsk State University]. 2020;1:15–18. Russian.
  27. Nasir H, Iqbal Z, Hiradate S, Fujii Y. Allelopathic potential of Robinia pseudo-acacia L. Journal of Chemical Ecology. 2005;31(9):2179–2192.
  28. Bektić S, Huseinović S, Husanović J, Memić S. Allelopathic effects of extract Robinia pseudoacacia L. and Chenopodium album L. on germination of tomato (Solanum lycopersicum L.). Current Journal of Applied Science and Technology. 2021;40(26):11–18.
  29. Bross EL, Gold MA, Nguyen RV. Quality and decomposition of black locust (Robinia pseudoacacia) and alfalfa (Medicago sativa) mulch for temperate alley cropping systems. Agroforestry Systems. 1995;29:255–264.
  30. Toai TV, Linscott DL. Phytotoxic effect of decaying quackgrass (Agropyron repens) residues. Weed Science. 1979; 27(6):595–598.
  31. Xuan TD, Tawata S, Khanh TD, Chung IM. Decomposition of allelopathic plants in soil. Journal of Agronomy and Crop Science. 2005;191:162–171.
  32. Bonanomi G, Sicurezza MG, Caporaso S, et al. Phytotoxicity dynamics of decaying plant materials. New Phytologist. 2006;169:571–578.
  33. Rynk R, editor. On-farm composting handbook. New York: Plant and Life Sciences Publishing; 1992. 186 p.
Опубликован
2023-11-08
Ключевые слова: аллелопатия, биотестирование, древесные сорные растения, мульча, овощные культуры
Как цитировать
Юрченко, Е., & Яхновец, М. (2023). Оценка биологической активности экстрактов из компостированных листьев Acer negundo L. и Robinia pseudoacacia L. на проростках тест-культур. Журнал Белорусского государственного университета. Экология, 3. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/ecology/article/view/5932
Раздел
Изучение и реабилитация экосистем