ПОРІВНЯЛЬНА ОЦІНКА АЛЕЛОПАТИЧНОЇ АКТИВНОСТІ ҐРУНТІВ РІЗНИХ АГРОЕКОСИСТЕМ ЗА МОРФОМЕТРИЧНИМИ ПОКАЗНИКАМИ ПРОРОСТКІВ 16 ТЕСТ-КУЛЬТУР
Ключові слова:
алелопатія, агроекосистеми, біотестування, морфометрія проростків, Response Index, тест-культури.Анотація
Наведено результати порівняльної оцінки алелопатичної активності ґрунтів різних агроекосистем за морфометричними показниками проростків 16 тест-культур. Актуальність дослідження зумовлена визначальною роллю ранніх етапів онтогенезу у формуванні конкурентоспроможності рослин, а також значенням ґрунту як складного біогеохімічного середовища, здатного накопичувати та трансформувати алелохімічні сполуки. Дослідження проводили методом лабораторного біотестування на чорноземі типовому середньогумусному середньосуглинковому Полтавської області. Ґрунтові зразки відбирали в межах чотирьох агроекосистем: насаджень абрикоса (Prunus armeniaca), горіха волоського (Juglans regia L.), плантації ехінацеї пурпурової (Echinacea purpurea) та перелогу з різнотрав’ям. Контрольним субстратом слугував кварцовий пісок. Реакцію рослин оцінювали за показниками схожості насіння, довжини кореня, довжини пагона та загальної довжини проростка. Загалом проаналізовано 16 000 морфометричних вимірювань. Алелопатичний ефект визначали за нормалізованим індексом Response Index (NRI) відповідно до методики Williamson і Richardson.
Встановлено значну міжвидову варіабельність вихідних морфометричних параметрів проростків. Алелопатична реакція тест-культур мала виражений видоспецифічний і селективний характер. Найбільш чутливими до інгібувального впливу виявилися буряк (середній NRI = -0,438), кріп (-0,212), люпин (-0,206) та гарбуз (-0,174). Стабільну стимуляцію росту в усіх варіантах субстрату продемонстрували гірчиця біла (+0,402), цибуля піщана (+0,365), базилік (+0,324) та цибуля-батун (+0,297). Серед досліджених агроекосистем найсильніший інгібувальний ефект зафіксовано в ґрунті під ехінацеєю пурпуровою (середній NRI = -0,086; пригнічення 10 із 16 тест-культур), тоді як ґрунт перелогу характеризувався переважно стимулювальною дією (середній NRI = +0,130; позитивні значення NRI у 11 культур). Ґрунт під горіхом волоським відзначався найвищою варіабельністю та контрастністю реакцій (SD = 0,328; діапазон NRI = 1,210). Описані результати свідчать про селективний характер алелопатичної дії ґрунтів різних агроекосистем і підтверджують ефективність використання комплексу тест-культур для оцінювання алелопатичної активності ґрунтового середовища.
Посилання
Finch-Savage, W. E., & Bassel, G. W. (2016). Seed vigour and crop establishment: extending performance beyond adaptation. Journal of Experimental Botany, 67(3), 567-591. https://doi.org/10.1093/jxb/erv490.
Reed, R. C., Bradford, K.J., & Khanday, I. (2022). Seed germination and vigor: ensuring crop sustainability in a changing climate. Heredity (Edinb), 128(6), 450-459. https://doi.org/10.1038/s41437-022-00497-2.
Gu, J., Chao, H., Gan, L., Guo, L., Zhang, K., Li, Y., Wang, H., Raboanatahiry, N., & Li, M. (2016). Proteomic dissection of seed germination and seedling establishment in Brassica napus. Frontiers in Plant Science, 7, 1482. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01482.
Van der Heijden, M. G. A., Bardgett, R. D., & van Straalen, N. M. (2008). The unseen majority: soil microbes as drivers of plant diversity and productivity in terrestrial ecosystems. Ecology Letters, 11(3), 296-310. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2007.01139.x.
C. Wagg, S. F. Bende,r F. Widmer, & van der Heijden, M. G. A. (2014). Soil biodiversity and soil community composition determine ecosystem multifunctionality. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 111(14), 5266-5270. https://doi.org/10.1073/pnas.1320054111.
Chou, C. H. (1999). Roles of allelopathy in plant biodiversity and sustainable agriculture. Critical Reviews in Plant Sciences, 18(5), 609-636. https://doi.org/10.1080/07352689991309414.
Bertholdsson, N.-O. (2012). Allelopathy – A Tool to Improve the Weed Competitive Ability of Wheat with Herbicide-Resistant Black-Grass (Alopecurus myosuroides Huds.). Agronomy, 2(4), 284-294. https://doi.org/10.3390/agronomy2040284.
Inderjit, S., & Duke, S. O. (2003). Ecophysiological aspects of allelopathy. Planta, 217(4), 529-539. https://doi.org/10.1007/s00425-003-1054-z.
Willis, R. J. (2007). The history of allelopathy. Dordrecht: Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-4093-1.
Jose, S., & Gillespie, A. R. (1998). Allelopathy in black walnut (Juglans nigra L.) alley cropping. I. Spatio-temporal variation in soil juglone in a black walnut-corn (Zea maysL.) alley cropping system in the midwestern USA. Plant and Soil, 203, 191-197. https://doi.org/10.1023/A:1004301309997.
Wang, C., Liu, Z., Wang, Z., Pang, W., Zhang, L., Wen, Z., Zhao, Y., Sun, J., Wang, Z.-Y., & Yang, C. (2022). Effects of autotoxicity and allelopathy on seed germination and seedling growth in Medicago truncatula. Frontiers in Plant Science, 13, 908426. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.908426.
Kruse, M., Strandberg, M., & Strandberg, B. (2000). Ecological Effects of Allelopathic Plants: A Review. NERI Technical Report No. 315. Silkeborg: National Environmental Research Institute. https://www2.dmu.dk/1_viden/2_publikationer/3_fagrapporter/rapporter/fr315.pdf.
Macias, F. A., Marin, D., Oliveros-Bastidas, A., Varela, R. M., Simonet, A. M., Carrera, C., & Molinillo, J. M. G. Allelopathy as a new strategy for sustainable ecosystems development. Biological Sciences in Space, 17(1), 18-23. https://doi.org/10.2187/bss.17.18.
Scavo, A., Abbate, C., & Mauromicale, G. (2019). Plant allelochemicals: agronomic, nutritional and ecological relevance in the soil system. Plant and Soil, 442, 23-48. https://doi.org/10.1007/s11104-019-04190-y.
Williamson, G. B., & Richardson, D. (1988). Bioassays for allelopathy: measuring treatment responses with independent controls. Journal of Chemical Ecology, 14(1), 181-187. https://doi.org/10.1007/BF01022540.
Ahmed Hiwa, M., Amiri-Ardekani, E., & Ebadi, S. (2022). Phytotoxicity of Natural Molecules Derived from Cereal Crops as a Means to Increase Yield Productivity. International Journal of Agronomy, 2022(1), 4223853. https://doi.org/10.1155/2022/4223853.
VanVolkenburg, H., Guinel, F. C., & Vasseur, L. (2020). Impacts of Smooth Pigweed (Amaranthus hybridus) on Cover Crops in Southern Ontario. Agronomy, 10(4), 529. https://doi.org/10.3390/agronomy10040529.
Al-Andal, A., Radwan, A. M., Donia, A. E., & Balah, M. A. (2025). Allelopathic pathways and impacts of Chenopodium species via leachates, decaying residues, and essential oils. PLOS One, 20, e0321782. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0321782.
Singh, H. P., Batish, D. R., & Kohli, R. K. (2001). Allelopathy in Agroecosystems. Journal of Crop Production, 4(2), 1-41. https://doi.org/10.1201/9781003578253.
Uddin, M. N., Asaeda, T., Shampa, S. H., & Robinson, R. W. (2020). Allelopathy and its coevolutionary implications between native and non‐native neighbors of invasive Cynara cardunculus L. Ecology and Evolution, 10, 7463-7475. https://doi.org/10.1002/ece3.6472.
Lebedev, V. G., Krutovsky, K. V., & Shestibratov, K. A. (2019). … Fell Upas Sits, the Hydra-Tree of Death †, or the Phytotoxicity of Trees. Molecules, 24(8), 1636. https://doi.org/10.3390/molecules24081636.
Wang, X., Cao, Y., Jin, Y., Sun, L., Tang, F., & Dong, L. (2024). Ecophysiological Trade-Off Strategies of Three Gramineous Crops in Response to Root Extracts of Phytolacca americana. Plants, 13(21), 3026. https://doi.org/10.3390/plants13213026.
Zubay, P., Kunzelmann, J., Ittzés, A., Németh Zámboriné, É., & Szabó, K. (2021). Allelopathic effects of leachates of Juglans regia L., Populus tremula L. and juglone on germination of temperate zone cultivated medicinal and aromatic plants. Agroforestry Systems, 95, 431-442. https://doi.org/10.1007/s10457-020-00572-9.
Menalled, U. D., Seipel, T. F., & Menalled, F. D. (2020). Farming system effects on biologically mediated plant-soil feedbacks. Renewable Agriculture and Food Systems, 36(1), 1-7. https://doi.org/10.1017/S1742170519000528.
Zhang, X., Liu, Z., Tian, N., Chen, K., & Luc, N. T. (2015). Allellopathic impacts of leaf litters decomposition from intercrop tree species on soybean. Advance Journal of Food Science and Technology, 7(12), 971-976. https://doi.org/10.19026/ajfst.7.2545.
Koyama, A., Dias, T., & Antunes, P. M. (2021). Application of plant–soil feedbacks in the selection of crop rotation sequences. Ecological Applications, 32(2), e2501. https://doi.org/10.1002/eap.2501.
Achatz, M., Morris, E. K., Müller, F., Hilker, M., & Rillig, M. C. (2014). Soil hypha-mediated movement of allelochemicals: arbuscular mycorrhizae extend the bioactive zone of juglone. Functional Ecology, 28(4), 1020-1029. https://doi.org/10.1111/1365-2435.12208.
Mahé, I., Chauvel, B., Colbach N., Cordeau, S., Gfeller, A. É., Reiss, A., & Moreau, D. (2022). Deciphering field-based evidences for crop allelopathy in weed regulation. A review. Agronomy for Sustainable Development, 42, 50. https://doi.org/10.1007/s13593-021-00749-1.
Li, Y., Allen, V. G., Chen, J., & Wester, D. B. (2025). Allelopathic Trade-Offs of Rye and Wheat Residues Versus 2-Benzoxazolinone: Impacts on Cotton Growth. Biology, 14(10), 1321. https://doi.org/10.3390/biology14101321.
Aguiar, M., Conway, A. J., Bell, J. K., & Stewart, K. J. (2023). Agroecosystem edge effects on vegetation, soil properties, and the soil microbial community in the Canadian prairie. PLoS One, 18(4), e0283832. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0283832.
Țopa, D.-C., Căpșună, S., Calistru, A.-E., & Ailincăi, C. (2025). Sustainable practices for enhancing soil health and crop quality in modern agriculture: a review. Agriculture, 15(9), 998. https://doi.org/10.3390/agriculture15090998.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
