Influence on the content of phenolic compounds in leaves and berries of black currant (Ribes nigrum L.) when applying encapsulated fertilizers of long-release to the soil (and the rate of release of nutrients from them) and foliar treatment with Lignohumate

Abstract

In this work, the effect of complex prolonged-release fertilizers (Ruscote, Osmocote) and the biostimulator Lignohumate AM (LG) on the content of phenolic compounds in blackcurrant leaves and berries in a 3-year small-plot experiment was studied. The maximum content of phenolic compounds in the leaves was observed in the first year of vegetation, reaching 34.4 mg-eq gallic acid / g fresh weight in the control, but by the third year this figure decreased by 2.2 times (to 17.2 mg-eq gallic acid / g fresh weight). The variant with a combination of traditional fertilizers and foliar treatment also demonstrated a decrease in the content of phenolic compounds in the leaves — from 25.5 to 14.2 mg-eq gallic acid / g fresh weight (by 1.8 times). The content of phenolic compounds in berries, on the contrary, increased. The highest value (12.8 mg-eq gallic acid/g fresh weight, which is equivalent to 1280 mg per 100 g fresh weight of raw material) was recorded in the variant with traditional fertilizers in the second year of vegetation. In the Ruscote variant, a threefold increase in the phenol level was observed — from 3.2 to 9.6 mg-eq gallic acid/g. This indicates a redistribution of phenolic compounds from leaves to berries under the influence of fertilizers and changes in vegetation conditions. The content of phenolic compounds in blackcurrant berries in variants without LH treatment exceeds the known values (627.9–643.0 mg-eq gallic acid per 100 g fresh weight), which confirms the anti-stress effect of the biostimulant on the plant. Differences in the effectiveness of Ruscote and Osmocote fertilizers are associated with their different rates of nutrient release. During the first 20 days, Ruscote capsules released 99.9% of nitrogen, 49.9% of phosphorus and 15.9% of potassium, while Osmocote demonstrated a more balanced release (70% nitrogen, 30% potassium and 11% phosphorus). Fertilizer analysis showed that Osmocote and Ruscote contained extremely low concentrations of phenolic compounds (0.2 mg-eq gallic acid/g), which excluded the possibility of their significant entry into plants. At the same time, the LH solution contained 14.7–16.1 mg-eq gallic acid/g fresh weight of phenolic compounds, confirming its potential role as a source of biologically active compounds.

References

1.    ГОСТ Р 53381-2009 Почвы и грунты. Грунты питательные. Технические условия. М., 2009.
2.    Громова И.А., Воронина М.С., Макарова Н.В. Исследование химических характеристик продуктов и отходов переработки ягод черники и черной смородины // Химия растительного сырья. 2021. № 1. C. 251–258. https://doi.org/10.14258/jcprm.2021017020
3.    Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Лигнификация тканей как регуляторный механизм растений по отношению к факторам среды // Материалы IV Международной научной конференции «Тенденции развития агрофизики: от актуальных проблем земледелия и растениеводства к технологиям будущего» ФГБНУ АФИ, Санкт-Петербург, 13–15 сентября 2023 г., СПб.: ФГБНУ АФИ Санкт-Петербург, 2023. С.439–446.
4.    Курамшина З.М., Смирнова Ю.В. Влияние кадмия на накопление фенольных соединений в побегах Triticum aestivum, инокулированных эндофитными бактериями // Universum: химия и биология. 2019. № 3(57). С. 11–13.
5.    Лапин А.А., Борисенков М.Ф., Карманов А.П. и др. Антиоксидантные свойства продуктов растительного происхождения // Химия растительного сырья. 2007. № 2. C. 79–83.
6.    Минеев В.Г., Сычев В.Г., Амельянчик О.А. Практикум по агрохимии. М., 2001. 689 c.
7.    Михайлова Л.А. Особенности питания и удобрение основных сельскохозяйственных культур на почвах Предуралья. Пермь, 2012. 223 c.
8.    Мушинский А.А., Тихонова М.А. Влияние лигногуматов на черенки винограда в условиях закрытого грунта // Бюлл. Оренбургского научного центра УрО РАН. 2019. № 4. С. 40–40. https://doi.org/10.24411/2304-9081-2019-14040
9.    Николаева Т.Н., Лапшин П.В., Загоскина Н.В. Метод определения суммарного содержания фенольных соединений в растительных экстрактах с реактивом Фолина–Дениса и реактивом Фолина–Чокальтеу: модификация и сравнение // Химия растительного сырья. 2021. № 2. С. 291–299. https://doi.org/10.14258/jcprm.2021028250.
10.    Петрова С.Н., Кузнецова А.А. Состав плодов и листьев смородины черной Ribes nigrum (обзор) // Химия растительного сырья. 2014. № 4. C. 43–50. https://doi.org/10.14258/jcprm.201404221
11.    Пояркова Н.М., Сапарклычева С.Е. Физиологическая роль фенольных соединений // Аграрное образование и наука. 2019. № 4. С.14-19.
12.    Сабырбайкызы А., Воробьев А., Конакбаева А. Влияние комплексного препарата, содержащего фуллеренол, бентонит и гумины, на всхожесть семян, динамику роста и развития растений овса // J. of Science. Lyon. 2020. № 13–1. C. 13–21.
13.    Салина Е.С., Левгерова Н.С., Сидорова И.А. Влияние фенольных соединений на органолептические качества джема из черной смородины // Современное садоводство–Contemporary horticulture. 2015. № 3(15). С. 52–56.
14.    Товстик Е52–56Скугорева С.Г., Адамович Т.А. и др. Подходы к испытанию удобрений контролируемого действия // Теоретическая и прикладная экология. 2022. № 1. C. 182–190. https://doi.org/10.25750/1995-4301-2022-1-182-190
15.    Чугунова О.В., Вяткин А.В., Тиунов В.М. и др. Исследование антиоксидантного комплекса интродуцированных сортов черной смородины Свердловской области // Ползуновский вестн. 2024. № 2. C. 12–18. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.02.002
16.    Boyko V.A., Levchenko S.V., Belash D.Y. et al. Impact of “Lignohumate” fertilizer on productivity indicators and grapes quality in the conditions of the Republic of Crimea // Russian Grapes. 2021. № 15. P. 43–51.
17.    Chen C.C., Huang M.Y., Lin K.H. et al. The effects of nitrogen application on the growth, photosynthesis, and antioxidant activity of Amaranthus viridis // Photosynthetica. 2022. Т. 60, № 3. P. 420–429. https://doi.org/10.32615/ps.2022.034
18.    Isakov V., Vlasova E., Forer V. et al. Analysis of slow-released fertilisers as a source of microplastics // Land. 2024. Т. 14, № 1. P. 38. https://doi.org/10.3390/land14010038
19.    Lawrencia D., Wong S.K., Low D.Y.S. et al. Controlled release fertilizers: A review on coating materials and mechanism of release //Plants. 2021. Т. 10, № 2. https://doi.org/10.3390/plants10020238
20.    Zhao C., Wang Z., Cui R. et al. Effects of nitrogen application on phytochemical component levels and anticancer and antioxidant activities of Allium fistulosum // Peer J. 2021. Т. 9: e11706. https://doi.org/10.7717/peerj.11706