Biochemical composition of sweet cherry leaves depending on the method of soil maintenance in an organic garden

Abstract

Conducting sustainable agriculture involves not only increasing the productivity of crops and increasing the volume of crop production, but also preserving ecosystems. Mulching the soil in orchards is one of the ways to preserve the natural balance of agricultural landscapes. But the effect of competition with grasses on the biochemical composition of fruit tree tissues has not yet been definitively elucidated. The purpose of this study was to determine the influence of soil retention under mulching (compared to pure steam) on the biochemical composition of cherry leaf tissues. The research was conducted in an organic cherry orchard (Prunus avium L./Prunus mahaleb) during 2017-2019 in the conditions of the Southern Steppe of Ukraine. A significant decrease in the content of ascorbate, glutathione, sugars, total reducing activity and activity of antioxidant enzymes was established under conditions of prolonged drought and an increase in the content of titrated acids. The total reducing activity under mulching conditions tended to increase. A gradual increase in the content of titrated acids, ascorbate, sugars, phenolic substances, and glutathione was recorded in the leaves of cherry trees from the flowering phase to November. In the autumn phase, a significant increase in sugars and phenolic substances was established in cherry leaves under the conditions of mulching in 2017, and in 2018 – phenolic substances; in 2019 – phenolic substances and ascorbate. An increase in the content of malondialdehyde (MDA) and the activity of antioxidant enzymes was found during the growing season of cherries in both variants of the experiment. In the November phase only in 2019, the MDA content was significantly higher by 14% under the condition of mulching. Under mulching conditions, a significant increase in ascorbate peroxidase (by 28–30%) and polyphenol oxidase (by 45–46%) was determined. In 2018 and 2019, a 2.4-fold increase in peroxidase activity in cherry leaves was determined. Research results help to understand the mechanisms of adaptation of fruit plants to stress factors (drought, competition with natural grasses) and can be used as an argument in favour of mulching in organic cherry orchards.

Ведення сталого сільського господарства передбачає не лише підвищення продуктивності культур і збільшення обсягів виробництва рослинницької продукції, але й збереження екосистем. Задерніння ґрунту у плодових садах є одним із шляхів збереження природної рівноваги агроландшафтів. Але вплив конкуренції з травами на біохімічний склад тканин плодових дерев наразі остаточно не з'ясований. Метою досліджень було встановити вплив утримання ґрунту під задернінням (порівняно з чистим паром) на біохімічний склад тканин листків черешні. Дослідження проводили у органічному саду черешні (Prunus avium L./Prunus mahaleb) впродовж 2017–2019 рр. в умовах Південного Степу України. Встановлено істотне зменшення умісту аскорбату, глутатіону, цукрів, загальної редукуючої активності та активності антиоксидантних ферментів за умов тривалої посухи та збільшення умісту титрованих кислот. Загальна редукуюча активність за умов задерніння мала тенденцію до збільшення. У листках дерев черешні від фази цвітіння до листопаду зафіксовано поступове збільшення умісту титрованих кислот, аскорбату, цукрів, фенольних речовини і глутатіону. У фазі листопаду у листках черешні за умов задерніння встановлено достовірне збільшення у 2017 р. цукрів і фенольних речовин, у 2018 р. – фенольних речовин; у 2019 р. – фенольних речовин і аскорбату. Упродовж вегетації черешні на обох варіантах досліду встановлено збільшення умісту малонового діальдегіду (МДА) та активності антиоксидантних ферментів. У фазі листопаду лише у 2019 р. вміст МДА був достовірно більшим на 14 % за умови задерніння. За умов задерніння визначено достовірне збільшення аскорбатпероксидази (на 28–30 %) і поліфенолоксидази (на 45–46 %) У 2018 і 2019 р. встановлено збільшення у 2,4 рази активності пероксидази у листках черешні. Результати досліджень допомагають зрозуміти механізми адаптації плодових рослин до стресових факторів (посухи, конкуренції з природними травами) і можуть бути використані як аргумент на користь задерніння у органічних садах черешні.