CC BY
0МОНИТОРИНГ СТЕПЕНЕЙ ЗАСОРЕННОСТИ ПОЧВ НЕКОТОРЫХ РЕГИОНОВ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН И РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ БИОРЕМЕДИАЦИИ ЗАБРОШЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ ДЛЯ БИОЛОГИЗАЦИИ ОТРАСЛЕЙ СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА Ахмедова Захро Рахматовна Институт микробиологии АН РУз https://doi.org/10.5281/zenodo.10977189
Аннотация. В работе приводятся исследования мониторинга степеней засолённости и засоренности почв некоторых регионов республики Узбекистан с целью оценки естественного потенциала и разработки способов их биоремедиации. Были исследованы остаточные концентрации пестицидов, агрохимические показатели почвы в трех районах Сырдарьинской области и орошаемых почв некоторых фермерских хозяйств Бухарской области. Установлены типы засоления у всех исследуемых образцов почвы, которые относились к сульфатно-хлоридному и хлоридно-сульфатному типу, показатели рН отличались между собой и варьировалась от рН-6,8 до рН-7,8, рН-8,3. Показатели всхожести семян пшеницы и хлопчатника на этих почвах были низкими. Однако внесение в почву некоторых микроорганизмов, устойчивых к загрязнениям этих почв, а также микробиологических препаратов «Микрозим-1» и «Микрозим-2» значительно увеличивало всхожесть этих семян.
Ключевые слова: почва, районы Сырдарьинской и Бухарской областей, засоленность, типы, пестициды, микробный пейзаж, семена, обработка, всхожесть, степени засоренности, плодородность. .
Abstract. The work is conducting research into the degree of soil contamination in some regions of the Republic of Uzbekistan in order to assess their natural potential and develop methods for their bioremediation. Residual concentrations of pesticides and agrochemical soil indicators were studied in order to diagnose the salinity of abandoned lands in three districts of the Syrdarya region and irrigated soils of some farms in the Bukhara region. The types of salinity in all studied soil samples were established, which belonged to the sulfate-chloride and chloridesulfate types, the pH values differedfrom each other and ranged from pH-6.8 to pH-7.8, pH-8.3. The germination rates of wheat and cotton seeds on these soils were low. However, the introduction into the soil of some microorganisms that are resistant to the pollution of these soils, as well as microbiological preparations "Mikrozim-1" and "Mikrozim-2," significantly increased the germination of these seeds.
Keywords: soil, areas of Syrdarya and Bukhara regions, salinity, types, pesticides, microbial landscape, seeds, processing, germination, degree of infestation, fertility.
Введение: В результате чрезмерного использования химических препаратов (протравителей, пестицидов, фунгицидов, дефолиантов и др.) и минеральных удобрений в сельском хозяйстве множества стран Мира в течение долгих лет произошли глубокие негативные изменения агробиоценоза в целом, истощение естественного потенциала почвы, изменение микробного пейзажа, снижение плодородия, ухудшения качества почвы, воздуха и воды, что отрицательно влияет на экологическую обстановку в целом.
Поэтому, в настоящее время во всем Мире резко повысился спрос на экологически чистую сельскохозяйственную продукцию, в производстве которой требуются безопасные биологические препараты и новые технологии. Многие страны в земледелии перешли к
использованию органических удобрений, биопрепаратов, доля которых уже составляет почти 50 %. Органическое сельское хозяйство - наиболее быстрорастущий сектор в аграрной области многих стран. В Великобритании существует 445 органических ферм, Мировой объем продажи продуктов органического земледелия составляет 160 млрд/долларов/год. В странах Евросоюза число «органических» хозяйств возрастает уже на 45 %. В России остро ставится вопрос о «биологизации» сельского хозяйства, путём использование биопрепаратов и любых факторов, приводящих к повышению урожайности растений, качественных показателей, плодородия почв и экологического равновесия, в которых не допускается присутствие нитратов, нитритов, пестицидов, гербицидов, радионуклидов и др. приводящих к развитию заболеваний, прежде всего-аллергического, инфекционного, онкогенного и др. характера [1]..
Химические и биологические препараты, агрохимикаты, используемые в сельском хозяйстве Республики Узбекистан составляют более 750 наименований, из них большую часть составляют инсектициды и акарициды (124), гербициды (более 65), дефолианты и десиканты (30), фунгициды (36), препараты для предпосевной обработки семян (протравители- 37), нематоциды (4), феромоны (7), родентициды (2), ), препараты для борьбы с вредителями запасов (15), регуляторы роста растений химического и органического происхождения (49), количества используемых минеральные удобрений составляет более 16 [2].
В вышеуказанном перечне количество биопрепаратов составляет всего 7 наименований, а биоудобрений всего - 10, что совершенно мало, и на что нужно обратить особое внимание. Многие из указанных препаратов ввозятся извне Республики, причем за большие деньги.
При создании экологически безопасных биопрепаратов особая роль отводится микроорганизмам, обеспечивающим, прежде всего, биологическую активность почвы. [3].
Естественно встает проблема обеспечения сельского хозяйства безопасными биологическими удобрениями, препаратами, средствами защиты растений от болезней. Поэтому, во всем Мире, в том числе и в Республике Узбекистан расширяется использование технологий, получивших название «экологическое сельскохозяйственное производство». Это - производство продукции со значительным сокращением, а иногда и полным отказом от промышленных минеральных удобрений и химических средств защиты растений, при максимальном использовании биологических процессов и факторов повышения плодородия, не оказывающих негативное влияние на живую природу и окружающую среду в целом. Девиз данной технологии - минимальное употребление внешних любых химических веществ и максимальное использование внутренних ресурсов почвы и природных элементов [4].
Характеристика почвенных площадей и материалы исследований.
Образцы почвы, предназначенные для изучения, были взяты в весенний период года с глубины 0-30 см. Для проведения опытов были подготовлены почвенные болтушки, в которых были исследованы: состав солей, электропроводимость, содержание гумуса, макро и микроэлементы, биогенный состав и тип почвы.
Образцы почвы относились к типу серо-бурых почв, которые образовались на каменистых поверхностях древних возвышенностей, но ежегодно орошаемых. В структуре таких почв много гравия и гальки. Материнская порода залегает маломощным (3-5 м) слоем, под ней расположен слой гравия. В верхнем слое почвы содержание гумуса
составляет 0,2- 0,3%. Толщина перегноя составляет 25-35 см. В составе почвы мало азота, но много фосфора. Карбонаты составляют 5-7%. Такие почвы на глубине ниже 20-30 см бывают насыщены сульфатными и хлоридными солями.
Серо-бурые почвы данного хозяйства малоплодородные. Отложение ила на таких почвах, промывание солей и внесение удобрений повышает их плодородие.
Аллювиально-луговые почвы занимают большие площади в дельтах таких крупных рек, как Амударья, Сырдарья, или и другие, куда относится и регионы Сырдарьинской области . Вследствие того, что на этих землях издавна занимались поливным земледелием, подпочвенные воды здесь залегают на глубине 1 -2 м, вместе с тем засоленность почвы достаточно высокая. Содержание гумуса в них составляет 1-1,5%. Аллювиально-луговые почвы достаточно плодородны, однако быстро подвергаются засолению [5].
На земельных площадях Мирзабадского района не выращиваются сельхоз растения, а в почвах Гулистанского и Баяутского районов хаотично высеваются зерновые культуры, в частности озимая пшеница.
Почва Жондорского района Бухарской области относится к мероземам, которые образовались у подножий горных систем Тянь-Шаня, Памиро-Алая, Копетдага, а также на пологих склонах гор.
Были привезены образцы почв из аэродромов Мирзабадского, Баяутского, Гулистанского районов Сырдарьи и орошаемой посевной площади под хлопчатник Жондорского района Бухарской области.
С использованием аборигенных культур, выделенных из почвы бывшего склада пестицидов Мирзабадского района были проведены исследования по всхожести семян пшеницы сорта «Гозгон» и опушённых видов хлопчатника сорта «С 6524». Для этого семена в количестве по 15 штук были посажены в специальные сосуды (150 гр) почвы, обрабатывали с КЖ выделенных культур и вели наблюдения в течение 12 суток в комнатных условиях при 24° С. Полив проводили вертикальной диффузией через каждые 72 часа
Полученные результаты и их значение
Исходя из вышеизложенного, проведением серии экспериментов нами было установлено, что в различных почвенных образцах (орошаемые, засоленные, засушливые и др. Сырдарьинской и Бухарской областей) количество и распространенность микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, микроводоросли, простейшие), обитающих в почвы были различными.
Были исследованы агрохимические показатели почвы заброшенных земель Сырдарьинской области и орошаемых почв некоторых фермерских хозяйств Бухарской области и были установлены типы засоления у всех исследуемых образцов почвы, которые относились к сульфатно- хлоридному и хлоридное-сульфатному типу, показатели рН отличались между собой и варьировалась от рН-6,8 до рН-7,8, рН-8,3 (табл.1)
Таблица-1. Агрохимические показатели засоленности почвенных образцов Сырдарьинской и Бухарской областей.
Место отбора Степень Типы по Есе, Норма
образцов почвы засоленности
по Есе, dS/m засоления рН Пока затель рН почвы
Бухара (Жондорсикй Слабо засоленная Средне
1,12 почва 8,1 щелочные
район, под хлопчатник) хлоридно-сульфатного типа
сильнозасоленная Сильно
Мирзабадский район 2,9 почва, сульфатно хлоридно-типа 8,7 щелочная
очень Средне 7,0
Баяутский район 2,5 сильнозасоленная почва, хлоридно-сульфатного типа 7,9 щелочная
Средне засоленная Слабо
Гулистанский 1.9 почва, 7,3 щелочная
район хлоридно-сульфатного типа
Как видно из таблицы почва под хлопчатник Жондорского района Бухарской области является средне засоленной хлоридно-сульфатного типа, все образцы почвы районов Сырдарьинской области отличались по степени и типу засоленности и рН.
Из данных таблицы 1 видно, что тип засолённости почвенных образцов Бухарской области хлоридно-сульфатный, степень засоленности - 1,12, рН-8,1. Самой пострадавшей почвой по уровню засоления является Мирзабадский район Сырдарьинской области, показатели рН-почвы также были различными и превышают нормы рН -7,0.
Исследование содержания солей различных макроэлементов в составе исследуемых почв показали наличие комплексов солей: Ca(HCO3)2, CaSO4, MgSO4, Na2SO4, NaCl, MgCh, относительно низкий концентрации было обнаружено нетоксичные соли в пределах 0,058 %.
Дальнейшие изучение плодородия почвенных образцов показали, что содержание гумуса в исследуемых почвах низкое и они относятся к бедно обеспеченным почвам (табл.2) Таблица -2. Содержание гумуса и обеспеченность в исследуемых почвах
Районы/образцы Гумус, % С (гумуса), в % Обеспеченн Норма
почвы ость гумуса, %
Показатели почвы аэродромов сельхоз химии районов 0,91-1,35
Мирзабадский 0,61 0,40 бедные
Гулистанский 0,73 0,48 бедные
Баяутский 0,67 0,50 бедные
Бухарская область 0,76 0,58 бедные
Относительно большей концентрацией гумуса обладала почва Жондорского вилоята, затем Гулистанский, далее Баяутский район, меньшей -Мирзабадский район. Эти показатели имеют большое значение при возделывании сельхоз культур.
Изучение свойств некоторых выделенных культур бактерий к 10 и 20% концентрациям солей сернокислого натрия и натрия хлорида показали, что культуры Kocuria rosea, Pseudarthrobacter oxydans, Pseudomonas xanthomarina, Arthrobacter crystallopoietes, были самыми устойчивимы, затем Bacillus cereus и Citrobacter braaki, менее стабильной оказался культура Klebsiella pneumonia.
Почва Мирзабадского района - сильнозасоленная, сульфатного типа, рН-8,3. Плотный остаток исследуемых почв составила 1,044 г/см.
Особое внимание заслуживает состояние почвенных образцов, взятых из заброшенных территорий аэродромов сельскохозяйственной химии Мирзабадского, Гулистанского и Баяутского районов Сырдарьинской области, которые засорены пестицидами. Исследуемые почвы отличались микробным пейзажам, численностью микроорганизмов в зависимости от сезонов года и ферментативными активностями, содержанием макро- и микроэлементов, органических соединений.
Были выделены доминирующие представители микроорганизмов и были определены родовые и видовые принадлежности очищенных культур.
Определение остаточных концентраций пестицидов в почвенных образцах аэродромов сельхозхимии Мирзабадского, Баяутского и Гулистанского районов Сырдарьинской области показало, что в почвах Баяутского аэродрома обнаружены большие концентрация: 2,4,5,6 -Тетрахлор-м-ксилена, Гулистанского аэродрома большая концентрация 1,3-бензиди-карбоксильной кислоты, бис-этилгексил эфир и дека-хлор-бифенил, тогда как в почве Мирзабадского района обнаружена большая концентрация 1,3-бензи-ди-карбоксильной кислоты и бис-этилгексил-эфира. Проведенные эксперименты показали, что почвы бывших аэродромов трех районов Сырдарьинской области отличаются по составу и остаточной концентраций пестицидов.
По степени загрязненности Мирзабадкий район оказался сильно загрязненным, затем Баяутский, менее загрязненным - Гулистанский район Сырдарьинской области.
Для разработки способов биоремедиации и увеличение плодородности засоренных почв аэродромов, были изучены энергии прорастания и степени всхожести семян пшеницы сорта «Гозгон» и семян хлопчатника С6524. Перед посевом была проведена предобработка семян пшеницы и хлопчатника суспензией самых стойких культур актиномицетов и бактерий, выделенные из засоренных почв Мирзабадского района: Streptomyces rochei strain- N4.
Лабораторные опыты показали, что из 15-ти штук посаженных семян хлопчатника всего 8-9 штук имели всхожесть, в случае посева пшеницы самую высокую всхожесть показали 14 штук во всех исследуемых образцах почвы с объемом 150 грамм Гулистанского района. Самым худшим по низкой биогенности, засоленности, высокой остаточной концентрацией пестицидов отличалась почва Мирзабадского района, так как из 15 семян обеих испытуемых культур не одного всхода не было обнаружено в течение периода наблюдения.
Изучение свойств некоторых выделенных культур к концентрациям 10% и 20% солей сернокислого натрия и натрия хлорида показали, что культуры Kocuria rosea, Pseudarthrobacter oxydans, Pseudomonas xanthomarina, Arthrobacter crystallopoietes, были
самыми устойчивыми, затем Bacillus cereus и Citrobacter braaki, менее стабильной оказалась культура Klebsiella pneumonia.
Путём избирательной селекции из их числа были отобраны доминирующие роды и виды, ценные, непатогенные для человека и животных, представители микроорганизмов. Они не только входили в состав почвы, но и хорошо приживались во всех частях ризосферы растений, оказывая положительное влияние на их рост и развитие. Изучением санитарных показателей безопасности выделенных культур для человека и животных было установлено, что они совершенно безопасны.
Показано, что при внесении их в почву существенно улучшается распад и усвоение органических остатков почвы, минеральных веществ, приводящие к увеличению ее плодородия.
Также, созданные нами в ИМБ АН РУз биопрепараты «Микрозим-1» и «Микрозим-2» оказались экологически безопасными, высокоэффективными в возделывании ценных сельскохозяйственных культур, повышающие их урожайность и снижающие заболеваемость такими болезнями, как корневой гниль, вилт, фузариозное увядание и т.д. Преимуществом данных препаратов является то, что они содержат полезную микрофлору, гидролитические, окислительно-восстановительные ферменты, фитогормоны, антибиотические вещества, биологически ценные вещества грибов и актиномицетов, свободные аминокислоты, углеводы, белки и др. вещества природного происхождения.
Указанные препараты позволяют резко повысить качество, сохранность и урожайность культур и в целом эффективность сельского хозяйства. Более того, они очень важны для здоровья населения, т.к. основные пищевые продукты: мясо, молоко, масло, яйца, зерна злаковых, бобовых культур, плоды овощебахчевых, садовых культур должны быть прежде всего безопасными, экологически чистыми, качественными, и в целом органическими.
REFERENCES
1. Akhmedova Z.R. Some soil properties of the pesticide warehouse "Uzselhozhimii" International symposium on microorganisms and the biosphere Мicrobios-2023 dedicated to the 100th Anniversary of the Republic of Turkiye June 15-16, 2023 / Bishkek - Kyrgyzstan, сборник тезисов, стр.33
2. Ахмедова З.Р. "Научно-практические основы биоремедиации засоренных почв и агробиотехнологии в области биологизации сельского хояйства", 2023, (O'zMU) "Oziq-ovqat xavfsizligini ta'minlash maqsadida degradatsiyaga uchragan tuproqlarning kompleks boshqaruvi va meliorativ holati: yangi yondashuvlar va innovatsion yechimlar" конференцияси, 11-12 апрель. Тошкент
3. Xolmatov B. A. , Ahmedova Z. R. O'simlik zararkunandalariga qarshi ishlatiladigan bioinsektisitlar« Zamonaviy dunyoda tabiiy fanlar: Nazariy va amaliy izlanishlar» nomli 5-son ilmiy, masofaviy, onlayn konferensiyasi 3-11-бетлар.
4. Qurbonov A.B.,. Axmedova Z.R. Tuzga chidamli bakteriyalar. Theory and analytical aspects of recent research International scientific-online conference Part 14: APRIL 9th 26-27-бетлар.
5. Aripov B.F., Akhmedova Z.R., and Farmonov B.B. Characteristics of irrigated soils of Bukhara region intended for cotton sowing E3S Web of Conferences 389, 03115 (2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202338903115 UESF-2023
