CC BY
42
УДК 504.4.054.001.5
Н. А. Политаева, И. Г. Шайхиев УТИЛИЗАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ СОРБЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ХИТОЗАНА
В КАЧЕСТВЕ УДОБРЕНИЯ
Ключевые слова: удобрения, отработанные сорбенты, хитозан, шелуха проса, урожайность.
Изучена возможность использования отработанных сорбционных материалов на основе хитозана в качестве удобрения почв. Показано, что внесение отработанных сорбентов на основе хитозана и шелухи проса увеличивают всхожесть и рост растений.
Keywords: fertilizer, used sorbents, chitosan, husks millet yields.
Investigated the possibility of using waste sorption materials on the basis of chitosan as a soil fertilizer. It is shown that the introduction of waste sorbents based on chitosan and millet husks increase the germination and growth of plants.
Из литературы [1] известно, что хитозан может подвергаться биологическому разложению. При добавлении хитозана в почву во время её обработки заметно возрастает выделение СО2, что говорит о
том, что при нахождении разлагается с большой активированной грязевой разложения хитозана в 10 синтезированных
в почве хитозан скоростью. В смеси скорость раз больше, чем высокомолекулярных
агглютинатов, в 2 раза выше, чем крахмала. Хитозан не токсичен. В современном сельском хозяйстве широко используются препараты на основе хитозана, в частности, для борьбы с грибковой инфекцией [2]. Материалы на основе хитозана оказывают стимулирующее действие на рост и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды [3-5].
Исследованиями Э. В. Поповой (1995), Л. Ю. Юдкина и С. А. Тарлаковского (1995), М. С. Якубчика и др. (1995), А.П. Бойко (2000) установлено положительное действие хитозана на болезнеустойчивость растений ячменя, пшеницы, томата, огурца и картофеля. При комбинированной обработке семян зерновых и опрыскивании наблюдалось снижение распространения и развития корневых гнилей (Fusarium spp., Bipolaris spp.), темно-бурой и сетчатой пятнистостей (Bipolaris sorociniana, Drechslera teres), септориоза (Septoria nodorum), пыльной головни (Ustilago nuda), бурой ржавчины (Puccinia recondita), оливковой плесени (Cladosporium herbarum) и альтернариоза (Alternaria tenuis), что приводило к повышению урожая на 1030 % [6-7].
Защитное действие индуктора хитиновой природы может осуществляться не только путем прямого воздействия на растение. В последние годы на практике начинают использовать внесение хитина в почву для борьбы с гнилями и нематодами (Максимов и др., 1992; Удалова и др., 1995; Доброхотов, 2000). В этом случае хитин индуцирует рост микроорганизмов, синтезирующих хитиназу, которая подавляет развитие патогена. Это влияние индуктора на защиту растений осуществляется через экосистему [7-9].
Все вышесказанное говорит о высокой перспективности применения хитозана, его
производных и хитозановых технологии в защите растений.
В работе [10] были разработаны материалы на основе хитозана (гранулированный хитозан (ГХ), гранулированный хитозан с добавкой термообработанного обмолота проса (ГХШП)) для очистки стоков от ионов тяжелых металлов (ИТМ).
Отработанные сорбенты на основе хитозана и термообработанного обмолота проса (ТОП) вносили в почву в качестве удобрения. Полученную смесь вносили в почву в качестве удобрения (10 т/га по Госстандарту [11]) для выращивания бобовых (фасоль обыкновенная «Phaseolus vulgaris L.») культур.
Эксперимент проводился в искусственных условиях. Использовался плодородный грунт. В механическом составе почвы преобладали фракции гумуса. Реакция почвенной среды была близкой к нейтральной (рН = 6,4-6,8). Глубина посадки экспериментальных образцов составляли 3-5 см. Для посадки были использованы цветочные горшки с добавлением в грунт в качестве удобрений отработанных материалов на основе хитозана (ГХ, ГХШП) после их использования в очистке стоков от ИТМ. Внесение в почву материалов в качестве удобрений осуществлялось из расчета 10 т/га (табл. 1, рис. 1).
Таблица 1 - Всхожесть и высота растений фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L) в зависимости от состава удобрений на основе хитозана
Вносимое удобрение (отработанные сорбционные материалы, после очистки стоков от Всхожесть, % Высота растени й, см
ИТМ)
Хитозан 90 18
ГХ (6 %, хитозана) 96 20
ГХШП (20 % шелухи 98 24
проса)
Чистый грунт 86 12
Фазы развития фасоли изучались визуально, при появлении у 75 % растений признаков наступления
фазы развития. Измерение роста растений по основным фазам развития производилось с помощью линейки. Результаты эксперимента показали, что на первых этапах развития фасоли не обнаружено различий на всех опытных делянках.
Видимая разница в росте растений между делянками фона (почва без внесения удобрений) и контроля (при внесении удобрений) проявилась через 10-12 дней (рис. 1).
Наибольшие значения высоты растений наблюдали на участках с внесением удобрений ГХ, ГХШП и хитозана по сравнению с участками без использования удобрений. Развитие и рост при использовании всех видов удобрений через 12 дней были аналогичными. Наименьшая высота растений отмечалась на опытных участках фона (без внесения удобрений).
1 2
Рис. 1 - Показатели всхожести и урожайности фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L) при использовании в качестве удобрений отработанных сорбционных материалов на основе хитозана, (12-й день): 1 - хитозан; 2 - ГХ; 3 - ГХШП; 4 - без использования удобрения
Через 24-26 дней визуально наблюдалась разница в высоте растений в фазе восковой спелости (рисунок 2). При использовании в качестве удобрений ГХШП и ГХ рост растений выше на 2-3 см, чем без использования удобрений. Хорошую динамику роста растений придают дозы внесения удобрения ГХШП и ГХ. Интенсивный рост растений наблюдался, в основном, от фазы кущения до восковой спелости. Было показано (таблица 1), что использование ГХШП в качестве удобрения приводит к существенному повышению всхожести на 12 % и роста растений в 2 раза (рисунок 3), чем без внесения удобрений и незначительно выше, чем использование ГХ и хитозана. Известно, что обмолот проса содержит полезные вещества (целлюлозу, лигнин, клетчатку, пентозаны, азотистые и кремниевые соединения) и зачастую применяется в качестве удобрения и разрыхлителя почвы.
Рис. 2 - Показатели всхожести и роста фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L) при использовании в качестве удобрений отработанные сорбционных материалов на основе хитозана (через 25 дней): 1 - хитозан; 2 - ГХ; 3 - ГХШП; 4 - без использования удобрения
0 всхожесть,% ■ высота растений,см
12 3 4
Рис. 3 - Показатели всхожести и роста фасоли обыкновенной (Phaseolus vulgaris L) при использовании в качестве удобрений отработанных сорбционных материалов на основе хитозана: 1 -хитозан; 2 - ГХ; 3 - ГХШП; 4 - без использования удобрений
Поэтому сорбционные материалы на основе хитозана с добавкой ТОП оказывают более положительный эффект на всхожесть и высоту растений. Следовательно, рекомендации по использованию отработанных сорбционных материалов на основе хитозана в качестве удобрений рациональны. При этом необходимо учитывать дозировку внесения их в почву, чтобы избежать вторичного загрязнения при накоплении солей тяжелых металлов. Если мы используем сорбционные материалы после очистки стоков от ИТМ, которые являются микроэлементами (медь, цинк), то их возможно использовать для выращивания пищевых культур. При этом следует четко рассчитывать дозу их внесения. После очистки стоков от ИТМ, не являющихся
микроэлементами (кадмий, свинец), для предотвращения их биоаккумуляции растениями, рекомендуется производить внесение таких «удобрений» (отработанных сорбентов) в почву не чаще одного раза в пять лет и использовать только для технических культур.
Литература
1. Л.С. Гальбрайх, Соровский образовательный журнал, 7, 1, 51-56 (2001).
2. М.С. Якубчик, С.А. Тарлаковский, Т.Б. Дорофеева, В.А. Выцкий, Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Всероссийский съезд по защите растений. Тезисы докладов, С.-П., 1995. С. 482-483.
3. А.П. Бойко, Защита и карантин растений: сб. науч. Трудов, Ставропольская ГСХА, Ставрополь, 2000. С. 48-53.
4. Т.А. Евстигнеева, Н.А. Павлова, С.Л. Тютерев, Вестник защиты растений, 2, 27- 33 (2012).
5. Е.Э. Куприна, Г.Г. Няникова, С.В. Водолажская, Микология и фитопатология, 36, 4, 63-69 (2002).
6. В.И. Максимов, Л.Т. Крушев, С.Н. Савченков, Биотехнология, 4, 60-62 (1992).
7. Э.В. Попова, Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Всероссийский съезд по защите растений. Тезисы докладов, С.-П., 1995. С. 233 - 234.
8. В.Б. Удалова, В.П. Быков, Н.Н. Карнакова, Защита растений, 6, 12-13 (1995).
9. Л.Ю. Юдкин, С.А. Тарлаковский, Защита растений в условиях реформирования агропромышленного комплекса: экономика, эффективность, экологичность: Всероссийский съезд по защите растений. Тезисы докладов, С.-П., 1995. С. 482.
10. Е.А. Тарановская, Н.А. Собгайда, Д.В. Маркина, Экология и промышленность России, 6, 36-38 (2016).
11. Г.С. Фомин, А.Г. Фомин, Справочник: Почва. Контроль качества и экологической безопасности по международным стандартам, Протектор, М., 2000. 300 с.
© Н. А. Политаева - д.т.н., профессор Высшей школы биотехнологии и пищевых технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого; И. Г. Шайхиев - д.т.н., заведующий кафедрой Инженерной экологии Казанского национального исследовательского технологического университета.
© N. A. Politayeva - Ph.D., professor Graduate School of Biotechnology and Food Technology in Saint Petersburg State Polytechnic University; 1 G. Shaikhiev - Ph.D., Head of Department of Environmental Engineering Kazan National Research Technological University.
