CC BY
18
В.П. Калиниченко, А.П. Глинушкин, А.В. Свидзинский, Т.М. Минкина, Н.И. Будынков, О.Д. Филипчук, А.А. Околелова, Д.А. Макаренков
УДК 574.4:621:631
МЕТОДОЛОГИЯ БИОГЕОСИСТЕМОТЕХНИКИ ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ И ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЧВЫ (ОБЗОР)*
В.П. Калиниченко1,2, А.П. Глинушкин2, А.В. Свидзинский3, Т.М. Минкина4, Н.И. Будынков2, О.Д. Филипчук2, А.А. Околелова5, Д.А. Макаренков6
'Институт плодородия почв юга России, Персиановка, Ростовская область, Россия; 2Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, Большие Вяземы, Московская область, Россия; 3Берлинский медицинский университет Чарите, Берлин, Германия; 4Южный
федеральный университет, Ростов-на-Дону, Россия; 5Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия; 6Институт
химических реактивов и особо чистых химических веществ Национального исследовательского центра «Курчатовский Институт», Москва,
Россия
Эл. почта: kalinitch@mail.ru
Статья поступила в редакцию 07.09.2022; принята к печати '4.11.2022
Устаревший принцип имитации природных явлений в современном природопользовании обусловливает конфликт «биосфера - технология», ухудшающий условия ведения аграрного производства. Предложено научно-технологическое направление «биогеосистемотехника» как система не повторяющих закономерности природы напрямую (не имеющих прямых аналогий в природе) технических решений и технологий агрономии и защиты окружающей среды. Разработан и апробирован в длительных стационарных экспериментах принцип мелиорации почвы агроценозов посредством фрезерной обработки иллювиального горизонта 20-45 см. Однократная внутрипочвенная фрезерная обработка улучшает физико-химические, технологические и агробиологические параметры почвы, обеспечивает комфортный субстрат мелких и средних искусственных агрегатов почвы для геобионтов и растений. Разработан принципиально новый привод внутрипочвенного фрезерного рабочего органа, который обеспечивает снижение тягового сопротивления в 5-10 раз, повышение энергетической эффективности в два раза. В стандартной ирригации расход воды в 4-15 раз превышает потребность культивируемых растений и обусловливает деградацию гидрологического режима почвы и ландшафта. Предложена внутрипочвенная импульсная континуально-дискретная парадигма увлажнения. Питание растений происходит относительно концентрированным почвенным раствором, а устьичный аппарат растения функционирует в режиме регулирования. Улучшаются условия питания растений, повышается продуктивность, расход воды сокращается в 5-20 раз. Биогеосистемотехника обеспечит приоритетное действие полимикробных сообществ и биопленок и улучшит функционирование гуминовых веществ и круговорот органического вещества почвы. Безопасный для экосферы дисперсный рециклинг минеральных и органических отходов, включая продукт газификации, предложено проводить одновременно с внутрипочвенным фрезерованием слоя 20-45 (3060) см, что оптимизирует круговорот питательных элементов. Для защиты растений от фитопатогенов разработана внутрипочвенная импульсная дискретная система внесения биопрепаратов и пестицидов. Биогеосистемотехника - это управляемая коэволюция биосферы и техносферы, ослабляющая фитопатогенную нагрузку на агроценоз и способствующая обеспечению продовольственной безопасности РФ.
Ключевые слова: биогеосистемотехника, внутрипочвенное фрезерование, внутрипочвенное импульсное континуально-дискретное увлажнение, внутрипочвенный рециклинг отходов, внутрипочвенная импульсная дискретная система внесения биопрепаратов и пестицидов.
BIOGEOSYSTEMIC METHODOLOGY FOR SOIL HEALTH AND PRODUCTIVITY: A REVIEW
V.P. Kalinichenko1-2, A.P. Glinushkin2, A.V. Svidzinsky3, T.M. Minkina4, N.I. Budynkov2, O.D. Filipchuk2, A.A. Okolelova5, D.A. Makarenkov6
'Institute of Fertility of Soils of South Russia, Persianovka, Russia; 2All-Russian Phytopathology Research Institute, Bolshiye Viazemy, Russia; 3Humboldt
University Charite Hospital, Berlin, Germany; 4Southern Federal University, Rostov-on-Don, Russia; 5Volgograd State Technical\ University, Volgograd, Russia; 6Institute of Chemical Reagents and High Purity Chemical Substances of the National Research Centre 'Kurchatov Institute", Moscow, Russia
Email: kalinitch@mail.ru
The outdated principle of imitation of natural phenomena in modern nature management causes the conflict "biosphere vs. technology", which worsens conditions for agricultural production. А scientific and technological approach "Biogeosystem Technique" is developed as a system of technical solutions and technologies for agronomy and environmental management that do not reproduce the laws of nature directly (have no direct analogies in nature). In particular, the principle of soil reclamation by milling a 20- to 45-cm illuvial horizon has been developed and tested in long-term field experiments. A new drive for the subsoil milling that has been developed provides for a 5- to 10-fold reduction in traction resistance and a two-fold increase in energy efficiency. With standard irrigation, water consumption is 4-15 times higher than the cultivated plants' requirements for water. This disproportion causes degradation of soil hydrological regime and landscape. An intrasoil pulse continuous-discrete moistening paradigm is proposed. Nutrition for plants is provided using a relatively concentrated soil solution, and the stomatal apparatus of a plant functions in a regulation mode. This improves plant nutrition, increases plant productivity, and reduces water consumption 5-20 times. The Biogeosystem Technique approach will ensure the priority of the effects of polymicrobial communities and biofilms and improve the function of humic substances and soil organic matter. A dispersed recycling of mineral and organic wastes, including gasification product, during intrasoil milling of a layer of 20-45 (30-60) cm, which is safe for the ecosphere, is developed to optimize the circulation of nutrients. To protect plants from phytopathogens, an intrasoil pulsed continuous-discrete system for application of biological products and pesticides is developed. Biogeosystem Technique provides for a controlled co-evolution of the biosphere and the technosphere, thus reducing the phytopathogenic burden of an agrocenosis and helping to ensure the food security of the Russian Federation.
Keywords: Biogeosystem Technique, intrasoil milling, intrasoil pulsed continuous-discrete moistening, intrasoil waste recycling, intrasoil pulsed discrete system for biological preparations and pesticides applying.
* Полный текст статьи опубликован в журнале Биосфера (2022;14(3):175-192). DOI: 10.24855/biosfera.v14i3.694
-«»-
УДК: 631.527:633:574
BACILLUS CEREUS УСИЛИВАЕТ ПРОЦЕСС БИОСИНТЕЗА ОРГАНИЧЕСКИХ КИСЛОТ В ПЛОДАХ ТОМАТОВ
И.В. Князева1, О.В. Вершинина1, А.В. Титенков1, Е.А. Джос2
'Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ (Москва) и 2Федеральный научный центр овощеводства (Московская область), Россия
Эл. почта: Knyazeva.inna@yandex.ru Статья поступила в редакцию 24.0.2022; принята к печати 02.12.2022
Цель исследования - изучение влияния бактерий Bacillus cereus на развитие и накопление биологически активных веществ в растениях томатов, выращенных при светодиодном и натриевом освещениях. Растения сорта 'Восход ВНИИССОКА' выращивались гидропонным способом по малообъемной технологии с капельным поливом в климатической камере производства ВИМ (Россия). При применении B. cereus происходит увеличение накопления фотосинтетических пигментов в биомассе томатов при сравнении с отсутствием бактерий. В листьях томатов, выращенных под Na- (контрольным) и LED-освещением с применением B. cereus, среднее содержание суммы хлорофиллов (а+b) в 1,5 выше, чем без B. cereus. Под действием B. cereus достоверно увеличивается индекс Brix при выращивании томатов как при Na- так и при LEL- освещении. Максимальный индекс Brix был отмечен у плодов томатов полученных при LED-освещении с введением суспензии B. cereus - 2,9%. Бактериальная культура B. cereus способствует усилению биосинтеза органических кислот в плодах томатов изученного сорта. Достоверное увеличение концентрации щавелевой и янтарной кислот наблюдали при Na-освещении и янтарной, яблочной и лимонной кислот - при LED-освещении. Ключевые слова: томаты, микроорганизмы, гидропоника, освещение, пигменты, органические кислоты.
BACILLUS CEREUS ENHANCES THE BIOSYNTHESIS OF ORGANIC ACIDS IN TOMATO FRUITS
I.V. Kniazeva1, O.V. Vershinina1, A.V. Titenkov1, Ye.A. Dzhos2 'Federal Agroengineering Resesarch Center VIM (Moscow) and 2Federal Research Center of Vegetable Growing (Moskovskaya Oblast), Russia
E-mail: Knyazeva.inna@yandex.ru
The purpose of the study was to evaluate the effect of Bacillus cereus bacteria on the development and accumulation of biologically active substances in tomato plants grown under LED and sodium illumination. Plants of the 'Voskhod VNIISSOKA' variety were grown hydroponically using low-volume technology with drip irrigation in a climatic chamber manufactured by VIM (Russia). With B. cereus, there was an increase in the accumulation of photosynthetic pigments in tomato biomass compared to that without the bacteria. In the leaves of tomatoes grown under Na (control) or LED illumination with B. cereus, the average content of the total chlorophylls (a + b) was 1.5 times higher than that B. cereus. Under the influence of B. cereus, there was a significant increase in the Brix index when tomatoes were grown under both Na and LED illumination. The maximum Brix index was observed in tomato fruits obtained under LED illumination and treated with a 2.9% B. cereus. B. cereus culture contributes to the enhancement of the biosynthesis of organic acids in tomato fruits. Significant increases in the concentrations of oxalic and succinic acids was observed under Na illumination, and of succinic, malic and citric acids under LED illumination.
Key words: Solanum lycopersicum L., microorganisms, hydroponics, illuminatios, organic acids.
В устойчивых системах земледелия биоудобрения являются альтернативой химическим удобрениям для повышения роста растений, урожайности и качества [1]. Микроорганизмы также имеют важное значение для содействия циркуляции питательных веществ в растениях, снижая высокий спрос на химические удобрения [2].
Ризосферными PGPR-бактерии (Plant Growth Promoting Rhizo bacteria), способствуют растений, улучшая развитие и качество растений посредством широкого спектра процессов, таких как солюбилизация фосфатов, биологическая фиксация азота, производство сидерофоров, фитогормонов, индукция системной резистентности и стимулирование симбиоза растений и микроорганизмов [3, 4].
Большое число исследований показало, что эндофиты могут оказывать положительное влияние на рост и развитие растений. Одним из биологических методов является применение бактерий, стимулирующих рост растений, для уменьшения вредного воздействия стрессовых факторов [5]. При солевом стрессе B. cereus значительно увеличивали длину, количество боковых корней и содержание биологически активных соединений в проростках Glycyrrhiza uralensis [6].
Присутствие B. cereus значительно увеличивало метрические показатели проростков семян огурца: при концентрации кобальта 0,01 г/га - на 25% (надземная часть) и на 14% (подземная часть); при концентрации наночастиц кобальта 0,10 г/га - на 17% (подземная часть) и на 20% (надземная часть) [7]. Применение раствора PGPR повышает урожайность томатов и увеличивает доступность минеральных питательных веществ за счет улучшения роста корней [8].
Мы предположили, что B. cereus может стимулировать рост растений и увеличивать содержание органических кислот (щавелевой, янтарной, яблочной и лимонной кислот) в плодах томатов при разном освещении.
Цель исследований - изучение влияния бактерий Bacillus cereus на развитие и накопление биологически активных веществ в растениях томатов, выращенных при светодиодном или натриевом освещении.
Объектом исследований являлись растения Solanum lycopersicum (томаты) сорт 'Восход ВНИИССОКА' - среднеранний сорт томата российской селекции. Работа над получением сортом проведена в 2012-2015 годах в лаборатории селекции и семеноводства пасленовых культур ВНИИССОК. Сорт получен скрещиванием географически отдаленных родительских форм с последующим отбором. В качестве материнский линии использована линия среднепозднего урожайного сорта 'Барон' (плотные и лежкие плоды, относительно устойчив к фитофторозу), в качестве отцовской - линия раннеспелого компактного сорта 'Арго' (устойчивая к фитофторозу и растрескиваемости плодов) [9].
Ценность сорта: детерминантный. Куст полуштамбовый, высотой 50-60 см, облиственность средняя, не требует подвязки. Листья короткие, зеленые. Соцветие простое. Плоды округлой формы, средней плотности, гладкие, массой 90-105 г. Содержание сухого вещества в плодах 5,56,0%; общий сахар 2,8%; аскорбиновая кислота 22,9%; общая кислотность 0,43%. От массовых всходов до созревания проходит 100-105 суток. Назначение: салатное, консервное и засолочное [10].
Биоудобрение на основе бактерий B. cereus применяли экзогенно один раз за вегетационный период томатов на ранних стадиях развития растений (формирования 3-4-х листьев). В прикорневую часть растений томатов вводили суспензию Bacillus в концентрации 103 КОЕ. Контролем служили растения без добавления бактериальной культуры. Эксперимент включал 4 варианта, в каждом варианте по 8 растений:
Тип излучения Применение бактерий Bacillus sp.
Натриевое (далее Na) контроль (без введения бактериальной суспензии)
бактерии (введение бактериальной суспензии)
Светодиодное (далее LED) контроль (без введения бактериальной суспензии)
бактерии (введение бактериальной суспензии)
Растения томатов выращивались гидропонным способом по малообъемной технологии с капельным поливом в климатической камере производства ВИМ (Россия).
При проведении эксперимента в камере выдерживались следующие условия: температурный режим днем поддерживали в пределах 22-24 X, ночью - 14-16 X при 16-часовом световом дне и относительной влажности воздуха 60-65 %.
И.В. Князева, О.В. Вершинина, А.В. Титенков, Е.А. Джос
Растения томатов выращивались в двух климатических камерах под разным освещением. Для проведения исследований использовали светодиодное освещение представленное на рис.1, c освещенностью на уровне растений, равной 13900 люкс, и суммарной ФАР -278,5 ммоль/м2с со спектром blue (47,9 ммоль/м2с), green (62,7 ммоль/м2с), red (119,6 ммоль/м2с), и far red (48,3 ммоль/м2с), в пропорции B:G:R:FR ~ 17:23:43:17.
Рис. 1. Спектральный состав освещения в климатической камере при выращивании растений томатов.
В качестве контрольного источника освещения использовали две натриевые трубчатые лампы (ДНАТ-600, цвет - желтый), одна металлогалогенная лампа (ДРИ-600/4К, цвет - белый). Освещенность на уровне растений составила 13900 люкс, ФАР - 270 ммоль/м2с.
Измерения плотности потока фотонов и спектрального состава излучения проводили с помощью прибора MK350D Compact Spectrometer (UPRtek Corp. Miaoli County, Taiwan).
Содержание основных пигментов (хлорофилла a, b и каротиноидов) в листьях томатов определяли на спектрофотометре Спекс ССП-705М (Россия). Концентрацию пигментов рассчитывали для 100% ацетона по уравнению Хольма-Веттшнейна [11, 12].
Содержание органических кислот в плодах томатов проводили методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель-205» (Россия).
Определение индекса Brix (Брикс) в плодах томатов проводили на рефрактометре Atago Pal-1 (Japan).
Определение высоты растений томатов проводили через 38 суток после всходов, в фазе появления 4-6 настоящих листьев, в фазе цветения, массового налива и созревания плодов (рис. 2).
Рис. 2. Высота растений томатов сорта 'Восход ВНИИССОКА', выращенного в условиях закрытой агроэкосистемы, см.
В селекционных программах высота растений томатов входит в число основных морфометрических признаков с высокой наследуемостью и относительно слабой вариабельностью. В ходе морфометрического изучения высоты растений томатов в зависимости от факторов влияния освещения и бактерий достоверно значимые различия не наблюдались по фазам роста и развития растений, за исключением фазы созревания плодов.
Существенное увеличение высоты растений проявилось под действием бактерий В. сегеш при разном типе освещения. При этом максимальная высота растений при ^-освещении составила 95,8 см, а при LED-освещении - 119,5 см.
Способность листьев синтезировать хлорофилл, также как и устойчивость пигмента, тесно связаны с общим физиологическим состоянием растений. Весьма важное значение для синтеза хлорофилла из протохлорофилла имеет качество освещения. Определяя содержание основных фотосинтетических пигментов в листовой биомассе томатов, мы установили зависимость накопления пигментов от разного типа освещения (табл. 1). Так, при №-освещении (контроль) содержание пигментов ассимиляционного аппарата было незначительно ниже, чем при LED-освещения. Более заметно это проявилось в накоплении каротиноидов (1,07 мг/г при и 1,35 мг/г при LED-освещении).
Табл. 1.
Содержание основных фотосинтетических пигментов в растениях томата сорта 'Восход ВНИИССОКА' в условиях закрытой
агроэкосистемы, мг/г (сырой массы)
Тип освещения Обработка Хлорофилл а Хлорофилл b Хлорофилл (а+b) Каротиноиды
Na контроль 3,20±0,2 0,98±0,2 4,18±0,3 1,07±0,2
бактерии 4,76±0,3 1,55±0,3 6,31±0,4 1,58±0,3
LED контроль 3,37±0,3 1,08±0,2 4,45±0,4 1,35±0,3
бактерии 4,99±0,4 1,76±0,3 6,75±0,5 1,55±0,3
Показательны в этом же отношении значения, характеризующие зависимость накопления пигментов от действия бактерий B. cereus. при разных источниках освещения.
Применение B. cereus способствовало увеличению концентрации хлорофиллов и каротиноидов при сравнении с контролем. Как видно из таблицы, в листьях томатов, выращенных под Na- (контрольным) и LED-освещением с применением Bacillus sp., средний показатель содержания суммы хлорофиллов (а+b) составило 6,31 мг/г и 6,75 мг/г соответственно, что в 1,5 превышает контрольный вариант.
Изучение накопления сухого вещества в плодах томатов показало, что действие бактерий не проявилось и оно было на одном уровне по отношению к контрольному варианту. Однако, выявлено влияние типа освещения на аккумуляцию сухого вещества: при Led освещении его доля в среднем была выше на 0,9% по сравнению с Na освещением, что обусловливается более высокой пищевой ценностью плодов рис.3.
Содержание сухих веществ в плодах, выращенных при Na-освещении, после применения бактерий составило 5,21%, при LED- освещении - 6,18%.
Исследование индекса Brix одного из главных биохимических показателей томатов, который напрямую связан с качеством плодов, показало разные его вариации в зависимости от действия факторов (рис. 4). Выявлены достоверно значимые различия по индексу Brix в зависимости от действия бактерий B. cereus при выращивании томатов как при Na-так и при LED-освещении.
а
Ь
■
!Г! j к с | i 11 к
KOHTpUL fuLlcplu
Ш>
Рис. 3. Содержание сухих веществ в плодах томата сорта 'Восход ВНИИССОКА', %.
Рис. 4. Индекс Brix в плодах томата сорта 'Восход ВНИИССОКА', %.
Значительно меньшими показателями отличались плоды томатов? сформированные под №-освещением в контрольном варианте без введения бактериальной суспензии В. сегеш - 1,4%. Плоды томатов, полученные с применением В. сегеш, обладали в среднем более высоким показателем Вйх. Индекс Впх в плодах при №-освещении с применением бактерий был почти на одном уровне с контрольным вариантом LED-освещения и составил в среднем 2,0-2,2%. Максимальный индекс Вйх был отмечен у плодов томатов полученных при LED-освещении с введением В. сегеш - 2,9%.
Электрофоретический анализ плодов томатов позволил выявить существенное преимущество вариантов опыта с применением бактериальной культуры по накоплению органических кислот в сравнении с контрольными вариантами (рис. 5). В плодах томатов, выращенных при введении суспензии В. еетет , наблюдалось достоверное увеличение концентрации щавелевой и янтарной кислот при Ка-освещении и янтарной, яблочной и лимонной кислот при LED-освещении.
Рис. 5. Содержание органических кислот в плодах томата сорта 'Восход ВНИИССОКА', мг/100 г сырой массы (* г/кг сырой массы).
Установлена тенденция к увеличению биосинтеза органических кислот в плодах томатов - янтарной (2,47 мг/100 г), яблочной (0,33 г/кг) и лимонной
(2,43 г/кг) - при LED освещении. Аналогичная тенденция проявляется и при Na-освещении, но при меньших уровнях проанализированных кислот.
Выводы
1. Под действием бактериальной культуры B. cereus наблюдали увеличение высоты растений томатов в фазе созревания плодов при разном типе освещения. При этом максимальная высота растений при Na-освещении составила 95,8 см, а при LED-освещении - 119,5 см.
2. При применении B. cereus происходит увеличение накопления фотосинтетических пигментов в биомассе томатов сорта 'Восход ВНИИССОКА' относительноконтрольного варианта. В листьях томатов, выращенных под Na- (контрольным) или LED-освещением с применением B. cereus средний показатель содержания суммы хлорофиллов (а+b) в 1,5 превышает контрольный вариант без B. cereus.
3. Показано, что действие бактерий не повлияло на накопление сухого вещества в плодах томатов. Однако, выявлено влияние типа освещения на аккумуляцию сухого вещества как без применения бактерий, так и с их использованием при сравнении двух вариантов. Настения, выращенные под LED-освещением отличались повышенным накоплением сухого вещества в плодах томатов - 6,18% (с применением B. cereus).
4. Под действием B. cereus происходит достоверное увеличение индекса Brix при выращивании томатов как при Na- так и при LED- освещении. Максимальный индекс Brix был отмечен у плодов томатов полученных при LED-освещении с введением суспензии B. cereus - 2,9%.
5. Бактериальная культура B. cereus способствует усилению биосинтеза органических кислот в плодах томатов сорта 'Восход ВНИИССОКА'. Достоверное увеличение концентрации щавелевой и янтарной кислот наблюдали при Na-освещении и янтарной, яблочной и лимонной кислот -при LED-освещении.
6. В целях повышения качества плодов томатов, выращенных на гидропонике, рекомендуется использовать бактериальной культуры B. cereus путем однократного введения суспензии в прикорневую часть растений на ранних стадиях развития.
Литература
1. Ajmal M, Ali HI, Saeed R, Akhtar A, Tahir M, Mehboob MZ, Ayub A. Biofertilizer as an alternative for chemical fertilizers. J Agr Allied Sci. 2018;(7):1-7.
2. Javaid A, Mahmood N. Growth nodulation and yield response of soybean to biofertilizers and organic manures. J Bot. 2010:42;863-71
В.Н. Колупаева
3. Bhattacharyya PN, Jha DK. Plant growth-promoting bacteria (PGPB): emergence in agriculture. World J. Microbiol Biotechnol. 2013;28:1327-50.
4. Bashan Y, de-Bashan LE, Prabhu SR, Hernandez JP. Advances in plant growth-promoting bacterial inoculant technology: formulations and practical perspectives (1998— 2013). Plant Soil. 2014;378:1-33.
5. Trdan S, Vucajnk F, Bohinc T, Vidrih, M. The effect of a mixture of two plant growth-promoting bacteria from Argentina on the yield of potato, and occurrence of primary potato
diseases and pest-short communication. Acta Agric Scand Sect B Soil Plant Sci. 2019;69:89-94. DOI: 10.1080/09064710.2018.1492628
6. Zhang Y, Lang D, Zhang W, Zhang X. Bacillus cereus enhanced medicinal ingredient biosynthesis in Glycyrrhiza uralensis Fisch. under different conditions based on the transcriptome and polymerase chain reaction analysis. Front Plant Sci. 2022;(13):858000. DOI: 10.3389/fpls.2022.85800
7. Чурилова ВВ, Полищук СД, Чурилов ДГ, Назарова АА. Влияние наночастиц кобальта на штамм Bacillus cereus для применения в овощеводстве. Вестник РГАТУ. 2017;2(34);130-3.
8. Le T, Pek Z, Takacs S, Nemenyi A, Helyes L. The effect of plant growth-promoting rhizobacteria on yield, water use efficiency and Brix degree of processing tomato. Plant Soil Environ. 2018;64:523-9.
9. Электронный ресурс: https://botsad.by/томат-восход-внииссока.
10. Государственный реестр допущенных к использованию селекционных достижений 2020. URL: https://gossortrf.ru/wpcontent/uploads/2020/03/FIN_reestr_ dop_12_03_2020.pdf.
11. Lichtenthaler HK. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Meth Enzymol. 1987;148:350-82.
12. Третьяков Н. Практикум по физиологии растений. М.: Агропромиздат; 1990.
References
1. Ajmal M, Ali HI, Saeed R, Akhtar A, Tahir M, Mehboob MZ, Ayub A. Biofertilizer as an alternative for chemical fertilizers. J Agr Allied Sci. 2018;(7):1-7.
2. Javaid A, Mahmood N. Growth nodulation and yield response of soybean to biofertilizers and organic manures. J Bot. 2010:42;863-71
3. Bhattacharyya PN, Jha DK. Plant growth-promoting bacteria (PGPB): emergence in agriculture. World J. Microbiol Biotechnol. 2013;28:1327-50.
4. Bashan Y, de-Bashan LE, Prabhu SR, Hernandez JP. Advances in plant growth-promoting bacterial inoculant technology: formulations and practical perspectives (1998— 2013). Plant Soil. 2014;378:1-33.
5. Trdan S, Vucajnk F, Bohinc T, Vidrih, M. The effect of a mixture of two plant growth-promoting bacteria from Argentina on the yield of potato, and occurrence of primary potato diseases and pest-short communication. Acta Agric Scand Sect B Soil Plant Sci. 2019;69:89-94. DOI: 10.1080/09064710.2018.1492628
6. Zhang Y, Lang D, Zhang W, Zhang X. Bacillus cereus enhanced medicinal ingredient biosynthesis in Glycyrrhiza uralensis Fisch. under different conditions based on the transcriptome and polymerase chain reaction analysis. Front Plant Sci. 2022;(13):858000. DOI: 10.3389/fpls.2022.85800
7. Churilova VV, Polishchuk SD, Churilov DG, Nazarova AA. [Influence of cobalt nanoparticles on the Bacillus cereus strain for vegetable growing]. Vestnik RGATU. 2017;2(34):130-3. (In Russ.)
8. Le T, Pek Z, Takacs S, Nemenyi A, Helyes L. The effect of plant growth-promoting rhizobacteria on yield, water use efficiency and Brix degree of processing tomato. Plant Soil Environ. 2018;64:523-9.
9. Anonymous. URL: https://botsad.by/tomat-voskhod-vniissoka. (In Russ.)
10. Anonymous. [State Registry of Breeding Achievements Approved for Use 2020]. URL: https://gossortrf.ru/wpcontent/uploads/2020/03/FIN_reestr_dop_12_03_2020.pdf. (In Russ.)
11. Lichtenthaler HK. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Meth Enzymol. 1987;148:350-82.
12. Tretyakov N. Praktikum po Fiziologii Rasteniy [Workshop on Plant Physiology]. Moscow: Agropromizdat; 1990. (In Russ.)
-«»-
УДК 519.8632.95:631.432
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ МИГРАЦИИ ПЕСТИЦИДОВ: АНАЛИЗ, СРАВНЕНИЕ, РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПРИ ОЦЕНКЕ РИСКА ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ГРУНТОВЫЕ ВОДЫ *
В.Н. Колупаева
ФГБНУВсероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, Большие Вяземы, Московская область, Россия
Эл. почта: amulanya@gmail.com Статья потупила в редакцию 24.10.2022; принята к печати 25.11.2022 Загрязнение грунтовых вод пестицидами затронуло все страны на всех континентах. Важной задачей исследователей и регулирующих органов всех стран является разработка методов и инструментов, позволяющих прогнозировать риски применения пестицидов для грунтовых вод. В настоящей статье рассмотрены общепринятые методы изучения миграции пестицидов, проведен их анализ с точки зрения применимости для оценки риска воздействия пестицидов на грунтовые воды. На примерах показано, что имеющиеся методы можно разделить на две категории -прямые и косвенные. Косвенные методы (индексы подвижности или полевые исследования транспорта пестицидов) позволяют сравнивать миграционную способность молекулы пестицида или определять глубину проникновения пестицида в почве. Прямые методы (моделирование, лизиметрические исследования и мониторинг) разрешают определять концентрации пестицида в стоке грунтовых вод или грунтовых водах, что делает их полезными при оценке риска применения пестицидов. Так, сравнивая полученные концентрации в воде с допустимыми пороговыми значениями, можно определить уровень риска пестицида. Примеры расчета индексов подвижности говорят о том, что их оценки различаются между собой. Недостатки полевых опытов миграции связаны с аналитическими проблемами и краткосрочностью исследования. Моделирование миграции пестицидов является эффективным инструментом, позволяющим в краткие сроки получить концентрации пестицидов в водном стоке и определить пестициды, способные в изучаемых условиях загрязнять грунтовые воды. Расчеты показали, что для 40 пестицидов из 180 разрешенных к применению в РФ прогнозные концентрации составляют более 1 мкг/л. Вторым методом, позволяющим прямое определение концентраций в стоке, являются лизиметрические опыты. Многолетнее изучение миграции 4 пестицидов показало, что все токсиканты мигрируют за пределы почвенного профиля. Третьим пригодным инструментом является мониторинг пестицидов в грунтовых водах. Развитие и распространение этого способа контроля пестицидов в грунтовых водах является важной задачей регулирующих органов и научного сообщества РФ на ближайшее время. Ключевые слова: пестициды, грунтовые воды, миграция, сорбция, модели поведения пестицидов, лизиметр, мониторинг.
METHODS FOR STUDYING PESTICIDES MIGRATION: ANALYSIS, COMPARISON, AND RECOMMENDATIONS FOR USE IN ASSESSING THE RISK OF
PESTICIDES IMPACT ON GROUNDWATER
V.N. Kolupaeva
All-Russian Research Institute of Phytopathology, Bolshiye Viazemy, Moscow Region, Russia
Email: amulanya@gmail.com
