Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

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.

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.

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.

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.

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.