Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,570

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МАССОВОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ AZOLLA CAROLINIANA В УСЛОВИЯХ ЮГА КЫРГЫЗСТАНА

Раимбеков К.Т. 1
1 Ошский гуманитарно-педагогический институт имени А.С. Мырсабекова
Нам известно, что для научного анализа перспективности объектов культивирования необходимо лабораторные исследования, позволяющие в экспериментальных условиях анализировать эффективную продуктивность, основные параметры культивирования и методы управления качественным составом биомассы. В данной статье приведены экспериментально аргументированные результаты научных исследований по определению эффективных методов массового культивирования Azolla caroliniana в условиях интродукции в городе Ош. В результате лабораторных опытов на основании современных методов исследований были изучены продуктивность изученного вида водных растений на различных концентрациях органических и органоминеральных питательных средах с целью дальнейшего практического использования. В ходе анализа установлено, что 10 г/л оказалось оптимальной для культивирования Azolla caroliniana на питательной среде овьечего и коровьего навоза. Эффективный рост и накопление биомассы на питательной среде свиного навоза и куриного помета отмечается при концентрации 5 г/л. Среди используемых органо-минеральных питательных сред наиболее оптимальным оказалась среда коровьего навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л). С целью изучения действия первичной плотности посева на продуктивност Azolla caroliniana был проведен ряд лабораторных опытов. На питательной среде овечьего навоза (10 г/л) эффективный рост и оптимальное накопление биомассы наблюдается при первичной плотности биомассы 1000 г/м2. На питательной среде коровьего и свиного навоза при концентрации 10 г/л лучше растет при плотности маточных культур 700 г/м2. При использовании куриного помета (10 г/л) и коровьего навоза (10 г/л) с добавлением KNO3 (2 г/л) в качестве питательной среды, первоначальная плотность биомассы 500 г/м2 считается оптимальной. Установлено, что что Azolla caroliniana оптимально растет и дает наилучший прирост биомассы в теплые месяцы года (июнь-август). Рост и накопление биомассы резко замедляется с наступлением холодных дней (октябрь) и в ранневесенние месяцы (май).
биомасса
питательная среда
плотность
концентрация
температура
продуктивность
суточный прирост
1. Курцевич Е.П. Опыт использования водоросли эйхорнии для очистки промстоков // Целлюлоза. Бумага. Картон. 2000. № 9/10. С. 14–15.
2. Субботина Ю.М. Эколого-социальные аспект использования и охран водных ресурсов // Социальная политика и социология. 2012. № 5 (83). С. 166–176.
3. Раимбеков К.Т. Биологическая очистка сточных вод животноводческих комплексов с использованием высших водных растений // UNIVERSUM: химия и биология. 2017. № 3 (33). С. 19–22.
4. Раимбеков К.Т. Определение предельно возможных нагрузок веществ, загрязняющих биосистему с высшими водными растениями // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 5. С. 45–51.
5. Чепинога В.В. Флористические находки в бассейне верхнего течение реки Лены // Известия иркутского государственного университета. 2013. № 1. С. 102–109.
6. Манохина Р.П. Интродукция декоративных прибрежно-водных растений в Центральном Таджикистане: автореф. дис. … канд. биол. наук. Душанбе, 1984. 12 с.
7. Чачина С.В. Использование биотехнологических методов доочистки нефтесодержащих сточных вод промышленных предприятий // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2014. № 8–3. С. 23–27.
8. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. 279 с.
9. Раимбеков К.Т. Влияние плотности маточных культур на продуктивность высших водных растений // UNIVERSUM: химия и биология. 2017. № 3 (33). С. 19–22.
10. Свириденко Б.Ф. Элодея канадская Elodea Canadensis (Hydrocharitaceae) на Западно-Сибирской равнине // Вестник Томского государственного университета. 2013. № 3(23). С. 46–55.

В последние годы вопросы экологии и охраны окружающей среды в Кыргызстане приобрели чрезвычайно острый характер. Многие промышленные, коммунально-бытовые и сельскохозяйственные стоки без предварительной очистки сбрасываются в открытые водоемы. Это повышает степень загрязнения водоемов, нарушает биологическое равновесие в них, пагубно влияет на флору и создают благоприятные условия для патогенных микроорганизмов, которые являются возбудителями различных инфекционных заболеваний [1–3].

В настоящее время химические, механические, физические способы утилизации загрязненных вод не полностью очищают загрязненные воды и требуют большие финансовые затраты. Одним из наиболее эффективных и современных способов фиторемедиации загрязненных стоков считается проектирование замкнутых систем. В основе этих методов лежит фиторемедиации загрязненных вод с помощью некоторых водорослей, водных макрофитов и других гидробионтов [4–6].

Разработка методов культивирования водных макрофитов в различных загрязненных водах в целях их фиторемедиации с одновременным получением кормовой биомассы создает основы биотехнологической системы [7]. Необходимыми факторами, определяющими непрерывную работу такой системы, считаются: определение видов водных макрофитов, способных обитать в различной концентраций загрязняющих веществ; создание устойчивых поликультур высших водных растений, активно участвующих в утилизации загрязнении и создающих качественную кормовую биомассу [8–10].

Azolla caroliniana – плавающая водная растения из семейства Azollaceae. Широко распространено в природных водоемах Центральной, Южной и северной Америки. Из-за климатических условий в Европе azolla caroliniana встречается очень редко. Azolla caroliniana-папоротник, у нее отсутствует корни. В устьицах плавающих листьев azolla caroliniana содержаться цианобактерии (Anabaena azollae), которые являются симбиотами, поглашаюшими азот из атмосферы.

Azolla caroliniana можно использовать как естественное затенение, кроме того, она служить надежным укрытием для молоди. Имеет коммерческое значение в культуре в южной и восточной Азии в качестве биоудобрения, цениться за азотофиксирующую способность, которая приносить пользу для таких культур, как рис. Собраңые листья также используется в качестве пищи для свиней и уток в Юго-Восточной Азии, для крупного рогатого скота, рыбы и птицы во Вьетнаме, а также для свиней в Сингапуре и на Тайване. Растение содержит высокий уровень протеина. В слаборазвитых странах azolla caroliniana едят в поджаренном виде, а в Африке иногда они входят в состав мыло, а в Новой Зеландии используется как лечебное средство от ангины.

Методы массового культивирования Azolla caroliniana в условиях интродукции на Юге Кыргызстана на больших площадях пока не разработаны. Имеются только некоторые опытные данные по культивированию в лабораторных условиях.

Таким образом, разработка методов массового культивирования Azolla caroliniana в условиях Юга Кыргызстана является один из актуальных задачей прикладных наук.

Целью настоящей работы является разработка методов массового культивирования Azolla caroliniana в условиях интродукции Юга Кыргызстана.

Материалы и методы исследования

Azolla caroliniana культивировали в деревянных бассейнах, выстланных полиэтиленовой пленкой. Глубина воды 60–70 см. Водная поверхность каждого бассейна 1 м2. В качестве питательной среды для культивирования Azolla caroliniana применяли навозы сельскохозяйственных животных и куриного помета в концентрациях 5, 10, 15 г/л. В качестве минеральной среды использовали 2 г/л KNO3.

За период опыта температура воздуха колебалась в пределах 26–36 °С, температура воды 17–24 °С, рН 6–7. В рис. 1 показан климат города Ош.

raimb1.wmf

Рис. 1. Климат города Ош

Среднегодовая температура города Ош составляет 11,7 °С. Среднегодовая норма осадков – 37,9 мм.

В августе выпадает сравнительно меньше количество осадков. В среднем в этом месяце количество осадков составляет 6 мм. Сравнительно большое количество осадков выпадает на март, в среднем 55 мм.

Опыты ставили в 4 вариантах, из них 1 – контрольный. Ежедневно наблюдали за состоянием температуры воздуха и воды, измеряли рН. Прирост сырой биомассы измеряли через каждые 3 дня.

Результаты исследования и их обсуждение

Для водных растений, вода не только необходимый для жизни важный экологический фактор, но и непосредственная среда обитания, в которой весь комплекс факторов складывается совсем по-иному, чем для надземных растений.

Анализ литературных данных свидетельствует, что продуктивность водных растений зависит от состава и концентрации питательной среды. В связи с этим, в условиях специально оснащенных лабораториях и открытых водоемах, мы провели ряд экспериментальных опытов с целью определения продуктивности Azolla caroliniana с целью отбора более эффективных (табл. 1). Бассейны, предназначенные для проведения опытов, сооружены на открытом, хорошо освещаемом и прогреваемом месте экспериментального участка института. Нам известно, что арычная вода несет много спор разных видов водорослей и семян водных растений. В связи с этим бассейны заполняли водопроводной водой.

Таблица 1

Культивирования Azolla caroliniana в различных питательных средах при разной концентрации

Виды питательной среды

Плотность биомассы г/м2

Суточный прирост биомассы

Прирост биомассы за 30 суток

До опыта

В конце опыта

г

%

г

%

1

Среда из овечьего навоза:

           
 

5 г/л

800

1356 ± 91

18,5 ± 2

2,3

556 ± 45

69,5

 

10 г/л

800

1678 ± 86

29,3 ± 3

3,7

878 ± 55

109,6

 

15 г/л

800

1275 ± 85

15,8 ± 2

2,9

475 ± 37

59,4

2

Среда из коровьего навоза:

           
 

5 г/л

800

1455 ± 65

21,8 ± 3

2,7

655 ± 42

81,9

 

10 г/л

800

1840 ± 60

34,7 ± 4

4,3

1040 ± 45

130,0

 

15 г/л

800

1330 ± 77

17,7 ± 2

2,2

530 ± 50

66,3

3

Среда из свиного навоза:

           
 

5 г/л

800

1540 ± 78

24,7 ± 3

3,1

740 ± 41

92,5

 

10 г/л

800

1310 ± 80

17,0 ± 2

2,1

510 ± 38

63,8

 

15 г/л

800

1190 ± 50

13,0 ± 3

1,6

390 ± 40

48,8

4

Среда из куриного помета:

           
 

5 г/л

800

1670 ± 55

29,0 ± 4

3,6

870 ± 38

108,8

 

10 г/л

800

1447 ± 94

21,6 ± 3

2,7

647 ± 53

80,9

 

15 г/л

800

1380 ± 78

19,3 ± 2

2,4

580 ± 44

72,5

5

Среда из овечьего навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л)

800

1730 ± 65

31,3 ± 3

3,9

939 ± 52

117,4

6

Среда из коровьего навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л)

800

1910 ± 77

37,0 ± 5

4,6

1110 ± 46

138,8

7

Среда из свиного навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л)

800

1625 ± 53

27,5 ± 5

3,4

825 ± 38

103,1

8

Среда из куриного помета (10 г/л) + KNO3 (2 г/л)

800

1785 ± 65

32,8 ± 7

4,1

985 ± 46

123,1

В ходе анализа установлено, что 10 г/л оказалось оптимальной для культивирования Azolla caroliniana в питательной среде овьечего и коровьего навоза. При этом среднесуточный прирост биомассы при плотности биомассы до начале эксперимента 800 г/м2, составлял 29,3 (3,7 %) и 34,7 г (4,3 %). Эффективный рост и накопление биомассы в питательной среде свиного навоза и куриного помета отмечается при концентрации 5 г/л. Суточный прирост сырой биомассы при этом составляет 24,7 и 29,0 г или 3,1 и 3,6 %.

Из табл. 1 видно, что среди используемых органо-минеральных питательных сред наиболее оптимальным оказалась среда коровьего навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л). Среднесуточный прирост составляет 37,0 г или 4,6 %.

С целью изучения действия первичной плотности посева на продуктивности Azolla caroliniana был проведен ряд лабораторных опытов. Результаты проведенных исследований представлены в табл. 2. Анализ данных таблиц показывает, что в питательной среде овечьего навоза (10 г/л) эффективный рост и оптимальное накопление биомассы Azolla caroliniana наблюдается при первичной плотности биомасс 1000 г/м2. Средний прирост сырой биомассы через 30 суток от начала опыта составляет 1600 г/м2 или 160 %. В питательной среде коровьего и свиного навоза при концентрации 10 г/л лучше растет при плотности маточных культур 700 г/м2. Прирост сырой биомассы в конце опыта составляет 1750 (250 %) и 1327,9 г/м2 (189,7). При первичной плотности более 1000 г/м2 рост и развитие Azolla caroliniana задерживается. Это приводит к уменьшению накопления биомассы с единицы площади.

Таблица 2

Действие первичной плотности посева на продуктивность Azolla caroliniana

Первоначальная плотность биомассы, г/м2

После опыта (через 30 суток)

Прирост сырой биомассы в конце опыта

Сырая биомасса, г/м2

Суточный прирост

г/м2

%

г/м2

%

Среда из овечьего навоза 10 г/л

1

300

610 ± 80

10,4 ± 3

3,4

310,8 ± 48

103,6

2

500

1150 ± 56

21,7 ± 5

4,3

650 ± 50

130

3

700

1717,8 ± 75

33,9 ± 4

4,8

1017,8 ± 55

145,4

4

1000

2600 ± 68

53,3 ± 3

5,3

1600 ± 61

160

5

1200

2346 ± 87

38,2 ± 6

3,2

1146 ± 45

95,5

6

1500

2017,5± 66

17,3 ± 2

1,2

517,5 ± 30

34,5

Среда из коровьего навоза

1

300

850,8 ± 64

18,4 ± 3

6,1

550,8 ± 43

183,6

2

500

1550 ± 75

35 ± 3

7

1050 ±51

210

3

700

2450 ± 80

58,3 ± 5

8,3

1750 ± 50

250

4

1000

2200 ± 65

40 ± 2

4

1200 ± 65

120

5

1200

2206,8 ± 55

33,6 ± 4

2,8

1006,8 ± 36

83,9

6

1500

2655 ± 89

38,5 ± 3

2,6

1155 ± 60

77

Среда из свиного навоза 5 г/л

1

300

752,4 ± 83

15,1 ± 2

5

452,4 ± 55

150,8

2

500

1378 ± 77

29,3 ± 6

5,8

878 ± 50

175,6

3

700

2027,9 ± 49

44,3 ± 4

6,3

1327,9 ± 37

189,7

4

1000

1617 ± 72

20,3 ± 4

2,1

617 ± 40

61,7

5

1200

1680 ± 84

16 ± 6

1,3

480 ± 68

40

6

1500

1890 ± 94

13 ± 3

0,9

390 ± 53

26

Среда из куриного помета 5 г/л

1

300

1101 ± 88

26,7 ± 4

8,9

801 ± 54

267

2

500

2153,5 ± 71

55,1 ± 5

11

1653,5 ± 50

330,7

3

700

1533 ± 68

27,8 ± 5

3,9

833 ± 68

119

4

1000

1585 ± 55

19,5 ± 4

1,9

585 ± 54

58,5

5

1200

1590 ± 60

13 ± 3

1,1

390 ± 63

32,5

6

1500

1800 ± 80

10 ± 3

0,7

300 ± 45

20

Среда из коровьего навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л)

1

300

1260 ± 79

32 ± 4

10,7

960 ± 40

320

2

500

22815 ± 70

77,2 ± 5

15,4

2315 ± 46

463

3

700

1890 ± 59

39,7 ± 6

5,7

1190 ± 60

170

4

1000

1780 ± 66

26 ± 4

2,6

780 ± 35

78

5

1200

1720 ± 80

17,3 ± 5

1,4

520 ± 50

43,3

6

1500

1950 ± 70

15 ± 2

1

450 ± 44

30

При использовании куриного помета (10 г/л) и коровьего навоза (10 г/л) с добавлением KNO3 (2 г/л) в качестве питательной среды, первоначальная плотность биомассы 500 г/м2 считается оптимальной. При первичной плотности 700–1500 г/м2 наблюдается резкое снижение накопления биомассы. Это объясняется тем, что в плотных культурах образуется взаимное затенение листостеблей, в результате которого приводит недостаточность солнечного освещение для фотосинтеза.

Исследование показало, что низкий прирост биомасс в конце опыта наблюдается и в разреженных посевах. Один из основных причин задержка роста и накопление биомассы – активная засоряемость разреженных маточных культур разными видами микроводорослей.

Интересно отметить, что от условий, в которых они растут, зависят рост и развитие высших водных растений. В оптимальных для жизни условиях водные растения могут проявлять свойства, которые не проявляют в других условиях. При изучении водных растений в условиях интродукции главную роль играет исследование продуктивности в разные периоды года.

Учитывая вышеизложенное мы поставили цель исследовать продуктивность Azolla caroliniana в разные периоды года в условиях города Ош.

Результаты проведенных научных исследований представлены в рис. 2.

raimb2.wmf

Рис. 2. Продуктивность Azolla caroliniana в культуре в условиях города Ош (Среда куриный помет 10 г/л; плотность 500 г/м2)

Из полученных в исследовании данных, представленных на рис. 2, видно, что Azolla caroliniana оптимально растет и дает наилучший прирост биомассы в теплые месяцы года (июнь-август). Рост и накопление биомассы резко замедляется с наступлением холодных дней (октябрь) и в ранневесенние месяцы (май).

Необходимо отметить, что эффективный рост Azolla caroliniana в условиях интродукции города Ош зафиксирован при температурах 29–32 °С. При анализе полученных результатов видно, что это растение более теплолюбивое и устойчивое к повышенным осадкам.

Выводы

1. Доказано, что для культивирования Azolla caroliniana в питательной среде овьечего и коровьего навоза оптимальной концентрации считается 10 г/л. При этом прирост биомассы составляет 109,6 и 130 %.

2. Установлено, что для выращивания Azolla caroliniana в питательной среде свиного навоза и куриного помета более благоприятна питательная среда в концентрации 5 г/л. Суточный прирост составляет 3,1 и 3,6 %.

3. Среди органоминеральных питательных сред, используемых для культивирования Azolla caroliniana в лабораторных условиях сравнительно эффективным оказалась питательная среда из коровьего навоза (10 г/л) + KNO3 (2 г/л). Прирост биомассы составляет 138,8 %.

4. Установлена оптимальная первоначальная плотность Azolla caroliniana при культивировании в питательной среде овьечего навоза (1000 г/м2) , коровьего навоза (700 г/м2), свиного навоза (700 г/м2), куриного помета (500 г/м2) и органоминеральной питательной среде (500 г/м2).

5. В ходе анализа было установлено, что в условиях города Ош оптимальный рост Azolla caroliniana фиксировался в теплые месяцы года (июнь-август). С наступлением осени и весенние месяцы рост изученных растений заметно замедляется.


Библиографическая ссылка

Раимбеков К.Т. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ МАССОВОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ AZOLLA CAROLINIANA В УСЛОВИЯХ ЮГА КЫРГЫЗСТАНА // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2020. – № 3. – С. 12-17;
URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=13028 (дата обращения: 05.07.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074