CC BY
49
УДК / UDC 631.55:631.95.001.25:631.879.42
ПОЛУЧЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ ПРОДУКЦИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОГУМУСА
OBTAINING OF ECOLOGICALLY SAFE PRODUCTS BASED ON THE USE OF VERMICOMPOST
Павловская H.E., доктор биологический наук, профессор, заведующая кафедрой Pavlovskaya N.E., Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of Department Ботуз Н.И., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Botuz N.I., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor Гагарина И.Н.*, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Gagarina I.N., Candidate of Agricultural Sciences, Associate Professor ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет
имени Н.В. Парахина», Орел, Россия Federal State Budgetary Educational Establishment of Higher Education "Orel State Agrarian University named after N.V. Parakhin", Orel, Russia
*E-mail: i-gagarina@list.ru
Применение и поиск веществ природного происхождения, позволяющих получать безопасную для человека и окружающей среды продукцию является единственно правильным направлением на экологизацию сельскохозяйственного производства. Перечень таких веществ велик, однако среди них имеются самые перспективные в плане широкого спектра действия. Преимущества вермикомпоста по сравнению с традиционными органическими удобрениями заключается в том, что в нём содержится большее количество питательных веществ, чем в традиционных органических удобрениях. Вермикомпост обладает биологической активностью, в нём содержится гораздо больше представителей макромира, полезной микрофлоры, гормонов роста и развития растений, различных ферментов, почвенных антибиотиков, витаминов. Органические вещества в новом продукте отличаются большей устойчивостью. Все необходимые растениям макро- и микроэлементы находятся в легкоусвояемой форме. В работе производились исследования биологической активности вытяжек из биогумуса на сортах пшеницы, гороха, картофеля, ценных в хозяйственном отношении и обладающих разной степенью устойчивости к вредителям и болезням. Вытяжки были получены из копролита элитной промышленной линии дождевых червей «Старатель». Полученными данными подтвержден широкий спектр действия биогумуса и вытяжек из него, в том числе их участии в защитных механизмах растений, иммуностимулирующем и координирующем действии на рост и развитие растений. А самое главное - влияние биогумуса на качество сельскохозяйственной продукции, использование которого позволяет получать экологически безопасную продукцию. Будущее принадлежит не грубому вмешательству в природу, как это имеет место при подавлении патогенов пестицидами, а использованию на практике законов природы, которые удалось постигнуть науке.
Ключевые слова: биогумус, экологически чистая продукция, горох, пшеница, семенной материал.
The use and search for the substances of natural origin allowing to obtain products that are safe for humans and the environment is the only correct direction for the greening of agricultural production. The list of such substances is large but among them there are the most promising in terms of a wide range of actions. Vermicompost advantages compared with conventional organic fertilizers is that it contains larger amounts of nutrients than traditional organic fertilizers. Vermicompost has biological activity, it contains much more representatives of the macrocosm, beneficial microflora, hormones of plant growth and development, various enzymes, soil antibiotics, vitamins. Organic matter in the new product
is more resistant. All macro-and micronutrients necessary for the plant are in easily digestible form. We studied the biological activity of the extracts from vermicompost on varieties of wheat, peas, potatoes which are economically valuable and have varying degrees of resistance to pests and diseases. The extracts were obtained from the coprolite industrial elite line of earthworms "Staratel". Our findings confirmed a wide range of action of the vermicompost and the extracts from it, including their involvement in plant defense mechanisms, immune-stimulating and coordinating action on plant growth and development. And the most important thing is the impact of the vermicompost on the quality of agricultural products, the use of which produces environmentally friendly products. The future does not belong to the gross interference in nature as it takes place when suppressing pathogens with pesticides but to the use of the laws of nature which the science was able to comprehend. Key words: vermicompost, environmentally friendly products, peas, wheat, seed.
Введение. Актуальным требованием современного
сельскохозяйственного производства является экологизация. Получение высококачественной экологически чистой продукции, без использования химических веществ ведет к удешевлению продукции и повышению ее качества, что ведет к повышению спроса на экопродукты [1, 4].
Экологическая биотехнология призвана решать проблемы загрязнения и утилизации органических отходов, делая сельскохозяйственное производство безотходным. Это получение биогумуса, торфокомпостов, питательных грунтов, т.е. органо-минеральных удобрений и субстратов-почвозаменителей, сбалансированных по содержанию биофильных элементов, микроорганизмов-супрессоров, других ингредиентов [2, 7].
В процессе развития всем сельскохозяйственным растениям необходимы микро- и макроэлементы, а также питательные вещества. Особенно это актуально в условиях сегодняшнего дня, когда эффективность сельскохозяйственного производства значительно снизилась через энергетический кризис и необходимость искать пути снижения затрат на обработку почвы, использования удобрений, мелиорантов, средств защиты растений и т.д. [3, 5].
В настоящее время наиболее экономически выгодным путем преодоления дефицита элементов питания для растений (в том числе и микроэлементов) является внекорневая подкормка сельскохозяйственных культур доступными формами макро- и микроудобрений. При этом очевидно, что затраты на внесение жидких препаратов питательных веществ можно снижать, если процесс их внесения объединить с обработкой посевов со средствами от вредителей и сорняков [6, 7].
Применение биогумуса экологически безопасно и экономически эффективно, при условии научно-обоснованного его использования.
Необходимо обсудить путь, связанный со снижением отрицательного воздействия на окружающую среду, в том числе и из-за загрязнения органическими отходами при интенсификации сельскохозяйственного производства, и получением экологически безопасной продукции.
Цель исследований - изучение влияния биологической активности вытяжек, полученных из биогумуса червя «Старатель» на качество полученной сельскохозяйственной продукции.
Условия, материалы и методы. Экспериментальные исследования проводились в Орловском региональном биотехнологическом центре сельскохозяйственных растений ФГБОУ ВО Орловский ГАУ. Оценка
биологической и хозяйственной эффективности применения биологических средств защиты растений проводилась путём закладки полевых опытов на полях ВНИИЗБК Орловской области.
В работе использовали стандартные методы физико-химического анализа. Полученные результаты исследований обрабатывали с использованием методов математической статистики.
Для исследования использовали два контрастных по устойчивости сорта гороха: сорт Норд, не устойчивый к вредителям и болезням, и сорт Орпела (пелюшка), обладающий комплексной устойчивостью к неблагоприятным факторам окружающей среды. Активность ферментов исследовали на 5-е и 15-ые сутки эксперимента.
Результаты и обсуждение. При исследовании активности ферментов пероксидаза и каталаза происходит повышение активности одного и снижение активности другого, что указывает на формирующийся иммунитет в проростках.
Самая низкая активность пероксидазы у сорта Норд наблюдалась в контроле и в варианте с компостом. При обработке семян биогумусом в разведении 1/100 отмечено значительное возрастание активности пероксидазы до 4500 у.е. Биогумус 1/1000 показал близкие результаты к разведению 1/100. Это свидетельствует о том, что большее разведение биогумуса действует так же эффективно, а расход препарата будет экономичнее. У сорта Орпела активность фермента различается незначительно по вариантам. Активность пероксидазы во всех вариантах на 5-е сутки выше. Причем в контрольном варианте эти показатели самые низкие и активность повышается от компоста к разведениям биогумуса. Наиболее высокая активность наблюдается в варианте с разведением биогумуса 1/100. (рис. 1). У устойчивого сорта активность пероксидазы на несколько порядков выше, чем у неустойчивого.
6000
5000
4000
3000
2000 1000
0
Рисунок 1 - Активность фермента пероксидазы на 5-е сутки
Активность каталазы на 5-е сутки у неустойчивого сорта Норд по вариантам исследования изменялась от 2 до 3,62 у.е.. У сорта Орпела активность фермента во всех вариантах выше, чем у сорта Норд (рис. 2).
□ Орпела □ Норд
37( 05,8 4 500
30Р° 28 63,63 600
-\Г
4 12,5 392 с 434, 2 515 6 435 2
Компост Вода Биогумус 1:1000 Биогумус 1:100 Гумистар 1:100
5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1
0,5 0
При рассмотрении динамики активности ферментов, на 5-е сутки активность пероксидазы по всем вариантам у сорта Норд на несколько порядков выше, чем у сорта Орпела, активность каталазы напротив, во всех вариантах у сорта Норд ниже по сравнению с сортом Орпела.
У сорта Норд активность пероксидазы на 15-е сутки в проростках низкая в контроле и в варианте с компостом. При обработке семян растворами биогумуса отмечено значительное возрастание активности пероксидазы до 2423 ед. для разведения 1/1000. Под влиянием препарата Гумистар активность фермента составляет 1853 ед., что ниже в сравнении с разведениями биогумуса.
У сорта Орпела наблюдается та же закономерность. Самая низкая активность пероксидазы в контрольном варианте и компосте, а самая высокая для биогумуса в разведении 1/1000. Активность пероксидазы при обработке семян препаратом Гумистар ниже, чем при обработке разведениями биогумуса (рис. 3).
3000
2500
2000
1500
1000 500
Рисунок 3 - Активность фермента пероксидазы на 15-е сутки
4 ПНорд □ Орпела
4^9 -ь 4[1 3,94
1 3^2 РП
3,19 3,11
2,12 г-Т- 2
—I—
Компост Вода Биогумус 1:1000 Биогумус 1:100 Гумистар 1:100
Рисунок 2 - Активность фермента каталазы на 5-е сутки
2423 ПНорд □ Орпела
2250 гЬ 1853
1370 1432 гЬ
Г-1-1 2
353,7 17,14 17,14 —т—
195,7 "Л 04,57 —1 —т— —т—
Вода Компост Биогумус 1:1000 Биогумус 1:100 Гумистар 1:100
Активность каталазы в проростках у неустойчивого сорта Норд по вариантам изменялась незначительно. Самая низкая активность у вариантов с компостом, биогумусом с разведением 1/1000 и варианте с Гумистаром. Максимальная активность каталазы в проростках наблюдается при обработке биогумусом в разведении 1/100, что можно объяснить повышенной концентрацией биологически активных веществ в биогумусе. У сорта Орпела активность фермента по вариантам изменяется незначительно. А в вариантах с компостом, биогумусом в разведении 1/1000 и Гумистаром активность каталазы в проростках выше, чем у сорта Норд. При этом, просматривается закономерность, наблюдаемая при исследовании активности ферментов в семядолях и корешках (рис. 4)
12 10
3,04
1,75
6,85
-Ь
2,91
I
10,5
3,41
I
1
□ Норд □ Орпела
3,56
1,25
2,5 —^—
Компост
Вода
Биогумус 1:1000
Биогумус 1:100
Гумистар 1:100
Рисунок 4 - Активность фермента каталазы на 15-е сутки.
Выявлено, что, при обработке растений биогумусом удаётся индуцировать иммунитет у растений, поскольку обработка семян вызывает биохимические изменения в тканях. В обработанных биогумусом растениях активность пероксидазы увеличивается, а поскольку возрастание пероксидазной активности свидетельствует о повышении иммунного статуса, можно предположить, что биогумус выступает элиситором индуцированного иммунитета. Обработка биогумусом семян сохраняет уровень пероксидазы в проростках на достаточно высоком уровне, что позволит растению защититься от болезней на этапе развития, когда иммунитет понижен. Независимо от степени разведения, наличие активного компонента поддерживало гомеостаз и активность фермента. Следовательно, для обработки семян, можно использовать низкие дозы биогумуса, что экономически выгодно при дальнейшем его применении. Результаты сравнения активности ферментов после обработки семян гороха сортов Норд и Орпела препаратами биогумуса, свидетельствуют о том, что устойчивый сорт Орпела, обладающий своей сильной системой защиты имеет низкую активность пероксидазы. У неустойчивого сорта Норд активность пероксидазы в семядолях, корешках и проростках выше во всех вариантах в значительной степени в сравнении с сортом Орпела.
8
6
4
2
0
Параллельно с исследованием биологической активности проводились полевые исследования, в ходе которых изучалось влияние биогумуса на рост, продуктивность гороха, поражаемость вредителями и устойчивость к болезням.
Исследования проводили на сорте Вега. Сорт овощного использования, в начале вегетации растёт медленно, поэтому сильнее зарастает сорняками, поражается болезнями и повреждается вредителями, не устойчив к корневым гнилям, средне устойчив к аскохитозу, не устойчив к тле.
Результаты лабораторного опыта по определению бактериальной заражённости семян показали, что их заражённость во всех вариантах меньше, чем в контроле. (табл. 1).
Таблица 1 - Влияние обработки биогумусом на заражённость семян бактериозом
Вариант Заражённость семян, %
Контроль (без обработки) 35,0
Предпосевная обработка семян
Компост 18,5
Биогумус 1:1000 20,0
Биогумус 1:100 22,0
Предпосевная обработка семян + 2-х разовое опрыскивание растений гороха
Компост 21,5
Биогумус 1:1000 28,0
Биогумус 1:100 39,5
НСР 05 7,5
Под влиянием предпосевной обработки семян испытуемыми растворами снижается % развития корневых гнилей по сравнению с контролем (без обработки). Предпосевная обработка семян в сочетании с 2-х разовым опрыскиванием растений гороха привела к полному подавлению болезни в вариантах с вытяжками биогумуса с разведениями 1/100 и 1/1000 и компоста (табл. 2).
Таблица 2 - Влияние обработки биогумусом на развитие корневых гнилей
Вариант Корневые гнили, % развития
Контроль (без обработки) 32,9 45,4
Предпосевная обработка семян
Компост 27,5 42,1
Биогумус 1:1000 25,4 40,8
Биогумус 1:100 25,4 43,0
Предпосевная обработка семян +2 разовое опрыскивание растений гороха
Компост не обнаружено не обнаружено
Биогумус 1:1000 не обнаружено не обнаружено
Биогумус 1:100 не обнаружено не обнаружено
НСР 05 12,0 12,2
Развитие аскохитоза при предпосевной обработке семян по вариантам незначительно отличается от контроля. В вариантах с предпосевной обработкой семян и 2-х разовым опрыскиванием растений наблюдается полное подавление болезни (табл. 3).
Таблица 3 - Влияние обработки семян биогумусом на развитие аскохитоза
Вариант Развитие аскохитоза, %
Контроль (без обработки) 51,0
Предпосевная обработка семян
Компост 46,4
Биогумус 1:1000 48,0
Биогумус 1:100 55,1
Предпосевная обработка семян +2 разовое опрыскивание
Компост не обнаружено
Биогумус 1:1000 не обнаружено
Биогумус 1:100 не обнаружено
НСР 05 7,1
Развитие тли в культуре гороха (на 10 взмахов сачком) в вариантах с применением биогумусом в разведении 1/100 и компостом составило 245 и 252 штук соответственно. А в варианте с биогумусом в разведении 1/1000 всего 84 шт на 10 взмахов сачком. Большее разведение биогумуса оказалось более эффективным. Варианты с предпосевной обработкой семян и двукратным опрыскиванием растений биогумусом и компостом оказались более эффективными, где наблюдалось полное подавление развития тли (табл. 4).
Таблица 4 - Влияние обработки семян биогумусом на развитие тли
Вариант Кол-во тли на 10 взмахов сачком, шт.
Контроль (без обработки) 298,50
Предпосевная обработка семян
Компост 252
Биогумус 1:1000 84
Биогумус 1:100 245
Предпосевная обработка семян +2 разовое опрыскивание
Компост -
Биогумус 1:1000 -
Биогумус 1:100 -
НСР 05 20,0
Урожайность в контрольном варианте составила 13,7 ц/га. При обработке семян компостом она увеличилась лишь на 2,9%. В вариантах с биогумусом 1/1000 и 1/100 прибавка урожайности по сравнению с контрольным вариантом составила 22,6 и 25,5% соответственно.
Анализ урожайных данных показал, что наиболее эффективным оказалось сочетание предпосевной обработки семян с 2-х разовым опрыскиванием растений растворами биогумуса. В варианте с биогумусом в разведении 1/100 прибавка урожайности составила 30,6 %, а в варианте с биогумусом с разведением 1/1000 увеличилась почти в два раза (на 91,9%) и составила 26,3 ц/га (табл. 5).
Таблица 5 - Влияние обработок гороха биогумусом на урожайность
Вариант Урожай, ц/га % к контролю
Контроль (без обработки) 13,7 100
Предпосевная обработка семян
Компост 14,1 102,9
Биогумус 1:1000 16,8 122,6
Биогумус 1:100 17,3 125,5
Предпосевная обработка семян +2 разовое опрыскивание
Компост 13,2 0
Биогумус 1:1000 26,3 191,9
Биогумус 1:100 17,9 130,6
НСР 05 1,49
Проанализированные данные полевых исследований подтверждают лабораторные исследования. Разведение биогумуса 1/1000 оказалось более благоприятным и эффективным на снижении заражённости семян, развитии аскохитоза, гороховой тли, и урожайности.
Выводы. Вытяжка из биогумуса с разведением 1/1000 обладает широким спектром действия, и участвует в защитных механизмах растений, иммуностимулирующем и координирующем действии на рост и развитие растений. На основе водорастворимой фракции гумусовых соединений, полученных из биогумуса на основе червя «Старатель», перспективно создание нового класса иммуномодуляторов, стимуляторов роста и развития растений.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Агроэкология / В.А. Черников, P.M. Алексахин, A.B. Голубев и др. Под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М.: Колос, 2000. 536 е.: ил.
2. Аввакумова Н.П., Агапов А.И., Гильмиярова Ф.Н. Парамагнитные спектры и биологическая активность гуминовых пелоидопрепаратов // Биомедицинская химия. 2003. Т.49. № 2. С. 177-182.
3. Асмангулян A.A. Исследование соотношения интегральных и специфических реакций организма при оценке риска воздействия регуляторов роста растений // 2-й съезд токсикологов России: тезисы докладов. М.: МЗ РФ, РАМН, BOOT, 2003. С. 56-57.
4. Ботуз Н.И. Физико-химическая характеристика и биологическая активность биогумуса, полученного на основе дождевого червя «Старатель»: автореф. дис. ... канд.с.-х. наук. Орел, 2006. 22 с
5. Барне А.Ж. Оценка технологических качеств дождевого червя Eiseniella tetraedra для использования его в вермикультуре // Дождевые черви и плодородие почв: материалы 2-й Международной науч.-практ. конф. Владимир, 2004.
6. Бирюкова О.Н., Суханова Н.И. Характеристика органического вещества вермикомпостов // Дождевые черви и плодородие почв: материалы 2-й Международной науч.-практ. конф. Владимир, 2004.
7. Максимюк H.H., Денисенко А.Н. Биотехнология в решении проблемы утилизации непищевых белковых отходов // Современные наукоемкие технологии. 2005. № 11. С. 57-58.
