CC BY
40
УДк 634.861
использование торфа и органических отходов для получения биопрепарата системного действия для повышения АДАПТОГЕННых свойств растений
Н.Н. тЕрЕщЕНко, доктор биологических наук, зав. лабораторией
А.в. кравЕЦ, зав. сектором
Е.Е. АкИМовА, кандидат биологических наук, зав. сектором
сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа, ул. Гагарина, 3, томск, 634050, россия
Е-mail: [email protected]
Резюме. в статье рассмотрены вопросы повышения устойчивости сельскохозяйственных культур к неблагоприятным почвенно-климатическим и биологическим факторам путем разработки и внедрения в производственную практику жидких биопрепаратов, полученных с использованием слабокислотного гидролиза вермикомпоста. Новые препараты обладают одновременно свойствами стимулятора роста растений, средства их защиты от фитопатогенных агентов различной природы, а также адаптогена к неблагоприятным условиям среды. результаты серии биотестов с семенами яровой пшеницы сорта Иргина, обработанными слабокислотными экстрактами из вермикомпоста, полученного при переработке дождевыми червями (Eisenia fetida Andrei) органических отходов с «широким» и «узким» соотношением C и N (кожура бананов и навоз крс соответственно), свидетельствуют о том, что при «широком» соотношении образуется вермикомпост, экстракты которого содержат значительно больше биологически активных гормоноподобных соединений. такой факт обусловливает необходимость более тщательного подбора рабочих концентраций вермикомпостного состава для предпосевной обработки семян. Ключевые слова: вермикомпост, водные экстракты из вермикомпоста, Адаптоверм, ростостимулирующая активность.
Дляцитирования: терещенко Н.Н., кравецА.в., Акимова Е.Е. Использование глубокой биотехнологической переработки торфа и органических отходов для получения биопрепарата системного действия для повышения адаптогенных свойств растений // Достижения науки и техники АПк. 2014. т.28. №12. с. 13-15.
Один из наиболее перспективных методологических подходов к решению задачи повышения устойчивости сельскохозяйственных растений к неблагоприятным почвенно-климатическим и биологическим факторам -производство и применение удобрений и биопрепаратов, обладающих одновременно свойствами стимулятора роста растений, адаптогена и средства защиты от фитопатогенных агентов различной природы.
Как известно торф, с одной стороны, - естественный источник гуминовых веществ и разнообразных биологически-активных соединений, с другой, - возобновляемый природный ресурс, который представляет собой перспективное сырье для производства биопрепаратов адаптогенного ряда [1, 2]. Благодаря уникальным физико-химическим свойствам, его широко используют в биотехнологии переработки органических сельскохозяйственных отходов при формировании пищевых субстратов для дождевых червей. Замена торфа на солому или какой-либо другой целлюлозосо-держащий материал абсолютно неравноценна.
Дождевые черви перерабатывают торфонавозные смеси в уникальный органический продукт - биогумус
(вермикомпост), обогащенный комплексом необходимых для растений макро- и микроэлементов, а также широким спектром биологически активных гор-моноподобных соединений. Помимо вермикомпоста в растениеводстве широкое применение получают разнообразные водные экстракты, которые хорошо зарекомендовали себя в качестве стимуляторов роста растений и биопестицидов, подавляющих рост и размножение фитопатогенных микроорганизмов [3, 4]. Интерес к разработке новых продуктов этого ряда отражен в многочисленных публикациях, подробный обзор которых, в частности, приводится в отчете Университета штата Канзас [5].
Многолетние исследования микробиологических и биохимических аспектов вермикультивирования позволили авторам разработать новое жидкое органическое удобрение Адаптоверм, которое способствует повышению устойчивости зерновых культур как к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям, так и к высокой инфекционной нагрузке, формируемой возбудителями корневых гнилей [6].
Цель наших исследований - определение зависимости свойств времикомпоста от параметров исходного субстрата.
Условия, материалы и методы. В лабораторных опытах исследовали эффективность двух вариантов экспериментального препарата Адаптоверм, полученных после биоконверсии дождевыми червями (Eisenia fetida Andrei) органических отходов с различным соотношением C:N. Основу субстрата для червей составлял низинный торф (20% по объему), в который в количестве 80% от общего объема органической смеси в одном случае добавляли «азотистые», в другом - «углеродистые» отходы. В качестве «азотистого» отхода использовали навоз КРС, отличающийся «узким» отношением C:N, «углеродистого» - мелкоиз-мельченную и размягченную после последовательного замораживания и размораживания кожуру бананов, содержащую значительное количество углеводов и имеющую «широкое» отношение C:N.
Норма запуска дождевых червей составляла 40 половозрелых (с поясками) особей на 1 кг субстрата. В процессе культивирования влажность субстратов поддерживали на уровне 75-80%. В соответствии с разработанной авторами оригинальной технологией вермикультивирование проводили в психрофильном режиме при температуре + 10-14оС [6] в течение 2 мес. После созревания вермикомпоста копролиты отсеивали через сита с диаметром отверстий 3 мм.
Из копролитов путем слабокислотного гидролиза (рН=4,5, t=+80°C, продолжительность - 2 ч) получали водные экстракты, с использованием которых затем проводили биотесты на семенах яровой пшеницы сорта Иргина. Ростостимулирующую активность полученных вытяжек оценивали посредством 5-минутного замачивания семян культуры в серии последовательных разведений и последующего определения зеленой массы и массы корней проростков, по сравнению с
обработкой семян дистиллированной водой.
Полученные экспериментальные данные обрабатывали методом дисперсионного анализа с помощью пакета прикладных программ Statistica 6.0 for Windows и Snedekor [7].
Результаты и обсуждение. Обработка семян яровой пшеницы сорта Иргина серией последовательных разведений вытяжки из вермикомпоста, полученного на основе «азотистого» отхода (навоза КРС), показала максимальное стимулирующее воздействие на корни проростков исходной неразбавленной вытяжки (рис. 1 а). Наибольшее увеличение зеленой массы проростков пшеницы (32,6%) отмечено в вариантах с применением вытяжек, разбавленных в 2 и 5 раз. Десятикратное разбавление привело к резкому - более чем 3-кратному -снижению активности вытяжки (рис. 1 б).
Рис. 1. Влияние обработки семян вытяжкой из вермикомпоста, полученного на «азотистом» субстрате (навоз КРС), на прибавку массы корней (а) и зеленой массы (б) проростков яровой пшеницы сорта Иргина.
В биотестах с вытяжками из вермикомпоста на основе «углеродистого» отхода с разведением в 2 и 5 раз отмечено ярко выраженное ингибирующее воздействие на прирост как зеленой массы, так и массы корней проростков пшеницы - убыль, по сравнению с контролем, достигала в среднем 3-10 и 5-15% соответственно.
Подобный эффект авторы объясняют тем, что вер-микомпост, полученный на «углеродистом» субстрате, предположительно содержал большие количества биологически активных гормоноподобных веществ, высокие концентрации которых способны оказывать ин-
гибирующее влияние. Наличие подобного воздействия на рост и развитие растений на субстратах с высоким (более 50%) содержанием вермикомпоста неоднократно отмечено рядом исследователей [12-14].
Повторные биотесты с 10, 100 и 1000-кратными разведениями вытяжек подтвердили наше предположение. В этом случае масса корней увеличилась, по сравнению с контролем (обработка водой), на 3-12%, зеленая масса проростков - на 5-8% (рис. 2).
Наибольшее положительное влияние на массу корней и зеленую массу проростков оказала обработка семян 100-кратно разбавленной вытяжкой, при использовании которой они увеличились на 12 и 6,9%, тогда как в варианте с неразбавленной вытяжкой отмечено уменьшение на 13,4 и 10,2% соответственно. Дальнейшее 1000-кратное разведение привело к снижению активности вытяжек: масса корней оставалась на уровне обработки водой, а прибавка зеленой массы проростков снизилась до 4,8% (см. рис. 2).
Зависимость активности вытяжек из верми-компоста от степени разведения также отмечали Р.Н. Шарафутдинов с соавторами [15]. Они наблюдали рост активности препарата Гумистар при определении всхожести бархатцев в случае его разбавления в 20 раз, по сравнению с 10-и кратным, и последующее снижение активности при увеличении
Рис. 2. Влияние обработки семян вытяжкой из вермикомпоста, полученного на «углеродистом» субстрате (кожуре бананов), на прибавку массы корней (а) и зеленой массы (б) проростков яровой пшеницы сорта Иргина.
степени разбавления в 50 раз (испытывали вытяжку с 5-и кратным разведением).
выводы. Уровень ростостимулирующей активности вытяжки из вермикомпоста в значительной степени зависит от особенностей перерабатываемого дождевыми червями органического субстрата, в частности, от соотношения в нем углерода и азота. Расширение последнего способствует накоплению
более высоких концентраций биологически активных соединений в конечном продукте - копролитах дождевых червей. В этой связи, необходимо проведение дополнительных исследований для выбора оптимальных концентраций применения жидких препаратов, получаемых на основе копролитов дождевых червей, с целью предотвращения возможных негативных эффектов от их передозировки.
Литература.
1. Шаяхметов И. т., Кузнецов В.И., Гилязетдинов Ш.Я. [и др.] Защитно-стимулирующие и адаптогенные свойства препарата ГУМИ - биоактивированной формы гуминовых кислот. Эффективность его использования в сельском хозяйстве. Уфа, 2000. 102 с.
2. ГороваяА.И., Орлов Д.С., Щербенко О.В. Гуминовые вещества. Киев: Наукова Думка, 1995. 303с.
3. Compost and compost water extract-induced systemic acquired resistance in cucumber and Arabidopsis / Zhang W., Han D.Y., Dick W.A., Davis K.R., H.A. Hoitink//Phytopathology. 1998. № 88. P. 450-455.
4. Direct and indirect effects of endogeic earthworms on plant seeds / N. Eisenhauer, M. Schuy, O. Butenschoen, St. Scheu // Pedobiologia. 2009. № 52. P. 151-162.
5. Gangaiah Ch. Suppression of septoria leaf spot (Septoria lycopersici) and early blight (Alternaria solani) of tomato using aerated compost tea (MSс thesis). Manhattan. Kansas State University. Department of Horticulture. College of Agriculture. 2004. 36 p.
6. Терещенко Н.Н. Влияние психрофильных условий культивирования дождевых червей на качество вермикомпоста и уровень его биологической активности //Достижения науки и техники АПК. 2011. №7. С. 21-24.
7. Сорокин О.Д. Прикладная статистика на компьютере. Новосибирск: Изд-во СО РАСХН. 2004. 162 с.
8. Терещенко Н.Н. Эколого-микробиологические аспекты вермикультивирования. Новосибирск: Изд.-во СО РАСХН, 2003. 116 с.
9. Петрова Г.В., Филиппова А.В., Долбня А.В. Использование вермикомпоста для улучшения качества рассадных по-чвосмесей // Дождевые черви и плодородие почв: материалы второй междунар. науч.-практич. конф. 17-19 марта 2004. владимир, С. 214-215.
10. Effects of humic acids from vermicomposts on plant growth / N.Q. Arancon, C.A. Edwards, S. Lee, R. Byrne // European Journal of Soil Biology. 2006. № 42. P. 65-69.
11. Шарафутдинов Р.Н., Загрекова О.П. Опыт проращивания семян цветочных растений с использованием препарата «Гумистар» и вытяжки из вермикомпоста (биогумуса), произведенного на основе биогумуса дождевого червя «Старатель» //Дождевые черви и плодородие почв: материалы второй междунар. науч.-практич. конф. 17-19 марта 2004. - Владимир, С. 198-199.
deep biotechnological peat and organic waste processing for production of biopreparations with systemic effect to improve adaptogenic properties
of plants
N.N. Tereshchenko, A.V. Kravets, E.E. Akimova
Siberian Research Institute of Agriculture and Peat, Gagarina Str., 3, Tomsk, 634050, Russia
Summary. The article discusses ways to increase the sustainability of crops to adverse soil and climatic and biological factors at the expense of development and implementation in the agricultural practices of liquid biopreparations derived from weak acid hydrolysis of vermicompost and have properties of plant growth promoter and protector from pathogenic agents of different nature, as well as an adaptogen to adverse soil and climatic factors. The results of a series of biotests with wheat seeds treated with weakly acidic extracts from vermicompost obtained by processing organic waste with wide and narrow the ratio C to N (banana peel and cattle manure respectively) suggest that extracts from vermicompost obtained on a substrate with a wide C to N ratio contain significantly more biologically active hormone-like compounds. This fact calls for a more careful selection of working concentration of «vermicompost tea» for the seeds treatment.
Keywords: vermicompost, water extracts from vermicompost, Adaptoverm, plant growth promoting activity.
Author Details: N.N. Tereshchenko, Dr. Biol. Sci., Head of Laboratory (e-mail: [email protected]); A.V. Kravets, Head of Division; E.E. Akimova, Cand. Biol. Sci., Head of Division
For citation: Tereshchenko N.N., Kravets A.V., Akimova E.E. Deep biotechnological peat and organic waste processing for production of biopreparations with system effect to improve adaptogenic properties of plants // Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2014. T.28. №12. pp. 13-15 (In Russ).
вниманию соискателей ученых степеней и других заинтересованных лиц!
Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.
Цены договорные. Заявки отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166. Тел.: (495) 557-13-01, (916) 241-63-43. E-mail: [email protected]
