Значительное загрязнение окружающей среды на нашей планете связано с биотическими и абиотическими стрессовыми факторами. К биотическим стрессовым факторам относятся болезнетворные микроорганизмы, а к абиотическим – низкая и высокая температура, дефицит или излишек воды, радиация, магнитные и электрические явления, ионы солей, тяжёлые металлы, газы, чрезмерное применение химических удобрений, гербицидов, инсектицидов [1].
Абиотические стресс-факторы ингибируют различные процессы жизнедеятельности растений, в результате чего повсеместно на планете большие площади земель оказываются не пригодными для благоприятного ведения сельскохозяйственного производства. Токсические вещества, содержащиеся в органах растений, поступают в пищевую цепь, преобразуются, зачастую превращаясь в более вредоносные соединения, наносящие ущерб здоровью человека. Разрушительное природопользование (химизация, накопление промышленных отходов, отравляющие выбросы и др.) уничтожает микрофлору почвенного сообщества – основных воспроизводителей плодородия почвы. Деградация почвенного покрова подрывает структуру и функции экологических систем, биогеохимических циклов, которые являются критическими для выживания людей. Это воздействие уже сместило в зону опасности существование, экономическое благосостояние и продовольственный статус более 1 миллиарда человек в развивающихся странах.
В настоящее время во многих экономически развитых странах пересматривают концепцию развития аграрного производства, и в связи с этим наблюдается переход к органическому (этот термин применяется в России) или биологическому земледелию, предусматривающий применение экологически безопасных удобрений. Цели органического или биологического земледелия: уменьшить до минимума внешнее антропогенное воздействие на агроэкосистему и создать благоприятные условия для полного использования её собственного потенциала. Сегодня, на одно из первых мест среди научных технологий выдвигается биотехнология и её важнейшее направление – технология эффективных микроорганизмов (ЭМ-технология). Этим целям соответствуют эффективные микроорганизмы микробиологического удобрения «Байкал ЭМ 1» и содержащие гуминовые кислоты – природные удобрения «Биогумус» и «Георост».
Технологию эффективных микроорганизмов разработал в 1970 г. японский учёный Теруо Хига. На основе этой технологии предложен консорциум эффективных микроорганизмов, включающий как аэробные, так и анаэробные разновидности биообъектов [2]. В России, в 1997 году, под руководством доктора медицинских наук П.А.Шаблина был разработан симбиотический препарат «Байкал ЭМ 1», использующийся в качестве микробиологического удобрения. Микроорганизмы, которые применялись при создании этого препарата, были получены из природной экосистемы озера Байкал.
«Байкал ЭМ 1» представляет собой водный раствор, содержащий фотосинтезирующие, азотфиксирующие, молочнокислые бактерии, дрожжи и продукты жизнедеятельности этих микроорганизмов. Принципиальное отличие препарата «Байкал ЭМ 1» от других микробиологических препаратов, заключается в его многокомпонентности, что делает его универсальным в применении. «Байкал ЭМ 1» разлагает органические вещества почвы в легкодоступные и легкоусвояемые для растений формы, обогащает почву биологически активными веществами, улучшает структуру почвы, повышает её биологическую активность и плодородие, подавляет патогенную микрофлору почвы. Микроорганизмы своей отмершей биомассой питают растения и создают оптимальные условия обитания для почвенной фауны [3].
Физико-химические, морфологические и биохимические свойства эффективных микроорганизмов препарата «Байкал ЭМ 1» детально изучены впервые, в России, сотрудниками Саратовского государственного аграрного университета. Авторами установлено, что данная технология является единственной современной технологией, охватывающая все сферы агропромышленного комплекса: почва, растения, переработка сельскохозяйственного сырья, животные, получение экологически чистой продукции. ЭМ-культуры состоят из бактерий, грибов, дрожжей, которые находятся в природной среде повсеместно на земном шаре и не содержат генетически модифицированных микроорганизмов, и не обладают мутагенным, тератогенным, канцерогенным, аллергогенным, пирогенным действием [4].
Учитывая названные особенности препарата «Байкал ЭМ 1» и современные требования к агропромышленному комплексу и лесному хозяйству, нами проведены широкомасштабные исследования (полевые и лабораторные условия) на различных сельскохозяйственных (пшеница, ячмень, фасоль, томаты, морковь, амарант, шафран) и лесных (каштан посевной, бук восточный, ольха чёрная, ель восточная, сосна калабрийская, сосна чёрная, белая акация) культурах.
На примере пшеницы следует отметить следующее: «Байкал ЭМ 1» оказывает существенное влияние на всхожесть (97–98 %) и энергию прорастания (93–96 %) семян. Максимальная прибавка урожая, в среднем, составила 25,4 %. При этом, засорённость участка была, в среднем, на 50 % меньше. В опытах с томатами, замачивание семян и опрыскивание всходов препаратом «Байкал ЭМ 1» способствовали увеличению количества (50–55 плодов на куст) и массы плодов на кустах, по сравнению с контрольными вариантами. В этих опытах томаты не поражались фитофторозом, что очень важно, как с биологической, так и экономической точек зрения [5]. На примере бука восточного установлено, что «Байкал ЭМ 1» стимулирует процессы роста и развития, выраженные в формировании надземной и корневой систем растений. Эти результаты подтвердились физиологическими и биохимическими анализами листьев на содержание в них азота, протеинов, ДНК и РНК. Аналогичное действие препарата наблюдалось и на других лесных культурах. Стимулирующий эффект препарата «Байкал ЭМ 1» на метаболические процессы растений выявлен и в условиях среднего (0,6 %) хлоридного засоления субстрата [6, 7].
В ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова» (посёлок Рамонь, Воронежская область) исследовалось действие «Байкал ЭМ 1» на численность зимогенной (создающей гумус) и автохтонной (разрушающей гумус) микрофлоры. Установлено, что «Байкал ЭМ 1» на неудобренном фоне увеличивает: коэффициент гумификации почвы, численность споровых бацилл, в том числе, рода Bacillus subtilis, которые являются антагонистами агрессивных форм патогенных микроскопических грибов, а также количество олигоазофилов, фиксирующих азот из атмосферы. Выявлено, что в аналогичных условиях, под действием «Байкал ЭМ 1» в почве увеличивается количество фосфобактерий, которые окисляют органический фосфор до ортофосфорной кислоты и возрастает численность микроскопических грибов и актиномицетов, участвующих в разложении сложных органических соединений [8].
Учёными Ростовского государственного университета выявлено, что предпосевная обработка почвы препаратом «Байкал ЭМ 1» способствует улучшению гумусного состояния и биологической активности чернозёма обыкновенного на протяжении всего вегетационного периода.
Г.А. Хрусталевой выполнено исследование с целью выявления действия микробиологического удобрения «Байкал ЭМ 1» на биологическую активность почвы. Общеизвестно, что основными интегральными показателями биологической активности почвы являются: общая микробная численность, клостридии, термофильные бактерии, грибы, актиномицеты и другие микроорганизмы. Результаты анализов почвы показали, что в почве, обработанной препаратом «Байкал ЭМ 1», не обнаружены такие патогенные микроорганизмы, как сальмонеллы и шигеллы. В тех же образцах почвы, обработанной препаратом «Байкал ЭМ 1», общая микробная численность в 10 с лишним раз меньше, индексы БГКП (бактерии группы кишечной палочки) и энтерококков – в 100 раз ниже, чем в контроле (без обработки препаратом). Патогенные микроорганизмы в обоих вариантах опыта не обнаружены. Значительное снижение индексов БГКП и энтерококков позволяет перевести почву из разряда «Чрезвычайно опасная» в разряд «Умеренно опасная» [9].
На основании собственных исследований и анализа литературных источников приходим к следующему заключению: микробиологическое удобрение «Байкал ЭМ 1» стимулирует физиологические процессы в растениях, повышает устойчивость растений к почвенному засолению и патогенным микроорганизмам, способствует разложению сложных органических соединений в почве до легкоусвояемых растениями форм. Существенным достоинством препарата «Байкал ЭМ 1» является его безвредность для здоровья человека, животных и окружающей среды в целом.
Выше было указано на современную тенденцию перехода аграрного производства к органическому или биологическому земледелию. Основная суть такого земледелия, успешно внедряемого в Европе, США, Канаде, Японии, Китае, состоит во внесении в почву, наряду с эффективными микроорганизмами, ещё и биогумуса (продукт гуминовых кислот). Продукты гуминовых кислот обогащают почву легкодоступными элементами питания, делают её плодородной и поставляют растениям необходимые продукты своей жизнедеятельности (ферменты, аминокислоты, витамины и др.). При этом, не применяются минеральные удобрения, пестициды и другие средства защиты растений, а продукция является экологически чистой и полностью безвредной для человека. Гуминовые кислоты широко распространены в природе: в почвах, торфах, природных водах, бурых и каменных углях.
Одним из продуктов гуминовых кислот является «Биогумус» – высокоэффективное удобрение природного происхождения, обладающее гормональной активностью. «Биогумус» обогащён сапропелевым калием и в достаточном количестве содержит азот, кальций и другие необходимые для растений элементы минерального питания. Наряду с этим, «Биогумус» насыщен эффективными микроорганизмами, которые принимают активное участие в метаболизации питания [10]. Нами, в различные годы препарат «Биогумус» применялся в жидком виде на растениях двух видов амаранта (Amaranthus caudatus L. и Amaranthus tricolor L.), бука восточного (Fagus orientalis Lipsky), каштана полевого (Castanea sativa L.) и пшеницы (Triticum aestivum L).
Установлено, что «Биогумус на всех этапах вегетации растений амаранта стимулирует синтез азота, протеинов и нуклеиновых кислот – РНК и ДНК. Согласно литературным данным, нуклеиновые кислоты участвуют в построении живой клетки и ее органоидов, в синтезе протеинов и передаче наследственных свойств. Следует отметить, что в наших исследованиях наблюдается коррелятивная связь между содержанием нуклеиновых кислот и протеинов в листьях обоих видов амаранта. При обработке препаратом «Биогумус» содержание нуклеиновых кислот и протеинов, необходимых для растительного организма, в листьях бука восточного увеличивается, что может быть связано с оптимизацией функционального состояния клеточных органелл.
Аналогичное действие препарата «Биогумус» выявлено и на других вышеуказанных культурах. Результаты опытов с этими растениями показали, что препарат «Биогумус» повышает всхожесть и энергию прорастания семян, стимулирует процессы роста и развития, выраженные в формировании более дружных всходов, в наибольшем количестве листьев, в пересчёте на одно растение, в ярко выраженной зелёной окраске листьев, более развитой корневой системой, большей устойчивостью к высоким температурам и патогенным микроорганизмам.
Практика органического земледелия имеет много преимуществ и, в первую очередь, гарантирует здоровье почвы, натуральность и экологическую чистоту растениям и их плодам, вкусную и здоровую пищу человеку. В последние годы в органическом земледелии России применяется жидкое органическое удобрение «Георост», полученное из перегнившего органического сырья, представляющего собой древесные отходы от деревообработки (лигнины), способом ультразвуковой диспергации в водной среде. Действующим веществом удобрения «Георост» являются гуминовые кислоты (гуминовая и фульвовая). «Георост» является активным биостимулятором всех процессов жизнедеятельности растительной флоры, а также предназначен для использования в растениеводстве для улучшения характеристик почвы, её оздоровления. Данный препарат применяется путём внесения в почву (осень, весна), для обработки посевного материала, в качестве жидкой подкормки во время вегетативного роста растений. «Георост» применяют при выращивании всех видов сельскохозяйственных культур, во всех климатических зонах России.
Проведенные нами опыты с сахарной свеклой (Beta vulgaris) в условиях засолённого субстрата (0,4 %) показали, что применение экологически безопасного удобрения «Георост» ослабляет ингибирующий эффект соли на параметры роста и развития, что говорит о возможности выращивания данной культуры на слабозасолённых почвах с применением этого, экологически чистого удобрения. В опытах с пшеницей, исследовалось действие препарата «Георост» на синтез хлорофиллов в листьях пшеницы, выращенной в условиях соли (0,4 % NaCl) и тяжёлых металлов в почве. Экспериментально установлено, что хлористый натрий и тяжёлые металлы подавляют синтез хлорофиллов в листьях пшеницы. В то же время, при совместном применении соли, тяжёлых металлов и препарата «Георост» ингибирующее действие соли и тяжёлых металлов на синтез хлорофиллов заметно снижается. На наш взгляд, гуминовые кислоты удобрения «Георост» связывают ионы тяжёлых металлов и, как следствие, незначительно снижают их фитотоксичность.
В опытах с ячменём (Hordeum vulgare) в условиях слабого (0,3 %), среднего (0,6 %) и высокого (0,9 %) уровней хлоридного (NaCl) засоления, исследовали действие препарата «Георост» на всхожесть и энергию прорастанитя семян, на сырой и сухой вес корней. Установлено, что слабое хлоридное засоление, по сравнению с контролем (вода) оказывает незначительное влияние на эти параметры. Незначительный стимулирующий эффект «Геороста» отмечен в условиях среднего (0,6 %) и высокого (0,9 %) уровней засоления субстрата. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что в условиях хлоридного засоления субстрата, элементы минерального питания (азот, фосфор, калий) и гуминовые кислоты препарата «Георост», принимая участие в метаболизме ячменя, на ранних этапах развития стимулируют такие физиологические процессы, как рост и развитие, а также повышают митотическую активность в меристемных тканях.
На основании выполненных исследований констатируем, что применяемые биоудобрения («Байкал ЭМ 1», Биогумус» и «Георост») оказывают стимулирующий эффект на метаболические процессы различных сельскохозяйственных и лесных культур и существенным их достоинством является безвредность для человека, животных, почвенных организмов и окружающей среды.
Библиографическая ссылка
Аллахвердиев С.Р., Ерошенко В.И. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ОРГАНИЧЕСКОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 1-1. – С. 76-79;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=11098 (дата обращения: 19.04.2024).