CC BY
398
МИКРОВОДОРОСЛИ И ЦИАНОБАКТЕРИИ
КАК
Биологические удо- Например, весной при подкор-брения (биоудобре- мке посевов, когда на влажную ния), бактериальные поверхность земли вносятся и грибковые, а также удобрения, почва покрывается созданные на основе зеленым налетом - «цветет». По эффективных микро- народным приметам это обе-организмов (ЭМ-технологий), щает богатый урожай. Связано с использованием смешанных это с продуцированием клет-культур микроорганизмов, полу- ками большого количества биочили широкое распространение логически активных соедине-в сельскохозяйственном про- ний - индольных (ауксинов) изводстве. Во многих странах и фенольных, стероидов, гиб-начали успешно использовать береллиноподобных веществ, микро- и нетоксичные азотфик- соединений с цитокининовой сирующие синезеленые водо- активностью и обладающих росли (цианобактерии), что спо- фунгицидным и фунгистатиче-собствует повышению плодо- ским действием, часть из кото-родия почв и увеличению уро- рых выделяется в окружающую жайности сельхозкультур [1-3]. среду. Особенно интенсивно это На практике для этого при- происходит на начальных этапах меняют два подхода. Первый - нарастания биомассы микрово-повышение активности ком- дорослей. После отмирания кле-плекса микроводорослей, оби- ток в почву попадают не только тающих в почве, что достигается органические вещества, но макропутем внесения минеральных и микроэлементы. Второй под-удобрений, известкования и регу- ход - направленная альголизация, лирования водного баланса. то есть внесение в грунт живых
БИОУДОБРЕНИЕ
Николай Шалыго,
завлабораторией Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, член-корреспондент
Аннотация. В статье представлена информация по использованию микроводорослей и азотфиксирующих цианобактерий для повышения плодородия почвы и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. Приводится список микроводорослей и цианобактерий из коллекции Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, пригодных в качестве биоудобрения. Ключевые слова: биоудобрение, микроводоросли, азотфиксирующие цианобактерии, альголизация почвы.
БИОТЕХНОЛОГИИ
культур микроводорослей и азот-фиксирующих цианобактерий. Проводить ее можно до посева, при посеве вместе с семенами, а также на разных стадиях вегетации растений. Для альголиза-ции почвы чаще всего применяют зеленые микроводоросли из родов хлорелла (Chlorella), сценедесмус (Scenedesmus), а также способные к фиксации атмосферного азота нетоксичные цианобактерии -родов носток (Nostoc), анабена (Anabaena) и др. [1, 3, 4].
Впервые вопросы альголиза-ции почвы были затронуты еще в 30-х гг. прошлого столетия в работах Дэ [цит. по 1]. Он обратил внимание на стабильность урожая риса в Индии при его монокультуре без внесения удобрений и связал этот эффект с синезеле-ными водорослями, обитающими на полях. После этого в массово возделывающих рис странах начали активно изучать азотфик-сирующие цианобактерии. Данные получались противоречивыми, так как внесение микроводорослей не всегда приводило к ожидаемому повышению урожая. Оказалось, что положительный эффект зависит от рН почвы -в кислой среде цианобактерии растут плохо [5]. В дальнейшем было установлено, что при достаточном количестве в почве азота они являются его потребителями и конкурируют за вещество с сельхоз-растениями. При недостатке азота в почве цианобактерии, напротив, начинали усваивать атмосферный азот. В настоящее время данный вид бактерий широко используется в рисоводстве и их положительное действие не вызывает сомнений.
Для культивирования риса в южных странах часто применяют водный (плавающий)
№ .. Внешним вид
, Название ,„
п/п (фото)*
Зеленые микроводоросли
Chlorella 1 vulgaris IBCE C-8
Chlorella 2 fusca IBCE C-9
Chlorella 3 kessleri IBCE C-3
Scenedesmus 4 obliquus IBCE S-50
Scenedesmus 5 dispar IBCE S-48
Scenedesmus 6 acuminatus IBCE S-30
Азотфиксирующие цианобактерии
Nostoc sp. IBCE N-29
Synechocystis sp. IBCE S-15
Anabaena 3 cylindrica IBCE А-51
Таблица. Микроводоросли и азотфиксирующие цианобактерии коллекции Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси (IBCE)
папоротник азолла (Аго11а) [6]. Его особенностью является симбиоз с синезеленой водорослью анабе-ной (Anabaena azolla), фиксирующей атмосферный азот. Впервые азоллом при выращивании риса воспользовалась вьетнамская крестьянка Ба-Хен. Урожай оказался настолько большим, что была построена пагода в честь богини Азоллы. Водоросль размножают в небольших водоемах, откуда переносят на залитые водой рисовые поля. С наступлением жаркой погоды, примерно в фазу кущения риса, зеленый ковер из папоротника отмирает и растительная масса минерализуется. Растение за вегетационный период благодаря симбиозу с цианобактерия-ми накапливает на 1 га около 120 кг азота. Помимо этого папоротник продуцирует большое количество органического вещества, удобряющего почву.
Установлено, что внесение азотфиксирующих цианобактерий улучшает плодородие хлопка при выращивании на засоленных почвах [8]. Причем смесь эффективнее по сравнению с монокультурой [1, 7].
Альголизация почвы полезна и для других сельскохозяйственных культур. В частности, молдавские ученые показали, что внесение водорослей Nostoc + Cylindrospermum + Anabaena в почву на 10-й день после посадки в теплицах огурцов сорта Ми-рабелла способствует регулированию содержания азота в почве, а также изменению ее кислотности. Альголизация приводила к увеличению роста растений огурца (на 30,5-46,4%), количества соцветий (на 12,3-44,4%) и плодов (на 27,0%) [3]. В качестве примера благотворного влияния суспензии зеленых микроводорослей
1
2
http://innOSfera.by | №3 (193) | Март 2019 НАУКА И ИННОВАЦИИ 11
Наталья Максимова,
заведующий кафедрой генетики биологического факультета БГУ, доктор биологических наук, профессор
Ирина Феклистова,
заведующий НИЛ молекулярной генетики и биотехнологии кафедры генетики биологического факультета БГУ, кандидат биологических наук
Владимир Лысак,
декан биологического факультета БГУ, кандидат биологических наук, доцент
Ирина Гринева,
старший научный сотрудник НИЛ молекулярной генетики и биотехнологии кафедры генетики биологического факультета БГУ
как биоудобрения на плодородие почвы и сельхозкультуры можно привести данные по возделыванию ячменя ярового на лесной темно-серой почве. В вариантах, где использовался штамм хлореллы (Chlorella vulgaris Beijer), которую вносили перед дождем, были отмечены более активный рост и увеличение урожайности надземной массы и зерна ячменя. При этом внесение хлореллы повышало количество гуминовых кислот в почве. Авторы объясняют это бурным развитием микробиологических и биохимических процессов в почве. В результате образуются легкодоступные гумусовые вещества, большинство из которых - гидролизуемые формы, более подвижные, легко усваивающиеся микроорганизмами и высшими растениями [9].
Активно применяют микроводоросли и в отечественном растениеводстве. Сотрудники Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси доказали высокую эффективность среды культивирования хлореллы как стимулятора роста и развития
растений. Согласно исследованиям, прайминг (замачивание) семян различных цветочных (петуния, тагетес, агератум), овощных (огурцы, свекла, картофель), зерновых (ячмень, озимая пшеница) и зернобобовых (горох) культур в разбавленной водой культу-ральной среде хлореллы (Chlorella vulgaris) увеличивает как всхожесть, так и энергию прорастания семян [10, 11].
Внесенные в грунт микроводоросли и азотфиксирующие цианобактерии разлагаются быстрее, чем привычные нам органические удобрения, не засоряют почву семенами сорняков, личинками вредных насекомых и спорами фитопатогенных грибов. К сожалению, исследования по их использованию в качестве биоудобрения в Беларуси до сих пор не проводились. Но предпосылки для них есть - в альголо-гической коллекции Института имеются необходимые микроводоросли и азотфиксирующие цианобактерии (таблица) [12].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Макарова Е. И., Отурина И. П., Сидякин А. И. Прикладные аспекты применения микроводорослей - обитателей водных экосистем // Экосистемы, их оптимизация и охрана. 2009. Вып. 20. С. 120-133.
2. Лукьянов В. А., СтифеевА. И. Прикладные аспекты применения микроводорослей в агроценозе // Монография. Курск, 2014.
3. Доброжан С. Н., Шалару В. В., ШаларуВ. М., Стратулат И. И., Семенюк Е. Н. Использование некоторых видов синезеленых азотфиксирующих водорослей в качестве биологического удобрения // Альгология. 2014. Т. 24. №3. С. 426-429.
4. Paudel Y. P., Pradhan S., Pant B., Prasad B. N. Role of blue green algae In rice productivity // Agriculture and Biology Journal of North America. 2012. V.3. N8. P. 332-335.
5. Reddy P. M., Roger P. A., Ventura W.,Watanabe I. Blue-green algal treatment and inoculation had no significant effect on rice yield in an acidic wetland soil // Phil. Agri. Special BGA ISSUE. 1986. V.69. P. 629-632.
6. Gurung S. Effect of azolla and cyanobacteria (BGA) in rice productivity // M. Sc. Dissertation.
7. Водоросли и биотехнологии - Очерки по микробиологии // http://mikrobio.balakliets.kharkov.ua/contents-15-9.html/.
8. Aziz M. A., Hashem M. A. Role of сyanobacteria in improving fertility of saline soil // Pakistan Journal of Biological Sciences. 2003. V.6. N20. P. 1751-1752.
9. Панкратова Е.М, Зяблых Р. Ю., Калинин А. А., Ковина А. Л. и др. Конструирование микробных культур на основе синезеленой водоросли Nostoc paludosum // Альгология. 2014. Т. 14. №4. С. 445-458.
10. Мельников С. С., Мананкина Е. Е. Хлорелла: физиологически активные вещества и их использование. - Минск, 1991.
11. Шалыго Н. В., Мельников С. С. Хозяйственно полезные виды водорослей // Наука и инновации. 2009. №3 (73). С. 34-38.
12. Мельников С. С., Мананкина Е. Е., Будакова Е. А., Шалыго Н. В. Каталог генетического фонда хозяйственно полезных видов водорослей. -Минск, 2011.
http://innosfera.by/2019/03/microalgae
